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DE112012005842T5 - Energie-Umwandlungsvorrichtung - Google Patents

Energie-Umwandlungsvorrichtung Download PDF

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DE112012005842T5
DE112012005842T5 DE112012005842.9T DE112012005842T DE112012005842T5 DE 112012005842 T5 DE112012005842 T5 DE 112012005842T5 DE 112012005842 T DE112012005842 T DE 112012005842T DE 112012005842 T5 DE112012005842 T5 DE 112012005842T5
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DE
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control
storage battery
value
bus voltage
voltage
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Pending
Application number
DE112012005842.9T
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English (en)
Inventor
c/o Mitsubishi Electric Corp. Inoue Sadayuki
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
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Abstract

Eine Energie-Umwandlungsvorrichtung (10) ist zwischen eine Speicherbatterie (1) und ein AC-System geschaltet. Sie lädt die Speicherbatterie (1) mit Energie aus dem AC-System und entlädt Energie aus der Speicherbatterie (1) an das AC-System. Die Energie-Umwandlungsvorrichtung (10) weist Folgendes auf: eine DC/DC-Umsetzungsschaltung (13) zum Durchführen einer Umwandlung zwischen einer Speicherbatterie-Spannung der Speicherbatterie (1) und einer DC-Busspannung; eine DC/AC-Umsetzungsschaltung (17) zum Durchführen einer Umwandlung zwischen der DC-Busspannung und einer Wechselspannung des AC-Systems; und Steuerungsschaltungen (14, 18) zum Steuern der DC/DC-Umsetzungsschaltung (13) und der DC/AC-Umsetzungsschaltung (17). Die Steuerungsschaltungen (14, 18) wählen entweder eine Aufwärtsschritt-Steuerung oder eine Abwärtsschritt-Steuerung als Steuerungsverfahren für die DC/DC-Umsetzungsschaltung (13) auf der Basis von der Speicherbatterie-Spannung, dem Ladezustand der Speicherbatterie und einem Steuerungsbereich der DC-Busspannung aus, sie legen den Steuerungs-Sollwert der DC-Busspannung fest, und sie steuern die DC/DC-Umsetzungsschaltung (13) und die DC/AC-Umsetzungsschaltung (17) mittels des gewählten Steuerungsverfahrens, so dass die DC-Busspannung den Steuerungs-Sollwert annimmt.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Energie-Umwandlungsvorrichtung, die zwischen eine Speicherbatterie und ein AC-System geschaltet ist, zum Laden der Speicherbatterie mit Energie aus dem AC-System und zum Entladen der Energie aus der Speicherbatterie an das AC-System. Insbesondere betrifft sie ein zugehöriges Steuerungsverfahren.
  • Stand der Technik
  • In jüngster Zeit hat sich zum Verringern von Umweltbelastungen ein Energie-Erzeugungssystem in den Haushalten verbreitet, welches natürliche Energie, wie z. B. Solarenergie-Erzeugung verwendet und kein Kohlendioxid ausstößt. Beispielsweise offenbart Patentdokument 1, das unten erwähnt wird, den Aufbau eines Energie-Zufuhrsystems, bei welchem die Solarenergie-Erzeugung und eine Speicherbatterie kombiniert werden, um einem System Energie zuzuführen, und zwar unter gegenseitiger Koordination. Es offenbart außerdem eine Steuerungstechnik für das Energie-Zufuhrsystem.
  • Insbesondere weist das Energie-Zufuhrsystem Folgendes auf: Einen ersten DC/DC-Umsetzer zum Umwandeln einer ersten Gleichspannung aus der Solarenergie-Erzeugung in eine zweite Gleichspannung; einen zweiten DC/DC-Umsetzer zum Umwandeln einer dritten Gleichspannung aus der Speicherbatterie in eine vierte Gleichspannung; einen Zuführungsbereich zum Verbinden der Ausgänge des ersten und des zweiten DC/DC-Umsetzers mit einer Last; und einen DC/AC-Wechselrichter zum Synchronisieren der Gleichspannung von dem Zuführungsbereich mit einer Wechselspannungs-Wellenform, die von einem System zugeführt wird, um Wechselstrom auszugeben.
  • Dann wird beispielhaft das nachfolgende Verfahren beschrieben. Bei einer Lastspitzen-Trennung zum Lösen eines Energiemangels gilt Folgendes: Für den Fall, dass die Solarenergie-Erzeugung priorisiert wird, um der AC-Last Energie zuzuführen, wird der Gleichspannungs-Sollwert für die Erzeugung der zweiten Gleichspannung mittels des ersten DC/DC-Umsetzers höher gewählt als der Gleichspannungs-Sollwert für die Erzeugung der vierten Gleichspannung mittels des zweiten DC/DC-Umsetzers. Dadurch wird die durch die Solarenergie-Erzeugung erzeugte Energie bevorzugt der AC-Last zugeführt.
  • Bei einem Stromausfall kann eine Energieerzeugung unter Verwendung natürlicher Energie, die durch die Solarenergie-Erzeugung repräsentiert wird, bloß die maximale Leistung von 1500 W aus einem autonomen Betriebsausgang ausgeben, der im Voraus in einer Energie-Umwandlungsvorrichtung vorgesehen ist. Um dem Energiemangel Rechnung zu tragen, entwickeln und produzieren nach dem großen Erdbeben in Ostjapan einige Unternehmen ein System mit einer Speicherbatterie, ein System, das in einem elektrischen Automobil als Speicherbatterie verwendet wird, ein System, das die Solarenergie-Erzeugung und eine Speicherbatterie kombiniert, und dergleichen. Bei den obigen Systemen wird oftmals eine Lithium-Ionen-Batterie als Speicherbatterie verwendet.
  • Stand der Technik
  • Patentdokument
    • Patentdokument 1: Japanisches Patent Nr. 4 641 507
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Mit der Erfindung zu lösende Probleme
  • Wie oben beschrieben, werden bei den verschiedenen Systemen der jüngeren Zeit, die Speicherbatterien aufweisen, verschiedene Arten von Speicherbatterien als Lade-/Entlade-Objekte verwendet. Beispielsweise unterscheidet sich der Ladezustand (State of Charge, SoC) jeder Speicherbatterie, die in elektrischen Automobilen vorgesehen ist, welche von Automobilherstellen verkauft werden, und zwar in Abhängigkeit vom Fahrzeugtyp. Außerdem werden auch Energie-Umwandlungsvorrichtungen, die eine Speicherbatterie enthalten, von verschiedenen Unternehmen verkauft. Die SoC-Werte der Speicherbatterien unterscheiden sich ebenfalls zwischen den Herstellern.
  • Ferner lädt oder entlädt eine Lithium-Ionen-Batterie, die als Speicherbatterie in einem elektrischen Automobil oder einem Speicher-Batteriesystem für Zuhause verwendet wird, ihre Energie durch eine chemische Reaktion. Daher gilt beispielsweise für den Fall beim Laden der Batterie, wenn der Ladestrom abrupt geändert wird, Folgendes: Die chemische Reaktion folgt nicht der Veränderung des Ladestroms, und metallisches Lithium fällt aus. Daher kann die Speicherbatterie dahingehend beschädigt werden, dass sie schlechter wird.
  • Daher gilt für den Fall, dass verschiedene Arten von Speicherbatterien mit unterschiedlichen Nennwerten einer Lade- und Entladeverarbeitung unterzogen werden sollen, Folgendes: Es ist notwendig, eine Steuerungseinrichtung vorzusehen, welche dazu in der Lage ist, sich auf angemessene Weise an die Nennwerte einer einzelnen Speicherbatterie oder an die Kennlinie der Speicherbatterie anzupassen.
  • Insbesondere gilt für den Fall, dass aus einem AC-System geladen oder an ein AC-System entladen wird, grundsätzlich Folgendes: Der Steuerungsbereich der DC-Busspannung, der in jeder der Energie-Umwandlungsvorrichtungen gesetzt ist, welche die verschiedenen Arten von Energie-Zufuhrsystemen aufweisen, beruht auf der Spannung des AC-Systems. Die Spannung einer jeden zu verarbeitenden Speicherbatterie wird jedoch unabhängig von dem Steuerungsbereich eingestellt.
  • Bei dem im Patentdokument 1 beschriebenen Energie-Zufuhrsystem gilt jedoch Folgendes: Obwohl der Fall beschrieben worden ist, in welchem Energie aus der Solarenergie-Erzeugung bevorzugt in Wechselstrom-Energie umgewandelt wird und diese Wechselstrom-Energie der AC-Last zugeführt wird, ist keinerlei Steuerungseinrichtung oder Steuerungsverfahren beschrieben, welches dazu in der Lage ist, sich auf angemessene Weise an die verschiedenen Arten von zu verarbeitenden Speicherbatterien anzupassen.
  • Die vorliegende Erfindung wurde konzipiert, um die oben beschriebenen Probleme zu lösen. Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Energie-Umwandlungsvorrichtung anzugeben, die dazu geeignet ist, eine angemessene Verarbeitungssteuerung des Ladens und Entladens für verschiedene Arten von Speicherbatterien durchzuführen.
  • Wege zum Lösen der Probleme
  • Eine Energie-Umwandlungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist zwischen eine Speicherbatterie und ein AC-System geschaltet. Sie lädt die Speicherbatterie mit Energie aus dem AC-System und entlädt Energie aus der Speicherbatterie an das AC-System. Die Energie-Umwandlungsvorrichtung weist Folgendes auf: eine DC/DC-Umsetzungsschaltung zum Durchführen einer Umwandlung zwischen einer Speicherbatterie-Spannung der Speicherbatterie und einer DC-Busspannung; eine DC/AC-Umsetzungsschaltung zum Durchführen einer Umwandlung zwischen der DC-Busspannung und einer Wechselspannung des AC-Systems; und Steuerungsschaltungen zum Steuern der DC/DC-Umsetzungsschaltung und der DC/AC-Umsetzungsschaltung.
  • Die Steuerungsschaltungen wählen entweder eine Aufwärtsschritt-Steuerung (step-up control) oder eine Abwärtsschritt-Steuerung (step-down control) als Steuerungsverfahren für die DC/DC-Umsetzungsschaltung auf der Basis von der Speicherbatterie-Spannung, dem Ladezustand der Speicherbatterie und einem Steuerungsbereich der DC-Busspannung aus, und sie legen den Steuerungs-Sollwert der DC-Busspannung fest. Die Steuerungsschaltungen steuern die DC/DC-Umsetzungsschaltung und die DC/AC-Umsetzungsschaltung mittels des gewählten Steuerungsverfahrens, so dass die DC-Busspannung den Steuerungs-Sollwert annimmt.
  • Wirkung der Erfindung
  • Wie vorstehend beschrieben, gilt Folgendes: Eine Steuerungsfunktion der Energie-Umwandlungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung wählt entweder eine Aufwärtsschritt-Steuerung (step-up control) oder eine Abwärtsschritt-Steuerung (step-down control) als Steuerungsverfahren für die DC/DC-Umsetzungsschaltung auf der Basis der Speicherbatterie-Spannung, dem Ladezustand der Speicherbatterie und einem Steuerungsbereich der DC-Busspannung aus, sie legt den Steuerungs-Sollwert der DC-Busspannung fest, und sie steuert die DC/DC-Umsetzungsschaltung und die DC/AC-Umsetzungsschaltung mittels des gewählten Steuerungsverfahrens, so dass die DC-Busspannung den Steuerungs-Sollwert annimmt.
  • Daher wird es möglich, eine Energie-Umwandlungsvorrichtung zu erhalten, die dazu geeignet ist, auf angemessene Weise die Steuerung des Ladens und des Entladens für verschiedene Arten von Speicherbatterien vorzunehmen, die verschiedene Spannungen haben.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnungen
  • 1 ist ein Diagramm, das schematisch den Systemaufbau einer Energie-Umwandlungsvorrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 2 ist ein Blockdiagramm, das schematisch den inneren Aufbau der DC/DC-Umsetzungsschaltung 13 zeigt, die in 1 gezeigt ist.
  • 3 ist ein Blockdiagramm, das schematisch den inneren Aufbau einer DC/DC-Steuerungsschaltung 14 zeigt, die in 1 gezeigt ist.
  • 4 ist ein Diagramm, das ein Beispiel von Ausgangs-Wellenformen von Steuerungssignalen bei der Ladesteuerung mittels Aufwärtsschritt-Steuerung der DC/DC-Umsetzungsschaltung 13 zeigt, die in 2 gezeigt ist.
  • 5 ist ein Diagramm, das ein Beispiel von Ausgangs-Wellenformen von Steuerungssignalen bei der Ladesteuerung mittels einer Abwärtsschritt-Steuerung der DC/DC-Umsetzungsschaltung 13 zeigt, die in 2 gezeigt ist.
  • 6 ist ein Diagramm, das ein Beispiel von Ausgangs-Wellenformen von Steuerungssignalen bei der Entladesteuerung mittels einer Aufwärtsschritt-Steuerung der DC/DC-Umsetzungsschaltung 13 zeigt, die in 2 gezeigt ist.
  • 7 ist ein Diagramm, das ein Beispiel von Ausgangs-Wellenformen von Steuerungssignalen bei der Entladesteuerung mittels einer Abwärtsschritt-Steuerung der DC/DC-Umsetzungsschaltung 13 zeigt, die in 2 gezeigt ist.
  • 8 ist ein Diagramm, das den Zusammenhang zwischen einem Steuerungs-Befehlswert und der Lade-/Entladeleistung für den Fall zeigt, dass die Steuerungssignale, die in 4 bis 7 gezeigt sind, in der vorliegenden Ausführungsform 1 ausgegeben werden.
  • 9 ist ein Diagramm, das den Zusammenhang zwischen einem Steuerungs-Befehlswert und der Lade-/Entladeleistung bei der Aufwärtsschritt-Steuerung in der vorliegenden Ausführungsform 1 zeigt.
  • 10 ist ein Diagramm, das den Zusammenhang zwischen einem Steuerungs-Befehlswert und der Lade-/Entladeleistung bei der Abwärtsschritt-Steuerung in der vorliegenden Ausführungsform 1 zeigt.
  • 11 ist ein Diagramm, das den Zusammenhang zwischen den Ladezuständen und den Spannungen der verschiedenen Arten von zu verarbeitenden Speicherbatterie in der vorliegenden Ausführungsform 1 zeigt.
  • 12 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Kennlinie der Speicherbatterie und der DC-Busspannung bei jedem Wert des Ladezustands beim Laden in der vorliegenden Ausführungsform 1 zeigt.
  • 13 ist ein Diagramm, das einen Steuerungsfluss beim Laden der DC/DC-Steuerungsschaltung 14, die in 3 gezeigt ist, in der vorliegenden Ausführungsform 1 zeigt.
  • 14 ist ein Diagramm, das den Steuerungsfluss einer Speicherbatterie-Ladesteuerung I (Schritt S15) zeigt, die in 13 gezeigt ist.
  • 15 ist ein Diagramm, das den Steuerungsfluss einer Ladestrom-Sollwertberechnung (Schritt S32) zeigt, die in 14 gezeigt ist.
  • 16 ist ein Diagramm, das den Steuerungsfluss einer Speicherbatterie-Ladesteuerung II (Schritt S17) zeigt, die in 13 gezeigt ist.
  • 17 ist ein Diagramm, das den Ladestrom im Falle des Ladens der Speicherbatterie mit der in 12 gezeigt Kennlinie bei einer vorab festgelegten oder niedrigeren Temperatur in der vorliegenden Ausführungsform 1 zeigt.
  • 18 ist ein Diagramm, das den Ladestrom im Falle des Ladens der Speicherbatterie mit der in 12 gezeigten Kennlinie bei einer vorab festgelegten oder höheren Temperatur in der vorliegenden Ausführungsform 1 zeigt.
  • 19 ist ein Diagramm, das ein Beispiel der Kennlinie einer weiteren Speicherbatterie, die von der in 12 verschieden ist, und der DC-Busspannung bei jedem Wert des Ladezustands beim Laden in der vorliegenden Ausführungsform 1 zeigt.
  • 20 ist ein Diagramm, das ein Beispiel der Kennlinie gemäß einer weiteren anderen Speicherbatterie und der DC-Busspannung bei jedem Wert des Ladezustands beim Laden in der vorliegenden Ausführungsform 1 zeigt.
  • 21 ist ein Diagramm, das ein Beispiel der Kennlinie der Speicherbatterie und der DC-Busspannung bei jedem Wert des Ladezustands beim Entladen in der vorliegenden Ausführungsform 1 zeigt.
  • 22 ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines maximalen Entladeleistungswerts bei jedem Wert des Ladezustands beim Entladen in dem Fall zeigt, dass die Speicherbatterie verwendet wird, die die in 21 gezeigte Kennlinie in der vorliegenden Ausführungsform 1 aufweist.
  • Ausführungsformen zum Ausführen der Erfindung
  • Ausführungsform 1
  • 1 ist ein System-Aufbaudiagramm einer Energie-Umwandlungsvorrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung. In 1 ist eine Energie-Umwandlungsvorrichtung 10 zwischen eine Speicherbatterie 1 und einem AC-System geschaltet. Die Speicherbatterie 1 weist eine Speicherbatterie-Managementeinheit 2 zum Verwalten des Ladezustands der Speicherbatterie 1, der Temperatur innerhalb der Speicherbatterie 1, der Kennlinie, wie z. B. SoC und dergleichen auf. Ein Energiesystem 3, das eine Wechselstromversorgung ist, und eine AC-Last 4 sind mit dem AC-System verbunden.
  • Die Energie-Umwandlungsvorrichtung 10 weist Folgendes auf: eine DC/DC-Umsetzungsschaltung 13 als DC/DC-Umsetzungseinrichtung zum Durchführen einer Umwandlung zwischen der Speicherbatterie-Spannung der Speicherbatterie 1 und der DC-Busspannung eines DC-Bus 21; eine DC/AC-Umsetzungsschaltung 17 als DC/AC-Umsetzungseinrichtung zum Durchführen einer Umwandlung zwischen der DC-Busspannung und der Wechselspannung des AC-Systems; sowie eine DC/DC-Steuerungsschaltung 14 und eine DC/AC-Steuerungsschaltung 18 als Steuerungseinrichtungen zum Steuern der DC/DC-Steuerungsschaltung 13 bzw. der DC/AC-Umsetzungsschaltung 17.
  • Die Energie-Umwandlungsvorrichtung 10 weist ferner Folgendes auf: ein Voltmeter 11 zum Messen der Ausgangsspannung der Speicherbatterie 1; ein Amperemeter 12 zum Messen des Stroms, der von der Speicherbatterie 1 ausgegeben wird; ein Voltmeter 15 zum Messen der DC-Busspannung des DC-Bus 21, die von der DC/DC-Umsetzungsschaltung 13 ausgegeben wird; ein Amperemeter 16 zum Messen des Stroms, der von der DC/DC-Umsetzungsschaltung 13 ausgegeben wird; ein Voltmeter 19 zum Messen der Wechselspannung, die von der DC/AC-Umsetzungsschaltung 17 ausgegeben wird; und ein Amperemeter 20 zum Messen des Wechselstroms, der von der DC/AC-Umsetzungsschaltung 17 ausgegeben wird.
  • Folglich weist die Energie-Umwandlungsvorrichtung 10 Folgendes auf: die Voltmeter 11, 15 und 19; die Amperemeter 12, 16 und 20; die DC/DC-Umwandlungsschaltung 13; die DC/DC-Steuerungsschaltung 14; die DC/AC-Umsetzungsschaltung 17; die DC/AC-Steuerungsschaltung 18; und den DC-Bus 21. Die Energie-Umwandlungsvorrichtung 10 führt eine Verarbeitung der Umwandlung von Wechselstrom, der von dem Energiesystem 3 zugeführt wird, in Gleichstrom, und des Ladens der Speicherbatterie 1 mit dem Wechselstrom durch. Außerdem führt sie eine Verarbeitung der Umwandlung von Gleichstrom-Energie, die in der Speicherbatterie 1 gespeichert ist, in Wechselstrom, und des Entladens des Wechselstrom an das Energiesystem 3 und die AC-Last 4 durch.
  • 2 ist ein Block-Aufbaudiagramm, das ein Konfigurationsbeispiel der DC/DC-Umsetzungsschaltung 13 gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt. In 2 weist die DC/DC-Umsetzungsschaltung 13 Folgendes auf: einen DC/AC-Umsetzer 31, der Schalteinrichtungen 31a bis 31d aufweist und eine Umwandlung zwischen der Speicherbatterie-Spannung der Speicherbatterie 1 und einer AC-Zwischenspannung durchführt; und einen AC/DC-Umsetzer 32, der Schalteinrichtungen 32a bis 32d aufweist und eine Umwandlung zwischen der AC-Zwischenspannung und der DC-Busspannung durchführt. Ferner sind in einer Schaltung für die AC-Zwischenspannung eine Drosselspule 35 und ein Isolier-Transformator 36 angeschlossen.
  • Außerdem ist Folgendes vorgesehen: Ein Kondensator 33 zum Glätten der Ausgangsleistung der Speicherbatterie 1; ein Kondensator 34 zum Glätten der Ausgangsleistung an die DC/AC-Umsetzungsschaltung 17; Pegel-Umsetzungspuffer 37a bis 37d zum Umwandeln der Signalpegel der Steuerungssignale, die den Schalteinrichtungen 31a bis 31d zugeführt werden, auf einen vorab festgelegten Pegel; und Pegel-Umsetzungspuffer 38a bis 38d zum Umwandeln der Signalpegel von Steuerungssignalen, die den Schalteinrichtungen 32a bis 32d zugeführt werden, auf einen vorab festgelegten Pegel.
  • Folglich weist die DC/DC-Umsetzungsschaltung 13 bei der Ausführungsform 1 den DC/AC-Umsetzer 31 auf, der aus den Schalteinrichtungen 31a bis 31d gebildet ist; den AC/DC-Umsetzer 32, der aus den Schalteinrichtungen 32a bis 32d gebildet ist; die Kondensatoren 33 und 34; die Drosselspule 35; den Isolier-Transformator 36; die Pegel-Umsetzungspuffer 37a bis 37d; und die Pegel-Umsetzungspuffer 38a bis 38d. In der vorliegenden Ausführungsform 1 wird dann der Fall beschrieben, in welchem die DC/DC-Umsetzungsschaltung 13 vom Isolationstyp ist, welche elektrisch die Seite der Speicherbatterie 1 und die Seite der DC/AC-Umsetzungsschaltung 17 voneinander trennt, wie in 2 gezeigt.
  • 3 ist ein Block-Aufbaudiagramm der DC/DC-Steuerungsschaltung 14 gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung. In 3 weist die DC/DC-Steuerungsschaltung 14 Folgendes auf: eine Lade-Step-Up-Steuerungsschaltung 51 zum Ausgeben eines Steuerungs-Befehlswerts, wenn die Zuführungssteuerung der Ladeleistung zur Speicherbatterie 1 mittels einer Aufwärtsschritt-Steuerung durchgeführt wird (die Details der Aufwärtsschritt-Steuerung werden später beschrieben); eine Lade-Step-Down-Steuerungsschaltung 52 zum Ausgeben eines Steuerungs-Befehlswerts, wenn die Zuführungssteuerung der Ladeleistung zur Speicherbatterie 1 mittels einer Abwärtsschritt-Steuerung durchgeführt wird (die Details der Abwärtsschritt-Steuerung werden später beschrieben); eine Entlade-Step-Up-Steuerungsschaltung 53 zum Ausgeben eines Steuerungs-Befehlswerts, wenn die Zuführungssteuerung der Entladeleistung von der Speicherbatterie 1 mittels einer Aufwärtsschritt-Steuerung durchgeführt wird; und eine Entlade-Step-Down-Steuerungsschaltung 54 zum Ausgeben eines Steuerungs-Befehlswerts, wenn die Zuführungssteuerung der Entladeleistung von der Speicherbatterie 1 mittels einer Abwärtsschritt-Steuerung durchgeführt wird; einen Schaltungsstromkreis 55 zum Durchführen von Schaltvorgängen zwischen den Steuerungsschaltungen 51 bis 54; und eine Speicherbatterie-Steuerungsschaltung 56 zum Durchführen einer Auswahl eines Steuerungs-Sollwerts und eines Steuerungsverfahrens (Steuerungs-Algorithmus) zum Steuern der Speicherbatterie 1, und dergleichen.
  • Ferner wählt die Speicherbatterie-Steuerungsschaltung 56 ein Steuerungsverfahren für die Ladesteuerung auf der Basis von einer Speicherbatterie-Spannung der Speicherbatterie 1, dem Ladezustand der Speicherbatterie 1 und dem Steuerungsbereich der DC-Busspannung aus, und sie wählt auf ähnliche Weise ein Steuerungsverfahren für die Entladesteuerung aus. Diese Auswahlvorgänge werden nachstehend detailliert beschrieben.
  • Folglich weist die DC/DC-Steuerungsschaltung 14 bei der Ausführungsform 1 Folgendes auf: die Lade-Step-Up-Steuerungsschaltung 51, die Lade-Step-Down-Steuerungsschaltung 52, die Entlade-Step-Up-Steuerungsschaltung 53, die Entlade-Step-Down-Steuerungsschaltung 54, den Schaltungsstromkreis 55 und die Speicherbatterie-Steuerungsschaltung 56.
  • Nachstehend wird unter Bezugnahme auf die 1 bis 22 ein konkreter Betrieb der Energie-Umwandlungsvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform 1 beschrieben. Es sei angemerkt, dass in der nachfolgenden Beschreibung prinzipiell der Fall (normaler Betrieb) beschrieben wird, in welchem die Energie-Umwandlungsvorrichtung auf normale Weise mit Energie aus dem Energiesystem 3 versorgt wird.
  • Zunächst wird ein Steuerungsverfahren für die DC/DC-Umsetzungsschaltung 13 vom Isoliertyp, in 2 gezeigt, beschrieben. 4 zeigt verschiedene Steuerungssignal-Wellenformen beim Laden mittels einer Aufwärtsschritt-Steuerung, und zwar der DC/DC-Umsetzungsschaltung 13, die in 2 gezeigt ist. Die Aufwärtsschritt-Steuerung beim Laden stellt ein Steuerungsverfahren dar, das verwendet wird, wenn die DC-Busspannung des DC-Bus 21 geringer ist als die Batteriespannung der Speicherbatterie 1. Hierbei werden die Schalteinrichtungen 32a bis 32d, die den AC/DC-Umsetzer 32 bilden, mit einem Tastverhältnis von 50% auf der Basis von Steuerungs-Befehlswerten C und D betrieben, die aus der Lade-Step-Up-Steuerungsschaltung 51 – wie in 4 gezeigt – ausgegeben werden.
  • Dadurch wird Wechselstrom erzeugt. Unterdessen werden für die Schalteinrichtungen 31a bis 31d, die den DC/AC-Umsetzer 31 bilden, Steuerungssignale auf der Basis von Steuerungs-Befehlswerten A und B erzeugt, die von der Lade-Step-Up-Steuerungsschaltung 51 – wie in 4 gezeigt – ausgegeben werden. Dadurch wird die Ladeleistung gesteuert.
  • Auf ähnliche Weise wird ein Abwärtsschritt-Steuerungsverfahren beschrieben. 5 zeigt verschiedene Steuerungssignal-Wellenformen beim Laden mittels einer Abwärtsschritt-Steuerung, und zwar der DC/DC-Umsetzungsschaltung 13, die in 2 gezeigt ist. Die Abwärtsschritt-Steuerung beim Laden stellt ein Steuerungsverfahren dar, das verwendet wird, wenn die DC-Busspannung des DC-Bus 21 höher ist als die Batteriespannung der Speicherbatterie 1.
  • Hierbei werden für die Schalteinrichtungen 32a bis 32d, die den AC/DC-Umsetzer 32 bilden, Steuerungssignale auf der Basis der Steuerungs-Befehlswerte C und D erzeugt, die von der Lade-Step-Down-Steuerungsschaltung 52 – wie in 5 gezeigt – ausgegeben werden. Dadurch wird Wechselstrom erzeugt.
  • Für die Schalteinrichtungen 31a bis 31d, die den DC/AC-Umsetzer 31 bilden, sind die Knoten festgelegt, und zwar auf der Basis der Steuerungs-Befehlswerte A und B, die von der Lade-Step-Down-Steuerungsschaltung 52 – wie in 5 gezeigt – ausgegeben werden. Dadurch werden Schaltvorgänge verhindert. Indem die Steuerung so durchgeführt wird, agieren die Schalteinrichtungen 31a bis 31d als Diodenschalter zum Gleichrichten des Wechselstroms.
  • Da die Ladesteuerung mittels einer Abwärtsschritt-Steuerung, wie oben beschrieben, aufgebaut ist, kann keine Leistung zugeführt werden, wenn die DC-Busspannung des DC-Bus 21 geringer ist als die Speicherbatterie-Spannung der Speicherbatterie 1. Andererseits gilt für den Fall der Aufwärtsschritt-Steuerung – wie in 4 beschrieben – mittels Tastverhältnis-Steuerung auf der Basis der Steuerungs-Befehlswerte A und B Folgendes: Die Energie, die in der Drosselspule 35 einmal gespeichert wird, wird der Speicherbatterie 1 zugeführt. Daher kann die Energie sogar dann zugeführt werden, wenn die DC-Busspannung des DC-Bus 21 höher ist als die Speicherbatterie-Spannung der Speicherbatterie 1.
  • Nachstehend wird ein Aufwärtsschritt-Steuerungsverfahren beschrieben. 6 zeigt verschiedene Steuerungssignal-Wellenformen beim Entladen mittels einer Aufwärtsschritt-Steuerung, und zwar der DC/DC-Umsetzungsschaltung 13, die in 2 gezeigt ist. Die Aufwärtsschritt-Steuerung beim Entladen stellt ein Steuerungsverfahren dar, das verwendet wird, wenn die DC-Busspannung des DC-Bus 21 höher ist als die Batteriespannung der Speicherbatterie 1. Hierbei werden die Schalteinrichtungen 31a bis 31d, die den DC/AC-Umsetzer 31 bilden, mit einem Tastverhältnis von 50% auf der Basis von Steuerungs-Befehlswerten A und B betrieben, die aus der Lade-Step-Up-Steuerungsschaltung 53 – wie in 6, gezeigt – ausgegeben werden.
  • Dadurch wird Wechselstrom erzeugt. Unterdessen werden für die Schalteinrichtungen 32a bis 32d, die den DC/AC-Umsetzer 32, bilden, Steuerungssignale auf der Basis von Steuerungs-Befehlswerten C und D erzeugt, die von der Entlade-Step-Up-Steuerungsschaltung 53 – wie in 6 gezeigt – ausgegeben werden. Dadurch wird die Entladeleistung gesteuert.
  • Auf ähnliche Weise wird ein Abwärtsschritt-Steuerungsverfahren für das Entladen beschrieben. 7 zeigt verschiedene Steuerungssignal-Wellenformen beim Entladen mittels einer Abwärtsschritt-Steuerung, und zwar der DC/DC-Umsetzungsschaltung 13, die in 2 gezeigt ist. Die Abwärtsschritt-Steuerung beim Entladen stellt ein Steuerungsverfahren dar, das verwendet wird, wenn die DC-Busspannung des DC-Bus 21 geringer ist als die Batteriespannung der Speicherbatterie 1. Hierbei werden für die Schalteinrichtungen 31a bis 31d, die den DC/AC-Umsetzer 31 bilden, Steuerungssignale auf der Basis der Steuerungs-Befehlswerte A und B erzeugt, die von der Lade-Step-Down-Steuerungsschaltung 54 – wie in 7 gezeigt – ausgegeben werden.
  • Dadurch wird Wechselstrom erzeugt. Für die Schalteinrichtungen 32a bis 32d, die den AC/DC-Umsetzer 32 bilden, sind die Knoten festgelegt, und zwar auf der Basis der Steuerungs-Befehlswerte C und D, die von der Entlade-Step-Down-Steuerungsschaltung 54 – wie in 7 gezeigt – ausgegeben werden. Dadurch werden Schaltvorgänge verhindert. Indem die Steuerung so durchgeführt wird, agieren die Schalteinrichtungen 32a bis 32d als Diodenschalter zum Gleichrichten des Wechselstroms.
  • Da die Entladesteuerung mittels einer Abwärtsschritt-Steuerung wie oben beschrieben aufgebaut ist, kann keine Leistung zugeführt werden, wenn die DC-Busspannung des DC-Bus 21 höher ist als die Speicherbatterie-Spannung der Speicherbatterie 1. Andererseits kann für den Fall der Aufwärtsschritt-Steuerung sogar dann Leistung zugeführt werden, wenn die DC-Busspannung des DC-Bus 21 geringer ist als die Speicherbatterie-Spannung der Speicherbatterie 1.
  • 8 zeigt den Zusammenhang zwischen Steuerungs-Befehlswerten (als Tastverhältnis bezeichnet) bei der Aufwärtsschritt-Steuerung und bei der Abwärtsschritt-Steuerung und der Leistung beim Laden oder Entladen. In 8 ist Folgendes gezeigt: Für den Fall, dass das Aufwärtsschritt-Steuerungsverfahren verwendet wird, kann ein großer Leistungsbetrag übertragen werden. Die Leistung reagiert jedoch sensibel auf Veränderungen des Steuerungs-Befehlswerts. Für den Fall der Abwärtsschritt-Steuerung reagiert die Leistung nur schwach auf Veränderungen des Steuerungs-Befehlswerts, aber die Leistung, die zugeführt werden kann, ist kleiner als beim Aufwärtsschritt-Steuerungsverfahren.
  • 9 zeigt, wie sich der Zusammenhang zwischen dem Steuerungs-Befehlswert (Tastverhältnis) bei der Aufwärtsschritt-Steuerung und der Leistung beim Laden oder Entladen verändert, und zwar in Abhängigkeit von der Differenz |ΔV| zwischen der DC-Busspannung des DC-Bus 21 und der Speicherbatterie-Spannung der Speicherbatterie 1. Wie in 9 gezeigt, wird die Kennlinie (Neigung) flach, wenn |ΔV| zunimmt. Es sei angemerkt, dass – wenn auch nicht gezeigt – die Kennlinie (Neigung) steil wird, wenn die Summe aus der DC-Busspannung des DC-Bus 21 und der Speicherbatterie-Spannung der Speicherbatterie 1 zunimmt.
  • 10 zeigt, wie sich der Zusammenhang zwischen dem Steuerungs-Befehlswert (Tastverhältnis) bei der Abwärtsschritt-Steuerung und der Leistung beim Laden oder Entladen verändert, und zwar in Abhängigkeit von der Differenz |ΔV| zwischen der DC-Busspannung des DC-Bus 21 und der Speicherbatterie-Spannung der Speicherbatterie 1. Wie in 10 gezeigt, nimmt die Leistung ab, wenn |ΔV| zunimmt.
  • Die Merkmale von Aufwärtsschritt-Steuerung und Abwärtsschritt-Steuerung – wie oben in 8 bis 10 beschrieben – existieren nicht nur für den Fall, dass der Schaltungsaufbau der DC/DC-Umsetzungsschaltung 13 gemäß 2 und die Steuerungssignal-Wellenform (Schaltvorgangs-Muster) der jeweiligen Schalteinrichtung gemäß 4 bis 7 verwendet werden, sondern solche Charakteristiken existieren grundsätzlich. Wie später detailliert beschrieben wird, wählt die Energie-Umwandlungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung auf kreative Weise das Aufwärtsschritt-Steuerungsverfahren oder das Abwärtsschritt-Steuerungsverfahren angemessen aus. Dadurch ermöglicht sie eine angemessene Verarbeitungssteuerung des Ladens und Entladens für verschiedene Arten von Speicherbatterien 1, die verschiedene Spannungen haben. Außerdem stellt sie einen Betrieb sicher, in welchem eine Beschädigung der Speicherbatterie 1 so klein wie möglich ist.
  • 11 zeigt den Zusammenhang zwischen der Spannung einer jeden Speicherbatterie 1 und dem Ladezustand (nachstehend als SoC bezeichnet). Wie in 11 gezeigt, kann es mehrere verschiedene Kennlinien der Speicherbatterien geben. Beispielsweise unterscheidet sich der SoC einer jeden Speicherbatterie, die in elektrischen Automobilen vorgesehen ist, die von Automobilherstellern verkauft werden, in Abhängigkeit vom Fahrzeugtyp. Außerdem werden Energie-Umwandlungsvorrichtungen, die eine Speicherbatterie enthalten, auch von verschiedenen Unternehmen verkauft. Der SoC der Speicherbatterie unterscheidet sich ebenfalls zwischen den Herstellern.
  • In der vorliegenden Ausführungsform 1 wird angenommen, dass die DC/DC-Umsetzungsschaltung 13 mit verschiedenartigen Speicherbatterien verbunden ist, die unterschiedliche Kennlinien haben (z. B. eine Speicherbatterie, die in einem elektrischen Automobil eingebaut ist, und eine stationäre Speicherbatterie, welche sich in ihrem SoC unterscheiden). In 11 gibt ein Bereich, der durch einen DC-Busspannungs-Steuerungsbereich (in 11 der mit X bezeichnete Bereich) bezeichnet ist, einen Spannungsbereich, in welchem sich die DC/AC-Umsetzungsschaltung 17 in stabilem Betrieb befindet.
  • Normalerweise wird dieser Bereich eingestellt auf der Basis der Spannungs-Spezifikationen des AC-Systems, mit welchem das Energiesystem 3 und die AC-Last 4 verbunden sind. Wie in 11 gezeigt, fällt die Spannung der zu verarbeitenden Speicherbatterie nicht immer in den DC-Busspannungs-Steuerungsbereich.
  • Nachfolgend werden die Steuerungsvorgänge beim Laden beschrieben. In der Beschreibung wird angenommen, dass eine Speicherbatterie 1 mit einer SoC-Kennlinie verwendet wird, wie sie in 12 gezeigt ist. Als spezifisches Beispiel wird hier der Steuerungsbereich der DC-Busspannung auf 320 V bis 450 V eingestellt. Der Veränderungsbereich der Speicherbatterie-Spannung der Speicherbatterie 1 und der Steuerungsbereich der DC-Busspannung überlappen einander nahezu, aber teilweise – in einem Bereich, in welchem der Ladezustand niedrig ist – liegt die Speicherbatterie-Spannung der Speicherbatterie 1 unterhalb des Steuerungsbereichs der DC-Busspannung.
  • 13 ist ein Diagramm, das einen Steuerungsfluss beim Laden der DC/DC-Steuerungsschaltung 14 zeigt.
  • Nachstehend wird unter Bezugnahme auf 13 der Betrieb der DC/DC-Umsetzungsschaltung 13 gemäß der Speicherbatterie-Steuerungsschaltung 56 beschrieben.
  • Es sei angemerkt, dass für die Energie-Umwandlungsvorrichtung aus Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung – obwohl in 1 nicht gezeigt – zum Zwecke der Energieeinsparung Folgendes gilt: Ein Energie-Management-Server (nachstehend als HEMS – Home Energy Management System – Energiemanagementsystem für Zuhause bezeichnet), der energieverbrauchende Einrichtungen in einem Haus vernetzt, wie z. B. elektrische Geräte für Zuhause und Wasser-Erwärmungsanwendungen, und eine automatische Steuerung vornimmt, wird als oberste Vorrichtung in der Steuerungseinrichtung vorgesehen. Es wird angenommen, dass die energieverbrauchende Einrichtung auf der Basis eines Befehls vom HEMS betrieben wird. Nachstehend wird der Betrieb unter dieser Annahme beschrieben.
  • In 13 gilt Folgendes: Wenn eine Veränderungsanfrage an die Speicherbatterie 1 ausgehend von dem oben beschriebenen HEMS abgesetzt wird, dann bestätigt die Speicherbatterie-Steuerungsschaltung 56 in der DC/DC-Steuerungsschaltung 14, ob oder ob nicht die Speicherbatterie 1 geladen werden kann (Schritt S11). Genauer gesagt, es stellt die Speicherbatterie-Steuerungsschaltung 56 an die Speicherbatterie-Managementeinheit 2 in der Speicherbatterie 1 die Anfrage, den Ladezustand und Informationen über die Lademöglichkeit der Speicherbatterie 1 zu berichten.
  • Wenn sie die Anfrage erhalten hat, dann berichtet die Speicherbatterie-Managementeinheit 2 die Lademöglichkeit und den Ladezustand an die Speicherbatterie-Steuerungsschaltung 56. Falls die Speicherbatterie-Steuerungsschaltung 56 einen dahingehenden Bericht erhalten hat, dass das Laden unmöglich ist („Nein” im Schritt S11), dann berichtet die Speicherbatterie-Steuerungsschaltung 56 dies dem HEMS und wartet, bis der nächste Befehl abgesetzt wird.
  • Wenn andererseits das Laden möglich ist („Ja” im Schritt S11), dann weist die Speicherbatterie-Steuerungsschaltung 56 die DC/AC-Steuerungsschaltung 18 an, eine Verbindung zum Energiesystem 3 herzustellen. In der vorliegenden Ausführungsform 1 wird angenommen, dass die Energie-Umwandlungsvorrichtung 10 mittels eines Lade-/Entladebefehl von dem externen HEMS gestartet wird. Normalerweise wird sie auch zum Zwecke der Energieeinsparung gestoppt. Wenn ein Startbefehl von der Speicherbatterie-Steuerungsschaltung 56 empfangen worden ist, dann wird die Steuerung für die DC/AC-Umsetzungsschaltung 17 gestartet, um einen vorab festgelegten Wert der DC-Busspannung zu erreichen (in der vorliegenden Ausführungsform 1 die zentrale Spannung im Steuerungsbereich X der DC-Busspannung, wie in 12 gezeigt, als Anfangswert). In der vorliegenden Ausführungsform 1 wird die DC-Busspannung des DC-Bus 21 von der DC/AC-Umsetzungsschaltung 17 verwaltet.
  • Die Speicherbatterie-Steuerungsschaltung 56 überwacht einen DC-Busspannungswert, der vom Voltmeter 15 ausgegeben wird, und wartet, bis die DC-Busspannung des DC-Bus 21 eine vorab festgelegte Spannung erreicht. Wenn die DC-Busspannung die vorab festgelegte Spannung erreicht hat, gibt die Speicherbatterie-Steuerungsschaltung 56 eine Lade-Anfrage an die Speicherbatterie-Managementeinheit 2 in der Speicherbatterie 1 aus. Wenn sie die Veränderungsanfrage von der Speicherbatterie-Steuerungsschaltung 56 erhalten hat, dann bestätigt die Speicherbatterie-Managementeinheit 2 die Statusinformation über die Speicherbatterie 1.
  • Sie gibt folgende Daten aus: den Ladezustand, die obere Grenzspannung und die untere Grenzspannung der Speicherbatterie 1, und die Temperaturinformation, die Information über den maximalen Ladestrom, den maximalen Ladezustand, und die Speicherbatterie-Spannung über die Speicherbatterie 1.
  • Wenn sie die Statusinformation über die Speicherbatterie 1 von der Speicherbatterie-Managementeinheit 2 empfangen hat, dann bestätigt die Speicherbatterie-Steuerungsschaltung 56 den Ladezustand der Speicherbatterie 1 (Schritt S12).
  • Nachdem sie den Ladezustand der Speicherbatterie 1 im Schritt S12 bestätigt hat, dann bestätigt die Speicherbatterie-Steuerungsschaltung 56 die Speicherbatterie-Spannung der Speicherbatterie 1 (Schritt S13). In der vorliegenden Ausführungsform 1 wird die Speicherbatterie-Spannung verwendet, die von der Speicherbatterie-Managementeinheit 2 ausgegeben wird.
  • Es sei angemerkt, dass als Bestätigungsverfahren für die Spannung der Speicherbatterie 1 die Spannungsinformation verwendet werden kann, die vom Voltmeter 11 ausgegeben wird. Nachdem die Speicherbatterie-Spannung der Speicherbatterie 1 bestätigt worden ist, wird im Schritt S14 der Ladezustand der Speicherbatterie 1 mit einem ersten vorab festgelegten Wert verglichen.
  • Falls der Ladezustand geringer ist als der erste vorab festgelegte Wert („Nein” im Schritt S14), dann wird die DC/DC-Umsetzungsschaltung 13 auf der Basis der Speicherbatterie-Ladesteuerung I (Schritt S15) gesteuert.
  • Hier werden die Vorgänge im Schritt S14 – genauer: die durch die Speicherbatterie-Steuerungsschaltung 56 durchgeführten Vorgänge – näher beschrieben. In der vorliegenden Ausführungsform 1 wird zunächst der erste vorab festgelegte Wert auf z. B. 20% für den Fall gesetzt, in welchem der Ladezustand bei vollständig geladenem Zustand 100% beträgt, wie in 12 gezeigt.
  • Es sei angemerkt, dass in 13 – neben dem ersten vorab festgelegten Wert als Bestimmungs-Schwellenwert im Schritt S14, wie später noch beschrieben – ein zweiter vorab festgelegter Wert als ein Bestimmungs-Schwellenwert im Schritt S16 gesetzt wird. Ferner wird ein dritter vorab festgelegter Wert als Bestimmungs-Schwellenwert im Schritt S18 gesetzt. Außerdem wird in der später noch beschriebenen 15 ein Ladestrom-Wert auf der Basis der Temperaturinformation über die Speicherbatterie eingestellt. Daher wird – als Hintergrundinformation für deren Berücksichtigung – die Kennlinie einer Speicherbatterie kurz beschrieben.
  • Beispielsweise führt eine Lithium-Ionen-Batterie, die als Speicherbatterie in einem elektrischen Automobil oder einem Speicher-Batteriesystem für Zuhause verwendet wird, ein Laden oder ein Entladen von Energie mittels einer chemischen Reaktion aus. Daher gilt beispielsweise für den Fall beim Laden der Batterie, wenn der Ladestrom abrupt geändert wird, Folgendes: Die chemische Reaktion folgt nicht der Veränderung des Ladestroms, und metallisches Lithium fällt aus. Daher verschlechtert sich die Speicherbatterie.
  • Wenn die Speicherbatterie bei einer hohen Temperatur geladen wird, schreitet die Verschlechterung der Speicherbatterie fort. Im Falle der Lithium-Ionen-Batterie ergibt sich beim Entladen Folgendes: Falls die Entladeleistung abrupt geändert wird oder wenn Energie bei einer hohen Temperatur entladen wird, dann schreitet die Verschlechterung der Speicherbatterie ebenfalls fort, wenn auch nicht in dem gleichen Maße wie beim Laden.
  • Ferner gilt für den Fall der Lithium-Ionen-Batterie Folgendes: Wenn die Speicherbatterie vollständig ihre Energie entlädt oder überladen wird (normalerweise wird das Laden bis zu ungefähr 90 oder 95% eines vollständig geladenen Zustands durchgeführt), dann schreitet die Verschlechterung oder der Defekt der Speicherbatterie fort.
  • Bei herkömmlichen Energie-Umwandlungsvorrichtungen wird das Lade-Steuerungsverfahren nicht verändert in Abhängigkeit von z. B. der Ladestrom-Steuerung zum Beginn des Ladens, dem Ladezustand, der in der Speicherbatterie geladen, der Temperatur der Speicherbatterie und dergleichen. Daher wird die Speicherbatterie infolge des Ladestroms verschlechtert, der zum Beginn des Ladevorgangs stark fließt, und der Ladestrom wird übermäßig groß in dem Zustand, in welchem die Temperatur (Zellentemperatur) der Speicherbatterie hoch ist, so dass die Speicherbatterie beschädigt wird, und zwar mehr als nötig. Folglich ergibt sich ein dahingehendes Problem, dass die Batterie-Lebensdauer verkürzt wird.
  • Auf ähnliche Weise gilt bei herkömmlichen Energie-Umwandlungsvorrichtungen Folgendes: Das Entlade-Steuerungsverfahren wird nicht in Abhängigkeit der Entladeleistungs-Steuerung beim Beginn des Entladens verändert, dem Ladezustand, der in der Speicherbatterie geladen ist, der Temperatur der Speicherbatterie oder dergleichen. Daher wird die Speicherbatterie infolge des einer starken Veränderung des Entladestroms beim Entladen verschlechtert, und der Entladestrom wird übermäßig groß in dem Zustand, in welchem die Temperatur (Zellentemperatur) der Speicherbatterie hoch ist, so dass die Speicherbatterie beschädigt wird, und zwar mehr als nötig. Folglich ergibt sich ein dahingehendes Problem, dass die Batterie-Lebensdauer verkürzt wird.
  • Die Energie-Umwandlungsvorrichtung gemäß Ausführungsform 1 ermöglicht eine angemessene Verarbeitungssteuerung beim Laden und Entladen für verschiedene Arten von Speicherbatterie, und sie wählt aus und schaltet ein angemessenes Steuerungsverfahren gemäß dem Betriebszustand. Dadurch verhindert die Energie-Umwandlungsvorrichtung gemäß Ausführungsform 1 eine Beschädigung der zu verarbeitenden Speicherbatterie so weit wie möglich.
  • Auf den Schritt S15 in 13 zurückkommend, gilt Folgendes: In einem Stadium, in welchem der Ladezustand der Speicherbatterie 1 niedriger ist als 20%, ist es wünschenswert, den Ladevorgang mit vergleichsweise kleiner Ladeleistung sanft zu starten, um eine Beschädigung der Speicherbatterie 1 zu verhindern. Wie in den 8 bis 10 beschrieben, ist daher ein Verfahren passender, bei welchem das Laden mittels einer Abwärtsschritt-Steuerung durchgeführt wird. Daher wird das Lade-Abwärtsschritt-Verfahren ausgewählt. Das bedeutet, dass die im Schritt S15 durchgeführte Speicherbatterie-Ladesteuerung I der Lade-Abwärtsschritt-Steuerung entspricht, die in 14 gezeigt ist und später beschrieben wird.
  • Es sei angemerkt, dass das Lade-Steuerungsverfahren mittels der Speicherbatterie-Steuerungsschaltung 56 in zwei Stufen durchgeführt wird. Für den Fall, dass das Lade-Abwärtsschritt-Steuerungsverfahren gewählt wird, wie oben beschrieben, gilt Folgendes: Falls der Steuerungs-Sollwert der DC-Busspannung, der darauf basierend gesetzt worden ist, in den Steuerungsbereich der DC-Busspannung fällt, dann wird damit fortgefahren, das ausgewählte Lade-Abwärtsschritt-Steuerungsverfahren durchzuführen. Falls andererseits der Steuerungs-Sollwert nicht in den Steuerungsbereich X der DC-Busspannung fällt, dann wird ein Steuerungsverfahren ausgewählt, das verschieden ist von dem ausgewählten Lade-Abwärtsschritt-Steuerungsverfahren.
  • Es sei angemerkt, dass die Speicherbatterie 1, die hier als ein Ladeobjekt verwendet wird, diejenige ist, die die in 12 gezeigte Kennlinie hat. Wie später noch beschrieben wird, fällt ein Steuerungs-Sollwert G der DC-Busspannung, der auf der Basis des ausgewählten Lade-Abwärtsschritt-Steuerungsverfahrens gesetzt wird, in den Steuerungsbereich X der DC-Busspannung. Daher wird in diesem Fall damit fortgefahren, den Betrieb mittels des ausgewählten Lade-Abwärtsschritt-Steuerungsverfahrens durchzuführen.
  • In der nachfolgenden Beschreibung wird der Fall beschrieben, in welchem der Betrieb mittels des ausgewählten Lade-Abwärtsschritt-Steuerungsverfahrens invertiert wird (d. h., Abwärtsschritt ändert sich zu Aufwärtsschritt oder Aufwärtsschritt ändert sich zu Abwärtsschritt), und zwar unter Verwendung des Falls, dass Speicherbatterien geladen werden, die die in 19 und 20 gezeigten Kennlinien haben. Nachstehend wird der Betrieb mittels der ausgewählten Lade-Abwärtsschritt-Steuerung für den Fall „Nein” im Schritt S14 beschrieben, und zwar unter Bezugnahme auf 14.
  • Wenn die Speicherbatterie-Ladesteuerung I, d. h. die Lade-Abwärtsschritt-Steuerung ausgewählt worden ist, dann berechnet die Speicherbatterie-Steuerungsschaltung 56 einen Steuerungs-Sollwert der DC-Busspannung des DC-Bus 21 auf der Basis der Speicherbatterie-Spannung der Speicherbatterie 1, die vom Voltmeter 11 ausgegeben wird. In 12 ist Folgendes gezeigt: Wenn der Ladezustand der Speicherbatterie 1 geringer ist als der erste vorab festgelegte Wert, dann wird die Speicherbatterie 1 mittels des in 5 gezeigten Abwärtsschritt-Steuerungsverfahrens geladen.
  • Für den Fall, dass das Laden mittels einer Abwärtsschritt-Steuerung durchgeführt wird – wie in 10 gezeigt –, wird die maximale Leistung, die der Speicherbatterie 1 zugeführt werden kann, durch die Differenz zwischen der DC-Busspannung und der Speicherbatterie-Spannung der Speicherbatterie 1 bestimmt. Daher wird der Steuerungs-Sollwert der DC-Busspannung bestimmt, um so die Spannungsdifferenz zu erzielen, die eine vorab festgelegte Ladeleistung sicherstellen kann (Schritt S31).
  • Wie im Bereich links außen in 12 gezeigt, gilt für den Fall (im Bereich, der mit einer gestrichelten Linie P in 12 angegeben ist), dass der Steuerungs-Sollwert G der DC-Busspannung, der auf der Basis der oben beschriebenen Spannungsdifferenz gesetzt wird, unterhalb dem Steuerungsbereich X der DC-Bus-Steuerungsspannung liegt, Folgendes: Die untere Grenzspannung des Steuerungsbereichs der DC-Bus-Steuerungsspannung wird als ein Steuerungs-Sollwert der DC-Busspannung gesetzt.
  • Obwohl in der vorliegenden Ausführungsform 1 der Sollwert der DC-Busspannung so berechnet wird, dass die Differenz von der Speicherbatterie-Spannung der Speicherbatterie 1 konstant wird, ist die vorliegende Erfindung darauf nicht beschränkt. Es bedarf keiner Erläuterung, dass z. B. dann, wenn die Speicherbatterie-Ladesteuerung I gewählt wird, der Steuerungs-Sollwert der DC-Busspannung auf einen vorab festgelegten Wert (konstanten Wert) gesetzt werden kann.
  • Nachdem der Steuerungs-Sollwert der DC-Busspannung auf die oben beschriebene Weise bestimmt worden ist, gibt die Speicherbatterie-Steuerungsschaltung 56 den Steuerungs-Sollwert der DC-Busspannung an die DC/AC-Steuerungsschaltung 18 aus. Wenn sie den Steuerungs-Sollwert der DC-Busspannung empfangen hat, beginnt die DC/AC-Steuerungsschaltung 18 mit der Steuerung, um zu bewirken, dass die DC-Busspannung des DC-Bus 21 den Steuerungs-Sollwert annimmt.
  • Nachdem der Steuerungs-Sollwert der DC-Busspannung im Schritt S31 berechnet worden ist, wird im Schritt S32 der Sollwert des Ladestroms berechnet. In der vorliegenden Ausführungsform 1 wird angenommen, dass ein Soll-Befehlswert des Ladestroms an die Speicherbatterie 1 und eine Temperaturinformation über eine Zelle in der Speicherbatterie 1 von der Speicherbatterie-Managementeinheit 2 an die Speicherbatterie-Steuerungsschaltung 56 berichtet werden.
  • Es sei angemerkt, dass der Soll-Befehlswert des Ladestroms beispielsweise auf den kleineren der oberen Grenzwerte der Ströme gesetzt wird, die an die Speicherbatterie 1 und die Energie-Umwandlungsvorrichtung 10 auf der Basis ihres jeweiligen Leistungsvermögens angelegt werden können.
  • 15 zeigt die Vorgänge zum Berechnen des Sollwerts des Ladestroms, der im Schritt S32 in 14 gezeigt ist.
  • Nachdem sie den Soll-Befehlswert des Ladestroms an die Speicherbatterie 1 und die Batterie-Temperaturinformation von der Speicherbatterie-Managementeinheit 2 im Schritt S51 bezogen hat, berechnet die Speicherbatterie-Steuerungsschaltung 56 im Schritt S52 den Maximalwert des Ladestroms auf der Basis des Temperaturzustands. Das heißt, unter Berücksichtigung der Temperaturkennlinie der Speicherbatterie 1 wird ein Grenzwert eines tolerierbaren Stroms berechnet, welcher keine abnorme Verschlechterung oder Beschädigung bei der vorliegenden Temperatur verursacht, und zwar als der Ladestrom-Maximalwert.
  • In der vorliegenden Ausführungsform 1 werden die Ladestrom-Maximalwerte für verschiedene Temperaturzustände und verschiedene Werte des SoCs in einem (nicht dargestellten) Speicher in der Speicherbatterie-Steuerungsschaltung 56 gespeichert, und der Maximalwert des Ladestroms wird auf der Basis der gespeicherten Werte berechnet.
  • Nachdem sie den Maximalwert des Ladestroms für jede Temperaturbedingung im Schritt S52 berechnet hat, bestätigt die Speicherbatterie-Steuerungsschaltung 56 im Schritt S53, ob oder ob nicht der vorliegende Sollwert des Ladestroms mit dem Maximalwert des Ladestroms übereinstimmt. Falls dann der vorliegende Sollwert des Ladestroms mit dem Maximalwert des Ladestroms übereinstimmt („Ja” im Schritt S53), dann wird der vorliegende Sollwert des Ladestroms unverändert ausgegeben, sogar dann, wenn der vorliegende Sollwert des Ladestroms nicht den Soll-Befehlswert erreicht hat.
  • Falls andererseits der vorliegende Sollwert des Ladestroms nicht mit dem Maximalwert des Ladestroms übereinstimmt („Nein” im Schritt S53), dann wird ΔI1 zu dem Steuerungs-Sollwert des Ladestroms addiert (Schritt S54). Nachdem der Sollwert des Ladestroms im Schritt S54 berechnet worden ist, wird im Schritt S55 der berechnete Sollwert erneut mit dem Maximalwert des Ladestroms verglichen, der im Schritt S52 berechnet worden ist.
  • Falls dann der Sollwert gleich dem oder kleiner ist als der Maximalwert („Nein” in Schrit S55), dann wird der Ladestrom-Sollwert ausgegeben, der im Schritt S54 berechnet worden ist. Falls andererseits der Sollwert größer ist als der Maximalwert („Ja” in Schrit S55), dann wird der Sollwert des Ladestroms auf den Maximalwert des Ladestroms gesetzt und dann im Schritt S56 ausgegeben.
  • Der vorliegende Sollwert des Ladestroms wird auf einen ausreichend niedrigen Wert wie beispielsweise Null gesetzt, und zwar zu Beginn des Steuerungsvorgangs. Daher gilt, während der Ablauf auf der Basis des in 13 gezeigten Ablaufs fortgesetzt wird, Folgendes: Der Sollwert wird allmählich erhöht, und zwar auf der Basis des addierten Werts von ΔI1. Er erreicht schließlich den Ladestrom-Soll-Befehlswert (für den Fall, dass der Ladestrom-Soll-Befehlswert < der Maximalwert des Ladestroms) oder den Maximalwert des Ladestroms (für den Fall, dass der Ladestrom-Soll-Befehlswert ≧ Maximalwert des Ladestroms). Es sei angemerkt, dass in den Ansprüchen der vorliegenden Erfindung der erreichte Wert als der Stromsteuerungs-Sollwert bezeichnet wird.
  • Oben ist Folgendes beschrieben: In der vorliegenden Ausführungsform 1, wie in 15 beschrieben, wird bei der Berechnung des Sollwerts des Ladestroms der Sollwert des Ladestroms nicht unmittelbar auf den oben beschriebenen Stromsteuerungs-Sollwert gesetzt, sondern allmählich erhöht, und zwar auf der Basis des vorab festgelegten Werts von ΔI1.
  • Der Grund dafür ist folgender: Wie oben beschrieben wird zum Beispiel für den Fall, dass eine Lithium-Ionen-Batterie als die Speicherbatterie 1 verwendet wird, das Laden der Energie durch eine chemische Reaktion erfolgt. Wenn daher der Ladestrom abrupt geändert wird, folgt die chemische Reaktion nicht der Veränderung des Ladestroms, und metallisches Lithium fällt aus. Daher verschlechtert sich die Speicherbatterie 1.
  • Falls die Speicherbatterie 1 auf einer hohen Temperatur geladen wird, dann schreitet die Verschlechterung der Speicherbatterie 1 fort. (Falls der Ladestrom groß ist, erhöht sich die Menge der Wärmeerzeugung beim Laden. Ferner erhöht sich die Zellentemperatur der Batterie. Daher schreitet die Verschlechterung der Speicherbatterie 1 fort.)
  • Wenn in der vorliegenden Ausführungsform 1 der Ladestrom zur Speicherbatterie 1 allmählich erhöht wird, so wird die Last auf die Speicherbatterie 1 beim Laden minimiert, so dass die Verschlechterung der Speicherbatterie 1 minimiert werden kann. Der Wert von ΔI1, der addiert werden soll, wird also so gesetzt, dass der Ladestrom von seinem Anfangswert auf den oben beschriebenen Stromsteuerungs-Sollwert ansteigt, und zwar mit einer Geschwindigkeit mit einer vorab festgelegten Zeitkonstante, die bestimmt wird, indem der Beanspruchbarkeits-Pegel der Speicherbatterie 1 berücksichtigt wird.
  • Obwohl ΔI1 bei der vorliegenden Ausführungsform 1 den gleichen Wert bei jeder Temperatur hat, ist die vorliegende Erfindung darauf nicht beschränkt. Es sollte klar sein, dass die gleiche Wirkung sogar für den Fall erzielt werden kann, dass die Steuerung durchgeführt wird, während der Wert von ΔI1 für jede Temperatur der Speicherbatterie 1 verändert wird. Bei der vorliegenden Ausführungsform 1 wird der Maximalwert des Ladestroms beim Laden verändert, und zwar in Abhängigkeit der Temperatur der Speicherbatterie 1, so dass eine Verschlechterung der Speicherbatterie 1 minimiert werden kann. Diese Verarbeitung, bei welcher die Temperatur der Speicherbatterie 1 berücksichtigt wird, wird später unter Bezugnahme auf 18 und dergleichen weiter beschrieben.
  • Unter erneuter Bezugnahme auf 14 gilt Folgendes: Nachdem der Sollwert des Ladestroms im Schritt S32 berechnet worden ist, bestätigt die Speicherbatterie-Steuerungsschaltung 56, ob oder ob nicht die Abwärtsschritt-Steuerung beim Laden – ausgewählt zur momentanen Zeit – konsekutiv vom vorherigen Mal ausgeführt wird, und zwar im Schritt S33. Falls die Steuerung nicht konsekutiv vom vorherigen Mal ausgeführt wird („Nein” im Schritt S33 in einem Fall, wie z. B. der ersten Steuerung, nachdem das Ladungs-Steuerungsverfahren umgeschaltet worden ist oder die erste Steuerung, nachdem das Laden begonnen worden ist), wird ein Abwärtsschritt-Steuerungsalgorithmus zum Laden im Schritt S34 ausgewählt, und Steuerungsvariablen werden im Schritt S35 initialisiert.
  • Nachdem die Steuerungsvariablen initialisiert worden sind, wird der Steuerungs-Befehlswert im Schritt S36 initialisiert, und der initialisierte Steuerungs-Befehlswert wird an die Lade-Step-Down-Steuerungsschaltung 52 berichtet (3). Außerdem wird der Schaltungsstromkreis 55 angewiesen, den Ausgang der Lade-Step-Down-Steuerungsschaltung 52 auszuwählen.
  • Für den Fall, dass das Steuerungsverfahren zwischen Aufwärtsschritt-Steuerung und Abwärtsschritt-Steuerung umgeschaltet wird, gilt Folgendes: Falls der Steuerungs-Befehlswert, der im Steuerungsverfahren kurz vor dem Umschalten verwendet wird, belassen wird, dann fließt augenblicklich ein extrem großer Strom, wenn der Vorgang mittels des Steuerungsverfahrens kurz nach dem Umschalten begonnen wird. Solch eine Unannehmlichkeit wird durch die oben beschriebene Initialisierungsverarbeitung behoben.
  • Falls die Bestimmung im Schritt S33 „Ja” ergibt, d. h. falls die Steuerung konsekutiv vom vorherigen Steuerungsverfahren durchgeführt wird, dann wird der Steuerungs-Befehlswert berechnet, und zwar unter Verwendung des im Schritt S32 berechneten Ladestrom-Sollwerts als Steuerungs-Sollwert (Schritt S37). Nachdem der Steuerungs-Befehlswert im Schritt S37 berechnet worden ist, berichtet die Speicherbatterie-Steuerungsschaltung 56 den berechneten Steuerungs-Befehlswert an die Lade-Step-Down-Steuerungsschaltung 52. Wenn sie den Steuerungs-Befehlswert empfangen hat, gibt die Lade-Step-Down-Steuerungsschaltung 52 Steuerungssignale zum Steuern der Schalteinrichtungen 31a bis 31d und 32a bis 32d aus, und zwar auf der Basis des Befehlswerts (siehe 5).
  • Unter erneuter Bezugnahme auf 13 gilt Folgendes: Nachdem die Speicherbatterie-Ladesteuerung I im Schritt S15 abgeschlossen worden ist, bestätigt die Speicherbatterie-Steuerungsschaltung 56, ob oder ob nicht der Ladezustand der Speicherbatterie 1 gleich groß wie oder größer ist als der dritte vorab festgelegte Wert, und zwar im Schritt S18. Es sei angemerkt, dass der dritte vorab festgelegte Wert für den Ladezustand gesetzt wird, um ein Überladen der Speicherbatterie 1 zu verhindern. Beispielsweise wird der dritte vorab festgelegte Wert auf 95% des Ladezustands im vollständig geladenen Zustand gesetzt.
  • Falls der Ladezustand geringer ist als der dritte vorab festgelegte Wert, dann springt die Verarbeitung zu Schritt S12 zurück, um die nachfolgende Ladesteuerung gemäß dem in 13 gezeigten Ablauf fortzusetzen. Falls der Ladezustand gleich groß wie oder größer ist als der dritte vorab festgelegte Wert („Ja” im Schritt S18), dann wird die Ladesteuerung beendet. Folglich kann eine Verschlechterung der Speicherbatterie 1 infolge eines Überladens zuverlässig verhindert werden.
  • Während das Laden mittels der Speicherbatterie-Ladesteuerung I (Abwärtsschritt-Steuerung) durchgeführt wird, die im Schritt S15 gezeigt ist, vergleicht, falls der Ladezustand der Speicherbatterie 1 gleich dem oder größer als der erste vorab festgelegte Wert im Schritt S14 geworden ist, die Speicherbatterie-Steuerungsschaltung 56 den Ladezustand der Speicherbatterie 1 mit dem zweiten vorab festgelegten Wert im Schritt S16. Als Ergebnis des Vergleichs wird dann, falls der Ladezustand kleiner als der zweite vorab festgelegte Wert ist („Nein” im Schritt S16) die Speicherbatterie-Ladesteuerung II (Aufwärtsschritt-Steuerung) im Schritt S17 ausgewählt.
  • Der Grund dafür ist folgender: Beim Laden mittels einer Abwärtsschritt-Steuerung, wie in 8 gezeigt, kann der maximale Leistungswert, mittels dessen das Laden durchgeführt werden kann, nicht ausreichend sichergestellt werden verglichen mit dem Fall, dass mittels einer Aufwärtsschritt-Steuerung geladen wird. In der vorliegenden Ausführungsform 1 gilt daher, wie in 12 gezeigt, Folgendes: In einem Bereich, in welchem der SoC niedrig ist und die Batteriespannung der Speicherbatterie 1 niedrig ist, wird das Laden mittels einer Abwärtsschritt-Steuerung durchgeführt, so dass die Speicherbatterie-Spannung der Speicherbatterie 1 auf eine Spannung erhöht wird, welche eine Aufwärtsschritt-Steuerung zulässt.
  • Wenn dann die Speicherbatterie-Spannung auf die Spannung erhöht worden ist, welche eine Aufwärtsschritt-Steuerung zulässt, wird das Ladeverfahren für die Speicherbatterie 1 auf das Aufwärtsschritt-Steuerungsverfahren umgeschaltet. Dadurch wird die maximale Leistung sichergestellt, mit welcher die Speicherbatterie 1 geladen werden kann. Folglich kann die Ladezeit reduziert werden.
  • Wenn die Speicherbatterie-Ladesteuerung II im Schritt S17 ausgewählt worden ist, gilt in 16 Folgendes: Die Speicherbatterie-Steuerungsschaltung 56 berechnet den Sollwert der DC-Busspannung des DC-Bus 21 im Schritt S41, und zwar wie in dem Fall, in welchem die Speicherbatterie-Ladesteuerung I ausgewählt ist. Für den Fall, dass das Laden mittels einer Aufwärtsschritt-Steuerung durchgeführt wird, wie in 9 gezeigt, wird die maximale Leistung, die der Speicherbatterie 1 zugeführt werden kann, durch die Differenz zwischen der DC-Busspannung und der Speicherbatterie-Spannung der Speicherbatterie 1 bestimmt.
  • Daher wird der Steuerungs-Sollwert der DC-Busspannung bestimmt, um so die Spannungsdifferenz zu erzielen, die eine vorab festgelegte Ladeleistung sicherstellen kann (Schritt S41). Für den Fall, dass der Steuerungs-Sollwert der DC-Busspannung unterhalb des Steuerungsbereichs der DC-Busspannung liegt, wird die untere Grenzspannung des Steuerungsbereichs der DC-Busspannung als Steuerungs-Sollwert der DC-Busspannung gesetzt.
  • Für den Fall, dass der Steuerungs-Sollwert der DC-Busspannung oberhalb des Steuerungsbereichs der DC-Busspannung liegt, wird die obere Grenzspannung des Steuerungsbereichs der DC-Busspannung als Steuerungs-Sollwert der DC-Busspannung gesetzt.
  • Hierbei ist die Speicherbatterie 1, die die in 12 gezeigte Kennlinie hat, ein zu behandelndes Objekt, das Aufwärtsschritt-Steuerungsverfahren wird ausgewählt, und der Steuerungs-Sollwert der DC-Busspannung, der auf der Basis des Aufwärtsschritt-Steuerungsverfahrens gesetzt worden ist, kann dazu veranlasst werden, in den Steuerungsbereich der DC-Busspannung zu fallen. Daher wird – wie in der Beschreibung im Schritt S14 – das Lade-Aufwärtsschritt-Steuerungsverfahren beibehalten, so dass es in jedem Fall durchgeführt wird.
  • In der vorliegenden Ausführungsform 1 gilt auch bei der Aufwärtsschritt-Steuerung Folgendes: Wie im Fall der Abwärtsschritt-Steuerung wird der Sollwert der DC-Busspannung berechnet, um die Differenz von der Batteriespannung der Speicherbatterie 1 konstant zu machen. Die vorliegende Erfindung ist darauf jedoch nicht beschränkt. Es bedarf keiner Erläuterung, dass z. B. dann, wenn die Speicherbatterie-Ladesteuerung II gewählt wird, der Steuerungs-Sollwert der DC-Busspannung auf einen vorab festgelegten Wert (konstanten Wert) gesetzt werden kann.
  • Wenn der Steuerungs-Sollwert der DC-Busspannung auf die oben beschriebene Weise bestimmt worden ist, gibt die Speicherbatterie-Steuerungsschaltung 56 den Steuerungs-Sollwert der DC-Busspannung an die DC/AC-Steuerungsschaltung 18 aus. Wenn sie den Steuerungs-Sollwert der DC-Busspannung empfangen hat, beginnt die DC/AC-Steuerungsschaltung 18 mit der Steuerung, um zu bewirken, dass die DC-Busspannung des DC-Bus 21 den Steuerungs-Sollwert annimmt.
  • Nachdem der Steuerungs-Sollwert der DC-Busspannung im Schritt S41 berechnet worden ist, wird im Schritt S42 der Sollwert des Ladestroms berechnet. In der vorliegenden Ausführungsform 1 ist die Berechnung die gleiche wie in dem Fall der Speicherbatterie-Ladesteuerung I. Daher wird deren detaillierte Beschreibung hier weggelassen.
  • Nachdem der Sollwert des Ladestroms im Schritt S42 berechnet worden ist, bestätigt die Speicherbatterie-Steuerungsschaltung 56, ob oder ob nicht die aufwärtsschritt-Steuerung beim Laden – ausgewählt zur momentanen Zeit – konsekutiv vom vorherigen Mal ausgeführt wird, und zwar im Schritt S43. Falls die Steuerung nicht konsekutiv vom vorherigen Mal ausgeführt wird („Nein” im Schritt S43 in einem Fall, wie z. B. der ersten Steuerung, nachdem das Ladungs-Steuerungsverfahren umgeschaltet worden ist oder die erste Steuerung, nachdem das Laden begonnen worden ist), wird ein Aufwärtsschritt-Steuerungsalgorithmus zum Laden im Schritt S44 ausgewählt, und Steuerungsvariablen werden im Schritt S45 initialisiert.
  • Nachdem die Steuerungsvariablen initialisiert worden sind, wird der Steuerungs-Befehlswert im Schritt S46 initialisiert, und der initialisierte Steuerungs-Befehlswert wird an die Lade-Step-Up-Steuerungsschaltung 51 berichtet. Außerdem wird der Schaltungsstromkreis 55 angewiesen, den Ausgang der Lade-Step-Up-Steuerungsschaltung 51 auszuwählen.
  • Falls die Steuerung konsekutiv von der vorherigen Steuerung im Schritt S43 durchgeführt wird, wird der Steuerungs-Befehlswert berechnet, und zwar unter Verwendung des im Schritt S42 berechneten Ladestrom-Sollwerts als Steuerungs-Sollwert (Schritt S47). Nachdem der Steuerungs-Befehlswert im Schritt S47 berechnet worden ist, berichtet die Speicherbatterie-Steuerungsschaltung 56 den berechneten Steuerungs-Befehlswert an die Lade-Step-Up-Steuerungsschaltung 51. Wenn sie den Steuerungs-Befehlswert empfangen hat, gibt die Lade-Step-Up-Steuerungsschaltung 51 Steuerungssignale zum Steuern der Schalteinrichtungen 31a bis 31d und 32a bis 32d aus, und zwar auf der Basis des Befehlswerts (siehe 4).
  • Unter erneuter Bezugnahme auf 13 gilt Folgendes: Nachdem die Speicherbatterie-Ladesteuerung II im Schritt S17 abgeschlossen worden ist, bestätigt die Speicherbatterie-Steuerungsschaltung 56, ob oder ob nicht der Ladezustand der Speicherbatterie 1 gleich dem oder größer ist als der dritte vorab festgelegte Wert, und zwar im Schritt S18. Falls der Ladezustand kleiner ist als der dritte vorab festgelegte Wert („Nein” im Schritt S18), dann springt die Verarbeitung zu Schritt S12) zurück, um die nachfolgende Ladesteuerung gemäß dem in 13 gezeigten Ablauf fortzusetzen.
  • Für den Fall, dass sich „Ja” im Schritt 18 ergibt, wird – wie oben beschrieben – die Ladesteuerung beendet, um ein Überladen zu verhindern.
  • Während das Laden mittels der Speicherbatterie-Ladesteuerung II durchgeführt wird, die im Schritt S17 gezeigt ist, wählt, falls der Ladezustand der Speicherbatterie 1 gleich groß wie oder größer als der zweite vorab festgelegte Wert im Schritt S16 geworden ist, die Speicherbatterie-Steuerungsschaltung 56 die Speicherbatterie-Ladesteuerung I (Abwärtsschritt-Steuerung) im Schritt S19 aus.
  • Der Grund dafür ist folgender: Wie oben beschrieben, gilt beispielsweise für den Fall, dass eine Lithium-Ionen-Batterie in einem elektrischen Automobil oder einem Speicher-Batteriesystem für Zuhause als Speicherbatterie 1 verwendet wird, Folgendes: Falls die Speicherbatterie 1 überladen wird (normalerweise wird ein Ladevorgang bis zu ca. 90 bis 95% des vollständig geladenen Zustands durchgeführt), dann schreitet die Verschlechterung oder der der Defekt der Speicherbatterie fort.
  • Daher gilt in der vorliegenden Ausführungsform 1 Folgendes: Falls der Ladezustand gleich dem oder größer als ein vorab festgelegter Wert geworden ist, d. h. der zweite vorab festgelegte Wert (hier z. B. auf 80% gesetzt) unterhalb des dritten vorab festgelegten Werts, welcher ein endgültiger Schwellenwert zum Verhindern des Überladens ist, wird der Sollwert des Ladestroms herabgesetzt, und zwar gemäß dem Ladezustand, und das Steuerungsverfahren wird auf die Abwärtsschritt-Steuerung umgeschaltet, welche einen vergleichsweise flache (milde) Ausgangs-Kennlinie hat, die in 8 beschrieben ist. Dadurch wird das Überladen weiter zuverlässig verhindert.
  • Wenn die Speicherbatterie-Ladesteuerung I ausgewählt worden ist (Schritt S19), dann berechnet – wie oben beschrieben – die Speicherbatterie-Steuerungsschaltung 56 den Steuerungs-Sollwert der DC-Busspannung des DC-Bus 21 auf der Basis der Speicherbatterie-Spannung der Speicherbatterie 1, die vom Voltmeter 11 ausgegeben wird.
  • In 12 ist Folgendes gezeigt: Für den Fall, dass der Ladezustand der Speicherbatterie 1 gleich groß wie oder größer als der zweite vorab festgelegte Wert und kleiner als der dritte vorab festgelegte Wert ist, wird – wie oben beschrieben –, um das Überladen der Speicherbatterie 1 zu verhindern, der Ladestrom allmählich verringert, und das Lade-Steuerungsverfahren wird auf das Abwärtsschritt-Steuerungsverfahren umgeschaltet, das in 5 gezeigt ist.
  • In Schritt S31 in 14 wird der Steuerungs-Sollwert der DC-Busspannung bestimmt, um so die Spannungsdifferenz zu erzielen, die eine vorab festgelegte Ladeleistung sicherstellen kann. Falls zu diesem Zeitpunkt der Steuerungs-Sollwert der DC-Busspannung oberhalb des Steuerungsbereichs der DC-Bus-Steuerungsspannung liegt, wird die obere Grenzspannung des Steuerungsbereichs der DC-Busspannung als der Steuerungs-Sollwert der DC-Busspannung gesetzt.
  • Nachdem der Steuerungs-Sollwert der DC-Busspannung auf die oben beschriebene Weise bestimmt worden ist, gibt die Speicherbatterie-Steuerungsschaltung 56 den Steuerungs-Sollwert der DC-Busspannung an die DC/AC-Steuerungsschaltung 18 aus. Wenn sie den Steuerungs-Sollwert der DC-Busspannung empfangen hat, beginnt die DC/AC-Steuerungsschaltung 18 mit der Steuerung, um zu bewirken, dass die DC-Busspannung des DC-Bus 21 den Steuerungs-Sollwert annimmt.
  • Nachdem der Steuerungs-Sollwert der DC-Busspannung im Schritt S31 berechnet worden ist, wird im Schritt S32 der Sollwert des Ladestroms berechnet. Nachdem der Ladestrom-Sollwert und die Batterietemperatur im Schritt S51 in 15 erhalten worden ist, berechnet die Speicherbatterie-Steuerungsschaltung 56 den Maximalwert des Ladestroms auf der Basis jeder Temperaturbedingung im Schritt S52.
  • In der vorliegenden Ausführungsform 1 werden die Ladestrom-Maximalwerte für verschiedene Temperaturzustände und verschiedene Werte des SoCs in einem Speicher in der Speicherbatterie-Steuerungsschaltung 56 gespeichert, und der Maximalwert des Ladestroms wird auf der Basis der gespeicherten Werte berechnet. Es sei angemerkt, dass in der vorliegenden Ausführungsform 1 die Werte im Voraus in dem Speicher gespeichert werden, so dass der Ladestromwert auf die Umstände beschränkt wird, bei welchen der SoC hoch ist.
  • Nachdem sie den Maximalwert des Ladestroms für jede Temperaturbedingung im Schritt S52 berechnet hat, bestätigt die Speicherbatterie-Steuerungsschaltung 56, ob oder ob nicht der vorliegende Sollwert des Ladestroms mit dem Maximalwert des Ladestroms übereinstimmt (Schritt S53). Falls der vorliegende Sollwert des Ladestroms dann mit dem Maximalwert des Ladestroms übereinstimmt, wird der vorliegende Sollwert des Ladestroms unverändert ausgegeben. Falls andererseits der vorliegende Sollwert des Ladestroms nicht mit dem Maximalwert übereinstimmt, dann wird ΔI1 zu dem vorliegenden Steuerungs-Sollwert des Ladestroms addiert (Schritt S54).
  • Nachdem der Sollwert des Ladestroms im Schritt S54 berechnet worden ist, wird im Schritt S55 der berechnete Sollwert erneut mit dem Maximalwert des Ladestroms verglichen, der im Schritt S52 berechnet worden ist. Falls dann der Sollwert gleich dem oder kleiner ist als der Maximalwert, dann wird der Ladestrom-Sollwert ausgegeben, der im Schritt S54 berechnet worden ist. Falls andererseits der Sollwert größer ist als der Maximalwert, dann wird der Sollwert des Ladestroms auf den Maximalwert des Ladestroms gesetzt und dann im Schritt S56 ausgegeben.
  • Nachdem der Sollwert des Ladestroms im Schritt S32 in 14 berechnet worden ist, bestätigt die Speicherbatterie-Steuerungsschaltung 56, ob oder ob nicht die Abwärtsschritt-Steuerung beim Laden – ausgewählt zur momentanen Zeit – konsekutiv vom vorherigen Mal ausgeführt wird, und zwar im Schritt S33. Falls die Steuerung nicht konsekutiv vom vorherigen Mal ausgeführt wird (in einem Fall, wie z. B. der ersten Steuerung, nachdem das Ladungs-Steuerungsverfahren umgeschaltet worden ist oder die erste Steuerung, nachdem das Laden begonnen worden ist), wird ein Abwärtsschritt-Steuerungsalgorithmus zum Laden im Schritt S34 ausgewählt, und Steuerungsvariablen werden im Schritt S35 initialisiert.
  • Nachdem die Steuerungsvariablen initialisiert worden sind, wird der Steuerungs-Befehlswert im Schritt S36 initialisiert, und der initialisierte Steuerungs-Befehlswert wird an die Lade-Step-Down-Steuerungsschaltung 52 berichtet. Außerdem wird der Schaltungsstromkreis 55 angewiesen, den Ausgang der Lade-Step-Down-Steuerungsschaltung 52 auszuwählen.
  • Bei der vorliegenden Ausführungsform 1 sind die Steuerungssignale für die Steuerungs-Befehlswerte, die an die Schalteinrichtungen 31a bis 31d und 32a bis 32d. ausgegeben werden sollen, für die Aufwärtsschritt-Steuerung einerseits und die Abwärtsschritt-Steuerung andererseits komplett verschieden. Daher wird die Steuerung so durchgeführt, dass der Ladestrom allmählich erhöht wird, nachdem die Ladeleistung einmal auf Null gesetzt worden ist. Dann wird zu dem Zeitpunkt, wenn der Ladestrom den maximalen Ladestrom überschritten hat, der maximale Ladestromwert, der im Schritt S52 berechnet worden ist, als Sollwert ausgegeben.
  • Die nachfolgende Steuerung ist die gleiche wie im Schritt S15. Daher wird deren erneute Beschreibung weggelassen. Während das Laden mittels der Speicherbatterie-Ladesteuerung I durchgeführt wird, die im Schritt S19 gezeigt ist, beendet, falls der Ladezustand der Speicherbatterie 1 gleich groß wie oder größer als der zweite vorab festgelegte Wert im Schritt S18 geworden ist, die Speicherbatterie-Steuerungsschaltung 56 die Ladesteuerung für die Speicherbatterie 1.
  • Wenn der Ladezustand der Speicherbatterie 1 gleich dem oder größer als der dritte vorab festgelegte Wert geworden ist, bestimmt die Speicherbatterie-Steuerungsschaltung 56, dass die Speicherbatterie 1 vollständig geladen worden ist, und sie berichtet an das HEMS, dass das Laden unmöglich ist. Außerdem gibt sie eine Beendigungsanfrage an die DC/AC-Steuerungsschaltung 18 aus und wartet auf dem Empfang der nächsten Anweisung.
  • 17 zeigt den Zusammenhang zwischen dem Ladestrom H und der Zeit für den Fall, dass das Laden durchgeführt wird, wenn sich die Speicherbatterie 1 auf einer gewöhnlichen Temperatur befindet. In 17 ist Folgendes gezeigt: Zu Beginn des Ladevorgangs wird das Laden mittels einer Abwärtsschritt-Steuerung durchgeführt, bis der SoC einen vorab festgelegten Wert annimmt (in der vorliegenden Ausführungsform 1: 20% des Ladezustands für den vollständig geladenen Zustand).
  • Wenn dieser Ladevorgang vollständig ist, wird dann die Steuerung auf die Aufwärtsschritt-Steuerung umgeschaltet. Wenn das Laden weiter durchgeführt worden ist, um einen vorab festgelegten Wert des Ladezustands zu erreichen (in der vorliegenden Ausführungsform 1: 80% des Ladezustands für den vollständig geladenen Zustand), dann wird die Steuerung wieder auf die Abwärtsschritt-Steuerung umgeschaltet. Dann wird der Ladevorgang durchgeführt, um einen vorab festgelegten Wert zu erreichen (in der vorliegenden Ausführungsform 1: 95% des Ladezustands für den vollständig geladenen Zustand).
  • Oben ist Folgendes beschrieben: Bei der Energie-Umwandlungsvorrichtung der Ausführungsform 1 wird beim Laden der Speicherbatterie 1 Folgendes umgeschaltet: Das Lade-Steuerungsverfahren für die Speicherbatterie 1; der maximale Ladestromwert für die Speicherbatterie 1; und der DC-Busspannung-Sollwert für den DC-Bus 21, und zwar auf der Basis des Ladezustands (SoC) der Speicherbatterie 1, der Temperatur der Speicherbatterie 1 (Zellentemperatur) und der Batteriespannung der Speicherbatterie 1.
  • Folglich wird eine dahingehende Wirkung erzielt, dass der Wert der maximalen Ladeleistung für die Speicherbatterie 1 sichergestellt wird und die Verschlechterung der Speicherbatterie 1 minimiert wird.
  • Außerdem gilt für die vorliegende Ausführungsform 1 grundsätzlich Folgendes: Wenn die maximale Leistung sichergestellt wird und sich die DC-Busspannung des DC-Bus 21 innerhalb des Steuerungsbereichs befindet, dann wird die Ladesteuerung mittels einer Abwärtsschritt-Steuerung durchgeführt. Der Grund dafür ist folgender: Wie in den 4 und 6 gezeigt, führen für den Fall der Aufwärtsschritt-Steuerung die Schalteinrichtungen 31a bis 31d und 32a bis 32d stets Schaltvorgänge durch.
  • Für den Fall der Abwärtsschritt-Steuerung andererseits – wie in 5 und 7 gezeigt – führt einer der Sätze von Schalteinrichtungen 31a bis 31d oder 32a bis 32d keine Schaltvorgänge durch, sondern dient nur als Dioden-Gleichrichtereinrichtung. Bei der Abwärtsschritt-Steuerung sind daher die Schaltverluste der Schalteinrichtungen kleiner. Daher kann die Energie-Umwandlung effizient durchgeführt werden.
  • Daher wird in der Ausführungsform 1 eine Lade-/Entladesteuerung mit einer unnötigen Aufwärtsschritt-Steuerung unterbunden. Dadurch wird eine dahingehende Wirkung erzielt, dass unnötige Energie-Umwandlungsverluste unterbunden werden und die Lade-/Entladesteuerung für die Speicherbatterie 1 effizient durchgeführt werden kann.
  • 18 zeigt den Zusammenhang zwischen dem Ladestrom H und der Zeit für den Fall, dass das Laden durchgeführt wird, wenn sich die Speicherbatterie 1 auf einer hohen Temperatur befindet. In 18 ist Folgendes gezeigt: Zu Beginn des Ladevorgangs wird das Laden mittels einer Abwärtsschritt-Steuerung durchgeführt, bis der SoC einen vorab festgelegten Wert annimmt (in der vorliegenden Ausführungsform 1: 20% des Ladezustands für den vollständig geladenen Zustand).
  • Wenn dieser Ladevorgang vollständig ist, wird dann die Steuerung auf die Aufwärtsschritt-Steuerung umgeschaltet. In der Aufwärtsschritt-Steuerung wird der maximale Ladestrom so gesetzt, dass er klein ist, und zwar wegen der hohen Temperatur. Daher ist er geringer als der Ladestrom im gewöhnlichen Fall. Wenn das Laden weiter durchgeführt worden ist, um einen vorab festgelegten Wert des Ladezustands zu erreichen (in der vorliegenden Ausführungsform 1: 80% des Ladezustands für den vollständig geladenen Zustand), dann wird die Steuerung wieder auf die Abwärtsschritt-Steuerung umgeschaltet.
  • Dann wird der Ladevorgang durchgeführt, um einen vorab festgelegten Wert zu erreichen (in der vorliegenden Ausführungsform 1: 95% des Ladezustands für den vollständig geladenen Zustand). Folglich kann auch auf einer hohen Temperatur eine dahingehende Wirkung erzielt werden, dass das Laden durchgeführt werden kann, während die Verschlechterung der Speicherbatterie 1 minimiert wird.
  • Es sei angemerkt, dass in 18 der Fall gezeigt ist, in welchem der maximale Ladestrom (Ladestrom-Soll-Befehlswert) größer als der maximale Ladestrom (maximaler Abwärtsschritt-Ladestromwert) ist, der bei der Abwärtsschritt-Steuerung gesteuert werden kann. Die vorliegende Erfindung ist darauf jedoch nicht beschränkt. Für den Fall, dass der maximale Ladestrom kleiner ist als der maximale Abwärtsschritt-Ladestromwert, welcher bei der Abwärtsschritt-Steuerung gesteuert werden kann, wird die Steuerung mittels einer Abwärtsschritt-Steuerung durchgeführt, ohne das Steuerungsverfahren umzuschalten.
  • Folglich ergibt sich eine dahingehende Wirkung, dass die Trennung der Ladesteuerung infolge der Umschaltung der Steuerung beseitigt werden kann, dass die Energie-Umwandlungsverluste infolge der Umschaltung unterbunden werden können, und dass die Verschlechterung der Speicherbatterie 1 minimiert werden kann.
  • Außerdem zeigt 19 die DC-Busspannung in jedem Ladezustand und ein Steuerungsverfahren für die DC/DC-Umsetzungsschaltung 13 beim Laden der Speicherbatterie 1 mit einer SoC-Kennlinie, die sich von der in 12 unterscheidet. Wie in 19 gezeigt, wird der Fall beschrieben, in welchem die SoC-Kennlinie den Steuerungsbereich X der DC-Busspannung und auch Spannungen oberhalb dieses Bereichs abdeckt.
  • In diesem Beispiel gilt Folgendes: Wenn der Ladezustand der Speicherbatterie 1 geringer ist als der erste vorab festgelegte Wert und wenn der Steuerungs-Sollwert G der DC-Busspannung bei der Abwärtsschritt-Steuerung innerhalb des Steuerungsbereichs X der DC-Busspannung liegt, wird ein Ladevorgang mittels einer Abwärtsschritt-Steuerung durchgeführt, wie in dem Vorgang, der in 12 beschrieben ist. Das Berechnungsverfahren für die DC-Busspannung bei der DC-Busspannung ist das gleiche wie in dem Fall der 12. Daher wird dessen Beschreibung weggelassen.
  • Wenn andererseits der Steuerungs-Sollwert G der DC-Busspannung bei der Abwärtsschritt-Steuerung den Steuerungsbereich X der DC-Busspannung übersteigt, d. h. wenn das Lade-Abwärtsschritt-Steuerungsverfahren ausgewählt wird und der Steuerungs-Sollwert der DC-Busspannung, der auf dieser Basis gesetzt worden ist, nicht in den Steuerungsbereich der DC-Busspannung fällt, dann wird – anders als bei den in 12 beschriebenen Vorgängen – das Lade-Steuerungsverfahren auf die Aufwärtsschritt-Steuerung umgeschaltet, die keine Abwärtsschritt-Steuerung ist, und zwar sogar dann, wenn der Ladezustand der Speicherbatterie 1 geringer ist als der erste vorab festgelegte Wert.
  • Das heißt, die Vorgänge werden umgekehrt. Bei der Aufwärtsschritt-Steuerung – wie in dem in 12 gezeigten Fall – wird der Steuerungs-Sollwert der DC-Busspannung berechnet, so dass ein vorab festgelegter Wert der Ladeleistung sichergestellt wird.
  • Wenn der Ladezustand der Speicherbatterie 1 dann gleich dem oder größer als der zweite vorab festgelegte Wert geworden ist, gilt dann Folgendes: Obwohl für den Fall, dass die Speicherbatterie 1 die in 12 gezeigte SoC-Kennlinie hat, das Laden mittels der Abwärtsschritt-Steuerung fortgesetzt wird, liegt für den Fall, dass die Speicherbatterie 1 die in 19 gezeigte SoC-Kennlinie hat, der Steuerungs-Sollwert G der DC-Busspannung nicht innerhalb des Steuerungsbereichs (Bereich, der durch eine gepunktete Linie Q in 19 angezeigt ist).
  • Daher wird die Aufwärtsschritt-Steuerung ausgewählt, anders als die Abwärtsschritt-Steuerung, die beim Betrieb in 12 beschrieben worden ist. Schließlich wird die Aufwärtsschritt-Steuerung fortgesetzt, ohne verändert zu werden, um das Laden der Speicherbatterie 1 durchzuführen. Für diesen Fall werden also die Vorgänge, wenn der Ladezustand gleich groß wie oder größer ist als der zweite vorab festgelegte Wert, vom Abwärtsschritt in den Aufwärtsschritt umgekehrt, und zwar im Vergleich zu den Vorgängen in 12. Da der Ladezustand zu diesem Zeitpunkt hoch ist, gilt in der vorliegenden Ausführungsform 1 Folgendes: Der Steuerungs-Sollwert der DC-Busspannung wird herabgesetzt, wie es mit einer durchgezogenen Linie R in 19 gezeigt ist.
  • Folglich wird die Steuerung durchgeführt, um so die Zufuhr der maximalen Leistung bei der Aufwärtsschritt-Steuerung zu begrenzen. Folglich ergibt sich eine dahingehende Wirkung, dass die Zufuhr der maximalen Leistung unterbunden werden kann, dass die Amplitude der Welligkeit (ripple) des Ladestroms ebenfalls unterbunden werden kann, die durch Störungen oder dergleichen verursacht wird, und dass die Verschlechterung der Speicherbatterie 1 infolge von Stromwelligkeit unterbunden werden kann.
  • 20 zeigt die DC-Busspannung in jedem Ladezustand und ein Steuerungsverfahren für die DC/DC-Umsetzungsschaltung 13 beim Laden der Speicherbatterie 1 mit noch einer anderen SoC-Kennlinie. Wie in 20 gezeigt, wird der Fall beschrieben, in welchem die SoC-Kennlinie unterhalb der DC-Busspannung des Steuerungsbereichs liegt. Da in diesem Beispiel der Ladezustand der Speicherbatterie 1 geringer liegt als der erste vorab festgelegte Wert, wird das Laden mittels einer Abwärtsschritt-Steuerung durchgeführt. Zu diesem Zeitpunkt wird die DC-Busspannung des DC-Bus 21 gesteuert, um den maximalen Ladestrom sicherzustellen. Da der maximale Ladestrom in 20 ausreichend sichergestellt werden kann, wird der Steuerungs-Sollwert G der DC-Busspannung auf die untere Grenzspannung des DC-Busspannung-Steuerungsbereichs X gesetzt.
  • Wenn andererseits der Ladezustand der Speicherbatterie 1 gleich dem oder größer als der erste vorab festgelegte Wert geworden ist, bestätigt die Speicherbatterie-Steuerungsschaltung 56 den maximalen Wert des Ladestroms. Falls zu diesem Zeitpunkt viel Zeit zum Laden vorhanden ist, wird die Steuerung ohne Veränderung fortgesetzt, während der Steuerungs-Sollwert G der DC-Busspannung auf der unteren Grenzspannung des DC-Busspannung-Steuerungsbereichs X belassen wird (normaler Ladungsfall J).
  • Falls es gewünscht ist, dass die Ladezeit verkürzt wird (Schnell-Ladefall K), dann wird der Steuerungs-Sollwert der DC-Busspannung so gesteuert, dass er die obere Grenzspannung des DC-Busspannung-Steuerungsbereichs annimmt. Für den Fall, dass die Speicherbatterie 1 geladen wird, welche die in 20 gezeigte Kennlinie hat, gilt Folgendes: Da der Steuerungs-Sollwert der DC-Busspannung stets größer ist als die Speicherbatterie-Spannung der Speicherbatterie 1, wird die Abwärtsschritt-Steuerung stets durchgeführt.
  • Daher wird die Abwärtsschritt-Steuerung sogar in einem Bereich durchgeführt, in welchem der Ladezustand zwischen dem ersten vorab festgelegten Wert und dem zweiten vorab festgelegten Wert verändert wird. Folglich werden die Vorgänge in diesem Bereich umgekehrt, und zwar im Vergleich mit dem Fall gemäß 12.
  • Für den Fall, dass der Steuerungs-Sollwert der DC-Busspannung verändert wird, so wird der Steuerungs-Sollwert nicht abrupt von der unteren Grenzspannung des DC-Busspannung-Steuerungsbereichs auf die obere Grenzspannung des DC-Busspannung-Steuerungsbereichs geändert. Vielmehr wird der Steuerungs-Sollwert allmählich geändert, und zwar auf der Basis eines vorab festgelegten Spannungsschritts. Der Grund dafür ist folgender: Für den Fall, dass die Speicherbatterie 1 gesteuert wird, welche die in 12 gezeigte Kennlinie hat, gilt Folgendes: Da die Steuerung von der Abwärtsschritt-Steuerung zur Aufwärtsschritt-Steuerung oder von der Aufwärtsschritt-Steuerung zur Abwärtsschritt-Steuerung umgeschaltet wird, wird der Ladestrom so gesteuert, dass an die Speicherbatterie 1 zum Zeitpunkt der Umschaltung der Steuerung keine Last angelegt wird.
  • Für den Fall, dass die Speicherbatterie 1 mit der in 20 gezeigten SoC-Kennlinie gesteuert wird, gilt jedoch Folgendes: Da nur der Steuerungs-Sollwert verändert wird, während die Abwärtsschritt-Steuerung beibehalten wird, kann dann, wenn der Steuerungs-Sollwert abrupt geändert wird, der Speicherbatterie 1 ggf. ein großer Ladestrom (Überstrom) zugeführt werden. Daher wird in der vorliegenden Ausführungsform 1 die Steuerungs-Sollspannung allmählich geändert, und zwar auf der Basis von vorab festgelegten Spannungsschritten. Dadurch wird der Überstrom unterbunden.
  • Folglich ergibt sich eine dahingehende Wirkung, dass die Verschlechterung der Speicherbatterie 1 infolge von Überstrom unterbunden werden kann. Es bedarf keiner Erläuterung, dass für den Fall, dass der Steuerungs-Sollwert der DC-Busspannung geändert wird, Folgendes gilt: Falls der Spannungswert so gesteuert wird, dass er allmählich geändert wird, wie es oben beschrieben ist, dann kann die Steuerung durchgeführt werden, ohne einen Überstrom zu verursachen. Daher ergibt sich eine dahingehende Wirkung, dass die Verschlechterung der Speicherbatterie 1 unterbunden werden kann.
  • Für den Fall, dass die Steuerung mit dem Steuerungs-Sollwert der DC-Busspannung durchgeführt wird, der erhöht wird, um eine Schnell-Ladung durchzuführen, gilt dann Folgendes: Wenn der Ladezustand der Speicherbatterie 1 gleich groß wie oder größer als der zweite vorab festgelegte Wert geworden ist, dann wird der Steuerungs-Sollwert der DC-Busspannung verringert. Es sei angemerkt, dass für den Fall, dass der Steuerungs-Sollwert der DC-Busspannung – wie oben beschrieben – Folgendes gilt: Um ein Laden der Speicherbatterie 1 mit Überstrom zu vermeiden, wird der Steuerungs-Sollwert der DC-Busspannung allmählich verringert, und zwar auf der Basis vorab festgelegter Schritte, ohne den Steuerungs-Sollwert der DC-Busspannung abrupt zu ändern.
  • Folglich kann der maximale Wert der Leistungszufuhr für die Speicherbatterie 1 unterbunden werden, und die Amplitude der Welligkeit des Ladestroms, die von Störungen oder dergleichen verursacht wird, kann ebenfalls unterbunden werden. Daher ergibt sich eine dahingehende Wirkung, dass die Verschlechterung der Speicherbatterie 1 infolge von Stromwelligkeit unterbunden werden kann.
  • Nachfolgend wird ein Steuerungsverfahren beim Entladen beschrieben. 21 zeigt die DC-Busspannung bei jedem Ladezustand und ein Steuerungsverfahren für die DC/DC-Umsetzungsschaltung 13 beim Entladen von der Speicherbatterie 1 mit der gleichen SoC-Kennlinie wie in 12. Beim Entladen wird im Wesentlichen – um eine übermäßige Entladung zu verhindern – in einem Bereich, in welchem der Ladezustand der Speicherbatterie 1 niedrig ist, der Wert der maximalen Entladeleistung so gesteuert, dass er beschränkt ist. Dadurch wird eine übermäßige Entladung der Speicherbatterie 1 unterbunden.
  • Da außerdem die Leistung an die AC-Last 4 im Wesentlichen aus dem Energiesystem 3 zugeführt wird, wird die Antwortgeschwindigkeit der DC/DC-Umsetzungsschaltung 13 auf eine Veränderung der Leistungsaufnahme in der AC-Last 4 so gesetzt, dass sie niedrig ist, so dass eine Veränderung des Entladestroms aus der Speicherbatterie 1 flach (mild) gemacht wird. Folglich kann die Steuerung so durchgeführt werden, dass die Verschlechterung der Speicherbatterie 1 minimiert wird.
  • Als spezifisches Beispiel fließt in dem Fall, dass eine elektrische Anwendung für Zuhause eingeschaltet wird, ein Strom (als Stoßstrom bezeichnet), der größer ist als der Nennstrom, und zwar in dem Moment des Einschaltens. In der folgenden Beschreibung führt die Energie-Umwandlungsvorrichtung 10 der vorliegenden Ausführungsform 1 eine Steuerung derart aus, dass der Stoßstrom vom Energiesystem 3 zugeführt wird. Dadurch wird eine steile Entladung mit einem großen Strom aus der Speicherbatterie 1 unterbunden, und die Verschlechterung der Speicherbatterie 1 wird minimiert.
  • Nachstehend wird unter Bezugnahme auf 21 und 22 die Steuerung beim Entladen der Speicherbatterie 1 beschrieben. 22 zeigt die maximale Entladeleistung bei jedem Ladezustand beim Entladen für den Fall, dass die Speicherbatterie 1 mit der in 21 gezeigten Kennlinie in der vorliegenden Ausführungsform 1 verwendet wird.
  • In 22 ist Folgendes gezeigt: In der vorliegenden Ausführungsform 1 wird dann, wenn der Ladezustand der Speicherbatterie 1 kleiner geworden ist als der dritte vorab festgelegte Wert, der maximale Entladestrom beschränkt. Dadurch wird eine übermäßige Entladung der Speicherbatterie 1 unterbunden. Nachstehend wird das Steuerungsverfahren für die DC/DC-Umsetzungsschaltung 13 mittels der Speicherbatterie-Steuerungsschaltung 56 beim Entladen beschrieben.
  • Wenn in 1 eine Entladeanfrage an die Speicherbatterie 1 von dem HEMS abgesetzt wird, dann bestätigt die Speicherbatterie-Steuerungsschaltung 56 in der DC/DC-Steuerungsschaltung 14, ob oder ob nicht die Speicherbatterie 1 entladen werden kann. Genauer gesagt, es stellt die Speicherbatterie-Steuerungsschaltung 56 an die Speicherbatterie-Managementeinheit 2 in der Speicherbatterie 1 die Anfrage, den Ladezustand und Informationen über die Entlademöglichkeit der Speicherbatterie 1 zu berichten.
  • Wenn sie die Anfrage erhalten hat, dann berichtet die Speicherbatterie-Managementeinheit 2 die Entlademöglichkeit und den Ladezustand an die Speicherbatterie-Steuerungsschaltung 56. Falls die Speicherbatterie-Steuerungsschaltung 56 einen dahingehenden Bericht erhalten hat, dass das Entladen unmöglich ist, dann berichtet die Speicherbatterie-Steuerungsschaltung 56 dies dem HEMS und wartet, bis der nächste Befehl abgesetzt wird.
  • Falls andererseits das Entladen möglich ist, dann berichtet die Speicherbatterie-Steuerungsschaltung 56 an das HEMS, dass das Entladen möglich ist. Wenn sie den Bericht erhalten hat, dass das Entladen möglich ist, dann setzt das HEMS die Entladeleistung an die Speicherbatterie-Steuerungsschaltung 56 ab. In der vorliegenden Ausführungsform 1 wird angenommen, dass die Entladeleistung periodisch von dem HEMS abgesetzt wird.
  • Wenn die Entladeleistung von dem HEMS abgesetzt worden ist, dann berechnet die Speicherbatterie-Steuerungsschaltung 56 die maximale Leistung, die entladen werden kann, und zwar auf der Basis der Temperaturinformation und der maximalen Entladeleistung über die Speicherbatterie 1, die von der Speicherbatterie-Managementeinheit 2 ausgegeben worden ist, und sie vergleicht das Berechnungsergebnis mit der abgesetzten Entladeleistung. Falls die angefragte Entladeleistung größer ist, dann berichtet die Speicherbatterie-Steuerungsschaltung 56 die entladbare Entladeleistung an das HEMS und führt eine Entladesteuerung für die Speicherbatterie 1 auf der maximalen Entladeleistung durch.
  • Es sei angemerkt, dass für die Berechnung der maximalen Entladeleistung der Zusammenhang zwischen jeder Temperatur und jedem SoC-Wert der Speicherbatterie 1 und der maximalen Entladeleistung in einem (nicht dargestellten) Speicher in der Speicherbatterie-Steuerungsschaltung 56 gespeichert wird, und dass die maximale Entladeleistung unter Verwendung der gespeicherten Daten berechnet wird. Die DC/AC-Steuerungsschaltung 18 wird angewiesen, eine Verbindung zum Energiesystem 3 herzustellen.
  • In der vorliegenden Ausführungsform 1 gilt – wie für den Fall des Ladens – Folgendes: Die Energie-Umwandlungsvorrichtung 10 wird mittels einer Lade-/Entladeanweisung von dem externen HEMS gestartet, und sie stoppt normalerweise zum Zwecke der Energieeinsparung. Wenn ein Startbefehl von der Speicherbatterie-Steuerungsschaltung 56 empfangen worden ist, dann wird die Steuerung für die DC/AC-Umsetzungsschaltung 17 gestartet, um so einen vorab festgelegten DC-Busspannungswert zu erzielen. In der vorliegenden Ausführungsform 1 wird für den Fall, dass Energie aus dem Energiesystem 3 zugeführt wird, die DC-Busspannung des DC-Bus 21 von der DC/AC-Umsetzungsschaltung 17 verwaltet.
  • Die Speicherbatterie-Steuerungsschaltung 56 überwacht einen DC-Busspannungswert, der vom Voltmeter 15 ausgegeben wird, und wartet, bis die DC-Busspannung des DC-Bus 21 eine vorab festgelegte Spannung erreicht. Wenn die DC-Busspannung die vorab festgelegte Spannung erreicht hat, gibt die Speicherbatterie-Steuerungsschaltung 56 eine Entlade-Anfrage an die Speicherbatterie-Managementeinheit 2 in der Speicherbatterie 1 aus.
  • Wenn sie die Entladeanfrage von der Speicherbatterie-Steuerungsschaltung 56 erhalten hat, dann bestätigt die Speicherbatterie-Managementeinheit 2 die Statusinformation über die Speicherbatterie 1. Sie gibt Folgendes aus: den Ladezustand, die obere Grenzspannung und die untere Grenzspannung der Speicherbatterie 1 und die Temperaturinformation, die Information über den maximalen Entladestrom, die maximale Entladeleistung und die Speicherbatterie-Spannung über die Speicherbatterie 1.
  • Wenn sie die Statusinformation über die Speicherbatterie 1 von der Speicherbatterie-Managementeinheit 2 empfangen hat, dann bestätigt die Speicherbatterie-Steuerungsschaltung 56 den Ladezustand der Speicherbatterie 1. Falls der Ladezustand kleiner ist als ein fünfter vorab festgelegter Wert (dieser Wert wird für den Zweck gesetzt, eine übermäßige Entladung der Speicherbatterie 1 zu vermieden, und ist hier beispielsweise auf 10% gesetzt) des maximalen Ladezustands, dann wird bestimmt, dass es keine Entladeleistung gibt, da eine weitere Entladung die Speicherbatterie 1 beschädigen würde.
  • Daher berichtet die Speicherbatterie-Steuerungsschaltung 56 an das HEMS dass die Entladung unmöglich ist. Außerdem gibt sie eine Stoppanfrage an die DC/AC-Steuerungsschaltung 18 aus und wartet bis zum Empfang der nächsten Anweisung. Falls andererseits der Ladezustand gleich dem oder größer als der fünfte vorab festgelegte Wert ist, d. h. 10%, dann wird die Entladung durchgeführt, bis der Ladezustand kleiner wird als der fünfte vorab festgelegte Wert.
  • Wenn sie bestimmt, dass der Ladezustand der Speicherbatterie 1 gleich groß wie oder größer ist als der fünfte vorab festgelegte Wert, dann bestätigt die Speicherbatterie-Steuerungsschaltung 56 die Speicherbatterie-Spannung der Speicherbatterie 1. In der vorliegenden Ausführungsform 1 wird – wie für den Fall des Ladens – die Speicherbatterie-Spannung verwendet, die von der Speicherbatterie-Managementeinheit 2 ausgegeben wird. Es sei angemerkt, dass als Bestätigungsverfahren für die Spannung der Speicherbatterie 1 die Spannungsinformation verwendet werden kann, die vom Voltmeter 11 ausgegeben wird.
  • Nachdem sie die Batteriespannung der Speicherbatterie 1 bestätigt hat, vergleicht die Speicherbatterie-Steuerungsschaltung 56 den Ladezustand der Speicherbatterie mit einem vierten vorab festgelegten Wert. Falls der Ladezustand kleiner ist als der vierte vorab festgelegte Wert, dann bestimmt die Speicherbatterie-Steuerungsschaltung 56, dass der Ladezustand der Speicherbatterie 1 klein ist, und sie führt eine Entladesteuerung mittels einer Abwärtsschritt-Steuerung durch.
  • Falls andererseits der Ladezustand gleich dem oder größer ist als der vierte vorab festgelegte Wert, dann bestimmt die Speicherbatterie-Steuerungsschaltung 56, dass vom Ladezustand genügend übriggeblieben ist, und sie führt eine Entladesteuerung mittels einer Aufwärtsschritt-Steuerung durch.
  • Es sei hierbei angemerkt, dass der vierte vorab festgelegte Wert auf 20% des Ladezustands im vollständig geladenen Zustand gesetzt wird.
  • Falls die Speicherbatterie-Steuerungsschaltung 56 bestimmt hat, dass der Ladezustand der Speicherbatterie 1 gleich dem oder größer ist als der vierte vorab festgelegte Wert, dann wählt die Speicherbatterie-Steuerungsschaltung 56 ein Aufwärtsschritt-Steuerungsverfahren aus. Außerdem setzt sie den Steuerungs-Sollwert der DC-Busspannung auf einen Spannungswert, welcher ein Entladen mit der in 22 gezeigten maximalen Entladeleistung erlaubt, und zwar auf der Basis der Aufwärtsschritt-Steuerung.
  • Für den Fall, dass dann der Steuerungs-Sollwert der DC-Busspannung oberhalb des Steuerungsbereichs der DC-Busspannung liegt, steuert die Speicherbatterie-Steuerungsschaltung 56 den Steuerungs-Sollwert der DC-Busspannung so, dass er die obere Grenzspannung des Steuerungsbereichs der DC-Busspannung wird, so dass der Steuerungs-Sollwert in den Steuerungsbereich fällt. In diesem Fall wird die Entladeleistung um den zugehörigen Betrag verringert, und zwar im Vergleich zu der in 22 gezeigten maximalen Entladeleistung.
  • Falls der Steuerungs-Sollwert G der DC-Busspannung nicht in den Steuerungsbereich fallen kann, dann wählt die Speicherbatterie-Steuerungsschaltung 56 eine Entladesteuerung mittels einer Abwärtsschritt-Steuerung aus, und sie fährt mit der Steuerung fort, bis der Steuerungs-Sollwert der DC-Busspannung in den Steuerungsbereich eintritt. Zu diesem Zeitpunkt wird der Steuerungs-Sollwert G der DC-Busspannung so gesteuert, dass er die untere Grenzspannung des Steuerungsbereichs der DC-Busspannung ist, um eine größtmögliche Entladeleistung sicherzustellen.
  • Wenn dann der Steuerungs-Sollwert G der DC-Busspannung in den Steuerungsbereich eingetreten ist, beendet die Speicherbatterie-Steuerungsschaltung 56 die Entladesteuerung für die Speicherbatterie 1 einmal, und sie schaltet das Steuerungsverfahren auf das Aufwärtsschritt-Steuerungsverfahren um, um die Entladung von der Speicherbatterie 1 zu beginnen.
  • Wenn ein Entladen aus der Speicherbatterie 1 mittels einer Aufwärtsschritt-Steuerung ausgewählt worden ist, dann weist die Speicherbatterie-Steuerungsschaltung 56 die Entlade-Step-Up-Steuerungsschaltung 53 an, die Entladesteuerung mit Aufwärtsschritt durchzuführen, und sie weist den Schaltungsstromkreis 55 an, einen Steuerungs-Befehlswert auszuwählen, der von der Entlade-Step-Up-Steuerungsschaltung 53 ausgegeben wird.
  • Wenn sie die Startanweisung für die Enladung mittels eines Aufwärtsschritts von der Speicherbatterie-Steuerungsschaltung 56 erhalten hat, dann initialisiert die Entlade-Step-Up-Steuerungsschaltung 53 ein (nicht dargestelltes) internes Register und der gleichen, und sie beginnt mit der Steuerung für die DC/DC-Umsetzungsschaltung 13, und zwar unter Verwendung der Entladeleistung, die von der Speicherbatterie-Steuerungsschaltung 56 ausgegeben worden ist, als Steuerungs-Sollwert.
  • Wenn unterdessen die Aufwärtsschritt-Entladesteuerung gestartet worden ist, dann berechnet die Speicherbatterie-Steuerungsschaltung 56 die Entladeleistung, und sie berichtet das Berechnungsergebnis periodisch an die Entlade-Step-Up-Steuerungsschaltung 53. Bei der Berechnung der Entladeleistung gilt Folgendes: Um den Strom, der als Überstrom von der Speicherbatterie 1 ausgegeben wird, zu unterbinden, wird die Entladeleistung allmählich auf der Basis einer vorab festgelegten Leistung verringert, und sie wird an die Entlade-Step-Up-Steuerungsschaltung 53 berichtet.
  • Auch wenn sich ein Entladeleistung-Befehlswert, der von dem HEMS ausgegeben worden ist, verändert hat, dann wird die Entladeleistung nicht abrupt geändert, sondern sie wird allmählich auf der Basis einer vorab festgelegten Leistung geändert. Folglich wird eine Entladung mit Überstrom aus der Speicherbatterie 1 unterbunden, und eine unnötige Verschlechterung der Speicherbatterie 1 wird unterbunden.
  • Während die Entladung durchgeführt wird, schaltet dann, wenn der Ladezustand der Speicherbatterie 1 kleiner als der vierte vorab festgelegte Wert geworden ist, die Speicherbatterie-Steuerungsschaltung 56 das Entlade-Steuerungsverfahren von der Aufwärtsschritt-Steuerung auf die Abwärtsschritt-Steuerung um. Wenn der Ladezustand der Speicherbatterie 1, der von der Speicherbatterie-Managementeinheit 2 ausgegeben worden ist, kleiner als der vierte vorab festgelegte Wert geworden ist, dann stoppt die Speicherbatterie-Steuerungsschaltung 56 die Entladung einmal, und sie weist die Entlade-Step-Down-Steuerungsschaltung 54 an, die Abwärtsschritt-Entladesteuerung zu beginnen.
  • Zu diesem Zeitpunkt weist die Speicherbatterie-Steuerungsschaltung 56 auch den Schaltungsstromkreis 55 an, einen Steuerungs-Befehlswert aus der Entlade-Step-Down-Steuerungsschaltung 54 auszuwählen. Wenn sie die Startanweisung für die Enladung mittels eines Abwärtsschritts von der Speicherbatterie-Steuerungsschaltung 56 erhalten hat, dann initialisiert die Entlade-Step-Down-Steuerungsschaltung 54 ein (nicht dargestelltes) internes Register, und sie beginnt mit der Steuerung für die DC/DC-Umsetzungsschaltung 13, und zwar unter Verwendung der Entladeleistung, die von der Speicherbatterie-Steuerungsschaltung 56 ausgegeben worden ist, als Steuerungs-Sollwert.
  • Wenn unterdessen die Abwärtsschritt-Entladesteuerung gestartet worden ist, dann berechnet – wie im Fall der Aufwärtsschritt-Steuerung – die Speicherbatterie-Steuerungsschaltung 56 die Entladeleistung, und sie berichtet das Berechnungsergebnis periodisch an die Entlade-Step-Down-Steuerungsschaltung 54. Bei der Berechnung der Entladeleistung gilt Folgendes: Um den Strom, der als Überstrom von der Speicherbatterie 1 ausgegeben wird, zu unterbinden, wird die Entladeleistung allmählich auf der Basis einer vorab festgelegten Leistung verringert, und sie wird an die Entlade-Step-Down-Steuerungsschaltung 54 berichtet.
  • Auch wenn sich ein Entladeleistung-Befehlswert, der von dem HEMS ausgegeben worden ist, verändert hat, dann wird die Entladeleistung nicht abrupt geändert, sondern sie wird allmählich auf der Basis einer vorab festgelegten Leistung geändert. Wie im Falle der Aufwärtsschritt-Steuerung wird folglich die Entladung mit Überstrom aus der Speicherbatterie 1 unterbunden, und eine unnötige Verschlechterung der Speicherbatterie 1 wird unterbunden.
  • Außerdem schaltet beim Umschalten auf die Abwärtsschritt-Steuerung die Speicherbatterie-Steuerungsschaltung 56 auch den Steuerungs-Sollwert der DC-Busspannung auf die untere Grenzspannung des Steuerungsbereichs der DC-Busspannung um. Auch wird zu diesem Zeitpunkt der Steuerungs-Sollwert nicht abrupt geändert, sondern er wird so gesteuert, dass er auf der Basis von vorab festgelegten Spannungsschritten allmählich verringert wird.
  • Wenn die Abwärtsschritt-Steuerung gestartet worden ist, dann berechnet die Speicherbatterie-Steuerungsschaltung 56 die maximale Entladeleistung auf der Basis des Ladezustands und der Batterie-Temperaturinformation über die Speicherbatterie 1, die von der Speicherbatterie-Managementeinheit 2 ausgegeben worden ist. Sie vergleicht das Berechnungsergebnis mit der von dem HEMS abgesetzten Entladeleistung. Sie bestimmt die Entladeleistung, die von der Speicherbatterie 1 entladen werden soll und berichtet dann das Bestimmungsergebnis an die Entlade-Step-Down-Steuerungsschaltung 54. Die Entlade-Step-Down-Steuerungsschaltung 54 steuert die DC/DC-Umsetzungsschaltung 13 unter Verwendung der Entladeleistung, die von der Speicherbatterie-Steuerungsschaltung 56 berichtet worden ist, als Steuerungs-Sollwert.
  • Wenn der Ladezustand der Speicherbatterie 1 dann kleiner als 10% geworden ist, gibt die Speicherbatterie-Steuerungsschaltung 56 eine Stoppanweisung an die Entlade-Step-Down-Steuerungsschaltung 54 aus, um so die Entladesteuerung zu beenden. Sie gibt auch eine Stoppanweisung an die DC/AC-Steuerungsschaltung 18 aus. Zu diesem Zeitpunkt berichtet die Speicherbatterie-Steuerungsschaltung 56 auch an das HEMS, dass der Ladezustand leer geworden ist.
  • Da in der vorliegenden Ausführungsform 1 die Entladesteuerung so wie oben beschrieben durchgeführt wird, wird auch für den Fall des Entladens aus der Speicherbatterie 1 die maximale Entladeleistung so gesetzt, dass sie optimal ist, und zwar auf der Basis des Entlade-Steuerungsverfahrens für die Speicherbatterie 1 und der DC-Busspannung des DC-Bus 21. Daher ergibt sich eine dahingehende Wirkung, dass die Welligkeit des Entladestroms, die z. B. von Veränderungen der Entladeleistung herrührt, und dergleichen unterbunden werden können, und eine Beschädigung der Speicherbatterie 1 beim Entladen kann minimiert werden.
  • Wenn außerdem der Ladezustand der Speicherbatterie 1 niedrig ist, dann ist die maximale Leistung begrenzt, die von der Speicherbatterie 1 entladen werden kann. Dadurch ergibt sich eine dahingehende Wirkung, dass eine übermäßige Entladung zuverlässig verhindert werden kann. Wenn sich ferner die Entladeleistung von dem HEMS verändert hat, dann wird der Steuerungs-Sollwert allmählich geändert. Dadurch ergibt sich eine dahingehende Wirkung, dass ein Auftreten von Überstrom in im Entladestrom aus der Speicherbatterie 1 infolge der Veränderung der Entladeleistung unterbunden werden kann, und dass eine Beschädigung der Speicherbatterie 1 unterbunden werden kann.
  • Ferner wird das Ansprechverhalten der Steuerung für die DC/DC-Umsetzungsschaltung 13 für den Fall, dass Energie aus dem Energiesystem 3 zugeführt wird, auf einen niedrigen Wert unterdrückt. Dadurch wird ein Welligkeitsstrom des Entladestroms, der von der Veränderung des Steuerungs-Leistungssollwerts oder von Störungseinkopplungen herrührt, auf einen kleinen Wert unterdrückt werden. Daher ergibt sich eine dahingehende Wirkung, dass die Beschädigung der Speicherbatterie 1 reduziert wird.
  • Vorstehend ist die Entladesteuerung für den Fall beschrieben, in welchem Energie aus dem Energiesystem 3 zugeführt wird. Die vorliegende Erfindung ist darauf jedoch nicht beschränkt. Nachstehend wird ein Entlade-Steuerungsverfahren für den Fall eines Stromausfalls beschrieben. Für den Fall eine Stromausfalls gilt Folgendes: Da Energie nicht vom Energiesystem 3 zugeführt wird, erzeugt die DC/AC-Umsetzungsschaltung 17 die Wechselspannung selbst. Daher wird die DC-Busspannung des DC-Bus 21 mittels der DC/DC-Umsetzungsschaltung 13 gesteuert.
  • Wenn ein Stromausfall detektiert wird, dann gibt die Speicherbatterie-Steuerungsschaltung 56 in der DC/DC-Steuerungsschaltung 14 eine Stoppanweisung an die DC/AC-Steuerungsschaltung 18 aus. Wenn sie die Stoppanweisung erhalten hat, dann stoppt die DC/AC-Steuerungsschaltung 18 den Betrieb der DC/AC-Umsetzungsschaltung 17.
  • Es sei angemerkt, dass der Stromausfall von der DC/AC-Umsetzungsschaltung 17 und der DC/AC-Steuerungsschaltung 18 detektiert wird, die das Energiesystem 3 überwachen. In der vorliegenden Ausführungsform 1 wird jedoch ein Stromausfall-Detektionsverfahren nicht erwähnt. Unter der Annahme, dass der Stromausfall detektiert worden ist, wird nachstehend nur der Entladevorgang der Energie-Umwandlungsvorrichtung 10 für den Fall des Stromausfalls beschrieben.
  • Wenn sie den Stromausfall detektiert hat, dann stoppt die Speicherbatterie-Steuerungsschaltung 56 die Lade-/Entladesteuerung für die Speicherbatterie 1 einmal. Nachdem sie die Unterbrechung bestätigt hat, beginnt die Speicherbatterie-Steuerungsschaltung 56 die Entladesteuerung für die Speicherbatterie 1 auf der Basis der Batterieinformation, die von der Speicherbatterie-Managementeinheit 2 in der Speicherbatterie 1 ausgegeben worden ist. Zu diesem Zeitpunkt sind der Steuerungs-Sollwert der DC-Busspannung und die Auswahl der Step-Up-/Step-Down-Steuerung die gleichen wie für den Fall, dass Energie vom Energiesystem 3 zugeführt wird.
  • Da jedoch keine Energie vom Energiesystem 3 zugeführt wird, wird für den Fall des Stromausfalls die DC-Busspannung des DC-Bus 21 von der DC/DC-Umsetzungsschaltung 13 verwaltet. Daher steuert bei der Entladesteuerung für die Speicherbatterie 1 die DC/DC-Steuerungsschaltung 14 die Entladeleistung von der Speicherbatterie 1, so dass die DC-Busspannung die Sollspannung annimmt, und zwar in beiden Fällen: Abwärtsschritt-Steuerung und Aufwärtsschritt-Steuerung.
  • Wenn der Ladezustand der Speicherbatterie 1 beispielsweise ungefähr 80% beträgt und die Batterietemperatur normal ist, dann wählt die Speicherbatterie-Steuerungsschaltung 56 die Aufwärtsschritt-Steuerung aus. Daher weist die Speicherbatterie-Steuerungsschaltung 56 die Entlade-Step-Up-Steuerungsschaltung 53 dazu an, die Entladesteuerung zu beginnen, und zwar unter Verwendung des berechneten Steuerungs-Sollwerts der DC-Busspannung als einen Steuerungs-Sollwert.
  • Zu diesem Zeitpunkt weist die Speicherbatterie-Steuerungsschaltung 56 auch den Schaltungsstromkreis 55 dazu an, den Ausgang der Entlade-Step-Up-Steuerungsschaltung 53 auszuwählen. Wenn sie die Anweisung von der Speicherbatterie-Steuerungsschaltung 56 erhalten hat, dann beginnt die Entlade-Step-Up-Steuerungsschaltung 53 mit der Entladesteuerung unter Verwendung – als Sollwert – des Steuerungs-Sollwerts der DC-Busspannung, der von der Speicherbatterie-Steuerungsschaltung 56 ausgegeben worden ist.
  • Zu diesem Zeitpunkt steuert die Speicherbatterie-Steuerungsschaltung 56 den Steuerungs-Sollwert der DC-Busspannung, so dass er sich nicht abrupt ändert, sondern allmählich erhöht wird, und zwar auf der Basis vorab festgelegter Spannungsschritte. Folglich ergibt sich eine dahingehende Wirkung, dass eine Entladung mit Überstrom von der Speicherbatterie 1 zu Beginn des Entladens unterbunden werden kann.
  • Wenn die DC-Busspannung den Steuerungs-Sollwert erreicht hat, dann weist die Speicherbatterie-Steuerungsschaltung 56 die DC/AC-Steuerungsschaltung 18 dazu an, Wechselspannung zu erzeugen. Wenn sie die Anweisung erhalten hat, dann beginnt die DC/AC-Steuerungsschaltung 18 mit der Steuerung für die DC/AC-Umsetzungsschaltung 17, so dass sie Wechselspannung mit einer vorab festgelegten Amplitude erzeugt.
  • Es sei angemerkt, dass in der vorliegenden Ausführungsform 1 für den Fall des Stromausfalls Folgendes gilt: Da die Wechselspannung von der DC/AC-Umsetzungsschaltung 17 erzeugt wird und die Energie der AC-Last 4 zugeführt wird, ist es notwendig, Leistung so zuzuführen, dass beispielsweise sogar dann, wenn die AC-Last 4 eingeschaltet wird und ein Stoßstrom fließt, die Energie-Umwandlungsvorrichtung 10 die Vorrichtung in der AC-Last 4 aktivieren kann.
  • Daher verändert die Entlade-Step-Up-Steuerungsschaltung 53 zumindest verschiedene Steuerungs-Parameter, um so die Ansprechgeschwindigkeit bei der Entladeleistungs-Steuerung für die Speicherbatterie 1 im Vergleich zu dem Fall zu erhöhen, in welchem ein System normalerweise betrieben wird (z. B. setzt sie die Verstärkung bei einer Proportionalregelung so, dass sie größer ist als im normalen Fall, und die Integrationszeit bei einer Integralsteuerung kürzer).
  • Wenn sie die Steuerung wie oben beschrieben ausführt, steigt sogar dann, wenn die Leistungsaufnahme der AC-Last 4 plötzlich angestiegen ist, die Entladeleistung von der Speicherbatterie 1 einhergehend mit dem Anstieg in der Leistungsaufnahme an. Dadurch ergibt sich eine dahingehende Wirkung, dass die im Betrieb befindliche Vorrichtung mit dem Betrieb fortfahren kann, ohne gestoppt zu werden.
  • Auch wenn sich die Leistungsaufnahme der AC-Last 4 plötzlich verringert hat, kann die Entladeleistung aus der Speicherbatterie 1 verringert werden, und zwar gemäß der Verringerung der Leistungsaufnahme. Dadurch wird eine dahingehende Wirkung erzielt, dass der Effektivwert der Wechselspannung, die von der DC/AC-Umsetzungsschaltung 17 ausgegeben wird, innerhalb eines vorab festgelegten Bereichs kleingehalten werden kann.
  • Wenn sich der Ladezustand der Speicherbatterie 1 so verringert hat, dass er nahe dem vierten vorab festgelegten Wert ist, dann verringert – um eine übermäßige Entladung von der Speicherbatterie 1 zu verhindern – die Speicherbatterie 56 den Wert der maximalen Entladeleistung für die Berechnung des Steuerungs-Sollwerts der DC-Busspannung, und sie berechnet den Steuerungs-Sollwert der DC-Busspannung erneut.
  • Während der Überwachung des Ladezustands der Speicherbatterie 1 gilt außerdem Folgendes: Wenn der Ladezustand weiter abgenommen hat, so dass er kleiner als der vierte vorab festgelegte Wert ist, dann schaltet die Speicherbatterie-Steuerungsschaltung 56 das Entlade-Steuerungsverfahren von der Aufwärtsschritt-Steuerung auf ein Abwärtsschritt-Steuerungsverfahren um.
  • Das Umschalten von der Aufwärtsschritt-Steuerung auf die Abwärtsschritt-Steuerung wird zu einem Zeitpunkt (Nulldurchgangs-Punkt) durchgeführt, wenn die Spannungs-Wellenform, die von der DC/AC-Umsetzungsschaltung 17 ausgegeben wird, durch 0 V geht.
  • Der Grund dafür ist folgender: In dem Fall, in welchem die Entladesteuerung für die DC/DC-Umsetzungsschaltung 13 von der Aufwärtsschritt-Steuerung zur Abwärtsschritt-Steuerung umgeschaltet wird (der umgekehrte Fall), sind die Steuerungssignale, die an die Schalteinrichtungen 31a bis 31d und 32a bis 32d ausgegeben werden, komplett verschieden. Falls daher die Steuerung plötzlich umgeschaltet wird, dann können beispielsweise die Schalteinrichtungen 31a und 31b beide zur gleichen Zeit leitend werden.
  • In diesem Fall fließt ein sehr großer Strom in der DC/DC-Umsetzungsschaltung 13, so dass die Energie-Umwandlungsvorrichtung 10 den Überstrom detektiert und dann normalerweise stoppt. Daher gilt für den Fall, dass das Steuerungsverfahren umgeschaltet wird, Folgendes: Es ist nötig, den Betrieb der DC/DC-Umsetzungsschaltung 13 einmal zu beenden und die in der Drosselspule 35 gespeicherte Energie zu entladen, und zwar vor dem Umschalten des Steuerungsverfahrens.
  • Daher werden beim Umschalten des Steuerungsverfahrens ungefähr einige Mikrosekunden benötigt. Daher wird in der vorliegenden Ausführungsform 1 das Steuerungsverfahren nahe dem Nulldurchgangs-Punkt der Wechselspannung umgeschaltet, wo die Leistungsaufnahme der AC-Last 4 vergleichsweise klein ist und kaum Energie zur AC-Last 4 zugeführt wird.
  • Da die der AC-Last 4 zugeführte Leistung folglich beim Umschalten klein ist, kann die im Kondensator 33 oder 34 gespeicherte Energie an zum Zuführen von Leistung an die AC-Last 4 entladen werden. Dadurch ergibt sich eine dahingehende Wirkung, dass die Energie-Umwandlungsvorrichtung 10 ohne eine unverzügliche Energieunterbrechung betrieben werden kann. Außerdem kann für den Fall, dass der Ladezustand der Speicherbatterie 1 niedrig ist, ein Entladen mittels einer Abwärtsschritt-Steuerung durchgeführt werden.
  • Dadurch ergibt sich eine dahingehende Wirkung, dass der Maximalwert der Entladeleistung beschränkt werden kann. Wie oben beschrieben, gilt für den Fall eines Stromausfalls außerdem Folgendes: Das Ansprechverhalten bei der Entladesteuerung wird erhöht, und zwar im Vergleich zu dem Fall, in welchem Energie vom Energiesystem 3 zugeführt wird.
  • Damit ergibt sich eine dahingehende Wirkung, dass – für den Fall eines Stromausfalls – sogar dann, wenn sich die Leistungsaufnahme der AC-Last 4 plötzlich verändert hat, die benötigte Leistung zugeführt werden kann, so dass sie dem Ansprechen folgt. In einem normalen Fall gilt auch Folgendes: Da die Ansprechgeschwindigkeit niedrig ist, kann sogar dann, wenn sich die Entladeleistung plötzlich geändert hat, die Stromwelligkeit des Entladestroms minimiert werden, und eine Beschädigung der Speicherbatterie 1 kann minimiert werden.
  • Auch für den Fall, dass die Speicherbatterie 1 beispielsweise die in 19 oder 20 gezeigte SoC-Kennlinie hat, die im Zusammenhang mit der Ladesteuerung beschrieben ist und die sich von der in 21 gezeigten SoC-Kennlinie unterscheidet, und dass die Speicherbatterie-Spannung teilweise oder vollständig den Steuerungsbereich der DC-Busspannung überschreitet, kann also die Entladesteuerung auf die gleiche Weise wie oben beschrieben ausgeführt werden.
  • Obwohl eine detaillierte Beschreibung weggelassen ist, wählt die Speicherbatterie-Steuerungsschaltung 56 ein Aufwärtsschritt-Steuerungsverfahren oder ein Abwärtsschritt-Steuerungsverfahren aus, und zwar in passender Weise auf der Basis der Speicherbatterie-Spannung, dem Ladezustand und dem Steuerungsbereich der DC-Busspannung. Dadurch wird es möglich, die Entladungsverarbeitung gemäß jeder Kennlinie der Speicherbatterien durchzuführen, während eine Beschädigung der Speicherbatterie soweit wie möglich unterbunden wird.
  • Ausführungsform 2
  • Nachstehend werden Modifikationen der oben beschriebenen Ausführungsform 1 beschrieben, auf welche die vorliegende Erfindung anwendbar ist, und zwar als Ausführungsform 2.
  • Bei der Ausführungsform 1 galt im Hinblick auf den Ladezustand der Speicherbatterie 1 Folgendes: Die Speicherbatterie-Steuerungsschaltung 56 setzt den ersten, zweiten und dritten vorab festgelegten Wert, welche Schwellenwert zum Auswählen eines Steuerungsverfahrens für die Ladesteuerung und zum Stoppen des Ladens sind, auf 20%, 80% bzw. 95%. Sie setzt den vierten und den fünften vorab festgelegten Wert, die Schwellenwerte zum Auswählen eines Steuerungsverfahren für die Entladesteuerung und zum Stoppen des Entladens sind, auf 20% bzw. 10%.
  • Bei der Anwendung der vorliegenden Erfindung bedarf es jedoch keiner Erläuterung, dass von diesen beispielhaften Schwellenwerten abweichende Schwellenwerte gesetzt werden können, und zwar unter Berücksichtigung der Kennlinie der Speicherbatterie 1 und ferner des gesamten Aufbaus eines Systems, das das Energiesystem 3 und die AC-Last 4 aufweist, der Wichtigkeit und dergleichen.
  • Außerdem ist bei der Ausführungsform 1 die Energie-Umwandlungsvorrichtung beschrieben, die lediglich die Speicherbatterie 1 verwendet, und zwar zum Zwecke der Vereinfachung. Die vorliegende Erfindung ist darauf jedoch nicht beschränkt. Es bedarf keiner Erläuterung, dass die vorliegende Erfindung auch auf ein System angewendet werden kann, in welchem eine Solarbatterie oder Stromerzeugung durch Windkraft zusätzlich als eine verteilte Stromquelle unter Verwendung natürlicher Energie verwendet wird, so dass die gleiche Wirkung wie oben beschrieben erzielt wird.
  • Außerdem wird bei der Ausführungsform 1 der Fall beschrieben, in welchem eine stationäre Speicherbatterie als Speicherbatterie 1 verwendet wird. Die vorliegende Erfindung ist darauf jedoch nicht beschränkt. Es bedarf keiner Erläuterung, dass zum Beispiel eine Speicherbatterie eines elektrischen Automobils verwendet werden kann, so dass die gleiche Wirkung erzielt wird.
  • Außerdem ist bei der Ausführungsform 1 der Fall beschrieben, in welchem eine Lithium-Ionen-Batterie als Speicherbatterie 1 verwendet wird. Die vorliegende Erfindung ist darauf jedoch nicht beschränkt. Ferner ist die Speicherbatterie-Managementeinheit 2 in der Speicherbatterie 1 vorgesehen. Die vorliegende Erfindung ist darauf jedoch nicht beschränkt. Beispielsweise kann die Energie-Umwandlungsvorrichtung 10 selbst die Informationen über die Speicherbatterie 1 verwalten, so dass die gleiche Wirkung erzielt wird.
  • Außerdem wird bei der Ausführungsform 1 der Fall beschrieben, in welchem jede Steuerung (Lade-/Entlade-Step-Up-/Step-Down-Steuerung) in Hardware ausgeführt wird, und zwar zum Zwecke der Vereinfachung. Die vorliegende Erfindung ist darauf jedoch nicht beschränkt.
  • Es bedarf keiner Erläuterung, dass alle oder zumindest einige der obigen Schaltungen in einer zentralen integrierten Schaltung (CPU) ausgebildet sein können, so dass sie als Software ausgeführt sind, die auf der CPU ausgeführt wird. Dadurch wird die gleiche Wirkung erzielt. Außerdem bedarf es keiner Erläuterung, dass die Funktionen der obigen Schaltungen in Software und Hardware aufgeteilt werden können, so dass sie die gleiche Funktion erfüllen.
  • Außerdem wird bei der Ausführungsform 1 der Fall beschrieben, in welchem eine DC/DC-Umsetzungsschaltung vom Isolationstyp verwendet wird, wie sie in 2 gezeigt ist, und zwar als Konfiguration der DC/DC-Umsetzungsschaltung 13. Die vorliegende Erfindung ist darauf jedoch nicht beschränkt. Es bedarf keiner Erläuterung, dass auch eine DC/DC-Umsetzungsschaltung vom Nicht-Isolationstyp ohne Verwendung des Isolier-Transformators 36 verwendet werden kann, so dass die gleiche Wirkung erzielt wird. Es bedarf ferner keiner Erläuterung, dass der Schaltungsaufbau nicht auf den in 2 gezeigten beschränkt ist.
  • Außerdem ist bei der Ausführungsform 1 das in den 4 bis 7 gezeigte Verfahren als ein Steuerungsverfahren für die DC/DC-Umsetzungsschaltung 13 vom Isolationstyp beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist darauf jedoch nicht beschränkt. Beispielsweise können für den Fall, dass eine Aufwärtsschritt-Steuerung durchgeführt wird, die Phasen der Steuerungssignale mit einem Tastverhältnis von 50% gesteuert werden, die den Schalteinrichtungen 31a bis 31d zugeführt werden, und die Phasen der Steuerungssignale, die ein Tastverhältnis von 50% haben und den Schalteinrichtungen 32a bis 32d zugeführt werden, können gesteuert werden. Dadurch kann die Leistung zum Laden der Speicherbatterie 1 oder die Leistung, die von der Speicherbatterie 1 entladen wird, gesteuert werden.
  • Ferner werden bei der Ausführungsform 1 Ladezustandsinformationen über die Speicherbatterie 1, die von der Speicherbatterie-Managementeinheit 2 ausgegeben werden, zum Umschalten des Steuerungsverfahrens für die Speicherbatterie 1 verwendet. Die vorliegende Erfindung ist darauf jedoch nicht beschränkt. Es bedarf beispielsweise keiner Erläuterung, dass auf der Basis des Verhältnisses zwischen dem Ladezustand und der Speicherbatterie-Spannung das Steuerungsverfahren umgeschaltet werden kann, und zwar unter Verwendung der Speicherbatterie-Spannung, die vom Voltmeter 11 ausgegeben wird.
  • Außerdem bedarf es keiner Erläuterung, dass Informationen über die Speicherbatterie 1, wie z. B. Ladezustandsinformationen, in der Speicherbatterie-Steuerungsschaltung 56 in der DC/DC-Steuerungsschaltung 14 verwaltet werden können. Außerdem bedarf es keiner Erläuterung, dass die Schaltinformationen über das Steuerungsverfahren für die Speicherbatterie 1 ausgegeben werden kann, und zwar von der Speicherbatterie-Managementeinheit 2, welche die Verschlechterungsinformationen über die Speicherbatterie 1 verwaltet.
  • Es sei angemerkt, dass im Rahmen der vorliegenden Erfindung die obigen Ausführungsformen frei miteinander kombiniert werden können, oder dass jede der obigen Ausführungsformen geeignet verändert oder modifiziert werden kann.

Claims (9)

  1. Energie-Umwandlungsvorrichtung, die zwischen eine Speicherbatterie und ein AC-System geschaltet ist und die die Speicherbatterie mit Energie aus dem AC-System lädt und Energie aus der Speicherbatterie an das AC-System entlädt, wobei die Energie-Umwandlungsvorrichtung Folgendes aufweist: – eine DC/DC-Umsetzungsschaltung zum Durchführen einer Umwandlung zwischen der Speicherbatterie-Spannung der Speicherbatterie und der DC-Busspannung; – eine DC/AC-Umsetzungsschaltung zum Durchführen einer Umwandlung zwischen der DC-Busspannung und der Wechselspannung des AC-Systems; und – Steuerungsschaltungen zum Steuern der DC/DC-Umsetzungsschaltung und der DC/AC-Umsetzungsschaltung, wobei die Steuerungsschaltungen – entweder eine Aufwärtsschritt-Steuerung oder eine Abwärtsschritt-Steuerung als Steuerungsverfahren für die DC/DC-Umsetzungsschaltung auf der Basis von der Speicherbatterie-Spannung, dem Ladezustand der Speicherbatterie und einem Steuerungsbereich der DC-Busspannung auswählen und einen Steuerungs-Sollwert der DC-Busspannung festlegen, und – die DC/DC-Umsetzungsschaltung und die DC/AC-Umsetzungsschaltung mittels des gewählten Steuerungsverfahrens steuern, so dass die DC-Busspannung den Steuerungs-Sollwert annimmt.
  2. Energie-Umwandlungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei für den Fall, dass die Speicherbatterie mit Energie aus dem AC-System geladen wird, die Steuerungsschaltungen – als Steuerungsverfahren das Abwärtsschritt-Steuerungsverfahren auswählen, wenn der Ladezustand kleiner ist als ein erster vorab festgelegter Wert oder gleich dem oder größer ist als ein zweiter vorab festgelegter Wert, oder als Steuerungsverfahren das Aufwärtsschritt-Steuerungsverfahren auswählen, wenn der Ladezustand gleich dem oder größer ist als der erste vorab festgelegte Wert und kleiner ist als der zweite vorab festgelegte Wert, und – jedes ausgewählte Steuerungsverfahren beibehalten, wenn der Steuerungs-Sollwert der DC-Busspannung, auf der Basis des ausgewählten Steuerungsverfahrens gesetzt ist, in den Steuerungsbereich der DC-Busspannung fällt, oder eine von der Abwärtsschritt-Steuerung und der Aufwärtsschritt-Steuerung auswählt, welche sich von jedem ausgewählten Steuerungsverfahren unterscheidet, wenn der Steuerungs-Sollwert nicht in den Steuerungsbereich der DC-Busspannung fällt.
  3. Energie-Umwandlungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei für den Fall, dass die Speicherbatterie mit Energie aus dem AC-System geladen wird, – die Steuerungsschaltungen einen maximalen Abwärtsschritt-Ladestromwert, welcher der maximale erlaubte Ladestromwert bei dem Abwärtsschritt-Steuerungsverfahren ist, und die Temperatur der Speicherbatterie empfangen, und wobei sie den maximalen Abwärtsschritt-Ladestromwert mit einem maximalen Ladestromwert vergleichen, der bei der Temperatur in die Speicherbatterie fließen kann, – falls der maximale Abwärtsschritt-Ladestromwert kleiner ist als der maximale Ladestromwert, die Steuerungsschaltungen – als Steuerungsverfahren das Abwärtsschritt-Steuerungsverfahren auswählen, wenn der Ladezustand kleiner ist als ein erster vorab festgelegter Wert oder gleich dem oder größer ist als ein zweiter vorab festgelegter Wert, oder als Steuerungsverfahren das Aufwärtsschritt-Steuerungsverfahren auswählen, wenn der Ladezustand gleich dem oder größer ist als der erste vorab festgelegte Wert und kleiner ist als der zweite vorab festgelegte Wert, und – jedes ausgewählte Steuerungsverfahren beibehalten, wenn der Steuerungs-Sollwert der DC-Busspannung, der auf der Basis des ausgewählten Steuerungsverfahrens gesetzt ist, in den Steuerungsbereich der DC-Busspannung fällt, oder eine von der Abwärtsschritt-Steuerung und der Aufwärtsschritt-Steuerung auswählt, welche sich von jedem ausgewählten Steuerungsverfahren unterscheidet, wenn der Steuerungs-Sollwert nicht in den Steuerungsbereich der DC-Busspannung fällt, und – falls der maximale Abwärtsschritt-Ladestromwert gleich dem oder größer als der maximale Ladestromwert ist, die Steuerungsschaltungen stets das Abwärtsschritt-Steuerungsverfahren auswählen.
  4. Energie-Umwandlungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei für den Fall, dass Energie aus der Speicherbatterie an das AC-System entladen wird, die Steuerungsschaltungen – als Steuerungsverfahren das Abwärtsschritt-Steuerungsverfahren auswählen, wenn der Ladezustand kleiner ist als ein vierter vorab festgelegter Wert, oder als Steuerungsverfahren das Aufwärtsschritt-Steuerungsverfahren auswählen, wenn der Ladezustand gleich groß wie oder größer ist als der vierte vorab festgelegte Wert ist, und – jedes ausgewählte Steuerungsverfahren beibehalten, wenn der Steuerungs-Sollwert der DC-Busspannung, auf der Basis des ausgewählten Steuerungsverfahrens gesetzt ist, in den Steuerungsbereich der DC-Busspannung fällt, oder eine von der Abwärtsschritt-Steuerung und der Aufwärtsschritt-Steuerung auswählt, welche sich von jedem ausgewählten Steuerungsverfahren unterscheidet, wenn der Steuerungs-Sollwert nicht in den Steuerungsbereich der DC-Busspannung fällt.
  5. Energie-Umwandlungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 4, wobei eine Wechselstromversorgung und eine AC-Last mit dem AC-System verbunden sind, und für den Fall, dass Energie von der Speicherbatterie an das AC-System entladen wird, die Ansprechgeschwindigkeit eines Steuerungssystems im Einklang damit verändert wird, ob sich die Wechselstromversorgung in einem normalen Zustand oder in einem Stromausfall-Zustand befindet, so dass der Betrieb des Steuerungssystems, der relevant ist für die Entladungssteuerung der Speicherbatterie, wenn sich die Wechselstromversorgung in einem Stromausfall-Zustand befindet, schneller wird als dann, wenn sich die Wechselstromversorgung in einem normalen Zustand befindet.
  6. Energie-Umwandlungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Steuerungsschaltungen – einen Strom-Soll-Befehlswert für ein vorab festgelegtes Laden oder Entladen und die Temperatur der Speicherbatterie empfangen und den Strom-Soll-Befehlswert mit einem Strom-Maximalwert für das Laden oder Entladen vergleichen, der bei der Temperatur in die Speicherbatterie fließen kann, – falls der Strom-Befehlswert gleich dem oder größer ist als der Strom-Maximalwert, den Strom-Maximalwert als Stromsteuerungs-Sollwert zum Laden oder Entladen setzen, und – falls der Strom-Soll-Befehlswert kleiner als der Strom-Maximalwert ist, den Strom-Soll-Befehlswert als den Stromsteuerungs-Sollwert setzen.
  7. Energie-Umwandlungsvorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Steuerungsschaltungen die DC/DC-Umsetzungsschaltung und die DC/AC-Umsetzungsschaltung steuern, so dass der Strom der Speicherbatterie von seinem Anfangswert auf den Stromsteuerungs-Sollwert mit einer Geschwindigkeit mit vorab festgelegter Zeitkonstante zunimmt.
  8. Energie-Umwandlungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei beim Schalten des Steuerungsverfahrens für die DC/DC-Umsetzungsschaltung von der Aufwärtsschritt-Steuerung zu der Abwärtsschritt-Steuerung oder von der Abwärtsschritt-Steuerung zu der Aufwärtsschritt-Steuerung das Steuerungsverfahren vor dem Umschalten einmal gestoppt wird, um den Strom der Speicherbatterie zu Null zu machen, und wobei deren Steuerungsvariable einmal initialisiert wird, und wobei danach das Steuerungsverfahren nach dem Umschalten begonnen wird.
  9. Energie-Umwandlungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei – die DC/DC-Umsetzungsschaltung aus einem DC/AC-Umsetzer mit Schalteinrichtungen zum Durchführen einer Umwandlung zwischen der Speicherbatterie-Spannung und einer AC-Zwischenspannung und einem AC/DC-Umsetzer mit Schalteinrichtungen zum Durchführen einer Umwandlung zwischen der AC-Zwischenspannung und der DC-Busspannung aufgebaut ist, und – wenn die DC/DC-Umsetzungsschaltung die Abwärtsschritt-Steuerung durchführt, ein Schaltbetrieb der Schalteinrichtungen von einem von dem DC/AC-Umsetzer und dem AC/DC-Umsetzer gestoppt wird.
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