功率储存系统和二次电池控制方法
【专利摘要】一种功率储存系统，其包括多个二次电池组和上位控制器。当通过将附加放电二次电池组与正在放电的放电中二次电池组并联连接来引起没有正在放电的附加放电二次电池组开始放电时，在某些二次电池组正在放电的状态下，所述上位控制器预测所述附加放电二次电池组和所述放电中二次电池组的端子间电压彼此对应的放电开始定时。随后，所述上位控制器引起所述附加放电二次电池组在所述放电开始定时开始放电。
【专利说明】功率储存系统和二次电池控制方法【技术领域】
[0001]本发明涉及包括多个二次电池的功率储存系统和二次电池控制方法。
【背景技术】
[0002]在近几年，随着对环境问题的兴趣的高涨，注意力已经集中于蓄积利用诸如PV(光伏)的可再生能量产生的电功率的功率储存系统。在功率储存系统中，已经研究了理离子二次电池的利用，其不同于铅蓄电池，不包含对人体和环境有害的物质。
[0003]当通过利用锂离子二次电池等(在下文中，一般简称为“二次电池”)构造功率储存系统时，功率储存系统一般采用这样的构造:通过串联连接多个二次电池以便获得期望的输出电压从而形成二次电池组，并且并联连接多个二次电池组以便获得期望的功率储存容量。
[0004]然而，在并联连接多个二次电池组(或二次电池)的构造中，担心的是将发生正交流，其中电流由于操作期间各自的二次电池组的端子间电压的不平衡而导致在二次电池组之间流动，并且担心功率储存系统不能正常操作。因为在二次电池之中，根据生产日期、温度环境等劣化状态发生差异，因此各自的二次电池在充电和放电之后端子间电压发生不平衡，并且由于不平衡，如果即使二次电池具有相同的类型(规格)劣化状态也存在差异，那么在二次电池之中将发生正交流。当并联连接的二次电池组(或二次电池)的数量变得较大时，这个问题变得更为显著。
[0005]一般已知在二次电池组之间和二次电池之间的正交流对功率储存系统具有不利影响，并且通过并联连接二次电池来使用多个二次电池的许多装置被禁止使用新旧二次电池的混合物。
[0006]然而，实际上，即使所有的二次电池都是新的，在操作期间二次电池之中的劣化速率也会发生差异。此外，存 在很多这样的情形:期望在劣化状态方面存在不同的二次电池的组合使用，诸如最初利用少量的二次电池之后再另外提供二次电池来构造功率储存系统的情况，通过利用用过的二次电池以低成本构造功率储存系统的情况等。
[0007]鉴于以上的背景，期望的是通过使得具有不同劣化状态的二次电池能够在功率储存系统中被安全自由地使用来减少用户不便的技术。
[0008]作为上述技术，例如，专利文献I描述了这样的构造:其包括可经由开关彼此并联连接的多个二次电池组，并且通过控制分别设置在二次电池组的各自的开关来在放电时消除在各自的二次电池组的端子间电压之间的不平衡。在专利文献I中描述的技术中，分别测量各自的二次电池组的端子间电压，并且从具有最高端子间电压的二次电池组开始放电。当端子间电压由于放电而下降，并且变得大体上等于直到那时还未放电的另一个二次电池组的端子间电压时，其他的二次电池组的放电开始。通过像这样进行控制，可以减小在放电开始时在各自的二次电池组的端子间电压之间的差异，并且因此，能够阻止正交流的发生。
[0009]顺便提及，例如，在正在放电的二次电池组中，当与该二次电池组并联连接的其他二次电池组开始放电时，被供应到负载的电流减小，并且因此，端子间电压升高。同时，在没有正在放电的二次电池组中，当没有放电的二次电池组的放电开始时端子间电压下降并且由此供应电流到负载。
[0010]在以上描述的专利文献I中所描述的技术中，没有考虑到像这样的端子间电压的改变，并且因此，不能说发生在开始放电的二次电池组与已经正在放电并且当该二次电池组开始放电时与该二次电池组并联连接的其他二次电池组之间的正交流被完全阻止。
相关技术文献 专利文献
[0011]专利文献1:日本专利公开N0.2009-33936A
【发明内容】
[0012]这样，本发明的目的在于提供一种功率储存系统和二次电池控制方法，其可以减小二次电池组(或二次电池)之间的正交流。
[0013]为了达到上述目的，根据本发明的示例性方面的功率储存系统包括多个二次电池组；以及
上位控制器，当通过将附加放电二次电池组与正在放电的放电中二次电池组并联连接来弓I起没有正在放电的附加放电二次电池组放电时，在所述多个二次电池组之中的某些二次电池组正在放电的状态下，所述上位控制器预测所述附加放电二次电池组和所述放电中二次电池组的端子间电压彼此对应的放电开始定时，并且引起所述附加放电二次电池组在所述放电开始定时开始放电。
[0014]同时，根据本发明的示例性方面的二次电池组控制方法是用于控制多个二次电池组的二次电池控制方法，
其中计算机，
当通过将附加放电二次电池组与正在放电的放电中二次电池组并联连接来引起没有正在放电的附加放电二次电池组放电时，在所述多个二次电池组之中的某些二次电池组正在放电的状态下，计算机预测所述附加放电二次电池组和所述放电中二次电池组的端子间电压彼此对应的放电开始定时，并且
弓I起所述附加放电二次电池组在所述放电开始定时开始放电。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1是显示本发明的二次电池组的一个构造实例的框图。
图2是显示在二次电池组放电时端子间电压的变化的一个实例的曲线图。
图3是显示在断开附加放电二次电池组的充电开关的状态下当接通放电开关时流动的电流的状态的简图。
图4是显示本发明的功率储存系统的处理过程的一个实例的流程图。
图5是显示本发明的功率储存系统的处理过程的另一实例的流程图。
【具体实施方式】
[0016]接下来，将利用附图来描述本发明。[0017]图1是显示本发明的二次电池组的一个构造实例的框图。
[0018]如图1中所示，本发明的功率储存系统包括上位控制器11和彼此并联连接的两个二次电池组12。二次电池组12包括串联连接的两个二次电池块13和控制块14。二次电池块13具有这样的构造:例如，多个二次电池15串联连接。控制块14包括控制器16、电池检测器17、电流检测器18、放电开关19、充电开关20和绝缘通信器21。
[0019]放电开关19是接通和断开放电路径的开关，并且充电开关20是接通和断开充电路径的开关。对于放电开关19和充电开关20而言，例如，使用MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)。通过控制器16控制接通和断开放电开关19和充电开关20。
[0020]绝缘通信器21是接口电路，其在电绝缘控制器16和上位控制器11的同时能够实现信息的发送和接收。绝缘通信器21可以具有任何构造，其在电绝缘控制器16和上位控制器11的同时使控制器16和上位控制器11可通信，并且绝缘通信器21可以通过使用已知的光学耦合类型、磁耦合类型、电容耦合类型等的的绝缘器件来构造。
[0021]电池检测器17测量包括在二次电池块13中的各个二次电池15的端子间电压。
[0022]电流检测器18测量二次电池组12的放电电流和充电电流，并且向控制器16通知其中的测量结果。
[0023]控制器16依照上位控制器11的指令控制电池检测器17、电流检测器18、放电开关19和充电开关20的操作。例如，控制器16当引起二次电池15放电时接通放电开关19，并且当对二次电池15充电时接通充电开关20。此外，控制器16依照来自上位控制器11的指令向上位控制器11通知在电池检测器17中测量的各个二次电池15的端子间电压，并且向上位控制器11通知在电流检测器18中测量的放电电流或充电电流。电池检测器17、电流检测器18和控制器16可以例如通过包括这些功能的二次电池的已知监视(保护)IC (集成电路)来实现。
[0024]上位控制器11通过与包括在二次电池组12中的控制器16通信来控制示例性实施例的整个功率储存系统的操作。上位控制器11例如可以通过包括CPU、存储器、各种逻辑电路等的已知信息处理装置(计算机或用于信息处理的IC)来实现。在这种情况下，上位控制器11依照记录在未示出的记录介质上的程序通过执行处理来实现稍后将描述的本发明的功率储存系统的操作。记录介质可以是诸如磁盘、光盘和半导体存储器的任何已知的记录介质。
[0025]图1示出了这样的构造实例:功率储存系统包括两个二次电池组12，且每个二次电池组12包括两个二次电池块13，但功率储存系统可包括三个或更多个二次电池组12，且二次电池组12可包括一个、或三个或更多个二次电池块13。
[0026]在如上文的构造中，在功率储存系统放电时，上位控制器11引起两个二次电池组12之中的具有较大剩余容量的二次电池组12，S卩，具有较高端子间电压(开路电压)的二次电池组12首先开始放电，并且其后，引起另一二次电池12开始放电。可通过上位控制器11累加在电池检测器17中测量的各自的二次电池15或各自的二次电池块13的端子间电压来找到二次电池组12的端子间电压，或者可通过利用连接在二次电池组12的端子(OUT( + )，OUT (-))之间的已知电压测量装置(未示出)来测量二次电池组12的端子间电压。
[0027]当开始二次电池组12的放电时，剩余容量逐渐减少，并且随着这样，端子间电压也减小。当首先开始放电的一个二次电池组12的端子间电压减小，并且达到接近没有正在放电的另一二次电池组12的端子间电压(开路电压)时，上位控制器11引起另一二次电池组12开始放电。即使当使用三个或更多个二次电池组12时，上位控制器11也引起具有最大剩余容量的二次电池组12按照最大剩余容量的顺序首先开始放电。
[0028]这里，在示例性实施例的功率储存系统中，当通过与正在放电的一个二次电池组(在下文中，称为放电中二次电池组)12并联连接来引起未被引起放电的另一二次电池组(在下文中，称为附加放电二次电池组)12开始放电时，上位控制器11计算附加放电二次电池组和放电中二次电池组的端子间电压彼此对应的放电开始定时。
[0029]如上所述，当除了放电中二次电池组之外引起附加放电二次电池组开始放电时，用于电流到负载的供应路径增加，并且因此，在放电中二次电池组中，被供应到负载的电流减少而端子间电压升高。与此同时，在附加放电二次电池组中，通过供应电流到负载端子间电压下降到比开路电压更低。放电中二次电池组的升高的端子间电压与附加放电二次电池组的放电之后的端子间电压开始变得相等的时间被设置为附加放电二次电池组的放电开始定时。
[0030]基于放电中二次电池组的阻抗和附加放电二次电池组的阻抗计算放电开始定时。更具体地，放电中二次电池组的阻抗和附加放电二次电池组的阻抗彼此对应的时间被设置为放电开始定时。
[0031]上位控制器11通过利用由电池检测器17连续测量的放电中二次电池组的端子间电压和由电流检测器18连续测量的放电电流来计算放电中二次电池组的阻抗，并且记录其数值。此外，上位控制器11基于被记录的放电中二次电池组的阻抗历史来预测接下来阻抗的变化。注意到“连续测量”表明上位控制器11在每个预定的处理周期获取端子间电压和放电电流并且计算放电中二次电池组的阻抗，并且记录分别按时间序列获得的阻抗值。
[0032]此外，上位控制器11基于放电中二次电池组的阻抗的预测变化和预先预测的附加放电二次电池组的阻抗计算适当的放电开始定时。作为二次电池组12的阻抗的测量方法，存在已知的AC阻抗测量方法和DC阻抗测量方法。
[0033]注意到从电池检测器17和电流检测器18的测量值计算的阻抗等于由二次电池组12包括的各自的二次电池15的内部阻抗。二次电池组12的阻抗不仅包括二次电池15的内部阻抗，而且还包括接线、开关等的阻抗(外部阻抗)。因此，上位控制器11预先测量和存储各自的二次电池组12的外部阻抗的数值。在放电中二次电池组的阻抗计算时，上位控制器11从端子间电压和在当前时间点放电电流的数值计算每个二次电池15的内部阻抗，并且可以使用外部阻抗和每个二次电池15的内阻抗的总数值作为放电中二次电池组的阻抗。
[0034]接下来，将利用附图来描述二次电池组12的外部阻抗和内部阻抗的计算方法。
[0035]图2是显示在二次电池组放电时端子间电压的变化的一个实例的曲线图。
[0036]例如通过将当二次电池组12开始放电时在预先设置的预定时间段(短时间段)中下降的电压值除以电流值来计算外部阻抗。当二次电池组12的放电开始，并且电流从二次电池组12流进外部负载时，由于外部阻抗导致端子间电压突然下降。从下降的电压值和此时流动的电流值，可以计算出二次电池组12的外部阻抗。上述的预定时间段被期望地设置为尽可能短的时间段，其中电压由于外部阻抗充分地呈现而下降。这里，预定时间段被设置为一秒。图2中所示的时间点A是二次电池组12从开放状态转移到放电状态的时间点，并且时间点B在时间点A之后一秒，并且被用于上述外部阻抗的测量。
[0037]上位控制器11找到在图2中所示的时间点A测量的二次电池组12的端子间电压和在时间点B测量的二次电池组12的端子间电压之间的差异，并且通过将差值电压值除以在电流检测器18中测量的电流值来计算外部阻抗。上位控制器11可以例如每当二次电池组12从开放状态转移到放电状态时计算并更新二次电池组12的外部阻抗。
[0038]此外，上位控制器11分别从通过利用放电中二次电池组的电池检测器17测量的端子间电压值和通过利用电流检测器18测量的电流值找到由放电中二次电池组包括的各自的二次电池15的内部阻抗，并且计算放电中二次电池组的内部阻抗。
[0039]通常，可以通过将包括在每个二次电池块13中的电池检测器17所测量的每个二次电池15的端子间电压值除以由电流检测器18测量的电流值来计算其中二次电池组12正在放电的二次电池15的内部阻抗。可以通过累加各自的二次电池15的内部阻抗来获得二次电池组12的内部阻抗。
[0040]为了预测二次电池组12的阻抗的变化，需要按时间序列获得的多个阻抗的测量值，并且优选减小按时间序列获得的各自的阻抗的测量误差和变化。作为找到内部阻抗同时减小测量误差和变化的方法，例如引用已知的移动平均法。
[0041]上位控制器11在每个预定周期测量二次电池组12的端子间电压和电流值，并且计算在预先设置的每个时间段的测量值的平均值，例如，由此上位控制器11获取多个内部阻抗的时间序列值。
[0042]将利用图2描述使用移动平均法的二次电池组12的内部阻抗的计算实例。
[0043]上位控制器11将在某一测量时间点(例如，图2中所示的时间点C)测量的放电中二次电池组的端子间电压除以在测量时间点测量的放电电流。这时获得的内部阻抗的名称被设置为D(O)阻抗，并且它的值被设置为d(0) Ω。
[0044]类似地，上位控制器11从图2中所示的时间点D到时间点E (九秒)每一秒测量一次放电中二次电池组的内部阻抗。这时获得的内部阻抗的名称被设置为D(I)到D(9)阻抗，并且其值被设置为d (I)到(1(9)Ω。上位控制器11例如使用D(O)到D (9)阻抗的平均值作为放电中二次电池组在时间点E的内部阻抗。
[0045]当从时间点E起进一步经历一秒时(时间点F:未示出),上位控制器11使用在时间点F测量的内部阻抗(D(IO)阻抗)与D(I)到D(9)阻抗的平均值作为放电中二次电池组在时间点F的内部阻抗。
[0046]类似地，上位控制器11在每个预定周期(在以上描述的实例中为一秒)计算出的内部阻抗之中平均化恒定数量(在以上描述的实例中为10)的最新内部阻抗的数值，由此分别在每个测量时间点计算内部阻抗。
[0047]放电中二次电池组的内部阻抗的计算方法不限于前面提到的移动平均法，并且，例如，可直接使用在每个测量时间点获得的测量值，诸如D(I)阻抗和D(9)阻抗。
[0048]上位控制器11将预先测量的外部阻抗加到在每个测量时间点的放电中二次电池组的内部阻抗上，并且记录该结果作为放电中二次电池组的阻抗历史。
[0049]上位控制器11基于放电中二次电池组的阻抗历史预测接下来阻抗的改变，并且通过利用预测结果来计算放电开始定时。其后，上位控制器11引起附加放电二次电池组在预测的放电开始定时开始放电。[0050]注意到上位控制器11可以计算例如直到放电开始定时为止的时间段(放电等待时间段)，并且可判定放电开始定时到达经过放电等待时间段的时间点。此外，上位控制器11例如可以计算在放电开始定时之前从放电中二次电池组放电的功率量，并且可以判定放电开始定时到达从放电中二次电池组放电了该量功率的时间点。
[0051]此外，在示例性实施例的功率储存系统中，在附加放电二次电池组的放电开始时，在附加放电二次电池组的充电开关20断开的状态下上位控制器11接通放电开关19。
[0052]图3示出了在保持附加放电二次电池组的充电开关20断开的情况下当接通放电开关19时流动的电流的状态。
[0053]如上所述，在示例性实施例的功率储存系统中，附加放电二次电池组的端子间电压比放电中二次电池组的端子间电压更低直到附加放电二次电池组开始放电为止。当在充电开关20断开的状态下接通放电开关19时，在附加放电二次电池组的放电开始时，从附加放电二次电池组流向负载的放电电流经由被用作充电开关20的MOSFET的主体二极管被反馈到附加放电二次电池组的二次电池块13的负极端子。在这种情况下，除非在附加放电二次电池组的端子间电压与放电中二次电池组的端子间电压之间存在大于主体二极管的正向电压的电势差，否则电流从放电中二次电池组流到附加放电二次电池组的正交流不会发生。也就是，通过充电开关20的主体二极管，在附加放电二次电池组和放电中二次电池组之间正交流的发生可以被防止。附加放电二次电池组的充电开关20例如在端子间电压变得稳定之后可以被接通。
[0054]注意到在上述描述中，示出了在二次电池组12的放电时的操作实例，但类似的操作也可以被应用于二次电池组12的充电时间。
[0055]当二次电池组12开始充电时，随着电功率的蓄积端子间电压逐渐升高。在功率储存系统充电时，上位控制器11在两个二次电池组12之中首先开始对具有较小剩余容量的二次电池组12，也就是，具有较低端子间电压(开路电压)的二次电池组12充电。随后，当先前开始充电的一个二次电池组12的端子间电压升高并且到达接近未充电的另一二次电池组12的端子间电压(开路电压)时，上位控制器11开始另一二次电池组12的充电。当使用三个或更多个二次电池组12时，上位控制器11开始按照从具有最小剩余容量的二次电池组12增加的顺序充电。
[0056]这里，当通过与示例性实施例的功率储存系统中的正在充电的一个二次电池组(在下文中，称为充电中二次电池组)并联连接来弓I起未充电的另一二次电池组(在下文中，称为附加充电二次电池组)开始充电时，上位控制器Ii计算附加充电二次电池组和充电中二次电池组的端子间电压彼此对应的充电开始定时。
[0057]基于充电中二次电池组的阻抗和附加充电二次电池组的阻抗计算充电开始定时。更具体地，充电中二次电池组的阻抗和附加充电二次电池组的阻抗彼此对应的时间被设置为充电开始定时。
[0058]上位控制器11产生充电中二次电池组的阻抗历史，从阻抗历史预测接下来阻抗的改变，并且通过利用预测结果来计算充电开始定时。其后，上位控制器11引起附加充电二次电池组在预测的充电开始定时开始充电。
[0059]此外，在对附加充电二次电池组充电开始时，上位控制器11在附加充电二次电池组的放电开关19被断开的状态下接通充电开关20。[0060]根据示例性实施例的功率储存系统，在二次电池组12放电时，预测附加放电二次电池组和放电中二次电池组的端子间电压彼此对应的放电开始定时，并且引起附加放电二次电池组在放电开始定时开始放电，由此在附加放电二次电池组的开始放电时附加放电二次电池组的端子间电压和放电中二次电池组的端子间电压可以变得具有较接近彼此的数值。也就是说，在开始放电时各自的二次电池组12的端子间电压之间的差值与在【背景技术】中相比可以被减小更多，因此，可以进一步减小发生在二次电池组12之间的正交流。
[0061]类似地，在二次电池组12充电时，预测附加充电二次电池组和充电中二次电池组的端子间电压彼此对应的充电开始定时，并且引起附加充电二次电池组在充电开始定时开始充电，由此在附加充电二次电池组的开始充电时附加充电二次电池组的端子间电压和充电中二次电池组的端子间电压可以变得具有较接近彼此的数值。也就是说，在开始充电时各自的二次电池组12的端子间电压之间的差值与在【背景技术】中相比可以被减小更多，因此，可以进一步减小发生在二次电池组12之间的正交流。
[0062]图4是显示本发明的功率储存系统的处理过程的一个实例的流程图。图4显示了在功率储存系统包括多个二次电池组12并且引起多个二次电池组12放电的情况下处理过程的一个实例。由图1中所示的上位控制器11执行图4中所示的处理。
[0063]如图4所示，上位控制器11实施对各自的二次电池组12的期望初始设定(步骤101)，其后，测量并且存储二次电池组12各自的阻抗的数值(步骤102)。可以利用已知的AC阻抗测量方法或DC阻抗测量方法来测量阻抗。当在放电结束时和先前的充电结束时的时间测量二次电池组12各自的阻抗时，可使用其数值。
[0064]接下来，上位控制器11测量各自的二次电池组12的端子间电压(步骤103)。这里，当各自的二次电池组12未正在充电或未正在放电时上位控制器11测量各自的二次电池组12的端子间电压(开路电压)。
[0065]接下来，上位控制器11基于在步骤103测量的二次电池组12各自的端子间电压(开路电压)提取具有最高端子间电压的二次电池组12和与具有最高端子间电压的该二次电池组12接近的具有端子间电压的二次电池组12 (步骤104)。
[0066]随后，上位控制器11引起具有最高端子间电压的二次电池组12开始放电(步骤
105)。当存在多个具有最高端子间电压的二次电池组12时，也就是，当存在端子间电压接近该具有最高端子间电压的二次电池组12的端子间电压的二次电池组12时，上位控制器11也引起二次电池组12同时开始放电。
[0067]接下来，上位控制器11测量已经开始放电的二次电池组12的放电电流(步骤
106)。
[0068]接下来，上位控制器11再次测量未正在放电的二次电池组12的端子间电压(步骤107)，并且从中提取可以同时开始放电的二次电池组12 (步骤108)。此时所提取的二次电池组12也是端子间电压(开路电压)接近于彼此的二次电池组12。
[0069]接下来，上位控制器11基于在步骤107中测量的各自的二次电池组12的端子间电压和可以同时开始放电的二次电池组12的组合确定这样的二次电池组12，其是接下来开始放电并且在未正在放电的二次电池组12之中具有最高端子间电压的一个随后放电候选者(步骤109)。存在一个二次电池组12在这里被确定为随后放电候选者的情况，并且存在多个二次电池组12在这里被确定为随后放电候选者的情况。[0070]接下来，上位控制器11判断当前正在放电的二次电池组12 (放电中二次电池组)的数量是否为期望数量或多于期望数量(步骤110)。可以通过放电中二次电池组的放电电流是否大于连接至功率储存系统的各种负载的期望电流值来判断放电中二次电池组的数量是否为期望数量或多于期望数量。当不存在放电中二次电池组时，上位控制器11可以判定放电中二次电池组的数量不满足期望数量。
[0071]当放电中二次电池组的数量为期望数量或多于期望数量时，上位控制器11转移至稍后将描述的步骤120的处理。
[0072]在放电中二次电池组的数量小于期望数量的情况下，为了引起作为在步骤109中确定的随后放电候选者(附加放电二次电池组)的二次电池组12开始放电，上位控制器11首先计算在附加放电二次电池组开始放电时的分路电流数或分路比率(步骤111)。分路电流数是在附加放电二次电池组的放电开始之后将电流供应到负载的二次电池组12的总数，并且分路比率是分路电流数的倒数。例如，当一个二次电池组12放电时，分路电流数和分路比率分别为1，并且当两个二次电池组12放电时，分路电流数为2并且分路比率为1/2。
[0073]随后，上位控制器11检测附加放电二次电池组的剩余容量(步骤112)。可从附加放电二次电池组的端子间电压(开路电压)估计剩余容量，或者可在先前的放电结束时的时间读取存储在存储器(未示出)中的二次电池组12各自的剩余容量的数值。通常，二次电池的剩余容量被常常估计为在其完全充电容量(最大充电容量:实际容量)被设定为100%时的相对剩余容量(％)，并且已知相对剩余容量大体与端子间电压(开路电压)成比例。因此，如果测量端子间电压(开路电压)，则可以通过参考预先产生的表格等来找到二次电池组12各自的使用容量。
[0074]接下来，上位控制器11分别计算放电中二次电池组的阻抗(步骤113)。
[0075]随后，上位控制器11基于在步骤113中计算的放电中二次电池组的阻抗的数值计算放电中二次电池组各自的开路电压，并且找到与开路电压相对应的放电中二次电池组各自的剩余容量(步骤114)。
[0076]接下来，上位控制器11计算直到附加放电二次电池组的放电开始定时为止的时间段(放电等待时间段)(步骤115)。在计算放电等待时间段时，上位控制器11首先通过利用时间作为变量的函数来表达放电中二次电池组的被预测的阻抗的推移。如从图2中所示的曲线理解到的,放电中二次电池组的端子间电压大体呈直线地下降。特性取决于二次电池组12由于放电而导致的内部阻抗的变化。由于外部阻抗基本恒定，因此在放电时沿时间轴方向的二次电池组12的阻抗的变化可以通过直线被近似，并且可以通过线性函数来表达。
[0077]因此，上位控制器11通过利用时间作为变量的线性函数近似放电中二次电池组的阻抗。此外，上位控制器11利用所获得的函数计算直到放电中二次电池组的阻抗变为放电开始阻抗为止的时间段(上述放电等待时间段)。放电开始阻抗指即使附加放电二次电池组开始放电正交流也不会出现的放电中二次电池组的阻抗。也就是说，放电开始阻抗等于附加放电二次电池组的阻抗。这里，当放电中二次电池组具有放电开始阻抗并且附加放电二次电池组还没有开始放电时，放电中二次电池组的端子间电压被称为放电开始电压。
[0078]上位控制器11从上述放电等待时间段确定放电开始定时(步骤116)，比放电开始定时早预先设置的预定时间测量放电中二次电池组的端子间电压(步骤117)，并且判断所测量的端子间电压是否为预定设定值(上述放电开始电压)或小于预定设定值(步骤118)。
[0079]当放电中二次电池组的端子间电压不是设定值或更小时，上位控制器11重复步骤117和步骤118的处理。
[0080]当放电中二次电池组的端子间电压是设定值或更小时，上位控制器11引起附加放电二次电池组开始放电(步骤119)。
[0081]图4显示了计算直到放电开始定时为止的时间段(放电等待时间段)并且在较靠近放电开始定时的时间点测量放电中二次电池组的端子间电压以判断是否引起附加放电二次电池组开始放电的处理实例。如上的放电等待时间段的使用使得在放电开始定时接近之前复杂的电压测量、计算处理等不必要，并且仅时间需要被测量。因此，可以减小上位控制器11的处理负载。同时，当放电开始定时接近时，可以通过实际上测量放电中二次电池组的端子间电压使得在附加放电二次电池组放电开始时附加放电二次电池组的端子间电压与放电中二次电池组的端子间电压以高精度彼此吻合。因此，可以防止在附加放电二次电池组放电开始时在二次电池组12之间的正交流的发生。
[0082]接下来，上位控制器11测量包括新近开始放电的二次电池组12的各个放电中二次电池组的端子间电压(步骤120)，并且进一步测量放电中二次电池组各自的放电电流(步骤 121)。
[0083]接下来，上位控制器11判断放电中二次电池组的放电电流的总和是否为零或更小(步骤122)。当放电电流的总和不为零或更小时，功率储存系统正在放电，因此，上位控制器11从步骤108重复处理。
[0084]当放电电流的总和为零或更小时，功率储存系统停止放电，并且因此上位控制器11测量二次电池组12各自的端子间电压(开路电压)(步骤123)，并且分别从开路电压找到各个二次电池组12的剩余容量(步骤124)。此时，上位控制器11可测量二次电池组12各自的阻抗。
[0085]随后，上位控制器11将在步骤124中获得的二次电池组12各自的剩余容量存储在存储器(未示出)中(步骤125)，并且从步骤102起重复处理。
[0086]图5是显示本发明的功率储存系统的处理过程的另一实例的流程图。图5显示了在功率储存系统包括多个二次电池组12并且多个二次电池组12充电的情况下的处理过程的一个实例。图5所示的处理也由图1中所示的上位控制器11执行。
[0087]如图5所示，上位控制器11实施对各自的二次电池组12的期望初始设定(步骤201)，其后，测量并且存储二次电池组12各自的阻抗的数值(步骤202)。
[0088]接下来，上位控制器11测量各自的二次电池组12的端子间电压(步骤203)。这里，当各个二次电池组12未正在充电或未正在放电时上位控制器11测量二次电池组12各自的端子间电压(开路电压)。图5所示的步骤201至203的处理可以是同于图4所示的步骤101至103的处理。
[0089]接下来，上位控制器11基于在步骤203测量的二次电池组12各自的端子间电压(开路电压)的数值提取具有最低端子间电压的二次电池组12和其端子间电压接近具有最低端子间电压的该二次电池组12的端子间电压的二次电池组12 (步骤204)。
[0090]随后，上位控制器11引起具有最低端子间电压的二次电池组12开始充电(步骤205)。当存在多个具有最低端子间电压的二次电池组12时，也就是，当存在其端子间电压接近该具有最低端子间电压的二次电池组12的端子间电压的二次电池组12时，上位控制器11也引起这些二次电池组12同时开始充电。
[0091]接下来，上位控制器11测量被引起开始充电的二次电池组12的充电电流(步骤
206)。
[0092]接下来，上位控制器11再次测量未正在充电的二次电池组12的端子间电压(步骤207)，并且从中提取可以同时开始充电的二次电池组12 (步骤208)。此时所去除的二次电池组12也是端子间电压(开路电压)接近于彼此的二次电池组12。
[0093]随后，上位控制器11基于在步骤207中测量的各自的二次电池组12的端子间电压和可以同时开始充电并且在步骤208中去除的二次电池组12的组合确定这样的二次电池组12，其是接下来开始充电并且在未正在充电的二次电池组12之中具有最低端子间电压的随后充电候选者(步骤209)。存在一个二次电池组12在这里被确定为随后充电候选者的情况，并且存在多个二次电池组12在这里被确定为随后充电候选者的情况。
[0094]接下来，上位控制器11判断当前正在充电的二次电池组12 (充电中二次电池组)的数量是否为期望数量或更多(步骤210)。可以通过充电中二次电池组的充电所需的电功率是否大于例如由PV等产生的且不用于负载等的剩余功率来判断充电中二次电池组的数量是否为期望数量或更多。当不能找到充电中二次电池组时，上位控制器11可以判定充电中二次电池组的数量不满足期望数量。
[0095]当充电中二次电池组12的数量为期望数量或更多时，上位控制器11转移至稍后将描述的步骤220的处理。
[0096]在充电中二次电池组12的数量小于期望数量的情况下，上位控制器11检测作为在步骤209中所确定的随后充电候选者(附加充电二次电池组)的二次电池组12的功率储存量(剩余容量)(步骤212)。可从附加充电二次电池组的端子间电压(开路电压)估计剩余容量，或者可读取在先前的放电结束时或充电结束时的时间所测量和存储的二次电池组12各自的剩余容量的数值。
[0097]接下来，上位控制器11分别计算充电中二次电池组的阻抗(步骤213)。
[0098]随后，上位控制器11基于在步骤213中计算的充电中二次电池组的阻抗的数值计算充电中二次电池组各自的开路电压，并且找到与开路电压相对应的充电中二次电池组各自的剩余容量(步骤214)。
[0099]接下来，上位控制器11计算直到附加充电二次电池组的充电开始定时为止的时间段(充电等待时间段)(步骤215)。在计算充电等待时间段时，上位控制器11首先通过利用时间作为变量的函数来表达充电中二次电池组的被预测的阻抗的推移。充电中二次电池组的阻抗例如类似于上述放电中二次电池组的阻抗可以通过以时间作为变量的线性函数来近似。上位控制器11利用所获得的函数计算直到充电中二次电池组的阻抗变为充电开始阻抗为止的时间段(上述充电等待时间段)。充电开始阻抗指即使附加充电二次电池组开始充电正交流也不会出现的充电中二次电池组的阻抗。也就是说，充电开始阻抗等于附加充电二次电池组的阻抗。这里，当充电中二次电池组具有充电开始阻抗并且附加充电二次电池组还没有开始充电时，充电中二次电池组的端子间电压被称为充电开始电压。
[0100]上位控制器11从上述充电等待时间段确定充电开始定时(步骤216)，比充电开始定时早预先设置的预定时间测量充电中二次电池组的端子间电压(步骤217)，并且判断所测量的端子间电压是否为预定设定值(上述充电开始电压)或更小(步骤218)。
[0101]当充电中二次电池组的端子间电压不是设定值或更小时，上位控制器11重复步骤217和步骤218的处理。
[0102]当充电中二次电池组的端子间电压是设定值或更小时，上位控制器11开始附加充电二次电池组的充电(步骤219)。
[0103]图5显示了计算直到充电开始定时为止的时间段(充电等待时间段)并且在较靠近充电开始定时的时间点测量充电中二次电池组的端子间电压以判断是否将开始附加充电二次电池组的充电的处理实例。如上的充电等待时间段的使用使得在充电开始定时接近之前复杂的电压测量、计算处理等不必要，并且仅时间需要被测量。因此，可以减小上位控制器11的处理负载。同时，当充电开始定时接近时，可以通过实际上测量充电中二次电池组的端子间电压使得在附加充电二次电池组充电开始时附加充电二次电池组的端子间电压与充电中二次电池组的端子间电压以高精度彼此吻合。因此，可以防止在附加充电二次电池组的充电开始时在二次电池组12之间的正交流的发生。
[0104]接下来，上位控制器11测量包括新近开始充电的二次电池组12的各个充电中二次电池组的端子间电压(步骤220)，并且进一步测量各自的充电中二次电池组的充电电流(步骤221)。
[0105]接下来，上位控制器11判断充电中二次电池组的充电电流的总和是否为零或更小(步骤222)。当充电电流的总和不为零或更小时，功率储存系统正在充电，因此，上位控制器11从步骤208重复处理。
[0106]当充电电流的总和为零或更小时，功率储存系统停止充电，并且因此上位控制器11分别测量各自的二次电池组12的端子间电压(开路电压)(步骤223)，并且分别从开路电压找到停止充电的各个二次电池组12的功率储存量(剩余容量)(步骤224)。此时，上位控制器11可测量二次电池组12各自的阻抗。
[0107]随后，上位控制器11将在步骤224中获得的二次电池组12各自的剩余容量存储在存储器(未示出)中(步骤225)，并且从步骤202起重复处理。
[0108]至此参考示例性实施例描述了本申请的发明，但本申请的发明不限于上述示例性实施例。对于本申请的发明的构造和细节而言，可以在本申请的发明的范围内做出本领域技术人员将理解的各种变型。
[0109]本申请要求于2011年3月25日提交的日本专利申请N0.2011-068212的优先权，其公开内容以引用的方式并入本文。
【权利要求】
1.一种功率储存系统，包括: 多个二次电池组；以及 上位控制器，当通过将附加放电二次电池组与正在放电的放电中二次电池组并联连接来引起没有正在放电的附加放电二次电池组放电时，在所述多个二次电池组之中的某些二次电池组正在放电的状态下，所述上位控制器预测所述附加放电二次电池组和所述放电中二次电池组的端子间电压彼此对应的放电开始定时，并且弓I起所述附加放电二次电池组在所述放电开始定时开始放电。
2.根据权利要求1所述的功率储存系统， 其中，所述二次电池组包括 电池检测器，其测量所述二次电池组的端子间电压，以及 电流检测器，其·测量所述二次电池组的放电电流和充电电流， 并且其中，所述上位控制器基于由所述电池检测器测量的所述放电中二次电池组的端子间电压的变化和由所述电流检测器测量的放电电流预测所述放电中二次电池组的阻抗的变化，并且将所述放电中二次电池组的阻抗对应于预先测量的所述附加放电二次电池组的阻抗的时间设置为所述放电开始定时。
3.根据权利要求2所述的功率储存系统， 其中，所述上位控制器 预先保留除了包括在所述二次电池组中的二次电池的内部阻抗之外的外部阻抗的数值，基于所述放电中二次电池组放电期间的端子间电压计算所述放电中二次电池组的二次电池的内部阻抗，并且将所述外部阻抗和所述内部阻抗的总和设置为所述二次电池组的阻抗。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的功率储存系统， 其中，所述上位控制器 计算作为直到所述放电开始定时为止的时间段的放电等待时间段或在所述放电开始定时时的放电的功率量，并且当经过所述放电等待时间段时或者当放电所述功率量时，所述上位控制器判定已到达所述放电开始定时。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的功率储存系统， 其中，所述上位控制器 计算作为直到所述放电开始定时为止的时间段的放电等待时间段，和作为所述放电中二次电池组在所述放电开始定时的端子间电压的放电开始电压，判断所述放电中二次电池组的端子间电压在所述放电等待时间段之前的预设预定时间是否已达到所述放电开始电压，并且当所述放电中二次电池组的端子间电压已达到所述放电开始电压时引起所述附加放电二次电池组开始放电。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的功率储存系统，所述系统还包括: 放电开关，其接通和断开所述二次电池组的放电；以及 充电开关，其接通和断开所述二次电池组的充电， 其中，在所述附加放电二次电池组开始放电时，在所述充电开关断开的状态下所述上位控制器接通所述放电开关。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的功率储存系统，其中，所述上位控制器 当通过将附加充电二次电池组与正在充电的充电中二次电池组并联连接来引起没有正在充电的附加充电二次电池组开始充电时，在所述多个二次电池组之中的某些二次电池组充电的状态下，所述上位控制器预测所述附加充电二次电池组和所述充电中二次电池组的端子间电压彼此对应的充电开始定时，并且在所述充电开始定时开始对所述附加充电二次电池组充电。
8.根据权利要求7所述的功率储存系统， 其中，所述上位控制器 基于由所述电池检测器测量的所述充电中二次电池组的端子间电压的变化和由所述电流检测器测量的充电电流预测所述充电中二次电池组的阻抗的变化，并且将所述充电中二次电池组的阻抗对应于预先测量的所述附加充电二次电池组的阻抗的时间设置为所述充电开始定时。
9.根据权利要求7或8所述的功率储存系统，所述系统还包括: 放电开关，其接通和断开所述二次电池组的放电；以及 充电开关，其接通和断开所述二次电池组的充电， 其中，所述上位控制器 在所述附加充电二次电池组开始充电时，在所述放电开关断开的状态下接通所述充电开关。
10.一种用于控 制多个二次电池组的二次电池组控制方法， 其中计算机， 当通过将附加放电二次电池组与正在放电的放电中二次电池组并联连接来引起没有正在放电的附加放电二次电池组放电时，在所述多个二次电池组之中的某些二次电池组正在放电的状态下，所述计算机预测所述附加放电二次电池组和所述放电中二次电池组的端子间电压彼此对应的放电开始定时，并且 弓I起所述附加放电二次电池组在所述放电开始定时开始放电。
【文档编号】H02J7/00GK103430418SQ201280012830
【公开日】2013年12月4日 申请日期:2012年3月19日 优先权日:2011年3月25日
【发明者】铃木伸 申请人:Nec能源元器件株式会社