功率儲存系統和二次電池控制方法

功率儲存系統和二次電池控制方法
【專利摘要】一種功率儲存系統，其包括多個二次電池組和上位控制器。當通過將附加放電二次電池組與正在放電的放電中二次電池組并聯連接來引起沒有正在放電的附加放電二次電池組開始放電時，在某些二次電池組正在放電的狀態下，所述上位控制器預測所述附加放電二次電池組和所述放電中二次電池組的端子間電壓彼此對應的放電開始定時。隨后，所述上位控制器引起所述附加放電二次電池組在所述放電開始定時開始放電。
【專利說明】功率儲存系統和二次電池控制方法【技術領域】
[0001]本發明涉及包括多個二次電池的功率儲存系統和二次電池控制方法。
【背景技術】
[0002]在近幾年，隨著對環境問題的興趣的高漲，注意力已經集中于蓄積利用諸如PV(光伏)的可再生能量產生的電功率的功率儲存系統。在功率儲存系統中，已經研究了理離子二次電池的利用，其不同于鉛蓄電池，不包含對人體和環境有害的物質。
[0003]當通過利用鋰離子二次電池等(在下文中，一般簡稱為“二次電池”)構造功率儲存系統時，功率儲存系統一般采用這樣的構造:通過串聯連接多個二次電池以便獲得期望的輸出電壓從而形成二次電池組，并且并聯連接多個二次電池組以便獲得期望的功率儲存容量。
[0004]然而，在并聯連接多個二次電池組(或二次電池)的構造中，擔心的是將發生正交流，其中電流由于操作期間各自的二次電池組的端子間電壓的不平衡而導致在二次電池組之間流動，并且擔心功率儲存系統不能正常操作。因為在二次電池之中，根據生產日期、溫度環境等劣化狀態發生差異，因此各自的二次電池在充電和放電之后端子間電壓發生不平衡，并且由于不平衡，如果即使二次電池具有相同的類型(規格)劣化狀態也存在差異，那么在二次電池之中將發生正交流。當并聯連接的二次電池組(或二次電池)的數量變得較大時，這個問題變得更為顯著。
[0005]一般已知在二次電池組之間和二次電池之間的正交流對功率儲存系統具有不利影響，并且通過并聯連接二次電池來使用多個二次電池的許多裝置被禁止使用新舊二次電池的混合物。
[0006]然而，實際上，即使所有的二次電池都是新的，在操作期間二次電池之中的劣化速率也會發生差異。此外，存 在很多這樣的情形:期望在劣化狀態方面存在不同的二次電池的組合使用，諸如最初利用少量的二次電池之后再另外提供二次電池來構造功率儲存系統的情況，通過利用用過的二次電池以低成本構造功率儲存系統的情況等。
[0007]鑒于以上的背景，期望的是通過使得具有不同劣化狀態的二次電池能夠在功率儲存系統中被安全自由地使用來減少用戶不便的技術。
[0008]作為上述技術，例如，專利文獻I描述了這樣的構造:其包括可經由開關彼此并聯連接的多個二次電池組，并且通過控制分別設置在二次電池組的各自的開關來在放電時消除在各自的二次電池組的端子間電壓之間的不平衡。在專利文獻I中描述的技術中，分別測量各自的二次電池組的端子間電壓，并且從具有最高端子間電壓的二次電池組開始放電。當端子間電壓由于放電而下降，并且變得大體上等于直到那時還未放電的另一個二次電池組的端子間電壓時，其他的二次電池組的放電開始。通過像這樣進行控制，可以減小在放電開始時在各自的二次電池組的端子間電壓之間的差異，并且因此，能夠阻止正交流的發生。
[0009]順便提及，例如，在正在放電的二次電池組中，當與該二次電池組并聯連接的其他二次電池組開始放電時，被供應到負載的電流減小，并且因此，端子間電壓升高。同時，在沒有正在放電的二次電池組中，當沒有放電的二次電池組的放電開始時端子間電壓下降并且由此供應電流到負載。
[0010]在以上描述的專利文獻I中所描述的技術中，沒有考慮到像這樣的端子間電壓的改變，并且因此，不能說發生在開始放電的二次電池組與已經正在放電并且當該二次電池組開始放電時與該二次電池組并聯連接的其他二次電池組之間的正交流被完全阻止。
相關技術文獻 專利文獻
[0011]專利文獻1:日本專利公開N0.2009-33936A
【發明內容】

[0012]這樣，本發明的目的在于提供一種功率儲存系統和二次電池控制方法，其可以減小二次電池組(或二次電池)之間的正交流。
[0013]為了達到上述目的，根據本發明的示例性方面的功率儲存系統包括多個二次電池組；以及
上位控制器，當通過將附加放電二次電池組與正在放電的放電中二次電池組并聯連接來弓I起沒有正在放電的附加放電二次電池組放電時，在所述多個二次電池組之中的某些二次電池組正在放電的狀態下，所述上位控制器預測所述附加放電二次電池組和所述放電中二次電池組的端子間電壓彼此對應的放電開始定時，并且引起所述附加放電二次電池組在所述放電開始定時開始放電。
[0014]同時，根據本發明的示例性方面的二次電池組控制方法是用于控制多個二次電池組的二次電池控制方法，
其中計算機，
當通過將附加放電二次電池組與正在放電的放電中二次電池組并聯連接來引起沒有正在放電的附加放電二次電池組放電時，在所述多個二次電池組之中的某些二次電池組正在放電的狀態下，計算機預測所述附加放電二次電池組和所述放電中二次電池組的端子間電壓彼此對應的放電開始定時，并且
弓I起所述附加放電二次電池組在所述放電開始定時開始放電。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1是顯示本發明的二次電池組的一個構造實例的框圖。
圖2是顯示在二次電池組放電時端子間電壓的變化的一個實例的曲線圖。
圖3是顯示在斷開附加放電二次電池組的充電開關的狀態下當接通放電開關時流動的電流的狀態的簡圖。
圖4是顯示本發明的功率儲存系統的處理過程的一個實例的流程圖。
圖5是顯示本發明的功率儲存系統的處理過程的另一實例的流程圖。
【具體實施方式】
[0016]接下來，將利用附圖來描述本發明。[0017]圖1是顯示本發明的二次電池組的一個構造實例的框圖。
[0018]如圖1中所示，本發明的功率儲存系統包括上位控制器11和彼此并聯連接的兩個二次電池組12。二次電池組12包括串聯連接的兩個二次電池塊13和控制塊14。二次電池塊13具有這樣的構造:例如，多個二次電池15串聯連接。控制塊14包括控制器16、電池檢測器17、電流檢測器18、放電開關19、充電開關20和絕緣通信器21。
[0019]放電開關19是接通和斷開放電路徑的開關，并且充電開關20是接通和斷開充電路徑的開關。對于放電開關19和充電開關20而言，例如，使用MOSFET(金屬氧化物半導體場效應晶體管)。通過控制器16控制接通和斷開放電開關19和充電開關20。
[0020]絕緣通信器21是接口電路，其在電絕緣控制器16和上位控制器11的同時能夠實現信息的發送和接收。絕緣通信器21可以具有任何構造，其在電絕緣控制器16和上位控制器11的同時使控制器16和上位控制器11可通信，并且絕緣通信器21可以通過使用已知的光學耦合類型、磁耦合類型、電容耦合類型等的的絕緣器件來構造。
[0021]電池檢測器17測量包括在二次電池塊13中的各個二次電池15的端子間電壓。
[0022]電流檢測器18測量二次電池組12的放電電流和充電電流，并且向控制器16通知其中的測量結果。
[0023]控制器16依照上位控制器11的指令控制電池檢測器17、電流檢測器18、放電開關19和充電開關20的操作。例如，控制器16當引起二次電池15放電時接通放電開關19，并且當對二次電池15充電時接通充電開關20。此外，控制器16依照來自上位控制器11的指令向上位控制器11通知在電池檢測器17中測量的各個二次電池15的端子間電壓，并且向上位控制器11通知在電流檢測器18中測量的放電電流或充電電流。電池檢測器17、電流檢測器18和控制器16可以例如通過包括這些功能的二次電池的已知監視(保護)IC (集成電路)來實現。
[0024]上位控制器11通過與包括在二次電池組12中的控制器16通信來控制示例性實施例的整個功率儲存系統的操作。上位控制器11例如可以通過包括CPU、存儲器、各種邏輯電路等的已知信息處理裝置(計算機或用于信息處理的IC)來實現。在這種情況下，上位控制器11依照記錄在未示出的記錄介質上的程序通過執行處理來實現稍后將描述的本發明的功率儲存系統的操作。記錄介質可以是諸如磁盤、光盤和半導體存儲器的任何已知的記錄介質。
[0025]圖1示出了這樣的構造實例:功率儲存系統包括兩個二次電池組12，且每個二次電池組12包括兩個二次電池塊13，但功率儲存系統可包括三個或更多個二次電池組12，且二次電池組12可包括一個、或三個或更多個二次電池塊13。
[0026]在如上文的構造中，在功率儲存系統放電時，上位控制器11引起兩個二次電池組12之中的具有較大剩余容量的二次電池組12，S卩，具有較高端子間電壓(開路電壓)的二次電池組12首先開始放電，并且其后，引起另一二次電池12開始放電。可通過上位控制器11累加在電池檢測器17中測量的各自的二次電池15或各自的二次電池塊13的端子間電壓來找到二次電池組12的端子間電壓，或者可通過利用連接在二次電池組12的端子(OUT( + )，OUT (-))之間的已知電壓測量裝置(未示出)來測量二次電池組12的端子間電壓。
[0027]當開始二次電池組12的放電時，剩余容量逐漸減少，并且隨著這樣，端子間電壓也減小。當首先開始放電的一個二次電池組12的端子間電壓減小，并且達到接近沒有正在放電的另一二次電池組12的端子間電壓(開路電壓)時，上位控制器11引起另一二次電池組12開始放電。即使當使用三個或更多個二次電池組12時，上位控制器11也引起具有最大剩余容量的二次電池組12按照最大剩余容量的順序首先開始放電。
[0028]這里，在示例性實施例的功率儲存系統中，當通過與正在放電的一個二次電池組(在下文中，稱為放電中二次電池組)12并聯連接來引起未被引起放電的另一二次電池組(在下文中，稱為附加放電二次電池組)12開始放電時，上位控制器11計算附加放電二次電池組和放電中二次電池組的端子間電壓彼此對應的放電開始定時。
[0029]如上所述，當除了放電中二次電池組之外引起附加放電二次電池組開始放電時，用于電流到負載的供應路徑增加，并且因此，在放電中二次電池組中，被供應到負載的電流減少而端子間電壓升高。與此同時，在附加放電二次電池組中，通過供應電流到負載端子間電壓下降到比開路電壓更低。放電中二次電池組的升高的端子間電壓與附加放電二次電池組的放電之后的端子間電壓開始變得相等的時間被設置為附加放電二次電池組的放電開始定時。
[0030]基于放電中二次電池組的阻抗和附加放電二次電池組的阻抗計算放電開始定時。更具體地，放電中二次電池組的阻抗和附加放電二次電池組的阻抗彼此對應的時間被設置為放電開始定時。
[0031]上位控制器11通過利用由電池檢測器17連續測量的放電中二次電池組的端子間電壓和由電流檢測器18連續測量的放電電流來計算放電中二次電池組的阻抗，并且記錄其數值。此外，上位控制器11基于被記錄的放電中二次電池組的阻抗歷史來預測接下來阻抗的變化。注意到“連續測量”表明上位控制器11在每個預定的處理周期獲取端子間電壓和放電電流并且計算放電中二次電池組的阻抗，并且記錄分別按時間序列獲得的阻抗值。
[0032]此外，上位控制器11基于放電中二次電池組的阻抗的預測變化和預先預測的附加放電二次電池組的阻抗計算適當的放電開始定時。作為二次電池組12的阻抗的測量方法，存在已知的AC阻抗測量方法和DC阻抗測量方法。
[0033]注意到從電池檢測器17和電流檢測器18的測量值計算的阻抗等于由二次電池組12包括的各自的二次電池15的內部阻抗。二次電池組12的阻抗不僅包括二次電池15的內部阻抗，而且還包括接線、開關等的阻抗(外部阻抗)。因此，上位控制器11預先測量和存儲各自的二次電池組12的外部阻抗的數值。在放電中二次電池組的阻抗計算時，上位控制器11從端子間電壓和在當前時間點放電電流的數值計算每個二次電池15的內部阻抗，并且可以使用外部阻抗和每個二次電池15的內阻抗的總數值作為放電中二次電池組的阻抗。
[0034]接下來，將利用附圖來描述二次電池組12的外部阻抗和內部阻抗的計算方法。
[0035]圖2是顯示在二次電池組放電時端子間電壓的變化的一個實例的曲線圖。
[0036]例如通過將當二次電池組12開始放電時在預先設置的預定時間段(短時間段)中下降的電壓值除以電流值來計算外部阻抗。當二次電池組12的放電開始，并且電流從二次電池組12流進外部負載時，由于外部阻抗導致端子間電壓突然下降。從下降的電壓值和此時流動的電流值，可以計算出二次電池組12的外部阻抗。上述的預定時間段被期望地設置為盡可能短的時間段，其中電壓由于外部阻抗充分地呈現而下降。這里，預定時間段被設置為一秒。圖2中所示的時間點A是二次電池組12從開放狀態轉移到放電狀態的時間點，并且時間點B在時間點A之后一秒，并且被用于上述外部阻抗的測量。
[0037]上位控制器11找到在圖2中所示的時間點A測量的二次電池組12的端子間電壓和在時間點B測量的二次電池組12的端子間電壓之間的差異，并且通過將差值電壓值除以在電流檢測器18中測量的電流值來計算外部阻抗。上位控制器11可以例如每當二次電池組12從開放狀態轉移到放電狀態時計算并更新二次電池組12的外部阻抗。
[0038]此外，上位控制器11分別從通過利用放電中二次電池組的電池檢測器17測量的端子間電壓值和通過利用電流檢測器18測量的電流值找到由放電中二次電池組包括的各自的二次電池15的內部阻抗，并且計算放電中二次電池組的內部阻抗。
[0039]通常，可以通過將包括在每個二次電池塊13中的電池檢測器17所測量的每個二次電池15的端子間電壓值除以由電流檢測器18測量的電流值來計算其中二次電池組12正在放電的二次電池15的內部阻抗。可以通過累加各自的二次電池15的內部阻抗來獲得二次電池組12的內部阻抗。
[0040]為了預測二次電池組12的阻抗的變化，需要按時間序列獲得的多個阻抗的測量值，并且優選減小按時間序列獲得的各自的阻抗的測量誤差和變化。作為找到內部阻抗同時減小測量誤差和變化的方法，例如引用已知的移動平均法。
[0041]上位控制器11在每個預定周期測量二次電池組12的端子間電壓和電流值，并且計算在預先設置的每個時間段的測量值的平均值，例如，由此上位控制器11獲取多個內部阻抗的時間序列值。
[0042]將利用圖2描述使用移動平均法的二次電池組12的內部阻抗的計算實例。
[0043]上位控制器11將在某一測量時間點(例如，圖2中所示的時間點C)測量的放電中二次電池組的端子間電壓除以在測量時間點測量的放電電流。這時獲得的內部阻抗的名稱被設置為D(O)阻抗，并且它的值被設置為d(0) Ω。
[0044]類似地，上位控制器11從圖2中所示的時間點D到時間點E (九秒)每一秒測量一次放電中二次電池組的內部阻抗。這時獲得的內部阻抗的名稱被設置為D(I)到D(9)阻抗，并且其值被設置為d (I)到(1(9)Ω。上位控制器11例如使用D(O)到D (9)阻抗的平均值作為放電中二次電池組在時間點E的內部阻抗。
[0045]當從時間點E起進一步經歷一秒時(時間點F:未示出),上位控制器11使用在時間點F測量的內部阻抗(D(IO)阻抗)與D(I)到D(9)阻抗的平均值作為放電中二次電池組在時間點F的內部阻抗。
[0046]類似地，上位控制器11在每個預定周期(在以上描述的實例中為一秒)計算出的內部阻抗之中平均化恒定數量(在以上描述的實例中為10)的最新內部阻抗的數值，由此分別在每個測量時間點計算內部阻抗。
[0047]放電中二次電池組的內部阻抗的計算方法不限于前面提到的移動平均法，并且，例如，可直接使用在每個測量時間點獲得的測量值，諸如D(I)阻抗和D(9)阻抗。
[0048]上位控制器11將預先測量的外部阻抗加到在每個測量時間點的放電中二次電池組的內部阻抗上，并且記錄該結果作為放電中二次電池組的阻抗歷史。
[0049]上位控制器11基于放電中二次電池組的阻抗歷史預測接下來阻抗的改變，并且通過利用預測結果來計算放電開始定時。其后，上位控制器11引起附加放電二次電池組在預測的放電開始定時開始放電。[0050]注意到上位控制器11可以計算例如直到放電開始定時為止的時間段(放電等待時間段)，并且可判定放電開始定時到達經過放電等待時間段的時間點。此外，上位控制器11例如可以計算在放電開始定時之前從放電中二次電池組放電的功率量，并且可以判定放電開始定時到達從放電中二次電池組放電了該量功率的時間點。
[0051]此外，在示例性實施例的功率儲存系統中，在附加放電二次電池組的放電開始時，在附加放電二次電池組的充電開關20斷開的狀態下上位控制器11接通放電開關19。
[0052]圖3示出了在保持附加放電二次電池組的充電開關20斷開的情況下當接通放電開關19時流動的電流的狀態。
[0053]如上所述，在示例性實施例的功率儲存系統中，附加放電二次電池組的端子間電壓比放電中二次電池組的端子間電壓更低直到附加放電二次電池組開始放電為止。當在充電開關20斷開的狀態下接通放電開關19時，在附加放電二次電池組的放電開始時，從附加放電二次電池組流向負載的放電電流經由被用作充電開關20的MOSFET的主體二極管被反饋到附加放電二次電池組的二次電池塊13的負極端子。在這種情況下，除非在附加放電二次電池組的端子間電壓與放電中二次電池組的端子間電壓之間存在大于主體二極管的正向電壓的電勢差，否則電流從放電中二次電池組流到附加放電二次電池組的正交流不會發生。也就是，通過充電開關20的主體二極管，在附加放電二次電池組和放電中二次電池組之間正交流的發生可以被防止。附加放電二次電池組的充電開關20例如在端子間電壓變得穩定之后可以被接通。
[0054]注意到在上述描述中，示出了在二次電池組12的放電時的操作實例，但類似的操作也可以被應用于二次電池組12的充電時間。
[0055]當二次電池組12開始充電時，隨著電功率的蓄積端子間電壓逐漸升高。在功率儲存系統充電時，上位控制器11在兩個二次電池組12之中首先開始對具有較小剩余容量的二次電池組12，也就是，具有較低端子間電壓(開路電壓)的二次電池組12充電。隨后，當先前開始充電的一個二次電池組12的端子間電壓升高并且到達接近未充電的另一二次電池組12的端子間電壓(開路電壓)時，上位控制器11開始另一二次電池組12的充電。當使用三個或更多個二次電池組12時，上位控制器11開始按照從具有最小剩余容量的二次電池組12增加的順序充電。
[0056]這里，當通過與示例性實施例的功率儲存系統中的正在充電的一個二次電池組(在下文中，稱為充電中二次電池組)并聯連接來弓I起未充電的另一二次電池組(在下文中，稱為附加充電二次電池組)開始充電時，上位控制器Ii計算附加充電二次電池組和充電中二次電池組的端子間電壓彼此對應的充電開始定時。
[0057]基于充電中二次電池組的阻抗和附加充電二次電池組的阻抗計算充電開始定時。更具體地，充電中二次電池組的阻抗和附加充電二次電池組的阻抗彼此對應的時間被設置為充電開始定時。
[0058]上位控制器11產生充電中二次電池組的阻抗歷史，從阻抗歷史預測接下來阻抗的改變，并且通過利用預測結果來計算充電開始定時。其后，上位控制器11引起附加充電二次電池組在預測的充電開始定時開始充電。
[0059]此外，在對附加充電二次電池組充電開始時，上位控制器11在附加充電二次電池組的放電開關19被斷開的狀態下接通充電開關20。[0060]根據示例性實施例的功率儲存系統，在二次電池組12放電時，預測附加放電二次電池組和放電中二次電池組的端子間電壓彼此對應的放電開始定時，并且引起附加放電二次電池組在放電開始定時開始放電，由此在附加放電二次電池組的開始放電時附加放電二次電池組的端子間電壓和放電中二次電池組的端子間電壓可以變得具有較接近彼此的數值。也就是說，在開始放電時各自的二次電池組12的端子間電壓之間的差值與在【背景技術】中相比可以被減小更多，因此，可以進一步減小發生在二次電池組12之間的正交流。
[0061]類似地，在二次電池組12充電時，預測附加充電二次電池組和充電中二次電池組的端子間電壓彼此對應的充電開始定時，并且引起附加充電二次電池組在充電開始定時開始充電，由此在附加充電二次電池組的開始充電時附加充電二次電池組的端子間電壓和充電中二次電池組的端子間電壓可以變得具有較接近彼此的數值。也就是說，在開始充電時各自的二次電池組12的端子間電壓之間的差值與在【背景技術】中相比可以被減小更多，因此，可以進一步減小發生在二次電池組12之間的正交流。
[0062]圖4是顯示本發明的功率儲存系統的處理過程的一個實例的流程圖。圖4顯示了在功率儲存系統包括多個二次電池組12并且引起多個二次電池組12放電的情況下處理過程的一個實例。由圖1中所示的上位控制器11執行圖4中所示的處理。
[0063]如圖4所示，上位控制器11實施對各自的二次電池組12的期望初始設定(步驟101)，其后，測量并且存儲二次電池組12各自的阻抗的數值(步驟102)。可以利用已知的AC阻抗測量方法或DC阻抗測量方法來測量阻抗。當在放電結束時和先前的充電結束時的時間測量二次電池組12各自的阻抗時，可使用其數值。
[0064]接下來，上位控制器11測量各自的二次電池組12的端子間電壓(步驟103)。這里，當各自的二次電池組12未正在充電或未正在放電時上位控制器11測量各自的二次電池組12的端子間電壓(開路電壓)。
[0065]接下來，上位控制器11基于在步驟103測量的二次電池組12各自的端子間電壓(開路電壓)提取具有最高端子間電壓的二次電池組12和與具有最高端子間電壓的該二次電池組12接近的具有端子間電壓的二次電池組12 (步驟104)。
[0066]隨后，上位控制器11引起具有最高端子間電壓的二次電池組12開始放電(步驟
105)。當存在多個具有最高端子間電壓的二次電池組12時，也就是，當存在端子間電壓接近該具有最高端子間電壓的二次電池組12的端子間電壓的二次電池組12時，上位控制器11也引起二次電池組12同時開始放電。
[0067]接下來，上位控制器11測量已經開始放電的二次電池組12的放電電流(步驟
106)。
[0068]接下來，上位控制器11再次測量未正在放電的二次電池組12的端子間電壓(步驟107)，并且從中提取可以同時開始放電的二次電池組12 (步驟108)。此時所提取的二次電池組12也是端子間電壓(開路電壓)接近于彼此的二次電池組12。
[0069]接下來，上位控制器11基于在步驟107中測量的各自的二次電池組12的端子間電壓和可以同時開始放電的二次電池組12的組合確定這樣的二次電池組12，其是接下來開始放電并且在未正在放電的二次電池組12之中具有最高端子間電壓的一個隨后放電候選者(步驟109)。存在一個二次電池組12在這里被確定為隨后放電候選者的情況，并且存在多個二次電池組12在這里被確定為隨后放電候選者的情況。[0070]接下來，上位控制器11判斷當前正在放電的二次電池組12 (放電中二次電池組)的數量是否為期望數量或多于期望數量(步驟110)。可以通過放電中二次電池組的放電電流是否大于連接至功率儲存系統的各種負載的期望電流值來判斷放電中二次電池組的數量是否為期望數量或多于期望數量。當不存在放電中二次電池組時，上位控制器11可以判定放電中二次電池組的數量不滿足期望數量。
[0071]當放電中二次電池組的數量為期望數量或多于期望數量時，上位控制器11轉移至稍后將描述的步驟120的處理。
[0072]在放電中二次電池組的數量小于期望數量的情況下，為了引起作為在步驟109中確定的隨后放電候選者(附加放電二次電池組)的二次電池組12開始放電，上位控制器11首先計算在附加放電二次電池組開始放電時的分路電流數或分路比率(步驟111)。分路電流數是在附加放電二次電池組的放電開始之后將電流供應到負載的二次電池組12的總數，并且分路比率是分路電流數的倒數。例如，當一個二次電池組12放電時，分路電流數和分路比率分別為1，并且當兩個二次電池組12放電時，分路電流數為2并且分路比率為1/2。
[0073]隨后，上位控制器11檢測附加放電二次電池組的剩余容量(步驟112)。可從附加放電二次電池組的端子間電壓(開路電壓)估計剩余容量，或者可在先前的放電結束時的時間讀取存儲在存儲器(未示出)中的二次電池組12各自的剩余容量的數值。通常，二次電池的剩余容量被常常估計為在其完全充電容量(最大充電容量:實際容量)被設定為100%時的相對剩余容量(％)，并且已知相對剩余容量大體與端子間電壓(開路電壓)成比例。因此，如果測量端子間電壓(開路電壓)，則可以通過參考預先產生的表格等來找到二次電池組12各自的使用容量。
[0074]接下來，上位控制器11分別計算放電中二次電池組的阻抗(步驟113)。
[0075]隨后，上位控制器11基于在步驟113中計算的放電中二次電池組的阻抗的數值計算放電中二次電池組各自的開路電壓，并且找到與開路電壓相對應的放電中二次電池組各自的剩余容量(步驟114)。
[0076]接下來，上位控制器11計算直到附加放電二次電池組的放電開始定時為止的時間段(放電等待時間段)(步驟115)。在計算放電等待時間段時，上位控制器11首先通過利用時間作為變量的函數來表達放電中二次電池組的被預測的阻抗的推移。如從圖2中所示的曲線理解到的,放電中二次電池組的端子間電壓大體呈直線地下降。特性取決于二次電池組12由于放電而導致的內部阻抗的變化。由于外部阻抗基本恒定，因此在放電時沿時間軸方向的二次電池組12的阻抗的變化可以通過直線被近似，并且可以通過線性函數來表達。
[0077]因此，上位控制器11通過利用時間作為變量的線性函數近似放電中二次電池組的阻抗。此外，上位控制器11利用所獲得的函數計算直到放電中二次電池組的阻抗變為放電開始阻抗為止的時間段(上述放電等待時間段)。放電開始阻抗指即使附加放電二次電池組開始放電正交流也不會出現的放電中二次電池組的阻抗。也就是說，放電開始阻抗等于附加放電二次電池組的阻抗。這里，當放電中二次電池組具有放電開始阻抗并且附加放電二次電池組還沒有開始放電時，放電中二次電池組的端子間電壓被稱為放電開始電壓。
[0078]上位控制器11從上述放電等待時間段確定放電開始定時(步驟116)，比放電開始定時早預先設置的預定時間測量放電中二次電池組的端子間電壓(步驟117)，并且判斷所測量的端子間電壓是否為預定設定值(上述放電開始電壓)或小于預定設定值(步驟118)。
[0079]當放電中二次電池組的端子間電壓不是設定值或更小時，上位控制器11重復步驟117和步驟118的處理。
[0080]當放電中二次電池組的端子間電壓是設定值或更小時，上位控制器11引起附加放電二次電池組開始放電(步驟119)。
[0081]圖4顯示了計算直到放電開始定時為止的時間段(放電等待時間段)并且在較靠近放電開始定時的時間點測量放電中二次電池組的端子間電壓以判斷是否引起附加放電二次電池組開始放電的處理實例。如上的放電等待時間段的使用使得在放電開始定時接近之前復雜的電壓測量、計算處理等不必要，并且僅時間需要被測量。因此，可以減小上位控制器11的處理負載。同時，當放電開始定時接近時，可以通過實際上測量放電中二次電池組的端子間電壓使得在附加放電二次電池組放電開始時附加放電二次電池組的端子間電壓與放電中二次電池組的端子間電壓以高精度彼此吻合。因此，可以防止在附加放電二次電池組放電開始時在二次電池組12之間的正交流的發生。
[0082]接下來，上位控制器11測量包括新近開始放電的二次電池組12的各個放電中二次電池組的端子間電壓(步驟120)，并且進一步測量放電中二次電池組各自的放電電流(步驟 121)。
[0083]接下來，上位控制器11判斷放電中二次電池組的放電電流的總和是否為零或更小(步驟122)。當放電電流的總和不為零或更小時，功率儲存系統正在放電，因此，上位控制器11從步驟108重復處理。
[0084]當放電電流的總和為零或更小時，功率儲存系統停止放電，并且因此上位控制器11測量二次電池組12各自的端子間電壓(開路電壓)(步驟123)，并且分別從開路電壓找到各個二次電池組12的剩余容量(步驟124)。此時，上位控制器11可測量二次電池組12各自的阻抗。
[0085]隨后，上位控制器11將在步驟124中獲得的二次電池組12各自的剩余容量存儲在存儲器(未示出)中(步驟125)，并且從步驟102起重復處理。
[0086]圖5是顯示本發明的功率儲存系統的處理過程的另一實例的流程圖。圖5顯示了在功率儲存系統包括多個二次電池組12并且多個二次電池組12充電的情況下的處理過程的一個實例。圖5所示的處理也由圖1中所示的上位控制器11執行。
[0087]如圖5所示，上位控制器11實施對各自的二次電池組12的期望初始設定(步驟201)，其后，測量并且存儲二次電池組12各自的阻抗的數值(步驟202)。
[0088]接下來，上位控制器11測量各自的二次電池組12的端子間電壓(步驟203)。這里，當各個二次電池組12未正在充電或未正在放電時上位控制器11測量二次電池組12各自的端子間電壓(開路電壓)。圖5所示的步驟201至203的處理可以是同于圖4所示的步驟101至103的處理。
[0089]接下來，上位控制器11基于在步驟203測量的二次電池組12各自的端子間電壓(開路電壓)的數值提取具有最低端子間電壓的二次電池組12和其端子間電壓接近具有最低端子間電壓的該二次電池組12的端子間電壓的二次電池組12 (步驟204)。
[0090]隨后，上位控制器11引起具有最低端子間電壓的二次電池組12開始充電(步驟205)。當存在多個具有最低端子間電壓的二次電池組12時，也就是，當存在其端子間電壓接近該具有最低端子間電壓的二次電池組12的端子間電壓的二次電池組12時，上位控制器11也引起這些二次電池組12同時開始充電。
[0091]接下來，上位控制器11測量被引起開始充電的二次電池組12的充電電流(步驟
206)。
[0092]接下來，上位控制器11再次測量未正在充電的二次電池組12的端子間電壓(步驟207)，并且從中提取可以同時開始充電的二次電池組12 (步驟208)。此時所去除的二次電池組12也是端子間電壓(開路電壓)接近于彼此的二次電池組12。
[0093]隨后，上位控制器11基于在步驟207中測量的各自的二次電池組12的端子間電壓和可以同時開始充電并且在步驟208中去除的二次電池組12的組合確定這樣的二次電池組12，其是接下來開始充電并且在未正在充電的二次電池組12之中具有最低端子間電壓的隨后充電候選者(步驟209)。存在一個二次電池組12在這里被確定為隨后充電候選者的情況，并且存在多個二次電池組12在這里被確定為隨后充電候選者的情況。
[0094]接下來，上位控制器11判斷當前正在充電的二次電池組12 (充電中二次電池組)的數量是否為期望數量或更多(步驟210)。可以通過充電中二次電池組的充電所需的電功率是否大于例如由PV等產生的且不用于負載等的剩余功率來判斷充電中二次電池組的數量是否為期望數量或更多。當不能找到充電中二次電池組時，上位控制器11可以判定充電中二次電池組的數量不滿足期望數量。
[0095]當充電中二次電池組12的數量為期望數量或更多時，上位控制器11轉移至稍后將描述的步驟220的處理。
[0096]在充電中二次電池組12的數量小于期望數量的情況下，上位控制器11檢測作為在步驟209中所確定的隨后充電候選者(附加充電二次電池組)的二次電池組12的功率儲存量(剩余容量)(步驟212)。可從附加充電二次電池組的端子間電壓(開路電壓)估計剩余容量，或者可讀取在先前的放電結束時或充電結束時的時間所測量和存儲的二次電池組12各自的剩余容量的數值。
[0097]接下來，上位控制器11分別計算充電中二次電池組的阻抗(步驟213)。
[0098]隨后，上位控制器11基于在步驟213中計算的充電中二次電池組的阻抗的數值計算充電中二次電池組各自的開路電壓，并且找到與開路電壓相對應的充電中二次電池組各自的剩余容量(步驟214)。
[0099]接下來，上位控制器11計算直到附加充電二次電池組的充電開始定時為止的時間段(充電等待時間段)(步驟215)。在計算充電等待時間段時，上位控制器11首先通過利用時間作為變量的函數來表達充電中二次電池組的被預測的阻抗的推移。充電中二次電池組的阻抗例如類似于上述放電中二次電池組的阻抗可以通過以時間作為變量的線性函數來近似。上位控制器11利用所獲得的函數計算直到充電中二次電池組的阻抗變為充電開始阻抗為止的時間段(上述充電等待時間段)。充電開始阻抗指即使附加充電二次電池組開始充電正交流也不會出現的充電中二次電池組的阻抗。也就是說，充電開始阻抗等于附加充電二次電池組的阻抗。這里，當充電中二次電池組具有充電開始阻抗并且附加充電二次電池組還沒有開始充電時，充電中二次電池組的端子間電壓被稱為充電開始電壓。
[0100]上位控制器11從上述充電等待時間段確定充電開始定時(步驟216)，比充電開始定時早預先設置的預定時間測量充電中二次電池組的端子間電壓(步驟217)，并且判斷所測量的端子間電壓是否為預定設定值(上述充電開始電壓)或更小(步驟218)。
[0101]當充電中二次電池組的端子間電壓不是設定值或更小時，上位控制器11重復步驟217和步驟218的處理。
[0102]當充電中二次電池組的端子間電壓是設定值或更小時，上位控制器11開始附加充電二次電池組的充電(步驟219)。
[0103]圖5顯示了計算直到充電開始定時為止的時間段(充電等待時間段)并且在較靠近充電開始定時的時間點測量充電中二次電池組的端子間電壓以判斷是否將開始附加充電二次電池組的充電的處理實例。如上的充電等待時間段的使用使得在充電開始定時接近之前復雜的電壓測量、計算處理等不必要，并且僅時間需要被測量。因此，可以減小上位控制器11的處理負載。同時，當充電開始定時接近時，可以通過實際上測量充電中二次電池組的端子間電壓使得在附加充電二次電池組充電開始時附加充電二次電池組的端子間電壓與充電中二次電池組的端子間電壓以高精度彼此吻合。因此，可以防止在附加充電二次電池組的充電開始時在二次電池組12之間的正交流的發生。
[0104]接下來，上位控制器11測量包括新近開始充電的二次電池組12的各個充電中二次電池組的端子間電壓(步驟220)，并且進一步測量各自的充電中二次電池組的充電電流(步驟221)。
[0105]接下來，上位控制器11判斷充電中二次電池組的充電電流的總和是否為零或更小(步驟222)。當充電電流的總和不為零或更小時，功率儲存系統正在充電，因此，上位控制器11從步驟208重復處理。
[0106]當充電電流的總和為零或更小時，功率儲存系統停止充電，并且因此上位控制器11分別測量各自的二次電池組12的端子間電壓(開路電壓)(步驟223)，并且分別從開路電壓找到停止充電的各個二次電池組12的功率儲存量(剩余容量)(步驟224)。此時，上位控制器11可測量二次電池組12各自的阻抗。
[0107]隨后，上位控制器11將在步驟224中獲得的二次電池組12各自的剩余容量存儲在存儲器(未示出)中(步驟225)，并且從步驟202起重復處理。
[0108]至此參考示例性實施例描述了本申請的發明，但本申請的發明不限于上述示例性實施例。對于本申請的發明的構造和細節而言，可以在本申請的發明的范圍內做出本領域技術人員將理解的各種變型。
[0109]本申請要求于2011年3月25日提交的日本專利申請N0.2011-068212的優先權，其公開內容以引用的方式并入本文。
【權利要求】
1.一種功率儲存系統，包括: 多個二次電池組；以及 上位控制器，當通過將附加放電二次電池組與正在放電的放電中二次電池組并聯連接來引起沒有正在放電的附加放電二次電池組放電時，在所述多個二次電池組之中的某些二次電池組正在放電的狀態下，所述上位控制器預測所述附加放電二次電池組和所述放電中二次電池組的端子間電壓彼此對應的放電開始定時，并且弓I起所述附加放電二次電池組在所述放電開始定時開始放電。
2.根據權利要求1所述的功率儲存系統， 其中，所述二次電池組包括 電池檢測器，其測量所述二次電池組的端子間電壓，以及 電流檢測器，其·測量所述二次電池組的放電電流和充電電流， 并且其中，所述上位控制器基于由所述電池檢測器測量的所述放電中二次電池組的端子間電壓的變化和由所述電流檢測器測量的放電電流預測所述放電中二次電池組的阻抗的變化，并且將所述放電中二次電池組的阻抗對應于預先測量的所述附加放電二次電池組的阻抗的時間設置為所述放電開始定時。
3.根據權利要求2所述的功率儲存系統， 其中，所述上位控制器 預先保留除了包括在所述二次電池組中的二次電池的內部阻抗之外的外部阻抗的數值，基于所述放電中二次電池組放電期間的端子間電壓計算所述放電中二次電池組的二次電池的內部阻抗，并且將所述外部阻抗和所述內部阻抗的總和設置為所述二次電池組的阻抗。
4.根據權利要求1至3中任一項所述的功率儲存系統， 其中，所述上位控制器 計算作為直到所述放電開始定時為止的時間段的放電等待時間段或在所述放電開始定時時的放電的功率量，并且當經過所述放電等待時間段時或者當放電所述功率量時，所述上位控制器判定已到達所述放電開始定時。
5.根據權利要求1至3中任一項所述的功率儲存系統， 其中，所述上位控制器 計算作為直到所述放電開始定時為止的時間段的放電等待時間段，和作為所述放電中二次電池組在所述放電開始定時的端子間電壓的放電開始電壓，判斷所述放電中二次電池組的端子間電壓在所述放電等待時間段之前的預設預定時間是否已達到所述放電開始電壓，并且當所述放電中二次電池組的端子間電壓已達到所述放電開始電壓時引起所述附加放電二次電池組開始放電。
6.根據權利要求1至5中任一項所述的功率儲存系統，所述系統還包括: 放電開關，其接通和斷開所述二次電池組的放電；以及 充電開關，其接通和斷開所述二次電池組的充電， 其中，在所述附加放電二次電池組開始放電時，在所述充電開關斷開的狀態下所述上位控制器接通所述放電開關。
7.根據權利要求1至6中任一項所述的功率儲存系統，其中，所述上位控制器 當通過將附加充電二次電池組與正在充電的充電中二次電池組并聯連接來引起沒有正在充電的附加充電二次電池組開始充電時，在所述多個二次電池組之中的某些二次電池組充電的狀態下，所述上位控制器預測所述附加充電二次電池組和所述充電中二次電池組的端子間電壓彼此對應的充電開始定時，并且在所述充電開始定時開始對所述附加充電二次電池組充電。
8.根據權利要求7所述的功率儲存系統， 其中，所述上位控制器 基于由所述電池檢測器測量的所述充電中二次電池組的端子間電壓的變化和由所述電流檢測器測量的充電電流預測所述充電中二次電池組的阻抗的變化，并且將所述充電中二次電池組的阻抗對應于預先測量的所述附加充電二次電池組的阻抗的時間設置為所述充電開始定時。
9.根據權利要求7或8所述的功率儲存系統，所述系統還包括: 放電開關，其接通和斷開所述二次電池組的放電；以及 充電開關，其接通和斷開所述二次電池組的充電， 其中，所述上位控制器 在所述附加充電二次電池組開始充電時，在所述放電開關斷開的狀態下接通所述充電開關。
10.一種用于控 制多個二次電池組的二次電池組控制方法， 其中計算機， 當通過將附加放電二次電池組與正在放電的放電中二次電池組并聯連接來引起沒有正在放電的附加放電二次電池組放電時，在所述多個二次電池組之中的某些二次電池組正在放電的狀態下，所述計算機預測所述附加放電二次電池組和所述放電中二次電池組的端子間電壓彼此對應的放電開始定時，并且 弓I起所述附加放電二次電池組在所述放電開始定時開始放電。
【文檔編號】H02J7/00GK103430418SQ201280012830
【公開日】2013年12月4日 申請日期:2012年3月19日 優先權日:2011年3月25日
【發明者】鈴木伸 申請人:Nec能源元器件株式會社