专利名称：蓄电系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种具有按能充放电的方式构成的组电池的蓄电系统。
背景技术：
在现有技术中，这样一种系统是公知的具备与商用电力系统连接的蓄电池，在夜间由来自系统的商用电力对蓄电池充电，在白天使蓄电池放电来供应白天的电力(参照例如专利文献1)。专利文献1 JP特开2006-149037号公报一般而言，在上面那样利用蓄电池的系统中，每日对蓄电池充电到额定容量(充满电)为止。但是，白天的电力需求会按照季节或者其他的各种理由发生大的变动，多数情况下蓄电池的容量是以需求大的时期为基准来决定，但实际上难以认为每日都需要充满电， 且有在蓄电池中蓄积了所需要以上的电能的可能性。
发明内容
本发明正是鉴于上述事实而提出的，其目的在于，在从系统对蓄电池充电并将蓄电池的电力供给到负载的构成中，优化对蓄电池充电的电能。为了实现上述目的，本发明是一种蓄电系统，其特征在于，具备组合多个电池模块而构成并能够实施充放电的组电池；和进行控制以使分别在预先决定的时刻间实施对此组电池进行充电的充电模式和从此组电池进行放电的放电模式的控制部，所述蓄电系统设置有检测已充电到所述组电池的电流量/电能的剩余电能判断部；和检测在实施所述放电模式的时刻间从所述组电池被放电的电流量/电能的放电电力判断部，其中，所述控制装置设置有校正控制部，该校正控制部基于所述放电电力判断部检测出的过去的电流量/ 电能来估计在实施下一充电模式的时刻间的电流量/电能，并在该估计值小于所述剩余电能判断部检测出的已充电到所述组电池的电流量/电能时，在实施所述下一充电模式的时刻间不执行所述充电模式。另外，本发明，其特征在于，在上述蓄电系统中，设定为交替地实施所述充电模式和所述放电模式。本发明，其特征在于，在上述蓄电系统中，实施所述充电模式的时刻落到至少供给夜间电力的时间带。另外，本发明，其特征在于，在上述蓄电系统中，所述校正控制部，在所述估计值中加上充电到所述组电池的电流量以及/或者电能的最低剩余量之后，与已充电到所述组电池的电流量以及/或者电能的值进行比较。另外，本发明，其特征在于，在上述蓄电系统中，所述校正控制部执行下述控制在所述剩余电能判断部判断的已充电到所述组电池的电流量以及/或者电能的值为所述组电池的充满电时的值的一半以上时，不实施所述充电模式。
另外，本发明，其特征在于，在上述蓄电系统中，所述放电电能判断部，基于在所述放电模式的开始时所述剩余电能判断部判断的剩余在所述组电池中的值和在所述放电模式的结束时所述剩余电能判断部判断的剩余在所述组电池中的值，求取所放电的电流量以及/或者电能，所述估计值基于过去所述放电电能判断部判断出的电流量以及/或者电能的平均值和其标准偏差来求取。另外，本发明，其特征在于，在上述蓄电系统中，所述蓄电系统具备用于至少从系统向所述组电池充电的充电电路；和，将已充电到所述组电池的电力变换成与交流负载对应的频率的交流电流来进行供给的变换电路以及/或者将已充电到所述组电池的电力变换成与直流负载对应的电压来进行供给的变换电路，所述蓄电系统重复充电模式和放电模式。根据本发明，按照电力需求来决定在蓄电池中充电的电能，从而能够实现充电的电能的优化。另外，通过抑制蓄电池的充放电的次数，得到延长蓄电池的寿命的效果。
图1是表示本发明的实施方式的蓄电系统的构成的图。图2是表示控制装置的动作的流程图。图3是示意地表示充电动作的具体例的图。(符号的说明)
1 蓄电系统
3 蓄电单元
4 组电池
5 热泵Qieat pump)热水供给:
11商用电力系统
13:AC (交流)负载
14:DC (直流)负载
30控制装置
31剩余电能判断部
32放电电能判断部
33校正控制部
34充电器(充电电路)
35整流电路(充电电路)
36:DC/AC变换器(变换电路)
37:DC/DC变换器(变换电路)
41电池模块
42控制器
具体实施例方式以下，参照附图，关于本发明的实施方式进行说明。图1是表示应用了本发明的实施方式的蓄电系统1的构成的图。
此图1所示的蓄电系统1具备从电力公司供给的商用电力系统11和具有从此商用电力系统11被充电的组电池4的蓄电单元3而构成。商用电力系统11经由未图示的、内置有限流断路器、防逆流装置等的配电板12， 与蓄电单元3以及以交流电力动作的AC负载13连接，并对蓄电单元3和AC负载13供给交流电力。AC负载13是诸如照明装置、空调装置、办公设备、各种家庭用电器制品等。蓄电单元3具备组电池4和对组电池4充电的充电器34，充电器34经由整流电路 35与商用电力系统11连接。整流电路35将商用电力系统11的交流电流变换成直流电流并供给到充电器34，充电器34基于此直流电流对组电池4充电。此充电器34和整流电路 35构成组电池4的充电电路。组电池4内置有彼此串联以及/或者并联连接的多个电池模块41 ；和，监视电池模块41的温度或电压或组电池4的电流的控制器42。电池模块41是锂离子二次电池或镍氢二次电池等的二次电池模块，在本实施方式中，关于利用锂离子二次电池模块的情况进行说明。控制器42检测电池模块41的温度，检测在此检测出的温度超过规定值的情况下的充电·放电的停止、串联连接的多个电池模块41的两端电压，并实施基于检测出的电压值或电流值的RSOC(剩余容量百分比)的计算、把这些测定值或RSOC的数据等向与组电池 4连接的外部控制部的输出等。与组电池4连接有DC/AC变换器36，组电池4放电的直流电力由DC/AC变换器36 变换成交流，并输出到AC负载16。另外，与组电池4连接有DC/DC变换器37，并经由此DC/ DC变换器37将来自组电池4的直流电力变换成规定的电压的直流电力来供给到DC负载 14。作为DC负载14，有以直流电力进行动作的直流家电等。另一方面，蓄电单元3具备控制组电池4的充放电的控制装置30。蓄电单元3切换执行以下模式在夜间从系统的电力对组电池4进行充电的充电模式、和以AC负载13以及DC负载14的电力需求增加的时间带为中心进行放电的放电模式。控制装置30进行设定以将此充电模式设定在电力需求较少的时间带(例如，下午11点 上午7点，或者下午 10点 上午8点)等。另外，在执行充电模式的时间带以外(例如，上午7点 下午11点， 或者上午8点 下午10点)来执行放电模式。控制装置30具备以下各部分而构成剩余电能判断部31，其求取组电池4的蓄电电荷(或者蓄电电能)的剩余量；放电电能判断部32，其以在结束充电模式时剩余电能判断部31求取的组电池4的剩余容量、以及在接下来开始充电模式时剩余电能判断部31求取的组电池4的剩余容量为基础，来求取从组电池4放电的电能或者电流量；校正控制部 33，其基于放电电能判断部32求取的电能或者电流量来控制组电池4的充电动作；以及存储部30a，其对剩余电能判断部31求取的组电池4的剩余容量、或者放电电能判断部32求取的放电电能或放电电流量进行存储。另外，控制装置30具备时钟，剩余电能判断部31、放电电能判断部32以及校正控制部33能够取得当前时刻。放电电能判断部32求取从组电池4放电的电能以及/或者电流量，校正控制部33 基于放电电能判断部32求取的电能或者电流量来控制组电池4的充电动作，但在以下说明的本实施方式中，仅针对与组电池4放电的电能有关的动作进行说明。毋庸置疑地，也能够进行基于组电池4放电的电流量的动作。
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剩余电能判断部31在充电模式的开始时刻或其前后、以及充电模式的结束时刻或其前后、亦或充电结束时，取得组电池4的控制器42输出的RSOC数据，并检测·判断组电池4的剩余容量。剩余电能判断部31使组电池4的剩余容量与检测时刻一起存储在存储部30a中。放电电能判断部32取得剩余电能判断部31检测出来并被存储到存储部30a中的组电池4的剩余容量，并求取在充电模式结束时所检测出的剩余容量与在当日的夜晚的充电模式开始时所检测出的剩余容量之差，从而求取所放电的电能。在此所求的是在一日的放电模式中的放电电能，放电电能判断部32使求取的放电电能与日期关联对应并存储在存储部30a中。判断部30a能够将至少一周(7日期间)以上的放电电能按每日来进行存储。另外，校正控制部33进行基于存储在存储部30a中的最近数日间的放电电能的运算处理，并估计次日的放电电能，来求得估计值。具体而言，求取最近7日间的放电电能的平均值和标准偏差，并将此平均值与标准偏差的和设定为估计值。此估计值在放电电能的平均值中加上相当于变动幅度的标准偏差，故能够降低估计值大幅度低于实际的放电电能的风险。然后，校正控制部33将次日的放电电能的估计值与组电池4的剩余容量进行比较，并实施这样的控制在组电池4的剩余容量超过估计值的情况下，在当日的充电模式的执行时间带不进行充电。更详细地说，校正控制部33将在次日的放电电能的估计值中加上组电池4的最低剩余量而得到的值与组电池4的剩余容量进行比较，在组电池4的剩余容量一方多的情况下不进行充电。组电池4的最低剩余量是设定为应该始终余留在电池模块41中的剩余容量。电池模块41所用的二次电池(特别是锂离子二次电池)，其放电深度越深，伴随充放电循环 (cycle)的劣化越严重。因此，在蓄电系统1中，预先设定最低剩余量以使在交替地执行充电模式和放电模式期间的放电深度不会过深，校正控制部33控制充电动作以使组电池4的剩余容量不低于所设定的最低剩余量。这样，使电池模块41的劣化有效地推迟，从而能够实现长寿命化。图2是表示控制装置30的动作的流程图。此图2所示的动作在充电模式的开始时刻(充电开始时刻)或者其之前开始。此外，在以下的说明中，用记号C表示组电池4的容量，用记号Ck表示剩余电能判断部31求取的充电开始时刻的组电池4的剩余容量，用记号Cs表示剩余电能判断部31求取的充电结束时刻的组电池4的剩余容量，用记号表示放电电能判断部32求取的一日的放电模式的使用电能，用记号Pea表示校正控制部33根据多日的使用电能求取的平均使用电能， 用记号6表示其标准偏差。在图2所示的动作中，控制装置30的剩余电能判断部31在充电开始时刻(例如， 下午11点)求取组电池4的剩余容量CK，并使其存储在存储部30a中(步骤Si)。接下来， 放电电能判断部32以剩余电能判断部31检测出来并被存储到存储部30a中的充电开始时刻的剩余容量Ck、和在当日的充电结束时刻(例如，上午7点)剩余电能判断部31检测出来并被存储到存储部30a中的组电池4的剩余容量Cs为基础，计算当日的放电模式中的使用电能IV并使该I3e与日期关联对应且存储在存储部30a中(步骤S2)。
下一步，控制装置30的校正控制部33判别在存储部30a中是否存储有7日份以上的使用电能的数据(步骤S3)。在此，在所存储的使用电能小于7日份、或者未存储有使用电能I3e的情况下(步骤S3 ；否)，校正控制部33控制充电器34对组电池4充电直至成为充满电为止(步骤S4)。在充电模式的结束时刻、或者实际上充电结束的时刻，剩余电能判断部31求取组电池4的剩余容量Cs，并在存储部30a中存储此剩余容量Cs(步骤 S5)，蓄电系统1结束图2的动作，并转移到放电模式。另一方面，在存储部30a中存储有最近7日份以上的使用电能的情况下(步骤 S3 ；是)，计算作为7日份的使用电能的平均值的平均使用电能Pea (步骤S6)，进而以计算出的平均使用电能Pea和7日间的各日的使用电能为基础来计算7日间的使用电能的标准偏差6 (步骤S7)，校正控制部33使表示存在使用电能的学习数据的标记(flag) 存储在存储部30a中(步骤S8)。接下来，校正控制部33判别平均使用电能Pea是否为组电池4的容量C的一半以上(步骤S9)。在平均使用电能Pea为组电池4的容量C的一半以上的情况下(步骤S9; 是)，在充电开始时刻的组电池4的剩余容量Ck仅为组电池4的充满电状态的容量C的一半以下，故有这样的隐患若不对组电池4充电，则在次日的放电模式中电力会不足。因此， 校正控制部33转移到步骤S4，对组电池4进行充电直到成为充满电为止。另外，在平均使用电能Pea小于组电池4的容量C的一半的情况下(步骤S9 ；否)， 若对组电池4进行充满电，则有仅使用小于一半的电力的可能性。在这种情况下，校正控制部33判别在平均使用电能Pea中加上标准偏差6得到的值是否为容量C的一半以上(步骤 S10)。平均使用电能Pea+标准偏差6是在平均值中加上标准偏差的值，相当于次日的放电模式中的使用电力的估计值。为了使此估计值不成为相对于实际的使用电能过低的值，将该估计值设定为加上标准偏差6，从而成为加入日常的使用电力的变动份的值。在此平均使用电能Pea+标准偏差6的值小于容量C的一半的情况下(步骤SlO ； 否)，有抑制对组电池4充电的电力的可能性。在这种情况下，校正控制部33判别在平均使用电能Pea中加上标准偏差6、组电池4的最低剩余量α得到的值是否为充电开始时刻的剩余容量Ck以下(步骤Sll)。校正控制部33加入最低剩余量α来进行比较以使组电池4 的放电深度不会变得过深。在此，在平均使用电能Pea+标准偏差6+最低剩余量α的和为剩余容量Ck以下的情况下(步骤Sll ；是)，相对于次日的使用电能的估计值，组电池4的剩余容量Ck足够多，故校正控制部33控制充电器34不进行组电池4的充电(步骤S12)。 其后，控制装置30转移到步骤S5，检测剩余容量Cs并存储到存储部30a中，且转移到放电模式。此外，校正控制部33还可以在步骤Sll中，不比较剩余容量Ck与平均使用电能 Pea+标准偏差6+最低剩余量α的和，而仅仅判别剩余容量Ck是否为容量C的一半以上。 在这种情况下，剩余容量Ck明显比次日的使用电能的估计值多，故能够转移到步骤S12，实施这样的控制不进行组电池4的充电。另外，在平均使用电能Pea+标准偏差6+最低剩余量α的和超过剩余容量Ck的情况下(步骤Sll ；否)，组电池4的剩余容量Ck相对于次日的使用电能的估计值是不足的， 故校正控制部33转移到步骤S4，对组电池4进行充电直到成为充满电为止。另一方面，在平均使用电能Pea小于组电池4的容量C的一半(步骤S9 ；否)、且平均使用电能Pea+标准偏差6的值为容量C的一半以上的情况下(步骤SlO ；是)，剩余容量 Ck相对于次日的使用电能的估计值是不足的，此不足部分小于标准偏差6的2倍。由于存在当日的放电模式中的使用电能是自平均使用电能Pea起变动了标准偏差6的可能性，故考虑要避免电力不足，优选将剩余容量Ck作为减少了平均使用电能Pea+标准偏差6的量来进行计算。然后，由于次日的放电模式的使用电能的估计值是平均使用电能Pea+标准偏差6， 故为了使组电池4的剩余容量Ck比次日的放电模式的使用电能的估计值大，对组电池4充电相当于标准偏差6的2倍的电力即可。因此，校正控制部33对组电池4充电相当于标准偏差6的2倍的电能(步骤S13)，并转移到步骤S5。图3是示意地表示蓄电系统1由校正控制部33的控制而执行的充电动作的具体例的图。在此图3中，用附上不同的影线(hatching)的长方形的面积来分别表示组电池4 的剩余容量CK、Cs、平均使用电能Pea、标准偏差6。在平均使用电能Pea为组电池4的容量C整体的一半以上的情况下，次日的放电模式的使用电能的估计值也为容量C的一半以上。因此，如图3(A)所示，充电开始时刻的剩余容量Ck与次日的使用电能相比明显不足，故校正控制部33在步骤S4中对组电池4充电到充满电为止。另外，在平均使用电能Pea与标准偏差6的和小于容量C的一半、且与在此基础上加上最低剩余量6得到的值相比剩余容量Ck多的情况下，剩余容量Ck明显比次日的放电模式的使用电能的估计值大。在这种情况下，如图3(B)所示，校正控制部33在步骤S 12中不对组电池4充电而直接转移到放电模式。进一步地，在平均使用电能Pea小于组电池4的容量C的一半、且平均使用电能Pea+ 标准偏差6的值为容量C的一半以上的情况下，如图3(C)所示，剩余容量Ck相对于次日的使用电能的估计值是不足的，但此不足的部分比标准偏差6的2倍小。在这种情况下，如图 3(C)所示，若充电相当于标准偏差6的2倍的电力，则剩余容量(；变得比次日的放电模式的使用电能的估计值大。因此，校正控制部33在步骤S13中对组电池4充电相当于标准偏差6的2倍的电能。如上所述，根据应用了本发明的实施方式的蓄电系统1，具备组合多个电池模块 41按能充放电方式构成的组电池4 ；和控制对此组电池4进行充电的充电模式和从此组电池4进行放电的放电模式、并进行控制以使分别在预先决定的时刻之间实施充电模式以及放电模式的控制装置30，蓄电系统1设置有判断已充电到组电池4的电能的剩余电能判断部31 ；和判断在实施放电模式的时刻之间从组电池4放电的电能的放电电力判断部32， 其中，在控制装置30中设置有校正控制部33，该校正控制部33根据放电电力判断部32判断出的过去的电能来估计在下一时刻之间的电能，并在该估计值小于剩余电能判断部31 判断出的已充电到组电池4的电能的值时不实施充电模式，因此，基于由剩余电能判断部 31求取的组电池4的剩余容量Ck，放电电能判断部32估计在次日的放电模式中所放电的电能，校正控制部33进行控制以使在估计值低于组电池4的剩余电能的情况下，即使是实施充电模式的时间带，也不进行充电，由此，能够按照放电模式的电力需求来抑制蓄电池充电的电能，从而能够优化充电的电能。而且，能够减少组电池4的充电次数，能够实现组电池4、构成用于对组电池4充电的充电电路的充电器34以及整流电路35的长寿命化。另外，蓄电系统1设定为交替地实施充电模式和放电模式，故通过在充电模式中估计在接下来的放电模式中放电的电能，能够高效地优化进行充电的电能。进一步地，校正控制部33在次日的放电模式的使用电能的估计值中加上组电池4 的最低剩余量α，并与充电到组电池4中的剩余容量Ck进行比较，故以确保最低剩余量α 为前提来判断是否需要充电。这样，能够使组电池4的劣化推迟，从而实现长寿命化。另外，校正控制部33还能够在剩余电能判断部31判断的组电池4的剩余容量Ck 为组电池4的充满电时的容量C的一半以上时执行不实施充电模式的控制，在这种情况下， 仅进行简单的运算就能够快速地判断是否需要充电。此外，放电电能判断部32基于在放电模式的开始时即充电结束时剩余电能判断部31求取的剩余容量Cs、和在放电模式的结束时即充电模式的开始时剩余电能判断部31 求取的剩余容量CK，求取在当日的放电模式中所放电的使用电能PE，并基于过去数日间(例如，7日间)放电电能判断部32判断出的作为使用电能的平均值的平均使用电能Pea和其标准偏差6，求取在次日的放电模式中的使用电能的估计值，故能够使因季节差等造成的变动反映，从而能够正确且快速地求取实施放电模式的白天时间带的使用电力。这样，能够正确地判别是否能够不充电地来供应在次日的放电模式中的使用电能，从而不会造成在放电模式中的组电池4的电力不足，能够有效抑制到组电池4的充电量以及充电次数。另外，蓄电系统1具备由用于至少从系统向组电池4充电的充电器34以及整流电路35构成的充电电路；将已充电到组电池4的电力变换成与AC负载13对应的频率来进行供给的DC/AC变换器36 ；和，将已充电到组电池4的电力变换成与DC负载14对应的电压来进行供给的DC/DC变换器37，蓄电系统1重复充电模式和放电模式，因此，通过在电力需求降低的时间带对组电池4充电，并在白天等电力需求旺盛的时间带由此充电的电力来供给电力，从而能够进行电力消费的削峰(peak cut)。以上，基于实施方式说明了本发明，但上述实施方式表示了具体的应用例，本发明并不局限于此。例如，在上述实施方式中，针对根据组电池4的剩余容量Ck以及剩余容量Cs 来求取放电模式的使用电能IV且基于使用电能Pe来求取次日的使用电能的估计值的例子进行了说明，但本发明不局限于此，还可以是这样的构成求取放电模式的使用电流量，以此为基础，基于使用电流量来求取次日的使用电流量的估计值。另外，在上述实施方式中， 针对这样的例子进行了说明由蓄电单元3具备的控制装置30求取组电池4的剩余容量Ck 以及剩余容量Cs，求取放电模式的使用电能PE，并基于使用电能求取次日的使用电能的估计值，来判断是否需要组电池4的充电，从而控制充电动作。但本发明不局限于此，可以由设置在蓄电系统1中独立于蓄电单元3的控制装置来执行上述的各种处理，还可以由经由通信线路与蓄电系统1连接的远程控制装置来执行上述的各种处理。进一步地，还能够设置成设置有蓄电系统1的商用电力系统11连接了太阳能发电装置或基于燃气发动机的发电装置等的发电装置的构成，毋庸置疑地，关于蓄电系统1的其他的细节构成也能够进行任意的变形。
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权利要求
1.一种蓄电系统，具备组合多个电池模块而构成并能够实施充放电的组电池；和进行控制以使分别在预先决定的时刻间实施对该组电池进行充电的充电模式和从该组电池进行放电的放电模式的控制装置，该蓄电系统的特征在于，设置有检测已充电到所述组电池的电流量/电能的剩余电能判断部；和检测在实施所述放电模式的时刻间从所述组电池被放电的电流量/电能的放电电力判断部，其中，所述控制装置设置有校正控制部，该校正控制部基于所述放电电力判断部检测出的过去的电流量/电能来估计在实施下一充电模式的时刻间的电流量/电能，并在该估计值小于所述剩余电能判断部检测出的已充电到所述组电池的电流量/电能时，在实施所述下一充电模式的时刻间不执行所述充电模式。
2.如权利要求1所述的蓄电系统，其特征在于，设定为交替地实施所述充电模式和所述放电模式。
3.如权利要求2所述的蓄电系统，其特征在于，实施所述充电模式的时刻落到至少供给夜间电力的时间带。
4.如权利要求2所述的蓄电系统，其特征在于，所述校正控制部，在所述估计值中加上充电到所述组电池的电流量/电能的最低剩余量之后，与已充电到所述组电池的电流量/电能的值进行比较。
5.如权利要求3所述的蓄电系统，其特征在于，所述校正控制部执行下述控制在所述剩余电能判断部判断的已充电到所述组电池的电流量/电能的值为所述组电池的充满电时的值的一半以上时，不实施所述充电模式。
6.如权利要求4或5所述的蓄电系统，其特征在于，所述放电电能判断部，基于在所述放电模式的开始时所述剩余电能判断部判断的剩余在所述组电池中的值和在所述放电模式的结束时所述剩余电能判断部判断的剩余在所述组电池中的值，求取被放电的电流量以及/或者电能，所述估计值基于过去所述放电电能判断部判断出的电流量以及/或者电能的值的平均值和其标准偏差来求取。
7.如权利要求4 6中任意一项所述的蓄电系统，其特征在于，所述蓄电系统具备用于至少从系统向所述组电池充电的充电电路；和将已充电到所述组电池的电力变换成与交流负载对应的频率的交流电流来进行供给的变换电路/将已充电到所述组电池的电力变换成与直流负载对应的电压来进行供给的变换电路，所述蓄电系统重复充电模式和放电模式。
全文摘要
本发明提供一种蓄电系统，在由商用电力对蓄电池充电并将蓄电池的电力与商用电源系统进行系统连接的构成中，优化对蓄电池充电的电能。具备控制对组电池(4)充电的充电模式和从此组电池(4)放电的放电模式并控制以使分别在预定的时刻间实施充电模式和放电模式的控制装置(30)的蓄电系统(1)，设置有判断充电到组电池(4)的电能的剩余电能判断部(31)和判断在实施放电模式的时刻间从组电池(4)放电的电能的放电电能判断部(32)，控制装置(30)设置有根据放电电能判断部(32)判断出的过去的电能来估计在下一时刻间的电能，并在该估计值小于剩余电能判断部(31)判断出的充电到组电池(4)的电能的值时不实施充电模式的校正控制部(33)。
文档编号H02J7/00GK102170151SQ20111004862
公开日2011年8月31日 申请日期2011年2月23日 优先权日2010年2月25日
发明者猿桥浩一, 畠谷大介 申请人:三洋电机株式会社