并聯(lián)蓄電系統(tǒng)及其控制方法
【專利摘要】本發(fā)明的并聯(lián)蓄電系統(tǒng)包括：多根母線(4A、4B)；由一個(gè)或者多個(gè)能進(jìn)行充放電的電池單元(12)串聯(lián)連接而構(gòu)成的、組數(shù)比母線(4A、4B)的數(shù)量要多的電池組(2(21、22、…、2n))；在每一個(gè)電池組(2)都有設(shè)置，且與電池組(2)串聯(lián)連接，并對(duì)電池組(2)與直流母線(4A、4B)之間的連接進(jìn)行切換的切換器(3(31、32、…、3n))；經(jīng)由母線(4A、4B)對(duì)各電池組(2)進(jìn)行充電，或者將經(jīng)由母線(4A、4B)而接收到的來(lái)自各電池組(2)的放電電力提供給負(fù)載裝置(9)，且數(shù)量與母線(4A、4B)的數(shù)量相同的DCDC轉(zhuǎn)換器(5A、5B)；對(duì)各電池組(2)的電壓進(jìn)行檢測(cè)的電壓檢測(cè)器(6(61、62、…、6n))；以及至少基于電壓檢測(cè)器(6)的檢測(cè)電壓對(duì)切換器(3)進(jìn)行控制的控制器(7)。
【專利說(shuō)明】并聯(lián)蓄電系統(tǒng)及其控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種并聯(lián)蓄電系統(tǒng)及其控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 以往，例如在下述專利文獻(xiàn)1中公開(kāi)了如下技術(shù)：將一個(gè)或者多個(gè)能進(jìn)行充放電 的蓄電元件串聯(lián)連接來(lái)作為蓄電元件列，在并聯(lián)連接多個(gè)蓄電元件列而得到的并聯(lián)連接蓄 電系統(tǒng)中，為各個(gè)蓄電元件列設(shè)置斷路開(kāi)關(guān)，當(dāng)電壓監(jiān)視單元檢測(cè)到的電壓差在規(guī)定值以 內(nèi)的蓄電元件列存在一個(gè)或者多個(gè)時(shí)，僅接通該蓄電元件列的開(kāi)關(guān)，從而能防止因并聯(lián)接 通時(shí)較大的橫流電流而引起的過(guò)電流、異常發(fā)熱等不合適的情況發(fā)生（例如，下述專利文 獻(xiàn)1)。
[0003] 此外，下述專利文獻(xiàn)2中公開(kāi)了如下技術(shù)：在由單位電池與充放電電路構(gòu)成的單 元串聯(lián)連接而構(gòu)成的充電電池中，為每個(gè)單位電池設(shè)置作為充放電電路進(jìn)行動(dòng)作的DC/DC 轉(zhuǎn)換器，放電時(shí)，通過(guò)將與S0C較高的單位電池相連接的DC/DC轉(zhuǎn)換器的輸出電壓設(shè)定得比 S0C較低的單位電池高，從而能向S0C偏差變小的方向進(jìn)行放電，充電時(shí)，通過(guò)將與S0C較高 的單位電池相連接的DC/DC轉(zhuǎn)換器的輸出電壓設(shè)定地比S0C較低的單位電池低，從而能向 S0C偏差變小的方向進(jìn)行充電。 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn) 專利文獻(xiàn)
[0004] 專利文獻(xiàn)1 :日本專利特開(kāi)2009 - 33936號(hào)公報(bào) 專利文獻(xiàn)2 :日本專利特開(kāi)2011 - 55592號(hào)公報(bào)
【發(fā)明內(nèi)容】
發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題
[0005] 然而，上述專利文獻(xiàn)1的技術(shù)存在如下問(wèn)題：即適用于低輸出的并聯(lián)蓄電系統(tǒng)象， 而無(wú)法適用于高輸出的并聯(lián)蓄電系統(tǒng)。也就是說(shuō)，專利文獻(xiàn)1的系統(tǒng)在操作開(kāi)關(guān)時(shí)需要切 斷電流，在切斷比較大的電流的情況下，在操作開(kāi)關(guān)時(shí)需要停止整個(gè)系統(tǒng)。
[0006] 此外，上述專利文獻(xiàn)2中存在如下問(wèn)題：即每個(gè)單位電池需要一臺(tái)DC/DC轉(zhuǎn)換器， 因此在用于為了高輸出化而需要并聯(lián)連接多個(gè)單位電池的高輸出的并聯(lián)蓄電系統(tǒng)時(shí)，系統(tǒng) 會(huì)變得大規(guī)模且高成本。
[0007] 本發(fā)明是鑒于上述情況而完成的，其目的在于提供一種即使在用于高輸出的系統(tǒng) 時(shí)也能抑制系統(tǒng)變得大規(guī)模且高成本的并聯(lián)蓄電系統(tǒng)及其控制方法。 解決技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案
[0008] 為了解決上述問(wèn)題，達(dá)到目的，本發(fā)明的特征在于，包括：多根直流母線；電池組， 該電池組由一個(gè)或者多個(gè)能進(jìn)行充放電的電池單元串聯(lián)連接而構(gòu)成，且組數(shù)比所述直流母 線的數(shù)量要多；切換器，該切換器在每一個(gè)所述電池組都有設(shè)置，且與該電池組串聯(lián)連接， 并對(duì)該電池組與所述各直流母線之間的連接進(jìn)行切換；充放電電路，該充放電電路經(jīng)由所 述直流母線對(duì)所述各電池組進(jìn)行充電，或者將經(jīng)由所述直流母線而接收到的來(lái)自所述各電 池組的放電電力提供給負(fù)載裝置，所述充放電電路的數(shù)量與所述直流母線的數(shù)量相同；電 壓檢測(cè)器，該電壓檢測(cè)器對(duì)所述各電池組的電壓進(jìn)行檢測(cè)；以及控制器，該控制器至少基于 所述電壓檢測(cè)器的檢測(cè)電壓對(duì)所述切換器進(jìn)行控制。 發(fā)明效果
[0009] 根據(jù)本發(fā)明能起到即使在用于高輸出系統(tǒng)的情況下也能抑制系統(tǒng)變得大規(guī)模且 高成本的效果。
【專利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0010] 圖1是表示并聯(lián)蓄電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的框圖。 圖2是用于說(shuō)明第一方法的簡(jiǎn)要結(jié)構(gòu)圖。 圖3是表示采用第一方法時(shí)各電池組（bank)的狀態(tài)的時(shí)序圖。 圖4是表示采用第二方法時(shí)各電池組（bank)的狀態(tài)的時(shí)序圖。 圖5是用于說(shuō)明第三方法的簡(jiǎn)要結(jié)構(gòu)圖。 圖6是表不米用第二方法時(shí)各電池組（bank)的狀態(tài)的時(shí)序圖。 圖7是表示采用第四方法時(shí)各電池組（bank)的狀態(tài)的時(shí)序圖。 圖8是表示采用第四方法時(shí)各母線的電壓變化的時(shí)序圖。
【具體實(shí)施方式】
[0011] 下面，參照附圖，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式所涉及的并聯(lián)蓄電系統(tǒng)及其控制方法進(jìn)行 說(shuō)明。另外，本發(fā)明并不局限于以下所示的實(shí)施方式。
[0012] 圖1是表示本發(fā)明實(shí)施方式所涉及的并聯(lián)蓄電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的框圖。如圖1所示， 本實(shí)施方式所涉及的并聯(lián)蓄電系統(tǒng)1包括：由一個(gè)或多個(gè)能進(jìn)行充放電的電池單元12串聯(lián) 連接而構(gòu)成的η組的電池組2(2i、2 2、…、2n);分別成為第一、第二直流母線的母線4A、4B; 在每一個(gè)電池組2都有設(shè)置，且與各電池組2串聯(lián)連接并對(duì)各電池組2與母線4A、4B之間 的連接進(jìn)行切換的一電路二接點(diǎn)的切換器3 (3p32、…、3n);經(jīng)由母線4A與各切換器3的第 一接點(diǎn)K側(cè)電連接，對(duì)各電池組2進(jìn)行充電或者將來(lái)自各電池組2的放電電力提供給負(fù)載 裝置9的作為第一充放電電路的ECDC轉(zhuǎn)換器5A ;經(jīng)由母線4B與各切換器3的第二接點(diǎn)L 側(cè)電連接，對(duì)各電池組2進(jìn)行充電或者將來(lái)自各電池組2的放電電力提供給負(fù)載裝置9的 作為第二充放電電路的DCDC轉(zhuǎn)換器5B ;檢測(cè)各電池組2的電壓的電壓檢測(cè)器6(6^62^··、 6n);以及基于各電壓檢測(cè)器6的檢測(cè)值和規(guī)定信號(hào)（圖1中，對(duì)電池組交換信號(hào)、電池組異 常信號(hào)進(jìn)行例示）來(lái)控制DCDC轉(zhuǎn)換器5A、5B的動(dòng)作的控制器7。
[0013] 此處，對(duì)本實(shí)施方式所涉及的并聯(lián)蓄電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行補(bǔ)充說(shuō)明。首先，DCDC轉(zhuǎn) 換器的數(shù)量與母線的數(shù)量相同。因而，在DCDC轉(zhuǎn)換器的數(shù)量為m個(gè)（m為2以上的整數(shù)） 的情況下，母線的數(shù)量為m根，切換器3變?yōu)橐浑娐穖接點(diǎn)的具有切換功能的切換器。另一 方面，D⑶C轉(zhuǎn)換器的數(shù)量與電池組的組數(shù)相比，D⑶C轉(zhuǎn)換器的數(shù)量較少。即，在電池組的組 數(shù)η與DCDC轉(zhuǎn)換器的數(shù)量m之間存在有m < η的關(guān)系。例如，在如圖1所示那樣具有2個(gè) DCDC轉(zhuǎn)換器的情況下，成為具有2根直流母線且3組以上電池組相連接的結(jié)構(gòu)，此外，在具 有3個(gè)DCDC轉(zhuǎn)換器的情況下，成為具有3根直流母線且4組以上電池組相連接的結(jié)構(gòu)。
[0014] 另外，雖未圖示出負(fù)載裝置9的結(jié)構(gòu)要素，但其包含例如用于存儲(chǔ)直流電力的平 滑電容器、將直流電轉(zhuǎn)換成交流電的逆變器裝置、驅(qū)動(dòng)車輛的電動(dòng)機(jī)等。
[0015] 接著，參照?qǐng)D2?圖8對(duì)能用于如圖1所示那樣構(gòu)成的并聯(lián)蓄電系統(tǒng)的電池組 (bank)切換控制的一個(gè)示例即第一?第五方法進(jìn)行說(shuō)明。
[0016] (第一方法） 圖2是用于說(shuō)明本實(shí)施方式所涉及的第一方法的簡(jiǎn)要結(jié)構(gòu)圖，圖3是表示采用第一方 法時(shí)各電池組（以下簡(jiǎn)稱為"電池組"）的狀態(tài)的時(shí)序圖。另外，圖2是在圖1的結(jié)構(gòu)中將 電池組2的組數(shù)設(shè)為3組，將DCDC轉(zhuǎn)換器的數(shù)量設(shè)為2個(gè)的結(jié)構(gòu)，將3個(gè)電池組分別表示 為電池組A、B、C，將2個(gè)D⑶C轉(zhuǎn)換器5A、5B分別表示為ECDC1、2,將母線4A、4B分別表示為 母線1、2。
[0017] (第一方法） 首先，各電池組的初始狀態(tài)如圖所示，設(shè)為 ?電池組A-母線1(接點(diǎn)K側(cè)） ?電池組B-母線1 (接點(diǎn)K側(cè)） ?電池組C-母線2 (接點(diǎn)L側(cè)）。
[0018] 各電池組的目標(biāo)狀態(tài)為將電池組B切換到母線2-側(cè)（電池組A、C保持不變）。 另外，將電池組B切換到母線2 -側(cè)的意圖在于，例如在電池組B的狀態(tài)（根據(jù)充電狀態(tài) (SOC :State Of Charge)、使用時(shí)間、劣化狀態(tài)等區(qū)分的狀態(tài)，以下簡(jiǎn)稱為"狀態(tài)")相比于電 池組A更接近電池組C時(shí)，將相同狀態(tài)的電池組彼此合并成小組，并與相同的母線相連接。
[0019] (1)首先，停止Draci，并增加 IX：DC2的電流，以使得系統(tǒng)的輸出保持不變（序列 11)。 (2) 接著，將切換器Ba切換到母線2 (接點(diǎn)L) 一側(cè)（序列12)。在采用不具有電流切 斷功能的切換器的情況下，難以切斷大電流，但能接通大電流。在本例的情況下，由于DCDC1 已停止，因此能將切換器Ba從接點(diǎn)K切斷。此外，雖然DCDC2在進(jìn)行動(dòng)作，但切換到母線2 是與接點(diǎn)L接通的動(dòng)作，因此能實(shí)施。 (3) 最后，DCDC2的輸出下降，并且DCDC1的輸出上升，恢復(fù)到通常狀態(tài)（序列13)。
[0020] 另外，在上述的序列11中，為了停止ECDC1的動(dòng)作，例如控制針對(duì)D⑶C1的結(jié)構(gòu)要 素即未圖示的開(kāi)關(guān)元件的開(kāi)關(guān)信號(hào)的占空比使其接近零即可（只要能被視為停止?fàn)顟B(tài)，不 必使占空比為零）。
[0021] 使用圖3的時(shí)序圖說(shuō)明該第一方法所進(jìn)行的動(dòng)作。另外，在以后的說(shuō)明中也相同， 將虛線所示的刻度作為1個(gè)單位時(shí)，流過(guò)輸出線的電流的總量為6個(gè)單位。在該假設(shè)下，在 轉(zhuǎn)移至序列11為止的期間內(nèi)各電池組中流過(guò)均等的電流（2個(gè)單位的電流）。
[0022] 序列11中，D⑶C1停止，因此電池組A、B的電流接近零。而電池組C的電流朝著 6個(gè)單位的線上升。
[0023] 序列12中，切換器Ba切換到母線2 -側(cè)，電池組B與母線2相連接，因此電池組 B中流過(guò)如圖所示的急劇變化的電流。另外，在圖示的示例中，電池組B中流過(guò)9個(gè)單位的 放電電流，電池組C中流過(guò)3個(gè)單位的充電電流（合計(jì)為6個(gè)單位的放電電流）。即，在將 電池組B的連接從母線1切換到母線2時(shí)，產(chǎn)生被稱為所謂的橫流的電池組間電流。該橫 流隨時(shí)間的經(jīng)過(guò)而逐漸變小消失。在橫流消失時(shí)，電池組B與電池組C共享電流，因此雙方 均流過(guò)3個(gè)單位的放電電流。因而，由于電池組B的連接切換，會(huì)流過(guò)6個(gè)單位的橫流。
[0024] 序列13中，D⑶C2的輸出下降，D⑶C1的輸出上升，因此流過(guò)電池組A的電流增加， 流過(guò)電池組B、C的電流減少。其結(jié)果，會(huì)在電池組A?C中共享電流，各電池組中均流過(guò)2 個(gè)單位的放電電流。
[0025] 如上所述，通過(guò)第一方法，根據(jù)電池組的狀態(tài)選擇成為控制對(duì)象的電池組，邊與 DCDC轉(zhuǎn)換器的控制相聯(lián)動(dòng)，邊進(jìn)行電池組切換，因此能獲得無(wú)需停止系統(tǒng)就能應(yīng)對(duì)電池組 間的偏差的效果。
[0026] 上述第一方法中，對(duì)母線以及DCDC轉(zhuǎn)換器的數(shù)量為2的情況下的序列進(jìn)行了說(shuō) 明，但在3個(gè)以上的情況下也執(zhí)行相同的序列即可。例如，使作為切換對(duì)象的第一電池組所 電連接的連接源D⑶C轉(zhuǎn)換器即第一 D⑶C轉(zhuǎn)換器的動(dòng)作停止，并且增加除了第一 D⑶C轉(zhuǎn) 換器以外的至少一個(gè)DCDC轉(zhuǎn)換器的動(dòng)作電流，以使得系統(tǒng)的輸出保持不變，并將第一電池 組所連接的第一切換器切換為與第一 D⑶C轉(zhuǎn)換器以外的ECDC轉(zhuǎn)換器電連接，將包含第一 DCDC轉(zhuǎn)換器在內(nèi)的DCDC轉(zhuǎn)換器的動(dòng)作電流恢復(fù)到切換前的狀態(tài)即可。
[0027] (第二方法） 圖4是表示采用第二方法時(shí)各電池組（bank)的狀態(tài)的時(shí)序圖。在該第二方法中，執(zhí)行 由以下的序列構(gòu)成的動(dòng)作。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與圖2相同。
[0028] (1)首先，停止IX：DC1，并增加 IX：DC2的電流，以使得系統(tǒng)的輸出保持不變（序列 21)。 (2) 接著，將切換器Ba切換成中立狀態(tài)（與任一個(gè)接點(diǎn)都不連接的狀態(tài)）（序列22)。 (3) 接著，停止DCDC2,并增加 DCDC1的電流，以使得系統(tǒng)的輸出保持不變（序列23)。 ⑷接著，將切換器Ba切換到母線2(接點(diǎn)L) 一側(cè)，將電池組2與母線2接通（序列 24)。 (5)最后，DCDC2的輸出上升，并且DCDC1的輸出下降，恢復(fù)到通常狀態(tài)（序列25)。
[0029] 使用圖4的時(shí)序圖說(shuō)明該第二方法所進(jìn)行的動(dòng)作。首先，序列21中，D⑶C1停止， 因此電池組A、B的電流接近零。而電池組C的電流朝著6個(gè)單位的線上升。
[0030] 序列22中，將切換器Ba控制為中立狀態(tài)，但由于D⑶C1已停止，因此各電池組的 狀態(tài)不發(fā)生變化。
[0031] 序列23中，使EOC2停止，卻使EOC1的輸出上升，因此流過(guò)電池組A的電流增加， 流過(guò)電池組C的電流減少。其結(jié)果是，電池組A中流過(guò)6個(gè)單位的電流，電池組C中不再有 電流流動(dòng)。
[0032] 序列24中，使切換器Ba與母線2相連接（接通），因此電池組B中會(huì)有如圖所示 的急劇變化的電流流過(guò)。另外，在圖示的示例中，電池組B中流過(guò)6個(gè)單位的放電電流，電 池組C中流過(guò)6個(gè)單位的充電電流（合計(jì)電流為零）。即，在第二方法中也與第一方法時(shí) 相同地產(chǎn)生6個(gè)單位的橫流。然而，即使具有相同的6個(gè)單位的橫流，但在第二方法的情況 下，中心電流為零，因此與產(chǎn)生9個(gè)單位的橫流的第一方法相比抑制了電流的最大值。該橫 流會(huì)隨時(shí)間的經(jīng)過(guò)而逐漸變小消失。
[0033] 序列25中，D⑶C2的輸出上升，D⑶C1的輸出下降，因此流過(guò)電池組A的電流減少， 流過(guò)電池組B、C的電流增加。其結(jié)果，會(huì)在電池組A?C中共享電流，各電池組中均流過(guò)2 個(gè)單位的放電電流。
[0034] 如上所述，通過(guò)第二方法，在第一方法的步驟中，不立即進(jìn)行電池組切換，而是在 將切換器控制為中立狀態(tài)之后來(lái)進(jìn)行電池組切換，因此不僅具備了第一方法的效果，還能 獲得與第一方法相比能使橫流較小的效果。
[0035] 上述第二方法中，對(duì)母線以及DCDC轉(zhuǎn)換器的數(shù)量為2的情況下的序列進(jìn)行了說(shuō) 明，但在3個(gè)以上的情況下也執(zhí)行相同的序列即可。例如，使作為切換對(duì)象的第一電池組所 電連接的連接源D⑶C轉(zhuǎn)換器即第一 D⑶C轉(zhuǎn)換器的動(dòng)作停止，并且增加除了第一 D⑶C轉(zhuǎn)換 器以外的至少一個(gè)DCDC轉(zhuǎn)換器的動(dòng)作電流，使得系統(tǒng)的輸出保持不變，將第一電池組所連 接的第一切換器切換為中立狀態(tài)，停止切換目的地D⑶C轉(zhuǎn)換器即第二IX：DC轉(zhuǎn)換器的動(dòng)作， 并且增加除了第二DCDC轉(zhuǎn)換器以外的DCDC轉(zhuǎn)換器以外的至少一個(gè)DCDC轉(zhuǎn)換器的動(dòng)作電 流，使得系統(tǒng)的輸出保持不變，并將第一切換器切換為與第一 DCDC轉(zhuǎn)換器以外的DCDC轉(zhuǎn)換 器電連接，將包含第一 DCDC轉(zhuǎn)換器在內(nèi)的DCDC轉(zhuǎn)換器的動(dòng)作電流恢復(fù)到切換前的狀態(tài)即 可。
[0036] (第三方法） 圖5是用于說(shuō)明本實(shí)施方式所涉及的第三方法的簡(jiǎn)要結(jié)構(gòu)圖。此處，圖5是在圖2的 結(jié)構(gòu)中，在各電池組與各切換器之間插入了并聯(lián)連接有電阻的開(kāi)關(guān)Ab、Bb、Cb的結(jié)構(gòu)。另 夕卜，其他結(jié)構(gòu)與圖2相同。
[0037] 圖6是表不米用第二方法時(shí)各電池組（bank)的狀態(tài)的時(shí)序圖。在該第二方法中， 執(zhí)行由以下的序列構(gòu)成的動(dòng)作。
[0038] (1)首先，停止IX：DC1，并增加 IX：DC2的電流，以使得系統(tǒng)的輸出保持不變（序列 31)。 (2) 接著，將切換器Ba切換成中立狀態(tài)（與任一個(gè)接點(diǎn)都不連接的狀態(tài)）（序列32)。 (3) 接著，停止DCDC2,并增加 DCDC1的電流，以使得系統(tǒng)的輸出保持不變（序列33)。 到此為止的序列與第二方法相同。
[0039] (4)接著，切斷開(kāi)關(guān)Bb (開(kāi)路），電池組B與切換器Ba之間經(jīng)由平衡電阻相連接 (序列34)。 (5) 接著，將切換器Ba切換到母線2(接點(diǎn)L) 一側(cè)，將電池組2與母線2接通（序列 35)。 (6) 接著，等到電池組B與電池組C達(dá)到平衡，換言之等到電池組B的電流穩(wěn)定后接通 開(kāi)關(guān)Bb (閉路）（序列36)。 (7) 最后，DCDC2的輸出上升，并且DCDC1的輸出下降，恢復(fù)到通常狀態(tài)（序列37)。
[0040] 使用圖6的時(shí)序圖說(shuō)明該第三方法所進(jìn)行的動(dòng)作。上述的序列31?序列33與第 二方法的情況相同，因此省略說(shuō)明。另外，在序列33進(jìn)行的控制后，如圖6所示，僅電池組 A處于流過(guò)6個(gè)單位的電流的狀態(tài)。
[0041] 序列34是用于進(jìn)行序列35的準(zhǔn)備動(dòng)作，經(jīng)由平衡電阻連接電池組B和切換器Ba。 序列35中，切換器Ba與母線2相連接（接通），因此電池組B中會(huì)有如圖所示的電流流過(guò)。 在圖6的示例中，電池組B中流過(guò)3個(gè)單位的放電電流，電池組C中流過(guò)3個(gè)單位的充電電 流。另外，此時(shí)產(chǎn)生的橫流經(jīng)由平衡電阻而流動(dòng)，因此電流相比第二方法時(shí)要小，緩和時(shí)間 變長(zhǎng)。
[0042] 序列36中，等到序列35中產(chǎn)生的橫流減少后接通開(kāi)關(guān)Bb。即使接通開(kāi)關(guān)Bb，由 于橫流已經(jīng)有所緩和，因此流過(guò)各電池組的電流幾乎不發(fā)生變化。
[0043] 序列37中，D⑶C2的輸出上升，并且EOC1的輸出下降，因此流過(guò)電池組A的電流 減少，流過(guò)電池組B、C的電流增加。其結(jié)果，會(huì)在電池組A?C中共享電流，各電池組中均 流過(guò)2個(gè)單位的放電電流。
[0044] 如上所述，通過(guò)第三方法，在接通電池組時(shí)經(jīng)由平衡電阻接通到母線，因此能獲得 與第一方法及第二方法相比橫流較小的效果。
[0045] 上述第三方法中，對(duì)母線以及DCDC轉(zhuǎn)換器的數(shù)量為2的情況下的序列進(jìn)行了說(shuō) 明，但在3個(gè)以上的情況下也執(zhí)行相同的序列即可。例如，使作為切換對(duì)象的第一電池組所 電連接的連接源D⑶C轉(zhuǎn)換器即第一 D⑶C轉(zhuǎn)換器的動(dòng)作停止，并且增加除了第一 D⑶C轉(zhuǎn)換 器以外的至少一個(gè)DCDC轉(zhuǎn)換器的動(dòng)作電流，使得系統(tǒng)的輸出保持不變，將第一電池組所連 接的第一切換器切換為中立狀態(tài)，停止切換目的地D⑶C轉(zhuǎn)換器即第二IX：DC轉(zhuǎn)換器的動(dòng)作， 并且增加除了第二DCDC轉(zhuǎn)換器以外的DCDC轉(zhuǎn)換器以外的至少一個(gè)DCDC轉(zhuǎn)換器的動(dòng)作電 流，使得系統(tǒng)的輸出保持不變，切斷第一電池組連接的第一開(kāi)關(guān)，該第一電池組與第一切換 器經(jīng)由平衡電阻相連接，第一切換器切換為與第一D⑶C轉(zhuǎn)換器以外的IX：DC轉(zhuǎn)換器電連接， 等到流過(guò)第一電池組的電流穩(wěn)定后接通第一開(kāi)關(guān)，將包含第一 DCDC轉(zhuǎn)換器及第二DCDC轉(zhuǎn) 換器在內(nèi)的DCDC轉(zhuǎn)換器的動(dòng)作電流恢復(fù)到切換前的狀態(tài)即可。
[0046](第四方法） 圖7是表示采用第四方法時(shí)各電池組（bank)的狀態(tài)的時(shí)序圖。在該第四方法中，執(zhí)行 由以下的序列構(gòu)成的動(dòng)作。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與圖2相同。
[0047] (1)首先，使EOC1的輸出上升，與母線1相連的電池組的S0C降低（序列41)。 ⑵接著，停止DCDC1，并增加 DCDC2的電流，以使得系統(tǒng)的輸出保持不變（序列42)。 (3) 接著，將切換器Ba切換成中立狀態(tài)（與任一個(gè)接點(diǎn)都不連接的狀態(tài)）（序列43)。 (4) 接著，進(jìn)行待機(jī)直至電池組C的停止時(shí)電壓與電池組B的電壓相等，在變?yōu)橄嗟鹊?瞬間使D⑶C1的輸出上升，并且使IX：DC2停止（序列44)。 (5) 接著，將切換器Ba切換到母線2(接點(diǎn)L) 一側(cè)，將電池組B與母線2接通（序列 45)。 (6) 最后，DCDC2的輸出上升，并且DCDC1的輸出下降，恢復(fù)到通常狀態(tài)（序列46)。
[0048] 使用圖7的時(shí)序圖及圖8說(shuō)明該第四方法所進(jìn)行的動(dòng)作。圖8是表示采用第四方 法時(shí)各母線的電壓變化的時(shí)序圖。圖8中，以實(shí)線表示的波形為母線1的電壓，以點(diǎn)劃線表 示的波形為母線2的電壓。首先，在序列41中，使ECDC1積極地放電，從而使與母線1相連 接的電池組A、B的S0C降低。一般而言，若電池的S0C降低，則電壓也降低，因此通過(guò)該控 制使與母線1相連接的電池組A、B的電壓低于與母線2相連接的電池組C的電壓。為了 更積極的控制，也可以使DCDC2進(jìn)行充電動(dòng)作，并使DCDC1的輸出增加相應(yīng)的量。圖7中， D⑶C2進(jìn)行6個(gè)單位的充電動(dòng)作，D⑶C1進(jìn)行12個(gè)單位（電池組A、B各6個(gè)單位）的放電 動(dòng)作，從而系統(tǒng)整體的放電電流保持為6個(gè)單位。
[0049] 序列42中，使EOC1停止，但EOC2的輸出上升，因此電池組C從充電轉(zhuǎn)換為放電， 另一方面，流過(guò)電池組A、B的電流減少。其結(jié)果是，電池組C中流過(guò)6個(gè)單位的電流，電池 組A、B中不再有電流流動(dòng)。由于電池具有內(nèi)部電阻，因此即使在相同的S0C下，放電時(shí)的電 壓也比充電時(shí)的電壓要低。因此，通過(guò)序列42,電池組C的電壓下降，電池組A、B的電壓上 升。然而，如圖8所示，若在序列41中使電池組A、B的SOC相對(duì)于電池組C的SOC降得足 夠低，則在序列42之后也能將電池組C的電壓保持在比電池組A、B的電壓高的狀態(tài)。
[0050] 序列43中，將切換器Ba控制為中立狀態(tài)，但由于ECDCl已停止，因此各電池組的 狀態(tài)不發(fā)生變化。此時(shí)，測(cè)量電池組B的電壓。將該電壓設(shè)為V。
[0051] 序列44中，首先進(jìn)行待機(jī)，直至電池組C的停止時(shí)電壓與電池組B的電壓V相等。 由于電池組C處于放電中，因此其電壓因電池的內(nèi)部電阻而降低，但該電壓的下降量能由 電池組C的內(nèi)部電阻與放電電流之積而容易地求出。電池組C的停止時(shí)電壓是電池組C的 電壓加上因內(nèi)部電阻而下降的電壓下降量后得到的電壓。在電池組C的停止時(shí)電壓等于電 池組B的電壓時(shí)，使ECDC1的輸出上升，并且停止ECDC2,因此流過(guò)電池組A的電流增加，流 過(guò)電池組C的電流減少。其結(jié)果是，電池組A中流過(guò)6個(gè)單位的電流，電池組B、C中不再有 電流流動(dòng)。并且,此時(shí)的電池組B的電壓與電池組C的電壓相等。
[0052] 序列45中，切換器Ba與母線2相連接（接通）。電池組C連接至母線2,但序列 44的結(jié)果為電池組B的電壓與電池組C的電壓相等，因此在電池組B與電池組C之間沒(méi)有 橫流流動(dòng)。
[0053] 序列46中，D⑶C2的輸出上升，并且EOC1的輸出下降，因此流過(guò)電池組A的電流 減少，流過(guò)電池組B、C的電流增加。其結(jié)果，會(huì)在電池組A?C中共享電流，各電池組中均 流過(guò)2個(gè)單位的放電電流。
[0054] 如上所述，通過(guò)第四方法，能抑制電池組切斷及接通時(shí)的橫流，因此能獲得不會(huì)為 了電池組之間的平衡而消耗功率的效果。
[0055] 圖8中在序列44的實(shí)施時(shí)刻與電池組B的電壓成為停止時(shí)電壓的時(shí)刻t之間所 畫(huà)出的雙點(diǎn)劃線示出了電池組B的電壓。如上所述，電池組B在序列43中與母線切斷，在 序列44中，D⑶C1的停止被解除，因此電池組B的電壓與母線1的電壓成為不同狀態(tài)。
[0056] 另外，關(guān)于第四方法，使用圖7所說(shuō)明的內(nèi)容是放電時(shí)的動(dòng)作說(shuō)明，但充電時(shí)也能 利用同樣的步驟來(lái)實(shí)施。若進(jìn)行更詳細(xì)的說(shuō)明，則如下所示。
[0057] (1)首先，D⑶C1的充電電流上升，使與母線1相連的電池組的S0C增加（序列 41，）。 (2) 接著，停止DCDC1，并通過(guò)DCDC2來(lái)補(bǔ)償DCDC1的電流量，以維持停止前的狀態(tài)（序 列 42' ）。 (3) 接著，將切換器Ba切換成中立狀態(tài)（與任一個(gè)接點(diǎn)都不連接的狀態(tài)）（序列43'）。 (4) 接著，進(jìn)行待機(jī)直至電池組C的停止時(shí)電壓與電池組B的電壓相等，在變?yōu)橄嗟鹊?瞬間使D⑶C1的充電電流上升，并且停止ECDC2 (序列44'）。 (5) 接著，將切換器Ba切換到母線2(接點(diǎn)L) 一側(cè)，將電池組B與母線2接通（序列 45,）。 (6) 最后，使DCDC2的充電電流上升，并且DCDC1的充電電流下降，恢復(fù)到通常狀態(tài)（序 列 46'）。
[0058] 如上所述，第四方法所進(jìn)行的充電控制中，在電力再生等需要持續(xù)吸收電力的用 途中，也能獲得能實(shí)現(xiàn)抑制偏差的并聯(lián)蓄電系統(tǒng)的效果。
[0059] 上述第四方法中，對(duì)母線以及DCDC轉(zhuǎn)換器的數(shù)量為2的情況下的序列進(jìn)行了說(shuō) 明，但在3個(gè)以上的情況下也執(zhí)行相同的序列即可。例如，使作為切換對(duì)象的第一電池組 所電連接的連接源D⑶C轉(zhuǎn)換器即第一 D⑶C轉(zhuǎn)換器的輸出上升，并且降低或者增加與第一 D⑶C轉(zhuǎn)換器所連接的第一直流母線電連接的電池組的SOC，停止第一 D⑶C轉(zhuǎn)換器的動(dòng)作， 并且增加除了第一 DCDC轉(zhuǎn)換器以外的至少一個(gè)DCDC轉(zhuǎn)換器的動(dòng)作電流，使得系統(tǒng)的輸出 保持不變，將第一電池組所連接的第一切換器切換為中立狀態(tài)，使第一 D⑶C轉(zhuǎn)換器的輸出 上升，并且停止切換目的地D⑶C轉(zhuǎn)換器即第二IX：DC轉(zhuǎn)換器的動(dòng)作，進(jìn)行待機(jī)直至第二IX：DC 轉(zhuǎn)換器所連接的第二直流母線的停止時(shí)電壓與第一電池組的電壓相等，之后，將第一切換 器切換到第二母線一側(cè)，將第一電池組與第二母線接通，使第二Drac轉(zhuǎn)換器的輸出上升， 并且使第一 D⑶C轉(zhuǎn)換器的輸出下降即可。
[0060] 以上，作為能用于本實(shí)施方式所涉及的并聯(lián)蓄電系統(tǒng)的電池組切換控制的一個(gè)示 例，對(duì)第一方法?第四方法進(jìn)行了說(shuō)明。這些第一方法?第四方法能在不停止系統(tǒng)的情況 下來(lái)執(zhí)行，因此能積極地進(jìn)行電池組切換控制。因此，產(chǎn)生如下的效果。
[0061] 首先，考慮將特性類似的電池組彼此進(jìn)行小組化，對(duì)于每個(gè)小組化后的電池組群 分別使用不同的母線。通過(guò)使特性類似的電池組彼此使用1根母線，能獲得能使電池劣化 變緩的效果。
[0062] 此外，將要進(jìn)行交換的電池組彼此進(jìn)行小組化也是有效的。在決定了要交換的電 池組后，將這些電池組小組化并與1根母線相連接，控制其通過(guò)該母線進(jìn)行積極的放電，則 能有效利用電池組的剩余電力，并且能獲得能減小對(duì)不進(jìn)行交換的電池組的影響的效果。
[0063] 此外，在電池組發(fā)生異常時(shí)，只要將異常電池組與母線切斷，就能避免因異常電池 組的動(dòng)作而導(dǎo)致正常電池組性能劣化的狀況，能獲得能抑制系統(tǒng)的可靠性降低的效果。 工業(yè)上的實(shí)用性
[0064] 如上所述，本發(fā)明所涉及的并聯(lián)蓄電系統(tǒng)及其控制方法作為即使在用于高輸出的 系統(tǒng)的情況下也能抑制系統(tǒng)變得大規(guī)模且高成本的發(fā)明是有用的。 標(biāo)號(hào)說(shuō)明
[0065] 1并聯(lián)蓄電系統(tǒng) 2 (2"22、.-·、2η)電池組 3 (3ρ32、…、3η)切換器 4Α、4Β母線 5Α、5Β轉(zhuǎn)換器 6電壓檢測(cè)器 7控制器 9負(fù)載裝置 12電池單元
【權(quán)利要求】
1. 一種并聯(lián)蓄電系統(tǒng)，其特征在于，包括： 多根直流母線； 電池組，該電池組由一個(gè)或者多個(gè)能進(jìn)行充放電的電池單元串聯(lián)連接而構(gòu)成，且組數(shù) 比所述直流母線的數(shù)量要多； 切換器，該切換器在每一個(gè)所述電池組都有設(shè)置，且與該電池組串聯(lián)連接，并對(duì)該電池 組與所述各直流母線之間的連接進(jìn)行切換； 充放電電路，該充放電電路經(jīng)由所述直流母線對(duì)所述各電池組進(jìn)行充電，或者將經(jīng)由 所述直流母線而接收到的來(lái)自所述各電池組的放電電力提供給負(fù)載裝置，且所述充電電路 的數(shù)量與所述直流母線的數(shù)量相同； 電壓檢測(cè)器，該電壓檢測(cè)器對(duì)所述各電池組的電壓進(jìn)行檢測(cè)；以及 控制器，該控制器至少基于所述電壓檢測(cè)器的檢測(cè)電壓對(duì)所述切換器進(jìn)行控制。
2. 如權(quán)利要求1所述的并聯(lián)蓄電系統(tǒng)，其特征在于， 還包括開(kāi)關(guān)，該開(kāi)關(guān)與平衡電阻并聯(lián)連接，且插入在所述各電池組與所述各切換器之 間。
3. -種并聯(lián)蓄電系統(tǒng)的控制方法，該并聯(lián)蓄電系統(tǒng)包括：由一個(gè)或多個(gè)能進(jìn)行充放電 的電池單元串聯(lián)連接而構(gòu)成的電池組；以及經(jīng)由直流母線對(duì)所述各電池組進(jìn)行充電、或者 將經(jīng)由所述直流母線接收到的來(lái)自所述各電池組的放電電力提供給負(fù)載裝置的充放電電 路，所述并聯(lián)蓄電系統(tǒng)的控制方法的特征在于， 所述并聯(lián)蓄電系統(tǒng)中的所述直流母線有多根，并且所述充放電電路的數(shù)量與所述直流 母線的數(shù)量相同，所述電池組的組數(shù)設(shè)置得比所述直流母線的數(shù)量要多，并且，設(shè)置有與所 述電池組串聯(lián)連接并對(duì)該電池組與所述各直流母線之間的連接進(jìn)行切換的切換器，對(duì)于該 結(jié)構(gòu)，所述并聯(lián)蓄電系統(tǒng)的控制方法包括如下步驟： 第一步驟，在該第一步驟中，使作為切換對(duì)象的第一電池組所電連接的連接源充放電 電路即第一充放電電路的動(dòng)作停止，并增加除了所述第一充放電電路以外的至少一個(gè)充放 電電路的動(dòng)作電流，以使得系統(tǒng)的輸出保持不變； 第二步驟，在該第二步驟中，將所述第一電池組所連接的第一切換器切換為與所述第 一充放電電路以外的充放電電路電連接；以及 第三步驟，在該第三步驟中，將包含所述第一充放電電路在內(nèi)的充放電電路的動(dòng)作電 流恢復(fù)到切換前的狀態(tài)。
4. 如權(quán)利要求3所述的并聯(lián)蓄電系統(tǒng)的控制方法，其特征在于， 在所述第一步驟與所述第二步驟之間，還包括： 第一子步驟，在該第一子步驟中，將所述第一切換器切換成中立狀態(tài)；以及 第二子步驟，在該第二子步驟中，停止切換目的地充放電電路即第二充放電電路的動(dòng) 作，并且增加除了所述第二充放電電路以外的充放電電路以外的至少一個(gè)充放電電路的動(dòng) 作電流，以使得系統(tǒng)的輸出保持不變。
5. 如權(quán)利要求4所述的并聯(lián)蓄電系統(tǒng)的控制方法，其特征在于， 所述并聯(lián)蓄電系統(tǒng)還具有開(kāi)關(guān)，該開(kāi)關(guān)與平衡電阻并聯(lián)連接，且插入在所述各電池組 與所述各切換器之間， 在所述第二子步驟與所述第二步驟之間包含第三子步驟，在該第三子步驟中，切斷所 述第一電池組連接的第一開(kāi)關(guān)，將該第一電池組與所述第一切換器經(jīng)由平衡電阻相連接， 在所述第二步驟與所述第三步驟之間包含第四子步驟，在該第四子步驟中，在等到流 過(guò)所述第一電池組的電流穩(wěn)定之后，接通所述第一開(kāi)關(guān)。
6. -種并聯(lián)蓄電系統(tǒng)的控制方法，該并聯(lián)蓄電系統(tǒng)包括：由一個(gè)或多個(gè)能進(jìn)行充放電 的電池單元串聯(lián)連接而構(gòu)成的電池組；以及經(jīng)由直流母線對(duì)所述各電池組進(jìn)行充電、或者 將經(jīng)由所述直流母線接收到的來(lái)自所述各電池組的放電電力提供給負(fù)載裝置的充放電電 路，所述并聯(lián)蓄電系統(tǒng)的控制方法的特征在于， 所述并聯(lián)蓄電系統(tǒng)中的所述直流母線有多根，并且所述充放電電路的數(shù)量與所述直流 母線的數(shù)量相同，所述電池組的組數(shù)設(shè)置得比所述直流母線的數(shù)量要多，并且，設(shè)置有與所 述電池組串聯(lián)連接并對(duì)該電池組與所述各直流母線之間的連接進(jìn)行切換的切換器，對(duì)于該 結(jié)構(gòu)，所述并聯(lián)蓄電系統(tǒng)的控制方法包括如下步驟： 第一步驟，在該第一步驟中，使作為切換對(duì)象的第一電池組所電連接的連接源充放電 電路即第一充放電電路的輸出上升，并使與第一充放電電路所連接的第一直流母線電連接 的電池組的SOC降低； 第二步驟，在該第二步驟中，停止所述第一充放電電路的動(dòng)作，并且增加所述第一充放 電電路以外的至少一個(gè)充放電電路的動(dòng)作電流，以使得系統(tǒng)的輸出保持不變； 第三步驟，在該第三步驟中，將所述第一電池組所連接的第一切換器切換為中立狀 態(tài)； 第四步驟，在該第四步驟中，進(jìn)行待機(jī)直至所述第二充放電電路所連接的第二直流母 線的停止時(shí)電壓與所述第一電池組的電壓相等，之后使所述第一充放電電路的輸出上升， 并且停止切換目的地充放電電路即第二充放電電路的動(dòng)作； 第五步驟，在該第五步驟中，將所述第一切換器切換到所述第二母線一側(cè)，將所述第一 電池組與所述第二母線接通；以及 第六步驟，在該第六步驟中，使所述第二充放電電路的輸出上升，并且使所述第一充放 電電路的輸出下降。
7. -種并聯(lián)蓄電系統(tǒng)的控制方法，該并聯(lián)蓄電系統(tǒng)包括：由一個(gè)或多個(gè)能進(jìn)行充放電 的電池單元串聯(lián)連接而構(gòu)成的電池組；以及經(jīng)由直流母線對(duì)所述各電池組進(jìn)行充電、或者 將經(jīng)由所述直流母線接收到的來(lái)自所述各電池組的放電電力提供給負(fù)載裝置的充放電電 路，所述并聯(lián)蓄電系統(tǒng)的控制方法的特征在于， 所述并聯(lián)蓄電系統(tǒng)中的所述直流母線有多根，并且所述充放電電路的數(shù)量與所述直流 母線的數(shù)量相同，所述電池組的組數(shù)設(shè)置得比所述直流母線的數(shù)量要多，并且，設(shè)置有與所 述電池組串聯(lián)連接病對(duì)該電池組與所述各直流母線之間的連接進(jìn)行切換的切換器，對(duì)于該 結(jié)構(gòu)，所述并聯(lián)蓄電系統(tǒng)的控制方法包括如下步驟： 第一步驟，在該第一步驟中，使作為切換對(duì)象的第一電池組所電連接的連接源充放電 電路即第一充放電電路的輸出上升，并使與第一充放電電路所連接的第一直流母線電連接 電池組的SOC增加； 第二步驟，在該第二步驟中，停止所述第一充放電電路的動(dòng)作，并且增加所述第一充放 電電路以外的至少一個(gè)充放電電路的動(dòng)作電流，以使得系統(tǒng)的輸出保持不變； 第三步驟，在該第三步驟中，將所述第一電池組所連接的第一切換器切換為中立狀 態(tài)； 第四步驟，在該第四步驟中，進(jìn)行待機(jī)直至所述第二充放電電路所連接的第二直流母 線的停止時(shí)電壓與所述第一電池組的電壓相等，之后使所述第一充放電電路的輸出上升， 并且停止切換目的地充放電電路即第二充放電電路的動(dòng)作； 第五步驟，在該第五步驟中，將所述第一切換器切換到所述第二母線一側(cè)，將所述第一 電池組與所述第二母線接通；以及 第六步驟，在該第六步驟中，使所述第二充放電電路的輸出上升，并且使所述第一充放 電電路的輸出下降。
8. 如權(quán)利要求3所述的并聯(lián)蓄電系統(tǒng)的控制方法，其特征在于， 將特性類似的電池組彼此小組化，對(duì)該小組化后的每個(gè)電池組群分別使用不同的所述 直流母線。
9. 如權(quán)利要求3所述的并聯(lián)蓄電系統(tǒng)的控制方法，其特征在于， 將要進(jìn)行交換的電池組彼此小組化，對(duì)該小組化后的每個(gè)電池組群分別使用不同的所 述直流母線。
【文檔編號(hào)】H02J7/00GK104094494SQ201280069234
【公開(kāi)日】2014年10月8日 申請(qǐng)日期:2012年2月9日 優(yōu)先權(quán)日:2012年2月9日
【發(fā)明者】和田敏裕, 山崎尚德, 畠中啟太 申請(qǐng)人:三菱電機(jī)株式會(huì)社