铅蓄电池系统的制作方法
【专利摘要】本发明能够抑制构成铅蓄电池组的各个铅蓄电池的劣化而延长铅蓄电池的寿命。具有：针对构成铅蓄电池组（101）的铅蓄电池（151）或铅蓄电池模组（152）单个地测定电流、电压、温度等的单个电池状态测定部（102）；存储有充电状态模型的充电状态模型存储部（103）；根据充电状态模型及电池状态来推断各个铅蓄电池（151）或铅蓄电池模组（152）的单个充电状态的充电状态推断部（104）；计算出充电状态极大值及充电状态极小值的充电状态偏差范围掌握部（105）；和控制铅蓄电池组（101）的均衡充电的实施的均衡充电实施管理部（109），均衡充电实施管理部（109）实施均衡充电，以使得充电状态极大值进入到比过充电区域低的范围且使充电状态极小值进入到比硫酸盐化区域高的范围。
【专利说明】铅蓄电池系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及铅蓄电池系统。
【背景技术】
[0002]全球变暖对全人类来说都是重大的问题。在各国，为了减缓、阻止变暖加剧而构建智能电网、推行节能，并且正在考虑推行太阳能和风力发电等不会排放CO2的新能源的大量引入。
[0003]风力发电虽然具有利用自然能源、不会排放CO2的优点，但由于依赖于风，所以发电输出不稳定，可能会对电力系统带来不良影响而导致电力品质降低。为了防止这样的对电力系统的不良影响，并且能够有效利用能源，期待着使用铅蓄电池等的风力发电-蓄电系统。
[0004]用于抑制风力发电的输出变动的蓄电池系统以使短时间内大幅变动的风力发电的输出平滑化的方式进行蓄电池的充放电。由此，能够将风力发电及蓄电池系统的输出合成，向电力系统供给稳定的电力。
[0005]关于该蓄电池系统，谋求具有与风力发电机同等程度的长寿命和低成本。
[0006]用于该蓄电池系统的蓄电池在半放电状态(PSOC:Partial State of Charge)下使用，以便能够配合风力发电的输出变动而进行放电和充电。与以往的应急用(通常预先充满电，在需要时放电)、工业用(夜间预先冲满电，在白天负载多时放电)的情况不同，在通常的使用状态下并非充满电。由于是这样的特殊用途，所以要定期地(通常，每隔I?2周)实施使蓄电池充满电的均衡充电(恢复充电)。
[0007]在专利文献I中公开有根据气温来改变蓄电池的均衡充电的频度的例子。另夕卜，在专利文献2中公开了如下宗旨:在蓄电池的均衡充电时，将过充电量设定得比以往(110%?115%)低(99%?102%)，从而防止正极劣化。
[0008]在专利文献3中公开有风力发电用蓄电池控制系统，在该系统中，根据由蓄电池使用-蓄电池劣化数据收集部所收集到的数据，评估蓄电池的使用与寿命及劣化之间的关系，基于得到的信息来计划满足必要寿命条件的蓄电池的使用方法，并根据该计划来使用蓄电池。
[0009]在专利文献4中公开有蓄电池装置，在该蓄电池装置中，利用按劣化度准备多个所测定的端子电压、电流与电池状态之间的关系模型而成的多维特性模型来推断当前的电池状态。
[0010]在非专利文献I中公开有表示铅蓄电池的电压、电流及温度与铅蓄电池的充电状态(SOC)之间关系的SOC模型(放电模型)的制作方法。
[0011]现有技术文献
[0012]专利文献
[0013]专利文献1:日本特开2003-288947号公报
[0014]专利文献2:日本特开2004-39434号公报[0015]专利文献3:日本特开2010-159661号公报
[0016]专利文献4:日本特开2011-75364号公报
[0017]非专利文献
[0018]非专利文献1:使用了阶跃电流的铅蓄电池模拟建模方法:电气学会论文杂志B，128卷8号，2008年
【发明内容】
[0019]在与风力发电装置组合的铅蓄电池系统中，目前定期地(每隔2周)实施均衡充电。但是，根据防止伴随着充电状态(SOC)的降低而产生的负极硫酸盐化(sulfation)所导致的劣化这一观点，可知均衡充电的频度减少也可以起到作用。
[0020]另一方面，若以掌握SOC为目的而过于频繁地实施均衡充电，则会引起因对正极的过充电而导致的劣化，存在寿命缩短的问题。
[0021]发明人在此之前已能够使用专利文献4所记载的多维特性模型来推断S0C。
[0022]但是，作为将构成铅蓄电池组的各个铅蓄电池的SOC考虑在内的控制，其尚不充分。
[0023]本发明的目的在于，抑制构成铅蓄电池组的各个铅蓄电池的劣化，延长铅蓄电池的寿命。
[0024]在本发明中，针对构成铅蓄电池组的铅蓄电池或铅蓄电池模组单个地测定包含电流、电压及温度在内的电池状态，并使用充电状态模型来实施推断，由此，计算出各自的充电状态的极大值及极小值。而且，实施均衡充电以使得具有这些充电状态的铅蓄电池或铅蓄电池模组不会劣化，由此控制铅蓄电池组的充电及放电。
[0025]发明效果
[0026]根据本发明，能够对各个铅蓄电池在抑制了劣化的状态下进行使用，从而能够延长铅蓄电池的寿命。
[0027]另外，根据本发明，能够降低用于均衡充电的电力费用。
[0028]而且，根据本发明，由于能够使铅蓄电池寿命延长，所以能够减少停止使用风力发电蓄电系统的频度，能够容易地进行使用管理。
【专利附图】
【附图说明】
[0029]图1是表示铅蓄电池系统的结构的框图。
[0030]图2是表示铅蓄电池系统的处理的流程图。
[0031]图3是表示SOC的偏差的经时变化的例子的曲线图。
[0032]图4是表示SOC的调整范围的例子的曲线图。
[0033]图5是表示基于SOC的偏差来确定实施均衡充电的定时的状态的曲线图。
[0034]图6是表示与风力发电装置组合的铅蓄电池系统的概略结构图。
[0035]图7是表示利用了 SOC模型的SOC的推断例子的曲线图。
[0036]图8是表示SOC模型的一例的曲线图。
[0037]图9是表示铅蓄电池系统的结构框图。
[0038]图10是显示SOC的偏差状况及均衡充电预告的输出画面的示意图。[0039]图11是表示劣化度与SOC的使用范围之间的关系的例子的图。
[0040]图12是表示实施例1的铅蓄电池系统的使用状况的曲线图。
[0041]图13是表示实施例2的铅蓄电池系统的使用状况的曲线图。
[0042]图14是表示比较例的铅蓄电池系统的使用状况的曲线图。
【具体实施方式】
[0043]本发明涉及蓄电池系统，在该蓄电池系统中，掌握与风力发电系统等的自然能源相对应的蓄电池的充电状态(SOC:State of Charge)的经时变化，并与之相应地以适当定时实施均衡充电，由此能够延长蓄电池的寿命，并且能够降低均衡充电的成本和风力发电蓄电系统的停止所带来的损失。本发明尤其适于抑制风力发电变动的用途。
[0044]S卩，谋求抑制风力变动用的蓄电池系统具有与风力发电机同等的长寿命及低成本。
[0045]此外，在本说明书中，蓄电池系统包括蓄电池和控制其使用的控制部等。
[0046]以下，对作为蓄电池的例子而使用了铅蓄电池的情况进行说明。
[0047]图6示出了抑制风力变动用铅蓄电池系统的例子。
[0048]在该图中，以与变动剧烈的风力发电机601的输出对应的形式对铅蓄电池602进行充放电，并对其输出进行合成，由此使系统输出603稳定化。由此，能够向电力系统供给平滑且稳定的电力。
[0049]抑制风力发电变动用的铅蓄电池在半放电状态(PS0C:Partial State ofCharge)下使用，以便能够配合风力发电的输出变动而进行放电和充电。与以往的应急用(通常预先充满电，在需要时放电)、工业用(夜间预先冲满电，在白天负载多时放电)的情况不同，在通常的使用状态下并非充满电。
[0050]在这样的特殊用途下，出于下述(a)及(b)的目的，期望定期地(通常，每隔I?2周)实施使蓄电池充满电的均衡充电(恢复充电)。
[0051]Ca)防止因为SOC低的状态持续所导致的负极硫酸盐化而引起劣化。
[0052](b)通过在均衡充电后使SOC为100%而掌握S0C。
[0053]但是，已知晓为了防止因负极硫酸盐化而引起的劣化，使均衡充电的频度少于目前的约两周也可以。另一方面，若出于掌握SOC的目的而过于频繁地实施均衡充电，则会引起由正极的过充电而导致的劣化，存在寿命缩短的问题。
[0054]在本发明中，除上述(a)及(b)以外，其目的还在于使各个铅蓄电池的SOC的偏差(以下，也称作“S0C偏差”)均匀化，S卩，其目的还在于，即使SOC的偏差扩大，也能够防止构成铅蓄电池组的多数铅蓄电池的SOC达到作为劣化加速区域的硫酸盐化区域或过充电区域的情况。本发明着眼于不掌握SOC的偏差而将SOC的平均值作为指标来使用铅蓄电池系统的情况下的问题点。
[0055]使用附图来说明该问题点。
[0056]图3是表示SOC的偏差的经时变化的例子的曲线图。
[0057]在该图中，将铅蓄电池不加速劣化的SOC的范围假定为30%?90%。SOC不足30%的区域，为促进由负极硫酸盐化导致的劣化的区域(硫酸盐化区域)，SOC超过90%的区域，为在正极产生由过充电引起的劣化的区域(过充电区域)。由此，在本图中，硫酸盐化区域的上限值为30%，过充电区域的下限值为90%。
[0058]在刚实施了均衡充电之后，所有铅蓄电池的SOC均为100%。然后，随着反复进行充放电，SOC高的铅蓄电池与SOC低的铅蓄电池之间的SOC差逐渐增大。若以平均的SOC值为指标来控制铅蓄电池，则尽管例如SOC的平均值(平均S0C)处于30%?90%的SOC使用范围内，但还是会引起SOC低的铅蓄电池(电池个体)在硫酸盐化区域中使用的问题。
[0059]作为这样的偏差的原因，被认为是在制造时产生的微小的个体差、设置位置不同而引起的反复进行充放电时各个铅蓄电池的温度偏差、各个铅蓄电池的电压和电流的偏差、充放电中在铅蓄电池的内部电解液或电极表面上产生的电化学反应的偏差等。
[0060]因此目前，在这样预想的每个电池个体的SOC的偏差增大之前，定期地(每隔2周)实施均衡充电。
[0061]但是，若过于频繁地进行均衡充电，则会在正极产生过充电所引起的劣化，存在寿命缩短的问题。再者，若均衡充电的频度多，则由于其间无法抑制风力发电的变动，所以在使用管理方面及成本方面也是缺点。
[0062]以下，说明本发明的一实施方式的铅蓄电池系统。
[0063]上述铅蓄电池系统是能够控制将一个或多个铅蓄电池或铅蓄电池模组并联连接而成铅蓄电池组的充电及放电的铅蓄电池系统，上述铅蓄电池模组是将多个铅蓄电池串联连接而成的，上述铅蓄电池系统的特征在于，具有:单个电池状态测定部，其针对铅蓄电池或铅蓄电池模组单个地测定包含电流、电压及温度在内的电池状态；充电状态模型存储部，其存储有电池状态与充电状态(SOC)的相关关系即充电状态模型(S0C模型)；充电状态推断部，其根据充电状态模型及电池状态来推断各个铅蓄电池或铅蓄电池模组的充电状态即单个充电状态；充电状态偏差范围掌握部，其计算充电状态极大值及充电状态极小值；和均衡充电实施管理部，其控制铅蓄电池组的均衡充电的实施，充电状态极大值是单个充电状态的最大值，充电状态极小值是单个充电状态的最小值，均衡充电实施管理部实施上述均衡充电，以使得充电状态极大值进入到比过充电区域低的范围，且使充电状态极小值进入到比硫酸盐化区域高的范围。
[0064]在此，“充电状态极大值”及“充电状态极小值”关于对有限个充电状态值进行统计处理时的充电状态值的分布而言，分别视作成为指标的上端的值及下端的值。由此，如上所述，也可以使“充电状态极大值”为单个充电状态的最大值，使“充电状态极小值”为单个充电状态的最小值。另外，如下所述，也可以基于单个充电状态的平均值及其偏差来设定“充电状态极大值”及“充电状态极小值”。
[0065]关于上述铅蓄电池系统，期望充电状态偏差范围掌握部计算出单个充电状态的平均值及其偏差，且充电状态极大值为上述平均值与上述偏差的1/2的和，充电状态极小值为上述平均值与上述偏差的1/2的差。
[0066]期望上述铅蓄电池系统还具有:充电状态使用范围调整部，其考虑铅蓄电池或铅蓄电池模组的劣化影响而将充电状态极大值及充电状态极小值限制在更窄的限制范围；均衡充电实施计划部，其在充电状态极大值及充电状态极小值从上述限制范围偏离的情况下进行均衡充电的实施计划；均衡充电实施预定通知部，其通知均衡充电的实施预定；和均衡充电实施管理部，其根据均衡充电计划部的上述计划来实施均衡充电。
[0067]期望上述铅蓄电池系统还具有:充电状态偏差显示部，其显示充电状态极大值及充电状态极小值或上述偏差；劣化模型存储部，其存储上述劣化的状况；劣化度推断部，其使用劣化模型存储部来推断上述劣化的程度即劣化度；劣化对应充电状态存储部，其存储劣化度和与劣化度相应的上述限制范围之间的关系；和充电状态使用范围显示部，其显示进行上述调整后的上述限制范围。
[0068]在上述铅蓄电池系统中，上述限制范围可以是，在对硫酸盐化区域的上限值加上充电状态极大值与充电状态极小值的差的1/2而得到值、和从过充电区域的下限值减去充电状态极大值与充电状态极小值的差的1/2而得到的值之间。
[0069]在上述铅蓄电池系统中，均衡充电的实施间隔可以每次不同。
[0070]在上述铅蓄电池系统中，均衡充电的实施间隔根据上述偏差而改变。
[0071 ] 期望上述铅蓄电池系统在实施均衡充电时进行如下控制:从上述电池状态对铅蓄电池或铅蓄电池模组单个地检测充满电状态，并使成为充满电状态的铅蓄电池或铅蓄电池模组的充电电路断开而防止过充电。在此，“充满电状态”是指充电状态为100%。通过该控制，能够抑制由均衡充电中的过充电而导致的正极劣化。
[0072]以下，使用附图详细进行说明。
[0073]图1是表示实施方式的铅蓄电池系统的结构框图。
[0074]铅蓄电池系统I包括:铅蓄电池组101、单个电池状态测定部102、SOC模型存储部103 (充电状态模型存储部)、SOC推断部104 (充电状态推断部)、SOC偏差范围掌握部105(充电状态偏差范围掌握部)、SOC使用范围调整部106 (充电状态使用范围调整部)、均衡充电实施计划部107、均衡充电实施预定通知部108及均衡充电实施管理部109。
[0075]说明它们的功能。
[0076]铅蓄电池组101是由多个铅蓄电池串联或并联连接而成的。更具体而言，是由一个或多个铅蓄电池模组152并联连接而成的，其中，铅蓄电池模组152由多个铅蓄电池151(以下，也称作“单元”或“电池”)串联连接而成。铅蓄电池组101可以是一个铅蓄电池模组152，也可以是由多个铅蓄电池151并联连接而成的一组。
[0077]单个电池状态测定部102包括电流测定部161、电压测定部162及温度测定部163，用于测定铅蓄电池组101的各个铅蓄电池151 (以下，也称作“单个单元”或“单个电池”)或各个铅蓄电池模组152 (以下，也称作“单个单元模组”或“单个电池模组”)的电流(A)、电压(V)、温度(V )等铅蓄电池的状态(称作电池状态)。
[0078]SOC模型存储部103是存储有SOC模型的部位。SOC模型是表示铅蓄电池151的电流、电压、温度等与铅蓄电池151的电池充电状态(SOC)之间的关系的模型。该SOC模型是预先调查铅蓄电池151的特性而制成的。
[0079]此外，关于SOC模型的制作方法，在非专利文献I中，对包括模型的制作顺序在内的一例进行了详细记载。
[0080]SOC推断部104根据由单个电池状态测定部102测定的、与铅蓄电池组101的单个单元或单个电池模组的电流(A)、电压(V)、温度(°C)等相关的测定信息、以及存储于SOC模型存储部103中的和电流(A)、电压(V)、温度(°C)等铅蓄电池的状态与铅蓄电池的充电状态(SOC)之间的关系相关的信息，来推断单个的铅蓄电池的充电状态(S0C)。
[0081]此外，关于使用SOC模型的蓄电池的充电状态(SOC)的推断方法，在专利文献4中详细记载了实施方法。[0082]SOC偏差范围掌握部105根据SOC推断部104所计算出的单个电池的SOC而计算出铅蓄电池组101或铅蓄电池模组152中的SOC的极大值及极小值(充电状态极大值及充电状态极小值)。即，是进行SOC的统计处理以掌握其偏差范围怎样变化及偏差状态、并对偏差是否超出规定阈值进行判断的部位。
[0083]SOC使用范围调整部106在SOC偏差处于规定阈值内的情况下将SOC的使用范围调整成铅蓄电池151不受劣化影响的范围。即，将SOC的使用范围限制在过充电区域的下限值与硫酸盐化区域的上限值之间的更窄的范围(限制范围)来应对劣化。
[0084]均衡充电实施计划部107在SOC偏差超出规定阈值的情况下计划实施均衡充电。
[0085]另外，在该图中，均衡充电实施预定通知部108对均衡充电的实施预定进行通知。以往，由于定期地(每隔2周)实施均衡充电，所以均衡充电的实施时间明确，但是，在像本发明这样根据SOC的偏差来实施均衡充电的情况下，若事先预告下次均衡充电的实施时间(预测时间)，则对铅蓄电池系统的利用者来说容易进行管理。
[0086]均衡充电实施管理部109根据均衡充电实施计划部107的计划来实施均衡充电。
[0087]在本说明书中，所谓SOC的“偏差”，是将多个铅蓄电池151或多个铅蓄电池模组152各自的SOC的差异定量化了。该偏差可以与推断出的所有SOC的最大值与最小值的差相等。由于铅蓄电池151或铅蓄电池模组152的个数有限，所以该偏差在该情况下最大。而且，该情况下，能够针对所有铅蓄电池151或铅蓄电池模组152防止达到硫酸盐化区域或过充电区域的情况。
[0088]另外，该偏差也可以是随着SOC平均值的算出而得到的SOC的误差范围的上限值与下限值的差。即，作为SOC的偏差能够使用平均误差的2倍、标准偏差(σ )的2倍(2 O )、半峰全宽(FWHM:full width at half maximum)等。该情况下,能够针对多数铅蓄电池151或铅蓄电池模组152防止达到硫酸盐化区域或过充电区域的情况。
[0089]另外，作为SOC的偏差能够使用标准偏差的4倍或6倍的值(4σ或6 σ )等。若使用4 σ或6 σ作为SOC的偏差，则能够针对大部分的铅蓄电池151或铅蓄电池模组152防止达到硫酸盐化区域或过充电区域的情况。
[0090]接着，说明处理流程。
[0091]图2是表示实施方式的铅蓄电池系统的处理的流程图。
[0092]首先，单个电池状态测定部102对铅蓄电池组101的单个的模组或单元的状态(电流(A )、电压(V )、温度(°C )等)进行测定(S-201)。
[0093]接着，SOC推断部104利用表示单个的铅蓄电池(也简称为“电池”)的电流、电压、温度与SOC之间的关系的SOC模型存储部103来推断当前的铅蓄电池的单个模组或单元的SOC (S-202)。
[0094]然后，SOC偏差范围掌握部105调查单个电池的SOC的偏差范围，并在以下步骤中判断偏差是在规定范围内还是超出了规定范围(S-203)。
[0095]偏差“在规定范围内”吗？还是“超出了规定范围”？是哪一种状况？ (S-204)。
[0096]若为“在规定范围内”，则SOC使用范围调整部根据单个电池的SOC的偏差范围来调整SOC的使用范围(S-204-a)。此外，SOC的使用范围的调整方法在图4的说明中在后叙述。
[0097]另外，若在“超出了规定范围”的情况下，则均衡充电实施计划部107对实施均衡充电(实施定时、实施方法等)进行计划(S-204-b I)。
[0098]均衡充电实施预定通知部108输出均衡充电实施预定信息(S-204_b2)。此外，图10示出了均衡充电实施预定信息的一例。
[0099]然后，均衡充电实施管理部109根据均衡充计划部107的计划而对铅蓄电池组101实施均衡充电(S-204-b3)。
[0100]通过以上的处理，能够根据单个的电池单元或模组的SOC偏差而以适当定时实施均衡充电，从而能够使铅蓄电池寿命延长。
[0101]使用图4及图5来说明调整SOC的使用范围的例子。
[0102]在图4所示的例子中，通常的SOC的使用范围(不促进劣化的SOC的使用范围)是SOC为30%?90%的区域。即，该使用范围的幅度为60%。
[0103]在实施了均衡充电后，在长时间反复进行充放电期间，在每个电池个体(各个铅蓄电池)的SOC中产生偏差，在本例中，SOC的平均值为50%，SOC高的值为55% (平均+5%)，SOC低的值为45% (平均-5%)，从而产生SOC的偏差。
[0104]该情况下，若要将SOC收窄成SOC高的个体(单元)及SOC低的个体(单元)都在不促进劣化的范围内，则期望SOC的使用范围(以SOC的平均值为基准，考虑了偏差(±5%)在内的SOC的使用范围)被限制在35%?85% (从30+5=35%到90-5=85%之间的区域)。将该被限制的SOC的使用范围称作“限制范围”。本例中的限制范围的幅度为50%。
[0105]另外，在图5所示的例子中，通常的SOC的使用范围(不促进劣化的SOC的使用范围)与图4所示的例子相同，是SOC为30%?90%的区域。
[0106]在实施了均衡充电后，在长时间反复进行充放电期间，在每个电池个体的SOC中产生偏差，在本例中，SOC的平均值为50%，SOC高的值(最大值)为65% (平均+15%)，SOC低的值(最小值)为35% (平均-15%)，SOC的偏差增大。
[0107]在该情况下，若要将SOC收窄成SOC高的个体及SOC低的个体均在不促进劣化的范围内，则SOC的限制范围(以SOC的平均值为基准，考虑了偏差(土 15%)在内的SOC的使用范围)为45%?75% (从30+15=45%到90-15=75%的区域)。
[0108]于是，能够实际使用的SOC的幅度为75-45=30%的量，是原幅度(90-30=60%的量)的二分之一。当偏差像这样增大时，不会促进劣化而能够使用的电池的SOC的范围变窄，因此，在该情况下，需要实施均衡充电以修正电池个体的SOC的偏差。
[0109]接下来，使用图7及图8来说明SOC模型及使用了该SOC模型的充电状态(SOC)的推断。
[0110]图7示出了表示使铅蓄电池的电流值恒定且使温度恒定的情况(温度:25°C，放电电流:8A)下的、铅蓄电池的电压与铅蓄电池的SOC之间的关系的SOC模型(放电模型)的例子。
[0111]另外，图8示出了在使温度恒定的情况下以铅蓄电池的电流值为参数来表示铅蓄电池的电压与铅蓄电池的SOC之间的关系的SOC模型(放电模型)的例子。
[0112]在图7及图8中，都是纵轴为电压(V)(端子电压(V))，横轴为S0C。
[0113]如图7所示，例如，在温度为25°C且流动着8A的电流的情况下，测定端子电压而得到的结果为2.04 (V)。该情况下，能够从图7推断出铅蓄电池的SOC为0.85 (85%)。
[0114]在图7的例子中，仅示出了温度为25 °C、放电电流为8A的例子，但即使例如是温度为25°C的SOC模型，如图8所示，对应各电流值而存在多个特性曲线。另外，对应每个不同的温度、不同的劣化度而存在这样的多条曲线的SOC模型。按各温度、各劣化度都进一步设置特性曲线为好。
[0115]此外，关于SOC模型和使用SOC模型的SOC推断方法(图7及图8)的详细情况，在专利文献4中详细记载了实施方法。另外，关于SOC模型的制作方法，在非专利文献I中详细记载了包括SOC模型的制作顺序在内的一例。
[0116]图9是表示其他实施方式的铅蓄电池系统的结构的框图。
[0117]在该图所示的实施方式中，能够将开始劣化的铅蓄电池的SOC使用范围的变化也考虑在内。
[0118]在本图中，包括:铅蓄电池组101、单个电池状态测定部102、SOC模型存储部103、SOC推断部104 (充电状态推断部)、SOC偏差范围掌握部105 (充电状态偏差范围掌握部)、SOC偏差显示部901 (充电状态偏差显示部)、劣化模型存储部902、劣化度推断部903、劣化对应SOC存储部904 (劣化对应充电状态存储部:存储表示劣化度与SOC使用范围之间的关系的部位)、SOC使用范围调整部106、SOC使用范围显示部905 (充电状态使用范围显示部)、均衡充电实施计划部107、均衡充电实施预定通知部108及均衡充电实施管理部109。
[0119]以这些功能中的与图1不同的部分为中心进行说明。
[0120]SOC偏差显示部901向使用者或外部系统输出(显示等)SOC偏差范围掌握部105所保持的单个电池的SOC偏差。
[0121]劣化模型存储部902是存储有铅蓄电池的劣化状态(劣化的程度)的模型(劣化模型)的部位。另外，劣化度推断部903是使用劣化模型来推断铅蓄电池的劣化状态的部分。对劣化模型及劣化的推断方法设计了各种方法。作为代表例，存在根据铅蓄电池的内部电阻值来推断劣化度的方法。其利用了随着铅蓄电池的劣化推进而内部电阻增大的性质。另夕卜，也可以使用专利文献3所示那样的方法来构筑劣化模型存储部902及劣化度推断部903。
[0122]图10示出了输出SOC偏差的状况(S0C偏差状况)及均衡充电的预告(通知)的画面的例子。
[0123]在本图中，在画面上显示了以下内容。
[0124](I) SOC偏差状况
[0125](2)实施均衡充电的偏差(阈值)
[0126](3)均衡充电的实施预定
[0127](4)通常的SOC的使用范围
[0128]( 5 )考虑了偏差、防止劣化在内的经调整的SOC使用范围
[0129](6)表示自均衡充电起的经过时间、单个电池的SOC偏差状况、下次均衡充电实施预定等的曲线图
[0130]在上述(I)?(5)中，关于(2)实施均衡充电的偏差(阈值)，能够在使用铅蓄电池来实施风力变动抑制的系统侧适当确定。即，能够根据为了进行风力变动抑制而所需要的铅蓄电池的容量具有何种程度的富余来确定。例如，若还预测出未来的电池劣化(容量降低)和其他变动因素从而设置所需容量2倍的电池，则在SOC使用幅度成为一半之前实施SOC使用范围调整，在成为一半时实施均衡充电。[0131]但是，若铅蓄电池的容量富余仅为30%，则考虑如下方法:在SOC的使用范围减少30%之前能够以SOC的使用范围的调整来进行应对，在SOC的使用范围的减少超过30%之前实施均衡充电来修正SOC的偏差。或者，根据状况，即使稍微脱离所推荐的SOC的使用范围，若其为短期间则也是可以的。关于阈值，能够根据电池容量(富余状况)、要以何种程度防止劣化(允许何种程度的使用范围偏离)而确定。
[0132]另外，在本图中，在画面上显示有上述(6)的曲线图。在该曲线图中，以SOC的平均值、SOC中的高的值及SOC中的低的值表示了单个电池的SOC的偏差，但是，除此以外，SOC的偏差的表示方法也可以用平均值及标准偏差来表示，还可以使用其他通常使用的偏差状况的显示方法。
[0133]图11示出了劣化度与SOC的使用范围之间的关系的例子。
[0134]从电气方面的测定数据的观点来看，“铅蓄电池劣化”是指容量减少。例如，也存在将容量从额定容量减少30%的情况定为该电池的寿命的情况。
[0135]在铅蓄电池的容量开始减少的情况下，若将实施均衡充电后的SOC规定为100%，则表观上，能够看到从SOC的使用范围低的铅蓄电池开始减少。例如，在容量从额定容量减少10%的情况下，该电池能够理解为SOC为10% (=0+10%)?100%的电池(所推荐的SOC的使用范围为40% (=30+10%)?90%)的电池。
[0136]在考虑了这样的劣化所带来的容量降低的情况下，劣化对应SOC存储部904所存储的劣化度与SOC的使用范围(不促进劣化的所推荐的SOC的使用范围)之间的关系如该图所示。若考虑了这样的电池劣化所带来的容量降低而预先确定SOC的使用范围，则SOC使用范围调整部106能够考虑电池的劣化状况及单个电池的偏差状况双方来确定适当的SOC的使用范围。
[0137]具体而言，例如，在容量减少10%的劣化电池中，若SOC的偏差在比平均值高的一方为+5%、比平均值低的一方为-5%的情况下，能够将以不促进电池劣化的方式进行调整后的SOC的使用范围定为45% (=40+5%)?85% (=90_5%)。
[0138]在以上说明中，作为蓄电池的例子，使用铅蓄电池进行了说明，但在其他种类的蓄电池的情况下，在能够设定蓄电池的适当充电状态的范围(上限值及下限值)时，能够使用相同的方法来控制均衡充电。
[0139]以下，说明与铅蓄电池系统的使用状况相关的实施例及比较例。
[0140]实施例1
[0141]图12示出了实施例的铅蓄电池系统的使用状况。横轴为均衡充电实施后的经过时间，纵轴为SOC。SOC的使用范围(S0C的允许范围)为30%?90%。
[0142]在本图中，在SOC的偏差的下限值达到30%之前实施下次均衡充电。另一方面，也能够在SOC的偏差的上限值达到90%之前实施均衡充电。
[0143]由此，由于多数铅蓄电池在没有达到硫酸盐化区域的情况下被充电，所以能够抑制铅蓄电池的劣化。
[0144]实施例2
[0145]图13示出了将铅蓄电池的劣化度考虑在内的实施例的铅蓄电池系统的使用状况。横轴为均衡充电实施后的经过时间，纵轴为S0C。使用开始时的SOC的使用范围(S0C的允许范围)为30%?90%。[0146]在该图中，SOC的偏差的下限值随着时间经过而从30%上升。另一方面，SOC的偏差的上限值随着时间经过而从90%下降。即使在这样铅蓄电池的劣化推进的情况下，也能够以收窄在SOC的使用范围中的方式实施均衡充电。
[0147]由此，由于多数铅蓄电池在没有到达硫酸盐化区域的情况下被充电，所以能够抑制铅蓄电池的劣化。
[0148](比较例)
[0149]图14示出了比较例的铅蓄电池系统的使用状况。横轴为均衡充电实施后的经过时间，纵轴为SOC。SOC的使用范围(S0C的允许范围)为30%?90%。
[0150]在该图中，示出了 SOC的平均值为比30%大的值，SOC比SOC平均值低的铅蓄电池到达30%以下。即使从该状态实施下次均衡充电，若反复进行这样的使用，则半数左右的铅蓄电池容易劣化。
[0151]由以上可知，通过考虑SOC的偏差，能够抑制多数铅蓄电池的劣化。
[0152]附图标记说明
[0153]1:铅蓄电池系统，101:铅蓄电池组，102:单个电池状态测定部，103:S0C模型存储部，104 =SOC推断部，105 =SOC偏差范围掌握部，106 =SOC使用范围调整部，107:均衡充电实施计划部，108:均衡充电实施预定通知部，109:均衡充电实施管理部，151:铅蓄电池，152:铅蓄电池模组，161:电流测定部，162:电压测定部，163:温度测定部，901: SOC偏差显示部，902:劣化模型存储部，903:劣化度推断部，904:劣化对应SOC存储部，905:S0C使用范围显示部。
【权利要求】
1.一种铅蓄电池系统，能够控制由一个或多个铅蓄电池或铅蓄电池模组并联连接而成的铅蓄电池组的充电及放电，其中，所述铅蓄电池模组是串联连接多个铅蓄电池而成的，该铅蓄电池系统的特征在于，具有:单个电池状态测定部，其针对所述铅蓄电池或所述铅蓄电池模组单个地测定包含电流、电压及温度在内的电池状态；充电状态模型存储部，其存储所述电池状态与充电状态的相关关系即充电状态模型；充电状态推断部，其根据所述充电状态模型及所述电池状态来推断各个所述铅蓄电池或所述铅蓄电池模组的充电状态即单个充电状态；充电状态偏差范围掌握部，其计算出充电状态极大值及充电状态极小值；和均衡充电实施管理部，其控制所述铅蓄电池组的均衡充电的实施，所述充电状态极大值是所述单个充电状态的最大值，所述充电状态极小值是所述单个充电状态的最小值，所述均衡充电实施管理部实施所述均衡充电，以使得所述充电状态极大值进入到比过充电区域低的范围，且使所述充电状态极小值进入到比硫酸盐化区域高的范围。
2.如权利要求1所述的铅蓄电池系统，其特征在于， 所述充电状态偏差范围掌握部计算出所述单个充电状态的平均值及所述单个充电状态的偏差，所述充电状态极大值为所述平均值与所述偏差的1/2的和，所述充电状态极小值为所述平均值与所述偏差的1/2的差。
3.如权利要求1或2所述的铅蓄电池系统，其特征在于， 还具有:充电状态使用范围调整部，其考虑所述铅蓄电池或所述铅蓄电池模组的劣化影响而将所述充电状态极大值及所述充电状态极小值限制在更窄的限制范围；均衡充电实施计划部，其在所述充电状态极大值及所述充电状态极小值从所述限制范围偏离的情况下进行所述均衡充电的实施计划；均衡充电实施预定通知部，其通知所述均衡充电的实施预定；和均衡充电实施管理部，其根据所述均衡充电计划部的所述计划来实施所述均衡充电。
4.如权利要求3所述的铅蓄电池系统，其特征在于， 还具有:充电状态偏差显示部，其显示所述充电状态极大值及所述充电状态极小值或所述偏差；劣化模型存储部，其存储所述劣化的状况；劣化度推断部，其使用所述劣化模型存储部来推断所述劣化的程度即劣化度；劣化对应充电状态存储部，其存储所述劣化度和与所述劣化度相应的所述限制范围之间的关系；和充电状态使用范围显示部，其显示进行所述调整后的所述限制范围。
5.如权利要求3或4所述的铅蓄电池系统，其特征在于， 所述限制范围为，对所述硫酸盐化区域的上限值加上所述充电状态极大值与所述充电状态极小值的差的1/2而得到值、和从所述过充电区域的下限值减去所述充电状态极大值与所述充电状态极小值的差的1/2而得到的值之间。
6.如权利要求1?5中任一项所述的铅蓄电池系统,其特征在于， 所述均衡充电的实施间隔每次不同。
7.如权利要求1?6中任一项所述的铅蓄电池系统，其特征在于， 所述均衡充电的实施间隔根据所述偏差而变化。
8.如权利要求1?7中任一项所述的铅蓄电池系统，其特征在于， 在实施所述均衡充电时进行如下控制:根据所述电池状态对所述铅蓄电池或所述铅蓄电池模组单个地检测充满电状态，并使成为所述充满电状态的所述铅蓄电池或所述铅蓄电池模组的充电电路断开而防止过充电。
【文档编号】H02J7/04GK103918120SQ201280049839
【公开日】2014年7月9日 申请日期:2012年10月1日 优先权日:2011年10月11日
【发明者】安部圭子, 井上秀树, 泽敏之, 渡边雅浩, 高林久显, 下浦一朗, 福原启介 申请人:新神户电机株式会社