專利名稱：電壓均勻化裝置、方法、程序及電力儲(chǔ)存系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電壓均勻化裝置、方法、程序及電力儲(chǔ)存系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
以往，如圖6所示，在使鉛蓄電池為大容量時(shí)，將單電池或電池組(電池組不僅是串聯(lián)，也可以具有并聯(lián)部)并聯(lián)連接，該電池組由將單電池串聯(lián)連接而成的電池構(gòu)成。例如，汽車(chē)用的鉛蓄電池等通常具有10毫歐左右的比較大的電阻值，即使存在因制造的變動(dòng)引起的阻抗或接觸電阻導(dǎo)致的微小的電壓差，該電阻值也會(huì)吸收電壓差，而各電池組的偏電流少。然而近年來(lái)，與以往相比，出現(xiàn)了內(nèi)部阻抗低的鋰離子電池等的效率高的二次電池，這種情況下，將電池直接并聯(lián)連接時(shí)，由于制造的變動(dòng)引起的阻抗或接觸電阻的微小的差別，而在電池組的一方有可能流過(guò)過(guò)大電流。因此，近年來(lái)，如圖7所示，將電力變換器與電池組連接，并通過(guò)該電力變換器控制流過(guò)各電池組的電流，從而防止過(guò)電流流過(guò)電池組的情況。專利文獻(xiàn)1 日本特開(kāi)2003-111觀8號(hào)公報(bào)然而，如圖7所示，即使與各電池組對(duì)應(yīng)地設(shè)置電力變換器，也無(wú)法避免在電池組間產(chǎn)生電池狀態(tài)的變動(dòng)的情況，而存在難以將各個(gè)電池組的充電狀態(tài)等抑制在規(guī)定范圍內(nèi)，且難以在優(yōu)選的狀態(tài)下使用各電池組的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決上述問(wèn)題而作出，其目的在于提供一種能夠使并聯(lián)連接的電池組間的充電狀態(tài)均勻化的電壓均勻化裝置、方法、程序及電力儲(chǔ)存系統(tǒng)。為了解決上述課題，本發(fā)明采用以下的方案。本發(fā)明提供一種電壓均勻化裝置，其是電力儲(chǔ)存裝置的電壓均勻化裝置，所述電力儲(chǔ)存裝置具備將多個(gè)二次電池連接而成的電池組、與該電池組對(duì)應(yīng)地設(shè)置的電力變換器、以及控制該電力變換器的控制單元，所述電池組經(jīng)由各該電力變換器并聯(lián)連接，所述電壓均勻化裝置的特征在于，具備判定單元，取得與各電池組的充放電狀態(tài)相關(guān)的電池組信息，并基于該電池組信息對(duì)每個(gè)該電池組判定是否進(jìn)行電壓調(diào)整；及電壓調(diào)整單元，在由所述判定單元判定為進(jìn)行電壓調(diào)整時(shí)，生成調(diào)整充放電狀態(tài)的偏置指令，并將該偏置指令輸出至與電池組對(duì)應(yīng)的電力變換器的控制單元。根據(jù)此種結(jié)構(gòu)，在經(jīng)由電力變換器將多個(gè)電池組并聯(lián)連接而成的電力儲(chǔ)存裝置中，基于各電池組的電池組信息，由判定單元對(duì)每個(gè)電池組判定是否進(jìn)行電壓調(diào)整，當(dāng)由該判定單元判定為進(jìn)行電壓調(diào)整時(shí)，從電壓調(diào)整單元輸出電壓調(diào)整的偏置指令，基于該偏置指令而實(shí)施由電力變換器進(jìn)行的電池組的充放電控制。由此，能夠控制對(duì)于各電池組的電壓，能夠消除各電池組的電壓差。根據(jù)上述的電壓均勻化裝置，所述判定單元也可以通過(guò)將各該電池組信息與規(guī)定的閾值進(jìn)行比較來(lái)判定是否進(jìn)行電壓調(diào)整。如此，通過(guò)將各電池組信息與規(guī)定的閾值進(jìn)行比較，而能夠以簡(jiǎn)便的方法判定是否進(jìn)行電壓調(diào)整。上述記載的電壓均勻化裝置也可以具備與各所述電池組并聯(lián)連接的多個(gè)旁通阻抗元件；與該旁通阻抗元件串聯(lián)連接的開(kāi)關(guān)元件；及基于與各電池組的充放電狀態(tài)相關(guān)的電池組信息來(lái)控制該開(kāi)關(guān)元件的開(kāi)關(guān)元件控制單元。如此，將旁通阻抗元件與各電池組并聯(lián)連接，并將開(kāi)關(guān)元件與該旁通阻抗元件串聯(lián)連接，因此使該開(kāi)關(guān)元件形為接通狀態(tài)時(shí)，能夠降低與旁通阻抗元件并聯(lián)連接的電池組的電壓。由此，使旁通阻抗元件為接通狀態(tài)時(shí)，與僅基于從電壓調(diào)整單元輸出的偏置指令使電壓下降的情況相比，能夠迅速地使電壓下降。上述旁通的阻抗元件例如是電阻成分。上述記載的電壓均勻化裝置也可以具備對(duì)每個(gè)構(gòu)成所述電池組的各單電池單位或?qū)γ總€(gè)將該電池組分割成多個(gè)群而成的單電池群設(shè)置的多個(gè)旁通阻抗元件；與該旁通阻抗元件串聯(lián)連接的開(kāi)關(guān)元件；及基于與各電池組的充放電狀態(tài)相關(guān)的電池組信息來(lái)控制該開(kāi)關(guān)元件的開(kāi)關(guān)元件控制單元。如此，由于對(duì)每個(gè)構(gòu)成各電池組的各個(gè)單電池單位或?qū)γ總€(gè)將該電池組分割成多個(gè)群的單電池群并聯(lián)連接旁通阻抗元件，并在該旁通阻抗元件上串聯(lián)連接開(kāi)關(guān)元件，因此在使該開(kāi)關(guān)元件為接通狀態(tài)時(shí)，能夠使與旁通阻抗元件并聯(lián)連接的電池組的電壓下降。由此，通過(guò)控制對(duì)每個(gè)構(gòu)成電池組的各個(gè)單電池單位或?qū)γ總€(gè)單電池群設(shè)置的旁通阻抗元件，而能夠按單電池單位或單電池群，迅速地使電壓下降。本發(fā)明提供一種電力儲(chǔ)存系統(tǒng)，其特征在于，具備電力儲(chǔ)存裝置，所述電力儲(chǔ)存裝置具備將多個(gè)二次電池連接而成的電池組、相對(duì)于各個(gè)該電池組設(shè)置的電力變換器、以及控制該電力變換器的控制單元，所述電池組經(jīng)由各該電力變換器并聯(lián)連接；及上述技術(shù)方案1至4中任意項(xiàng)所述的電壓均勻化裝置。本發(fā)明提供一種電壓均勻化裝置，其是電力儲(chǔ)存裝置的電壓均勻化裝置，所述電力儲(chǔ)存裝置具備將多個(gè)二次電池連接而成的電池組、以及與該電池組對(duì)應(yīng)地設(shè)置的電力變換器，所述電池組經(jīng)由各該電力變換器并聯(lián)連接，其特征在于，經(jīng)由阻抗元件將任一電池組和該電池組以外的其他的電池組并聯(lián)連接。根據(jù)此種結(jié)構(gòu)，在多個(gè)電池組分別經(jīng)由電力變換器并聯(lián)連接而成的電力儲(chǔ)存裝置中，將任一電池組和該電池組以外的其他的電池組經(jīng)由阻抗元件并聯(lián)連接。因此，當(dāng)連接的電池組間存在電壓差時(shí)，電流流過(guò)并聯(lián)連接的阻抗元件而消除電壓差。其結(jié)果是，能夠控制對(duì)各電池組的電壓，而消除各電池組間的電壓差。上述記載的電壓均勻化裝置也可以是經(jīng)由阻抗元件將相鄰的電池組彼此并聯(lián)連接，并經(jīng)由阻抗元件將位于兩端部的兩個(gè)所述電池組并聯(lián)連接。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，由于經(jīng)由阻抗元件將相鄰的電池組彼此并聯(lián)連接，并經(jīng)由阻抗元件將位于兩端部的兩個(gè)電池組連接，因此能夠經(jīng)由阻抗元件將電池組彼此連接成環(huán)狀。由此，與經(jīng)由阻抗元件將任一電池組和其他的電池組連接的情況相比，能夠增加從高電壓的電池組通向低電壓的電池組的電流的路線，能夠提高電壓的均勻化的效率。上述記載的電壓均勻化裝置也可以經(jīng)由阻抗元件將多個(gè)所述電池組中的不相鄰的所述電池組彼此并聯(lián)連接。
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如此，由于經(jīng)由阻抗元件將多個(gè)電池組中的不相鄰的電池組彼此連接，因此能夠進(jìn)一步增加從高電壓的電池組通向低電壓的電池組的電流的路線，從而能夠進(jìn)一步提高電壓的均勻化的效率。上述記載的電壓均勻化裝置也可以具備與所述阻抗元件串聯(lián)連接的開(kāi)關(guān)元件； 及開(kāi)關(guān)元件控制單元，取得各所述電池組中的各個(gè)電池組信息，并基于電池組信息來(lái)控制所述開(kāi)關(guān)元件。根據(jù)此種結(jié)構(gòu)，通過(guò)基于從各電池組取得的各個(gè)電池組信息而使所述開(kāi)關(guān)元件為接通狀態(tài)，從而能夠經(jīng)由阻抗元件進(jìn)行該電池組的充放電。由此，能夠經(jīng)由阻抗元件選擇性地進(jìn)行電池組的充放電。所述記載的電壓均勻化裝置也可以是所述開(kāi)關(guān)元件控制單元通過(guò)將各該電池組信息與規(guī)定的閾值進(jìn)行比較來(lái)控制該開(kāi)關(guān)元件的接通/斷開(kāi)。如此，通過(guò)將各電池組信息與規(guī)定的閾值進(jìn)行比較，判定是否進(jìn)行開(kāi)關(guān)元件的接通/斷開(kāi)控制，從而能夠選擇性地僅對(duì)電壓差大的電池組進(jìn)行電壓調(diào)整。本發(fā)明提供一種電壓均勻化方法，其是電力儲(chǔ)存裝置的電壓均勻化方法，所述電力儲(chǔ)存裝置具備將多個(gè)二次電池連接而成的電池組、與該電池組對(duì)應(yīng)地設(shè)置的電力變換器、以及控制該電力變換器的控制單元，所述電池組經(jīng)由各該電力變換器并聯(lián)連接，所述電壓均勻化方法的特征在于，具有取得與各電池組的充放電狀態(tài)相關(guān)的電池組信息，并基于該電池組信息對(duì)每個(gè)該電池組判定是否進(jìn)行電壓調(diào)整的過(guò)程；及當(dāng)通過(guò)所述判定的過(guò)程判定為進(jìn)行電壓調(diào)整時(shí)，生成調(diào)整充放電狀態(tài)的偏置指令，并將該偏置指令輸送至與該電池組對(duì)應(yīng)的電力變換器的控制單元的過(guò)程。本發(fā)明提供一種電壓均勻化程序，其適用于電力儲(chǔ)存裝置，所述電力儲(chǔ)存裝置具備將多個(gè)二次電池連接的電池組、與該電池組對(duì)應(yīng)地設(shè)置的電力變換器、以及控制該電力變換器的控制單元，所述電池組經(jīng)由各該電力變換器并聯(lián)連接，其中，所述電壓均勻化程序由計(jì)算機(jī)執(zhí)行，具備取得與各電池組的充放電狀態(tài)相關(guān)的電池組信息，并基于該電池組信息對(duì)每個(gè)該電池組判定是否進(jìn)行電壓調(diào)整的處理；及當(dāng)通過(guò)所述判定的處理判定為進(jìn)行電壓調(diào)整時(shí)，生成調(diào)整充放電狀態(tài)的偏置指令，并將該偏置指令輸出至與該電池組對(duì)應(yīng)的電力變換器的控制單元的處理。本發(fā)明提供一種電壓均勻化方法，其是電力儲(chǔ)存裝置的電壓均勻化方法，所述電力儲(chǔ)存裝置具備將多個(gè)二次電池連接而成的電池組、以及與該電池組對(duì)應(yīng)地設(shè)置的電力變換器，所述電池組經(jīng)由各該電力變換器并聯(lián)連接，其中，經(jīng)由阻抗元件將任一電池組和該電池組以外的其他的電池組并聯(lián)連接。[發(fā)明效果]根據(jù)本發(fā)明，起到能夠使電池組間的充電狀態(tài)均勻化這一效果。


圖1是表示本發(fā)明的第一實(shí)施方式的電力儲(chǔ)存系統(tǒng)的概略情況的框圖。圖2是表示電壓均勻化裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的框圖。圖3是本發(fā)明的第一實(shí)施方式的電力儲(chǔ)存系統(tǒng)的動(dòng)作流程。圖4是表示本發(fā)明的第二實(shí)施方式的電力儲(chǔ)存系統(tǒng)的概略情況的框圖。
圖5是表示本發(fā)明的第三實(shí)施方式的電力儲(chǔ)存系統(tǒng)的概略情況的框圖。圖6是以往的電池組的簡(jiǎn)圖。圖7是以往的使用電力變換器連接電池組的簡(jiǎn)圖。
具體實(shí)施例方式以下，參照附圖，說(shuō)明本發(fā)明的電壓均勻化裝置的一實(shí)施方式。在此，作為本發(fā)明的一實(shí)施方式說(shuō)明將本發(fā)明的電壓均勻化裝置適用于電力儲(chǔ)存系統(tǒng)的情況?！驳谝粚?shí)施方式〕圖1是表示第一實(shí)施方式的電力儲(chǔ)存系統(tǒng)100的簡(jiǎn)要結(jié)構(gòu)的框圖。如圖1所示， 電力儲(chǔ)存系統(tǒng)100具備電力儲(chǔ)存裝置300及電壓均勻化裝置200，本實(shí)施方式的電壓均勻化裝置200通過(guò)控制電力儲(chǔ)存裝置300的充放電的大小而使電壓均勻化。另外，電力儲(chǔ)存系統(tǒng)100為了提高電力儲(chǔ)存裝置300的可靠性、安全性，而具備進(jìn)行電池的過(guò)充電保護(hù)、過(guò)放電保護(hù)、過(guò)電流保護(hù)、過(guò)升溫保護(hù)等的各保護(hù)電路(未圖示)。電力儲(chǔ)存裝置300具備連接1個(gè)以上的二次電池而成的電池組20、分別對(duì)應(yīng)于電池組20而設(shè)置的電力變換器30、及控制電力變換器30的控制部(控制單元)40，構(gòu)成為各電池組20經(jīng)由各電力變換器30并聯(lián)連接，并且各電池組20和電壓均勻化裝置200相互能夠通信。電池組20例如由鋰離子電池、鎳鎘電池或鎳氫電池等構(gòu)成。上述電池組20基本上為單電池或?qū)⒍鄠€(gè)單電池串聯(lián)連接而成的結(jié)構(gòu)。需要說(shuō)明的是，單電池的連接也可以不僅是串聯(lián)連接而還具有并聯(lián)部分。電池組20經(jīng)由對(duì)應(yīng)于各電池組20設(shè)置的電力變換器30分別并聯(lián)連接，并將通過(guò)各電池組測(cè)定的電池組信息向電壓均勻化裝置200(詳細(xì)情況如后所述)輸出。例如，測(cè)定的電池組信息是指各電池組的端子間電壓、電池組的充電狀態(tài)即SOCGtate of charge 相對(duì)于電容量，以比率表示的充電的電量)的信息等。控制部40基于通過(guò)電壓均勻化裝置200算出的偏置指令和從外部輸入的運(yùn)轉(zhuǎn)指令而生成電壓控制指令，并將該指令向各電力變換器30輸出。電力變換器30基于從控制部40提供的電壓控制指令進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，從而進(jìn)行自身所連接的電池組的充放電。例如，電力變換器30具備多個(gè)開(kāi)關(guān)元件(例如，晶閘管、IGBT、功率MOS FET等)， 該開(kāi)關(guān)元件基于從控制部40提供的電壓控制指令在規(guī)定的時(shí)間進(jìn)行開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)，從而在電力儲(chǔ)存裝置300的充電時(shí)，作為對(duì)來(lái)自電力系統(tǒng)的交流電力進(jìn)行整流而向電力儲(chǔ)存裝置 300供給的整流器發(fā)揮作用，在放電時(shí)作為對(duì)來(lái)自電力儲(chǔ)存裝置300的電力進(jìn)行交流變換而向負(fù)載系統(tǒng)等輸出的逆變器發(fā)揮作用。而且，通過(guò)改變?cè)撻_(kāi)關(guān)的接通/斷開(kāi)的占空比，而能夠使一定期間內(nèi)的輸出電力量增減。而且，上述電力系統(tǒng)除了一般的商用電源之外，還包含風(fēng)力發(fā)電、燃料電池、MGT(y燃?xì)廨啓C(jī))、太陽(yáng)光發(fā)電、發(fā)電站等的分散電源等。圖2是表示電壓均勻化裝置200的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的框圖。電壓均勻化裝置200具備判定部(判定單元)201及電壓調(diào)整部(電壓調(diào)整單元)202。判定部201取得與各電池組20的充放電狀態(tài)相關(guān)的電池組信息，基于該電池組信息對(duì)每個(gè)電池組判定是否進(jìn)行電壓調(diào)整。具體而言，判定部201將各電池組的端子間電壓的最大值與規(guī)定的閾值進(jìn)行比較，當(dāng)該最大值為規(guī)定的閾值以上時(shí)，判定為進(jìn)行電壓調(diào)整。
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電壓調(diào)整部202在通過(guò)判定部201判定為進(jìn)行電壓調(diào)整時(shí)，生成調(diào)整充放電狀態(tài)的偏置指令，并將該偏置指令向與電池組對(duì)應(yīng)的電力變換器的控制部40輸出。具體而言， 電壓調(diào)整部202向與各電池組對(duì)應(yīng)的電力變換器的控制部40輸出偏置指令，該偏置指令用于進(jìn)行如下調(diào)整使各電池組20的電池組信息中的端子間電壓相對(duì)大的電池組的電壓減少并使端子間電壓相對(duì)小的電池組的電壓增加。例如，電壓調(diào)整部202在設(shè)電池組信息(例如，端子間電壓或S0C)的最大值為 Xmax并設(shè)成為對(duì)象的電池組的信息為Xi時(shí)，特定Xmax-Xi為規(guī)定的閾值TH5以上(以下， 將該條件稱為“條件1”)的電池組，對(duì)于與特定的電池組對(duì)應(yīng)的電力變換器的控制部40， 設(shè)定電流Ic(Ic > 0 充電+)作為偏置指令。接下來(lái)，電壓調(diào)整部202計(jì)算對(duì)滿足上述條件1的電池組設(shè)定的偏置指令的總計(jì)電流SUMIc(SUMIc < 0)。例如，檢測(cè)出α個(gè)滿足條件1的電池組時(shí)，總計(jì)電流成為SUMIc = α XIc = α Ic。接下來(lái)，電壓調(diào)整部202通過(guò)將該SUMIc除以不滿足條件1的電池組的數(shù)量，而決定不滿足條件1的各電池組的偏置指令。 例如，當(dāng)不滿足條件1的電池組存在β個(gè)時(shí)，通過(guò)將上述總計(jì)電流SUMIc除以β個(gè)，而求出不滿足條件1的電池組的偏置指令(=SUMIc/β)。由此，電流從不滿足條件1的電池組向滿足條件1的電池組流動(dòng)，從而使各電池組的充電狀態(tài)均勻化。〔變形例1〕在本實(shí)施方式的電力儲(chǔ)存系統(tǒng)中，就電壓調(diào)整部202而言，基于電池組信息的最大值而決定了各電池組的偏置指令，但也可以取代該方法，例如，基于電池組信息的最小值而決定各電池組的偏置指令。具體而言，在設(shè)電池組信息(例如，端子間電壓或S0C)的最小值為Xmin并設(shè)作為對(duì)象的電池組的信息為Xi時(shí)，特定Xi-Xmin為規(guī)定的閾值ΤΗ6以上的電池組(以下，將該條件稱為“條件2”)，對(duì)于與特定的電池組對(duì)應(yīng)的電力變換器的控制部40，設(shè)定電流Ic (Ic > 0 充電+)作為偏置指令。接下來(lái)，電壓調(diào)整部202計(jì)算對(duì)滿足上述條件2的電池組設(shè)定的偏置指令的總計(jì)電流SUMIc (SUMIc >0)。例如，檢測(cè)出滿足條件2的電池組為α個(gè)時(shí)，總計(jì)電流成為SUMIc = α XIc = α Ic。接下來(lái)，電壓調(diào)整部202通過(guò)將該SUMIc除以不滿足條件2的電池組的數(shù)量，而決定不滿足條件2的各電池組的偏置指令。例如，當(dāng)存在 β個(gè)不滿足條件2的電池組時(shí)，通過(guò)將上述總計(jì)電流SUMIc除以β個(gè)，而求出不滿足條件 2的電池組的偏置指令(=SUMIc/β)。由此，電流從滿足條件2的電池組向不滿足條件2的電池組流動(dòng)，而使各電池組的充電狀態(tài)均勻化?！沧冃卫?〕在本實(shí)施方式的電力儲(chǔ)存系統(tǒng)中，就電壓調(diào)整部202而言，基于電池組信息的最大值而決定了偏置指令，但例如也可以如下所述來(lái)決定各電池組的偏置指令。例如，在設(shè)電池組信息(例如，端子間電壓或S0C)的平均值為fevr且設(shè)作為對(duì)象的電池組的信息為Xi 時(shí)，設(shè)定與各電池組的電池組信息相對(duì)應(yīng)的偏置指令(充電)。Ic = -H(Xi-Xavr)。這種情況下，對(duì)于電池組信息大于平均值的電池組，以與該電池組信息的大小相對(duì)應(yīng)的電流值進(jìn)行放電，對(duì)于電池組信息小于平均值的電池組，以與該電池組信息的大小相對(duì)應(yīng)的電流值進(jìn)行充電。
需要說(shuō)明的是，在本實(shí)施方式的電壓均勻化裝置中，判定部201通過(guò)將電池組信息的最大值與規(guī)定的閾值進(jìn)行比較，而判定是否進(jìn)行均勻化控制，但并不局限于此。例如， 既可以將各電池組信息的最小值與規(guī)定的閾值進(jìn)行比較，也可以將平均值與規(guī)定的閾值進(jìn)行比較。而且，也可以將各電池組信息的最大值與平均值的差分、平均與最小值的差分、及最大值與最小值的差分等差分信息和規(guī)定的閾值進(jìn)行比較。更具體而言，判定部201也可以根據(jù)如下情況來(lái)判定是否進(jìn)行電壓調(diào)整，即上述的電池組的端子間電壓的最大值Xmax是否為規(guī)定的閾值THl以上(Xmax彡THl)、電池組的端子間電壓的最小值Xmin是否為規(guī)定的閾值TH2以下(Xmin彡TH2)、電池組的端子間電壓的最大值Xmax與最小值Xmin的差分是否為閾值TH3以上(Xmax-Xmin彡TH3)、或從電池組的端子間電壓的最大值Xmax減去電池組的端子間電壓的平均值fevr后得到的值及從電池組的端子間電壓的平均值fevr減去最小值Xmin后得到的值中的任一大的一方的值是否為規(guī)定的閾值以上(MAXOCmax-Xavr，Xavr-Xmin)彡 TH4)。電壓調(diào)整部202基于從各電池組取得的電池組信息而決定為了使各電池組的電壓均勻化所需的偏置指令時(shí)，將該偏置指令向各對(duì)應(yīng)的控制部40輸出。接下來(lái)，使用圖3說(shuō)明本實(shí)施方式的電力儲(chǔ)存系統(tǒng)100的動(dòng)作。首先，通過(guò)各電池組20算出各電池組信息，向電壓均勻化裝置200輸出(圖3的步驟SAl)。在電壓均勻化裝置200的判定部201中，將取得的各電池組信息與規(guī)定的閾值進(jìn)行比較，判定是否進(jìn)行電壓調(diào)整，并將該判定結(jié)果向電壓調(diào)整部202輸出(步驟SA2)。在電壓調(diào)整部202中，在判定部201判定為進(jìn)行電壓調(diào)整時(shí)，對(duì)每個(gè)電池組決定基于各電池組的電池組信息的偏置指令，并將決定了的偏置指令發(fā)送至與各電池組對(duì)應(yīng)的電力變換器的控制部(步驟SA3)。在控制部40中，生成將取得的偏置指令和通常的運(yùn)轉(zhuǎn)指令混合而成的電壓控制指令，并將該電壓控制指令輸出至電力變換器30。在電力變換器30 中，基于從控制部40取得的電壓控制指令而控制電池組的充放電。需要說(shuō)明的是，在上述的實(shí)施方式中，作為電壓均勻化裝置，以基于硬件的處理為前提，但無(wú)需限定為此種結(jié)構(gòu)。例如，也可以形成為另外利用軟件(電壓均勻化程序)進(jìn)行處理的結(jié)構(gòu)。這種情況下，電壓均勻化裝置具備CPU、RAM等主存儲(chǔ)裝置、記錄用于實(shí)現(xiàn)上述處理的全部或一部分的程序的計(jì)算機(jī)可讀取的記錄介質(zhì)。并且，CPU讀出記錄在上述存儲(chǔ)介質(zhì)中的程序，執(zhí)行信息的加工/運(yùn)算處理，從而實(shí)現(xiàn)與上述的故障診斷裝置同樣的處理。在此，計(jì)算機(jī)可讀取的記錄介質(zhì)稱為磁盤(pán)、光磁盤(pán)、⑶-ROM、DVD-ROM、半導(dǎo)體存儲(chǔ)器等。而且，也可以通過(guò)通信線路將該計(jì)算機(jī)程序向計(jì)算機(jī)發(fā)送信息，接收到該發(fā)送信息的計(jì)算機(jī)執(zhí)行該程序。如以上說(shuō)明所示，根據(jù)本實(shí)施方式的電壓均勻化裝置，各電池組20分別算出電池組信息，通過(guò)構(gòu)成電壓均勻化裝置200的判定部201對(duì)電池組信息與規(guī)定的閾值進(jìn)行比較。 然后，根據(jù)該比較結(jié)果，電壓調(diào)整部202生成偏置指令，基于該偏置指令而實(shí)施由電力變換器30進(jìn)行的電池組20的充放電控制。由此，能夠控制相對(duì)于各電池組的電壓，從而得到消除各電池組的電壓差的效果。〔第二實(shí)施方式〕接下來(lái)，使用圖4說(shuō)明本發(fā)明的第二實(shí)施方式。本實(shí)施方式的電壓均勻化裝置與第一實(shí)施方式的不同點(diǎn)在于，相對(duì)于各電池組20，分別并聯(lián)地設(shè)置旁通阻抗元件10，并與該旁通阻抗元件10串聯(lián)地設(shè)置開(kāi)關(guān)元件11，取代電壓均勻化裝置200而設(shè)置電壓均勻化裝置200'。以下，關(guān)于本實(shí)施方式的電壓均勻化裝置，省略與第一實(shí)施方式共通點(diǎn)的說(shuō)明，而僅說(shuō)明不同點(diǎn)。旁通阻抗元件10與各電池組20并聯(lián)連接，而且，在旁通阻抗元件10上串聯(lián)連接有開(kāi)關(guān)元件11 (詳細(xì)情況如下所述)。在此，旁通阻抗元件例如是電阻成分。開(kāi)關(guān)元件11的開(kāi)閉通過(guò)電壓均勻化裝置200'進(jìn)行控制。電壓均勻化裝置200' 例如當(dāng)某電池組20需要使電壓急速下降時(shí)，通過(guò)使與該電池組20并聯(lián)連接的開(kāi)關(guān)元件11 成為接通狀態(tài)，而使電流流過(guò)與接通狀態(tài)的開(kāi)關(guān)元件串聯(lián)連接的旁通阻抗元件。由此，能夠使電池組20的放電加速。電壓均勻化裝置200'具備判定部201和電壓調(diào)整部202'。電壓調(diào)整部202'例如在設(shè)電池組信息的最大值為Xmax且設(shè)作為對(duì)象的電池組的電池組信息為Xi時(shí)，對(duì)于Xmax-Xi為規(guī)定的閾值以上的電池組，對(duì)于與之并聯(lián)連接的開(kāi)關(guān)元件11發(fā)送變?yōu)榻油顟B(tài)的指令。另外，并不局限于上述方法，例如也可以是電壓均勻化裝置200'在設(shè)電池組信息的最小值為Xmin且設(shè)作為對(duì)象的電池組的電池組信息為Xi時(shí)，當(dāng)Xi-Xmin為規(guī)定的閾值以上時(shí)，使相應(yīng)的開(kāi)關(guān)元件11為接通狀態(tài)。而且，也可以是在設(shè)電池組的平均為)Cavr時(shí)， 當(dāng)Xi-Xavr為規(guī)定的閾值以上時(shí)，使相應(yīng)的開(kāi)關(guān)元件11為接通狀態(tài)。電壓調(diào)整部202'通過(guò)判定部201判定為進(jìn)行大幅的電壓調(diào)整時(shí)，發(fā)送使與進(jìn)行電壓調(diào)整的電池組并聯(lián)連接的開(kāi)關(guān)元件11成為接通狀態(tài)的指令。由此，能夠形成與進(jìn)行電壓調(diào)整的電池組并聯(lián)連接的電路的閉路，并使電流流過(guò)旁通阻抗10。如以上說(shuō)明所述，在本實(shí)施方式的電力儲(chǔ)存系統(tǒng)中，旁通阻抗元件分別與各電池組并聯(lián)連接，并且與該旁通阻抗元件串聯(lián)地設(shè)置開(kāi)關(guān)元件。由此，在開(kāi)關(guān)元件為接通狀態(tài)時(shí)，能夠使各電池組迅速地放電。另外，在上述的第一實(shí)施方式中，由于充放電控制全部經(jīng)由電力變換器進(jìn)行，因此認(rèn)為即使在要促進(jìn)電池組的充放電的情況下，也存在對(duì)應(yīng)于電力變換器的電流范圍或輸出要求指令而充放電電流受到制約的情況。然而，即使在這種情況下，通過(guò)在各電池組上并聯(lián)地設(shè)置旁通阻抗元件，而將由電力變換器進(jìn)行的電力調(diào)整和由旁通阻抗元件進(jìn)行的放電并用，從而不會(huì)對(duì)電力變換器造成負(fù)擔(dān)，而能夠迅速地形成為理想的電池狀態(tài)。需要說(shuō)明的是，在本實(shí)施方式的電力儲(chǔ)存系統(tǒng)中，電壓調(diào)整部202'進(jìn)行開(kāi)關(guān)元件 11的控制，但并不局限于此。例如，當(dāng)各電池組電壓差小而進(jìn)行微小的電壓控制時(shí)，也可以使開(kāi)關(guān)元件11為斷開(kāi)狀態(tài)并對(duì)電力變換器30進(jìn)行控制。另外，在本實(shí)施方式的電力儲(chǔ)存系統(tǒng)中，在圖4中將旁通阻抗元件和開(kāi)關(guān)元件串聯(lián)連接時(shí)，將旁通阻抗元件與電力變換器的正側(cè)連接，并將開(kāi)關(guān)元件與電力變換器的負(fù)側(cè)連接，但并不局限于此。例如，也可以將旁通阻抗元件與電力變換器的負(fù)側(cè)連接，并將開(kāi)關(guān)元件與電力變換器的正側(cè)連接。另外，在本實(shí)施方式的電壓均勻化裝置中，在圖4中，旁通阻抗元件10及開(kāi)關(guān)元件 11相對(duì)于各電池組20分別并聯(lián)設(shè)置，但并不局限于此。例如，也可以對(duì)構(gòu)成電池組20的各個(gè)單電池單位的每一個(gè)或?qū)㈦姵亟M20分割成多個(gè)群而成的每個(gè)單電池群設(shè)置。〔第三實(shí)施方式〕
接下來(lái)，使用圖5說(shuō)明本發(fā)明的第三實(shí)施方式。本實(shí)施方式的電壓均勻化裝置與第一、第二實(shí)施方式的不同點(diǎn)在于取代電壓均勻化裝置200而設(shè)置電壓均勻化裝置200"。電壓均勻化裝置200"在連接多個(gè)二次電池而成的電池組20中的任一電池組20與該電池組20以外的其他的電池組之間并聯(lián)設(shè)置阻抗元件12。電壓均勻化裝置200"的阻抗元件12當(dāng)在各電池組中存在電壓值高的電池組時(shí)， 使電流從電壓值高的電池組向電壓值低的電池組流動(dòng)。如此，電流經(jīng)由阻抗元件12在各電池組間流動(dòng)，從而能夠消除連接有電流流過(guò)的阻抗元件12的電池組間的電壓差?！沧冃卫?〕在本實(shí)施方式的電壓均勻化裝置200 “中，阻抗元件12設(shè)置在任一電池組20與該電池組20以外的其他的電池組之間，但并不局限于此。例如，也可以經(jīng)由阻抗元件將多個(gè)電池組20中的相鄰的電池組彼此并聯(lián)連接，并經(jīng)由阻抗元件將位于兩端部的兩個(gè)所述電池組并聯(lián)連接。如此，由于經(jīng)由阻抗元件將多個(gè)電池組20中的相鄰的電池組彼此并聯(lián)連接，并經(jīng)由阻抗元件將位于兩端部的兩個(gè)電池組連接，因此能夠經(jīng)由阻抗元件將電池組彼此連接成環(huán)狀。由此，與經(jīng)由阻抗元件將任一電池組和其他的電池組連接的情況相比，能夠增加電流從高電壓的電池組通向低電壓的電池組的路線，能夠提高電壓的均勻化的效率?！沧冃卫?〕在本實(shí)施方式的電壓均勻化裝置200 “中，將阻抗元件12設(shè)置在任一電池組20與該電池組20以外的其他的電池組之間，但并不局限于此。例如，也可以經(jīng)由阻抗元件將多個(gè)電池組20中的不相鄰的所述電池組彼此并聯(lián)連接。如此，由于經(jīng)由阻抗元件將多個(gè)電池組中的不相鄰的電池組彼此連接，因此能夠進(jìn)一步增加從高電壓的電池組通向低電壓的電池組的電流的路線，從而能夠進(jìn)一步提高電壓的均勻化的效率?！沧冃卫?〕在本實(shí)施方式的電壓均勻化裝置200"中，在各電池組之間設(shè)置了阻抗元件12， 但并不局限于此。例如，也可以與阻抗元件12串聯(lián)地設(shè)置開(kāi)關(guān)元件13，并設(shè)置控制該開(kāi)關(guān)元件13的開(kāi)關(guān)控制部。如此，通過(guò)基于從各電池組取得的各個(gè)電池組信息使所述開(kāi)關(guān)元件成為接通狀態(tài)，而能夠經(jīng)由阻抗元件進(jìn)行電池組20的充放電。由此，能夠選擇性地進(jìn)行經(jīng)由阻抗元件的電池組20的充放電。標(biāo)號(hào)說(shuō)明10旁通阻抗元件11開(kāi)關(guān)元件20電池組30電力變換器40控制部100電力儲(chǔ)存系統(tǒng)
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200電壓均勻化裝置201判定部202電壓調(diào)整部
權(quán)利要求
1.一種電壓均勻化裝置，其是電力儲(chǔ)存裝置的電壓均勻化裝置，所述電力儲(chǔ)存裝置具備將多個(gè)二次電池連接而成的電池組、與該電池組對(duì)應(yīng)地設(shè)置的電力變換器、以及控制該電力變換器的控制單元，所述電池組經(jīng)由各該電力變換器并聯(lián)連接，所述電壓均勻化裝置具備判定單元，取得與各電池組的充放電狀態(tài)相關(guān)的電池組信息，并基于該電池組信息對(duì)每個(gè)該電池組判定是否進(jìn)行電壓調(diào)整；及電壓調(diào)整單元，在由所述判定單元判定為進(jìn)行電壓調(diào)整時(shí)，生成調(diào)整充放電狀態(tài)的偏置指令，并將該偏置指令輸出至與電池組對(duì)應(yīng)的電力變換器的控制單元。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電壓均勻化裝置，其中，所述判定單元通過(guò)將各該電池組信息與規(guī)定的閾值進(jìn)行比較來(lái)判定是否進(jìn)行電壓調(diào)整。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電壓均勻化裝置，其中，具備 與各所述電池組并聯(lián)連接的多個(gè)旁通阻抗元件；與該旁通阻抗元件串聯(lián)連接的開(kāi)關(guān)元件；及基于與各電池組的充放電狀態(tài)相關(guān)的電池組信息來(lái)控制該開(kāi)關(guān)元件的開(kāi)關(guān)元件控制單元。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電壓均勻化裝置，其中，具備對(duì)每個(gè)構(gòu)成所述電池組的各單電池單位或?qū)γ總€(gè)將該電池組分割成多個(gè)群而成的單電池群設(shè)置的多個(gè)旁通阻抗元件；與該旁通阻抗元件串聯(lián)連接的開(kāi)關(guān)元件；及基于與各電池組的充放電狀態(tài)相關(guān)的電池組信息來(lái)控制該開(kāi)關(guān)元件的開(kāi)關(guān)元件控制單元。
5.一種電力儲(chǔ)存系統(tǒng)，具備電力儲(chǔ)存裝置，所述電力儲(chǔ)存裝置具備將多個(gè)二次電池連接而成的電池組、相對(duì)于各個(gè)該電池組設(shè)置的電力變換器、以及控制該電力變換器的控制單元，所述電池組經(jīng)由各該電力變換器并聯(lián)連接；及根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的電壓均勻化裝置。
6.一種電壓均勻化裝置，其是電力儲(chǔ)存裝置的電壓均勻化裝置，所述電力儲(chǔ)存裝置具備將多個(gè)二次電池連接而成的電池組、以及與該電池組對(duì)應(yīng)地設(shè)置的電力變換器，所述電池組經(jīng)由各該電力變換器并聯(lián)連接，其中，經(jīng)由阻抗元件將任一電池組和該電池組以外的其他的電池組并聯(lián)連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電壓均勻化裝置，其中，經(jīng)由阻抗元件將相鄰的電池組彼此并聯(lián)連接，并經(jīng)由阻抗元件將位于兩端部的兩個(gè)所述電池組并聯(lián)連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的電壓均勻化裝置，其中，經(jīng)由阻抗元件將多個(gè)所述電池組中的不相鄰的所述電池組彼此并聯(lián)連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求6至8中任一項(xiàng)所述的電壓均勻化裝置，其中，具備 與所述阻抗元件串聯(lián)連接的開(kāi)關(guān)元件；及開(kāi)關(guān)元件控制單元，取得各所述電池組中的各個(gè)電池組信息，并基于電池組信息來(lái)控制所述開(kāi)關(guān)元件。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電壓均勻化裝置，其中，所述開(kāi)關(guān)元件控制單元通過(guò)將各該電池組信息與規(guī)定的閾值進(jìn)行比較來(lái)控制該開(kāi)關(guān)元件的接通/斷開(kāi)。
11.一種電壓均勻化方法，其是電力儲(chǔ)存裝置的電壓均勻化方法，所述電力儲(chǔ)存裝置具備將多個(gè)二次電池連接而成的電池組、與該電池組對(duì)應(yīng)地設(shè)置的電力變換器、以及控制該電力變換器的控制單元，所述電池組經(jīng)由各該電力變換器并聯(lián)連接，所述電壓均勻化方法具有取得與各電池組的充放電狀態(tài)相關(guān)的電池組信息，并基于該電池組信息對(duì)每個(gè)該電池組判定是否進(jìn)行電壓調(diào)整的過(guò)程；及當(dāng)通過(guò)所述判定的過(guò)程判定為進(jìn)行電壓調(diào)整時(shí)，生成調(diào)整充放電狀態(tài)的偏置指令，并將該偏置指令輸送至與該電池組對(duì)應(yīng)的電力變換器的控制單元的過(guò)程。
12.—種電壓均勻化程序，其適用于電力儲(chǔ)存裝置，所述電力儲(chǔ)存裝置具備將多個(gè)二次電池連接的電池組、與該電池組對(duì)應(yīng)地設(shè)置的電力變換器、以及控制該電力變換器的控制單元，所述電池組經(jīng)由各該電力變換器并聯(lián)連接，其中，所述電壓均勻化程序由計(jì)算機(jī)執(zhí)行，具備取得與各電池組的充放電狀態(tài)相關(guān)的電池組信息，并基于該電池組信息對(duì)每個(gè)該電池組判定是否進(jìn)行電壓調(diào)整的處理；及當(dāng)通過(guò)所述判定的處理判定為進(jìn)行電壓調(diào)整時(shí)，生成調(diào)整充放電狀態(tài)的偏置指令，并將該偏置指令輸出至與該電池組對(duì)應(yīng)的電力變換器的控制單元的處理。
13.—種電壓均勻化方法，其是電力儲(chǔ)存裝置的電壓均勻化方法，所述電力儲(chǔ)存裝置具備將多個(gè)二次電池連接而成的電池組、以及與該電池組對(duì)應(yīng)地設(shè)置的電力變換器，所述電池組經(jīng)由各該電力變換器并聯(lián)連接，其中，經(jīng)由阻抗元件將任一電池組和該電池組以外的其他的電池組并聯(lián)連接。
全文摘要
電力儲(chǔ)存裝置(300)的電壓均勻化裝置(200)具備判定部和電壓調(diào)整部，電力儲(chǔ)存裝置(300)具備將多個(gè)二次電池連接而成的電池組(20)、與該電池組(20)對(duì)應(yīng)地設(shè)置的電力變換器(30)、以及控制該電力變換器(30)的控制部(40)，并經(jīng)由各該電力變換器(30)并聯(lián)連接所述電池組(20)。判定部取得與各電池組(20)的充放電狀態(tài)相關(guān)的電池組信息，基于該電池組信息對(duì)每個(gè)該電池組(20)判定是否進(jìn)行電壓調(diào)整。電壓調(diào)整部在通過(guò)判定部判定為進(jìn)行電壓調(diào)整時(shí)，生成調(diào)整充放電狀態(tài)的偏置指令，并將該偏置指令輸出至與電池組(20)對(duì)應(yīng)的電力變換器(30)的控制部(40)。
文檔編號(hào)H01M10/44GK102227858SQ200980147949
公開(kāi)日2011年10月26日 申請(qǐng)日期2009年12月2日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月9日
發(fā)明者倉(cāng)山功治, 南正明, 村上慎治, 橋崎克雄, 田中啟一郎, 藤田寬文, 西田健彥, 足立和之, 重水哲郎 申請(qǐng)人:三菱重工業(yè)株式會(huì)社, 九州電力株式會(huì)社