蓄电池系统的控制方法
【专利摘要】本发明提供一种蓄电池系统的控制方法。其技术课题在于：若蓄电池系统成为大规模系统，则为了使单元电压均匀化，必须将所有的单元电压信息汇集至管理电池的控制器中，导致需提高必要的通信速度，增加向控制器的通信配线。针对该技术课题，本发明将电池的总电压作为信息向上位控制器发送，上位控制器向电压高于其他控制器的下位控制器发送放电指示等，使各电池的电压的偏差平衡。
【专利说明】蓄电池系统的控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及由多个蓄电池构成的蓄电池系统的控制方法，尤其涉及用于使蓄电池间的充电状态均匀化的蓄电池系统的控制方法。
【背景技术】
[0002]从电力系统稳定化和智能电网的观点考虑，正在探讨将大规模的蓄电池系统附设至系统和发电厂中。为了得到蓄电池系统所要求的输出、容量，将多个电池单元串联以及并列连接而构成。在对电池系统进行充放电时，在串联连接的电池单元中分别流过相同的电流。由此，只要全部电池单元具有相同的特性，在电池电压中就不会产生偏差。但是，实际上，在电池单元的制造中，内部电阻和电池容量等存在偏差。例如，当自放电的速度在每个电池单元中不同的情况下，随着时间经过而会在单元电压中会产生偏差。如图1所示，在串联连接的电池单元的电压中具有偏差的情况成为特定电池过充电、或者过放电的原因，另夕卜，若为了防止过充电、过放电而将充放电停止，则具有看起来电池容量减少的问题。
[0003]为了解决这种问题，专利文献I公开了一种对电压较高的单元或单元组进行检测并进行放电来使单元电压均匀化的平衡控制机构。如图2所示，该专利文献I的电池系统将多个电池单元101串联连接来作为电池组201，并将电池组201进一步串联连接，由此得到高电压。为了消除电池单元101间的电压偏差，单元控制器202通过单元电压检测电路204来检测单元电压，将其值向上位的蓄电池控制器208传递。蓄电池控制器208基于检测出的单元电压值而对单元放电电路控制部204发出放电指示，以使与单元并联连接的单元放电电路203的开关接通。
[0004]另外，为了消除电池组201间的偏差，蓄电池控制器208根据检测出的单元电压来计算电池组201的电压，对与具有高电压值的电池组201连接的电池组放电电路控制部207发出放电指示。接收到放电指示的电池组放电电路控制部207使电池组放电电路206接通，由此使电池组201放电，能够使电池组201间的电压偏差均匀化。
[0005]在先技术文献
[0006]专利文献1:日本特开2010-029050号公报
[0007]上述专利文献I所公开的平衡控制方式用于分别消除单元间、电池组间的偏差，但为了实施电池系统的平衡控制，需要分别与单元、电池组并联连接的两种放电电路。另夕卜，由于对与电池组并联连接的模块放电电路206施加与电池组电压相当的电压，由此，必须确保与周边电路之间的绝缘距离，从而难以实现基板电路的小型化。而且，在专利文献I的方式中，必须将全部单元电压信息向上位的蓄电池控制器208传递，在处理多个电池组的大规模蓄电池系统中，导致所需要的通信速度增大，而且向蓄电池控制器208的配线变得困难等，具有难以适用上述平衡控制方式的课题。
【发明内容】
[0008]为了解决上述课题，在本发明中，提供一种蓄电池系统，[0009]将多个电池单元串联、并联、或者串并混联连接而构成电池组，
[0010]各个电池组与用于监视、控制属于电池组中的电池单元的第一层级的控制器连接，
[0011]第一层级的控制器具有:
[0012]能够单独检测电池单元的端子间电压的单元电压计测机构；
[0013]能够使属于所述电池组中的所述电池单元单独地放电的单元平衡机构；
[0014]用于将单元电压的最小值或平均值作为代表值而向第二层级的控制器发送的通信机构；和
[0015]能够从上位的第二层级的控制器接收放电指示且向单元平衡机构发出放电指示的控制机构，
[0016]第二层级的控制器具有:
[0017]用于从第I层级控制器获取电压的代表值，并将最小值或平均值作为代表值向上位的第三层级的控制器发送的通信机构；和
[0018]能够从上位的第三层级的控制器接收放电指示，并向下位的第二层级的控制器发出放电指示的控制机构，
[0019]第三层级的控制器具有:
[0020]用于从第2层级控制器获取电压的代表值，并将最小值或平均值作为代表值而向个人电脑等的监视控制装置发送的通信机构；和
[0021]能够从上位的监视控制装置接收放电指示，并向下位的第二层级的控制器发出放电指示的控制机构，在该蓄电池系统中，
[0022]向层级化的蓄电池系统的上位的控制器传递单元电压的信息，
[0023]在每个控制器中计算放电量，
[0024]通过将放电指示向最下层的控制器传递来控制放电电路，从而能够消除单元间的电压偏差、以及控制器间的电压偏差。
[0025]发明的效果
[0026]能够使蓄电池系统的监视、控制层级化，通过与单元并联连接的放电电路使蓄电池系统整体的单元电压均匀化。由此，不需要在各个层级中分别具有平衡控制电路，不需要通过高电压来工作的电路。
[0027]另外，使单元电压的监视层级化，传递单元电压的最小值或平均值等的代表值，由此，能够削减数据量，防止在最上位的控制器中集中有庞大数量的单元数据。
[0028]而且，在第2层级以上的控制器中，不直接计测电池单元，仅进行通信和控制，由此，由于能够通过带有同样功能的控制器来扩张层级，所以蓄电池系统的大容量化变得容易。
【专利附图】
【附图说明】
[0029]图1是表示在电池单元的电压中具有偏差时的充放电的情况的图。
[0030]图2是用于说明现有的蓄电池系统的图。
[0031]图3是能够适用本发明的层级控制蓄电池系统的概念图。
[0032]图4是适用了本发明的层级控制蓄电池系统的实施例。[0033]图5是层级化蓄电池系统中的平衡控制流程。
[0034]图6是实施例二的平衡控制流程。
[0035]图7是表示实施例二的控制的具体例的图。
[0036]图8是实施例二的平衡控制流程。
[0037]图9是表示实施例三的控制的具体例的图。
[0038]图10是实施例四的平衡控制流程。
[0039]图11是表示实施例四的控制的具体例的图。
[0040]图12是实施例五的平衡控制流程。
[0041]图13是表示实施例五的控制的具体例的图。
[0042]附图标记说明
[0043]101 电池单元
[0044]201电池组
[0045]202单元控制器
[0046]203单元放电电路
[0047]204单元电压检测电路/单元放电电路控制部
[0048]205模块控制器
[0049]206模块放电电路
[0050]207模块放电电路控制部
[0051]208蓄电池控制器
[0052]301蓄电池控制器I (层级I控制器)
[0053]302蓄电池控制器2 (层级I控制器)
[0054]303蓄电池控制器3 (层级I控制器)
[0055]304蓄电池控制器4 (层级I控制器)
[0056]305蓄电池控制器5 (层级2控制器)
[0057]306蓄电池控制器6 (层级2控制器)
[0058]307蓄电池控制器7 (层级3控制器)
[0059]308监视控制装置
[0060]401电源电路
[0061]402单元电压检测电路
[0062]403层级I控制器的通信及控制部
[0063]404层级1-层级2控制器间的通信配线(绝缘通信)
[0064]405层级2控制器的电源电路(外部电源)
[0065]406层级2控制器的通信及控制部
[0066]407层级2-层级3控制器间的通信配线
[0067]408层级3控制器的电源电路(外部电源)
[0068]409层级3控制器的通信及控制部
[0069]501第I层级的平衡控制
[0070]502第2层级的平衡控制
[0071]503第3层级的平衡控制【具体实施方式】
[0072]实施例一
[0073]为了说明本实施例所示的层级控制蓄电池系统，在图3中示出由3层级构成的电池系统的概念图。
[0074]将多个电池组101串联、并联、或串并混联连接而构成第一?第四组电池201-1?201-4。为了使电池单元101间的电压均匀化，第I层级控制器301?304分别与第一?第四组电池201-1?201-4连接，监视各电池单元101的电压来实施平衡控制。第2层级控制器从多个第I层级控制器获取电压信息，对第I层级控制器发出平衡控制的指示。第3层级控制器从多个第2层级控制器获取电压信息，对第2层级控制器发出平衡控制的指示。
[0075]在第3层级的上位连接有能够显示个人电脑等的电池系统的状态的监视控制装置308,作为整体而构成一个蓄电池系统。
[0076]并非通过一台控制器来检测全部的单元电压，而是将蓄电池系统的控制层级化，由此能够不在上位的蓄电池控制器中集中大量的单元电压数据地增大蓄电池系统的容量。
[0077]图4表示用于实现层级控制蓄电池系统的各控制器的构成。将多个电池单元101串联、并联、或者串并混联连接而构成电池组201，各个电池组201与用于监视、控制属于电池组201中的各电池单元101的第I层级控制器301?304连接。
[0078]第I层级的控制器301具有:
[0079]从电池组201-1产生电源的电源电路401 ；
[0080]能够单独检测电池单元的端子间电压的单元电压计测机构402 ；
[0081]能够使属于上述电池组201-1中的电池单元101单独地放电的单元平衡机构203 ；和
[0082]用于将单元电压的最小值或平均值作为代表值而向上位的第2层级的控制器305发送的通信部、以及能够从上位的第2层级的控制器接收放电指示且对单元平衡机构发出放电指示的控制部403。
[0083]通信及控制部403在与上位控制器连接时，通过光耦合器、电容器、无线通信等绝缘通信机构而连接，在通信配线404的连接中能够适用串级链(daisy chain)、总线、或星型等连接方式。
[0084]控制器302?304与控制器301同样地，由电源电路401、单元电压计测机构402、单元平衡机构203、和通信及控制部403构成。
[0085]第2层级的控制器305具有:
[0086]从电池单元之外供给电源的外部电源电路405 ;和
[0087]通信及控制部406，其从第I层级控制器301、302获取电压的代表值，将最小值或平均值作为代表值向上位的第3层级控制器307发送，并能够从上位的第3层级控制器307接收放电指示，对下位的第I层级控制器发出放电指示。
[0088]控制器306与控制器305同样地，由电源电路405、和通信及控制部406构成。第2层级控制器和第3层级控制器通过串级链、总线连接等的通信配线407而连接。
[0089]第3层级控制器307具有:
[0090]从电池单元之外供给电源的外部电源电路408 ;和[0091]通信及控制部409，用于从第2层级控制器305、306获取电压的代表值，将最小值或平均值作为代表值向个人电脑等的监视控制装置308发送，并能够接收来自监视控制装置308的放电指示，对下位的第2层级控制器发出放电指示。
[0092]图5表示由3层级构成的层级化电池系统中的平衡控制的流程。
[0093]第I层级控制器301通过单元电压计测机构402获取自身所监视的电池单元101的电压信息，并将单元电压的最小值或平均值作为代表电压信息向上位的第2层级的控制器传递。第I层级的控制器301根据从第2层级的控制器305接收到的放电指示、和自身所计测的单元电压信息来判断应该放电的单元，通过单元平衡机构203进行放电控制。第I层级的控制器301定期进行该一系列的平衡控制501。
[0094]第2层级的控制器305从自身所管理的第I层级的控制器301、以及302分别获取代表电压信息，并将从第I层级的控制器获取的代表电压的最小值或者平均值作为控制器305的代表电压信息，而向上位的第3层级的控制器307传递。第2层级的控制器305根据从第3层级的控制器307接收到的放电指示、和自身所获取的第I层级的代表电压信息来判断应该发出放电指示的控制器，并对相应第I层级的控制器传递放电指示。第2层级的控制器305定期进行该一系列的动作502。
[0095]第3层级的控制器307从自身所管理的第2层级的控制器305、以及306分别获取代表电压信息，并将从第2层级的控制器获取的代表电压的最小值或者平均值作为控制器307的代表电压信息，而向上位的监视控制装置308传递。第3层级的控制器307根据从监视控制装置308接收到的放电指示、和自身所获取的第2层级的代表电压信息来判断应该发出放电指示的控制器，并向相应第2层级的控制器传递放电指示。第3层级的控制器307定期进行该一系列的动作503。
[0096]在各个层级中定期实施平衡控制，由此能够使蓄电池系统整体的单元电压均匀化。另外，由于为仅使第I层级的控制器301~304具有单元平衡机构203的结构，因此不需要在每个层级中具有放电电路，能够缩小上位控制器的电路规模。
`[0097]实施例二
[0098]说明能够适用于实施例一的结构中的平衡控制方式。
[0099]通常，在蓄电池系统中需要通知用户当前的充电率为多少。即使在电池单元的充电状态中具有偏差的情况下，作为对剩余充电容量、剩余放电容量进行考量的基准，了解蓄电池系统的当前平均充电率的情况也是重要的。蓄电池系统的平均充电率能够根据全部单元的平均电压算出，由此，层级控制蓄电池系统的控制器向上位的控制器传递各自所管理的单元组的平均电压。
[0100]在实施例二中，记述向上位传递单元的平均电压的情况下的平衡控制、以及放电指示的计算方式。图6示出实施例二的平衡控制的流程图。当第η层级控制器管理m个第η-1层级控制器时，第η层级的控制器获取m个第η-1层级的代表电压信息(V^1), V(Iri,2)，…，、11_1,?0)(步骤3601)。在控制器为第I层级(η = I)的情况下，从第η-1层级获取的电压意味着单元电压。
[0101]此时，将从η-1层级收集的m个代表电压信息的平均值设定为用于实施平衡控制的第η层级的判断基准Vref ω (步骤S602)，将代表电压信息的平均值作为第η层级的代表电压值向上位的第η+1层级控制器传递。在此，基准值Vrefw如下述(数式I)所示地计笪
[0102]【数式I】
[0103]Vref (n) = Average (Vin^1 a), Vin^1 j2),…，Vto-U))(数式 I)
[0104]在此，在第n-1层级的第m控制器的代表电压比平衡控制基准值Vref(η)高出阈值(Vth)以上的情况下，将与Vref (η)之间的差值Λ 作为平衡控制指示而施加给第m控制器(步骤S604、步骤S605)。阈值电压Vth能够预先设定。此时，向第η-1层级的第m控制器的放电指示值由下述(数式2)计算。
[0105]【数式2】
[0106]AV(n_ljm) = m)-Vref (n)
[0107](在Vnu-Vref (n) < Vth 时，Δ Vf^ljm) = O)(数式 2)
[0108]将放电指示作为差值而发送的原因在于，即使在平衡控制实施中因充放电动作而导致V^m)中途发生变化，也能够通过放电差值的量来可靠地保持平衡。另外，第η层级的控制器从上位的第η+1层级控制器也同样地接收放电指示。对于第η层级的控制器，在具有来自上位的第η+1层级控制器的放电指示AVfcm),且对下位的第η-1层级控制器的放电指示为O的情况下，将来自上位的第η+1层级控制器的放电指示向下位的第η-1层级的全部控制器传递(S607)。但是，在出现从第η层级的控制器向下位的第η-1层级控制器的放电指示Λ Vilriim)的情况下，优先向下位的第η-1层级控制器传递放电指示AV(Iri,m)(步骤S605)。在没有来自上位的第η+1层级控制器的放电指示，且也没有对下位的第η-1层级控制器的放电指示的情况下，传递无放电指示的信息= O)(步骤S608)。通过定期重复这一系列的平衡控制，能够使系统整体的单元电压均匀化。
[0109]使用图7说明实施例二的平衡控制动作。图7是表示以第η层级为中心的三个层级的控制器的连接关系的图。首先，使第η-1层级的第1、第2、第m控制器的代表电压分别为 3.6V、3.4V、3.5V0
[0110]第η层级的控制器首先从所有第η-1层级控制器获取代表电压信息(步骤S601)。第η层级的控制器通过计算求出从η-1层级获取的代表电压的平均值(3.5V)并将其作为第η层级的代表电压，向上位的第η+1层级传递(步骤S603)。
[0111]在此，在第η层级的控制器的阈值电压Vth设定成小于0.1V的情况下，第η层级的控制器对第η-1层级的第I控制器发送放电指示Λ Vm.d = -0.1V。此时，在从上位的第η+1层级的控制器发送有放电指示AVfel) = -0.2V的情况下，直到向第η-1层级的所有控制器的放电指示成为O之前，第η层级控制器不向下位传递来自第η+1层级的放电指示。由于使向下位的第η-1层级的指示优先于来自上位的第η+1层级的指示，因此能够防止在单元电压偏差的状态下执行上位的放电指示，能够高效地使单元电压均匀化。
[0112]通过重复上述实施例二所示的平衡控制，能够消除蓄电池系统内的单元电压的偏差。
[0113]实施例三
[0114]说明能够适用于实施例一的结构中的平衡控制方式。
[0115]在实施例三中， 记述在向上位传递单元的平均电压的同时将从下位收集的代表电压值中的最小电压值作为平衡控制的基准电压的控制方式、以及放电指示的计算方式。图8示出实施例三的平衡控制的流程图。[0116]当第η层级控制器管理m个第n_l层级控制器时，第η层级的控制器获取m个第η-1层级的代表电压信息(Vm)，V(n_lj2),…，m))(步骤S801)。在控制器为第I层级(η = I)的情况下，从第η-1层级获取的电压意味着单元电压。
[0117]此时，将从第η-1层级收集的m个代表电压信息的最小值设定为用于实施平衡控制的第η层级的判断基准Vref ω (步骤S802)，将代表电压信息的平均值作为第η层级的代表电压值而向上位的第η+1层级控制器传递。在此，基准值Vref ω如下述(数式3)所示地计算。
[0118]【数式3】
[0119]Vrefw = Minimum(Vm)，VtoH …，VilriJ)(数式 3)
[0120]在此，在η-1层级的第m控制器的代表电压比平衡控制基准值Vref(n)高出阈值(Vth)以上的情况下，将与Vrefw之间的差值AVfcim)作为平衡控制指示而施加给第m控制器(步骤S604、步骤S605)。阈值电压Vth能够预先设定。此时，向第η-1层级的第m控制器的放电指示值由下述(数式4)计算。
[0121]【数式4】
[0122]AV(n_ljm) = m)-Vref (n)
[0123](在Vnu-Vref (n) < Vth 时，Δ Vf^ljm) = O)(数式 4)
[0124]关于第η层级的控制器，在具有来自上位的第η+1层级控制器的放电指示AV(n,m)，且对下位的第η-1层级控制器的放电指示为O的情况下，将来自上位的第η+1层级控制器的放电指示向下位的第η-1层级的全部控制器传递(步骤S807)。但是，在出现从第η层级的控制器向下位的第η-1层级控制器的放电指示AVilriim)的情况下，优先向下位的第η-1层级控制器传递放电指示八、11_1,?1)(步骤3805)。在没有来自上位的第η+1层级控制器的放电指示，且也没有对下位的第η-1层级控制器的放电指示的情况下，传递无放电指示的信息(AVil^m) = O)(步骤S808)。通过定期重复这一系列的平衡控制，能够使系统整体的单元电压均匀化。
[0125]使用图9说明实施例三的平衡控制动作。图9是表示以第η层级为中心的三个层级的控制器的连接关系的图。首先，使第η-1层级的第1、第2、第m控制器的代表电压分别为3.6V、3.4V、3.5V。第η层级的控制器首先从所有的第n_l层级控制器获取代表电压信息(步骤S801)。第η层级的控制器求出从η-1层级获取的代表电压的最小值(3.4V)并将其作为第η层级的平衡控制基准值Vref(n)，将从η-1层级获取的代表电压的平均值作为第η层级的代表电压，并向上位的第η+1层级控制器传递(步骤S803)。
[0126]在此，在第η层级的控制器的阈值电压Vth设定成小于0.1V的情况下，第η层级的控制器对第η-1层级的第I控制器发送放电指示= -0.IV。此时，在从上位的第η+1层级的控制器发送有放电指示Λ Vfcl) = -0.4V的情况下，直到向第η-1层级的所有控制器的放电指示成为O以前，第η层级控制器不向下位传递来自第η+1层级的放电指示。
[0127]通过重复上述实施例三所示的平衡控制，能够消除蓄电池系统内的单元电压的偏差。
[0128]实施例四
[0129]说明能够适用于实施例一的结构中的平衡控制方式。
[0130]在实施例四中，记述在向上位传递单元的平均电压的同时将从下位收集的代表电压值中的最小电压值作为平衡控制的基准电压，而且以来自上位的放电指示来更新平衡控制基准电压的控制方式、以及放电指示的计算方式。图10表示实施例四的平衡控制的流程图。
[0131]当第η层级控制器管理m个第n_l层级控制器时，第η层级的第χ控制器获取m个第η-1层级的代表电压信息(Vm)，V(n_lj2),…，V(n_ljm))(步骤S1001)。
[0132]在控制器为第I层级(η = I)的情况下，从第η-1层级获取的电压意味着单元电压。第η层级的第X控制器分别算出从第η-1层级收集的m个代表电压信息的(I)平均值和(2)最小值(步骤S1002)，并将(I)平均值作为第η层级的代表电压值而向上位的第η+1层级控制器传递(步骤S1003)。
[0133]在此，第η层级的第X控制器从上位的第η+1层级接收放电指示AV(n,x)，能够通过
(3)= (1)-Λν(η,χ)来求出(3) “上位的第η+1层级控制器的目标电压(VTCT)”。即，Vtct能够由下述(数式5)算出。
[0134]【数式5】
[0135]Vtgt = Average (V(n_ia), V(n_lj2),…，Vto-U)) _ Λ Vfeni)(数式 5)
[0136]此时，比较⑵第η-1层级的最小值与(3)目标电压Vtct，将值较小的-方设定为平衡控制的目标值Vrefw (步骤S1006)。在第η_1层级的第m控制器的代表电压比平衡控制基准值Vrefw高出阈值(Vth)以上的情况下，将与Vrefw之间的差值作为平衡控制指示而施加给第m控制器(步骤S1008、步骤S1009、步骤S1010)。阈值电压Vth能够预先设定。此时，向第η-1层级的第m控制器的放电指示值由下述(数式6)计算。
[0137]【数式6】
[0138]AV(n_ljm) = m)-Vref (n)
[0139](在VmVrefw ( Vth 时，AV(^m) = O)(数式 6)
[0140]使用图11说明实施例四所示的平衡控制。图11是表示以第η层级为中心的三个层级的控制器的连接关系的图。首先，使第η-1层级的第1、第2、第m控制器的代表电压分别为 3.6V、3.4V、3.5V。
[0141]第η层级的控制器首先从所有的第η-1层级控制器获取代表电压信息(步骤S1001)o第η层级的控制器求出从第η-1层级获取的代表电压的平均值(3.5V)并将其作为第η层级的代表电压，向上位的第η+1层级控制器传递(步骤S1003)。
[0142]在此，在第η层级的控制器从上位的第η+1层级控制器接收到放电指示(-0.4V)时，第η层级控制器通过3.5V-0.4V而算出目标电压为3.1V。比较该目标电压和第η_1层级的各控制器的代表电压，将更低的值设定为第η层级的平衡控制基准电压(步骤S1006)。在第η-1层级的各控制器的代表电压比平衡控制基准电压高出阈值以上的情况下，将其差值作为放电指示而向第η-1层级的相应控制器发送(步骤S1009)。
[0143]通过重复上述实施例四所示的平衡控制，能够消除蓄电池系统内的单元电压的偏差。
[0144]实施例五
[0145]说明能够适用于实施例一的结构中的平衡控制方式。
[0146]在实施例五中，记述将最小电压作为代表电压向上位的层级传递的情况下的控制方式、以及放电指示的计算方式。图12表示实施例五的平衡控制的流程图。[0147]在第η层级控制器管理m个第n_l层级控制器时，第η层级的第χ控制器获取m个第η-1层级的代表电压信息(VmpVn2),…，Vto^))(步骤S1201)。在控制器为第I层级(η= I)的情况下，从第η-1层级获取的电压意味着单元电压。第η层级的第X控制器算出从第η-1层级收集的m个代表电压信息的最小值(步骤S1202)，并将该最小值作为第η层级的代表电压值而向上位的第η+1层级控制器传递(步骤S1203)。在此，第η层级的第X控制器从上位的第η+1层级接收放电指示Λ V(n,x)，上位的第η+1层级控制器的目标电压(Vtct)能够由下述(数式7)算出。
[0148]【数式7】
[0149]Vtgt = Minimum(V^ljl), V(n_lj2),…，VtoU))_ΛV(n,x)(数式 7)
[0150]此时，比较第η-1层级的最小值与目标电压Vtct，将值较小的一方设定为平衡控制的目标值Vrefw (步骤S1206)。在第η_1层级的第m控制器的代表电压比平衡控制基准值Vrefw高出阈值(Vth)以上的情况下，将与Vref (η)之间的差值AV^m)作为平衡控制指示而施加给第m控制器(步骤S1208、步骤S1209、步骤S1210)。
[0151]阈值电压Vth能够预先设定。此时，向第η-1层级的第m控制器的放电指示值由下述(数式8)计算。
[0152]【数式8】
[0153]AV(n_ljm) = m)-Vref (n)
[0154](在Vnm)-Vrefw ≤Vth 时,Δ VtoU = O)(数式 8)
[0155]使用图12说明实施例五的平衡控制。图12是表示以第η层级为中心的三个层级的控制器的连接关系的图。首先，使第η-1层级的第1、第2、第m控制器的代表电压分别为
3.6V、3.4V、3.5V。
[0156]第η层级的控制器首先从所有的第η-1层级控制器获取代表电压信息(步骤S1201)。第η层级的控制器求出从第η-1层级获取的代表电压的最小值(3.4V)并将其作为第η层级的代表电压，向上位的第η+1层级传递(步骤S1203)。在此，在第η层级的控制器从上位的第η+1层级控制器接收到放电指示(-0.3V)时，第η层级控制器通过3.4V-0.3V而算出目标电压为3.1V。比较该目标电压和第η-1层级的各控制器的代表电压，将更低的值设定为第η层级的平衡控制基准电压(步骤S1206)。
[0157]在第η-1层级的各控制器的代表电压比平衡控制基准电压高出阈值以上的情况下，将其差值Λ Vmm作为放电指示而向第η-1层级的相应控制器发送(步骤S1209)。通过重复上述实施例五所示的平衡控制，能够消除蓄电池系统内的单元电压的偏差。
[0158]实施例六
[0159]在实施例1~5的方式中，将单元电压信息替换为电池单元的充电率信息，也能够实施同样的平衡控制。
【权利要求】
1.一种蓄电池系统的控制方法，其特征在于，将多个电池单元串联、并联、或串并混联连接而作为电池组，将多个所述电池组串联、并联、或串并混联连接而作为第一组电池~第四组电池，在第一层级中准备第一控制器~第四控制器，在所述第一层级的上一层级具有第二层级，该第二层级具有第五控制器及第六控制器，在所述第二层级的上一层级具有第三层级，该第三层级具有第七控制器，所述第一组电池~第四组电池分别与所述第一控制器~第四控制器一对一地对应，准备所述第一控制器~第四控制器，使得所述第一控制器~第四控制器分别具有:第一单元电压计测机构~第四单元电压计测机构、单元平衡机构以及第一通信及控制机构~第四通信及控制机构，其中，所述第一单元电压计测机构~第四单元电压计测机构具有单独检测分别属于所述第一组电池~第四组电池的所述电池单元的每一个电池单元的端子间电压的功能，所述单元平衡机构使分别属于所述第一组电池~第四组电池的所述电池单元单独地放电，(a)分别属于所述第一控制器~第四控制器的所述第一通信及控制机构~第四通信及控制机构，分别使用利用属于其控制器的多个单元电压计测机构而分别检测出的所述电池单元的所述每一个电池单元的端子间电压值，并将这些值的平均值作为第一代表值~第四代表值，并且，将平均值、最小值中的预先决定的某一方作为第一基准值~第四基准值，(b)分别属于所述第一控制器~第四控制器的所述第一通信及控制机构~第四通信及控制机构，将所述第一代表 值及第二代表值发送到设在所述第五控制器内的第五通信及控制机构，并将所述第三代表值及第四代表值发送到设在所述第六控制器内的第六通信及控制机构，所述第五通信及控制机构将所述第一代表值及第二代表值的平均值作为第五代表值，另外，将所述第一代表值及第二代表值的平均值、最小值中的预先决定的某一方作为第五基准值，所述第六通信及控制机构将所述第三代表值及第四代表值的平均值作为第六代表值，另外，将所述第三代表值及第四代表值的平均值、最小值中的预先决定的某一方作为第六基准值，所述第五通信及控制机构将所述第五代表值发送到设在所述第七控制器内的第七通信及控制机构，所述第六通信及控制机构将所述第六代表值发送到设在所述第七控制器内的第七通信及控制机构，所述第七通信及控制机构将所述第五代表值及第六代表值的平均值作为第七代表值，另外，将所述第五代表值及第六代表值的平均值和最小值中的预先决定的某一方作为第七基准值，(c)在所述第五代表值比所述第七基准值高出规定的第三层级中的阈值以上的情况下、或者在所述第六代表值比所述第七基准值高出所述第三层级中的阈值以上的情况下，所述第七通信及控制机构对所述第五通信及控制机构或第六通信及控制机构发出第七放电指示，该第七放电指示用于在所述第五代表值及第六代表值超过将所述第三层级中的阈值与所述第七基准值相加而得到的第七目标值的情况下对相应的控制器指示放电来使所述第五代表值及第六代表值接近于所述第七目标值，(d)(dl)在所述第一代表值比所述第五基准值高出第二层级中的规定的阈值以上的情况下、或者在所述第二代表值比所述第五基准值高出所述第二层级中的阈值以上的情况下，所述第五通信及控制机构对所述第一通信及控制机构或第二通信及控制机构发出第五放电指示，该第五放电指示用于在所述第一代表值及第二代表值超过将所述第二层级中的阈值与所述第五基准值相加而得到的第五目标值的情况下对相应的第一控制器或第二控制器指示放电来使所述第一代表值及第二代表值接近于所述第五目标值，在所述第一代表值及第二代表值没有超过将所述第二层级中的阈值与所述第五基准值相加而得到的第五目标值的情况下，对第一控制器或第二控制器传递所述第五控制器接收到的第七放电指示作为第五放电指示，(d2)在所述第三代表值比所述第六基准值高出规定的第二层级中的阈值以上的情况下、或者在所述第四代表值比所述第六基准值高出所述第二层级中的阈值以上的情况下，所述第六通信及控制机构对所述第三通信及控制机构或第四通信及控制机构发出第六放电指示，该第六放电指示用于在所述第三代表值及第四代表值超过将所述第二层级中的阈值与所述第六基准值相加而得到的第六目标值的情况下对相应的第三控制器或第四控制器指示放电来使所 述第三代表值及第四代表值接近于所述第六目标值，在所述第三代表值及第四代表值没有超过将所述第二层级中的阈值与所述第六基准值相加而得到的第六目标值的情况下，对第三控制器或第四控制器传递所述第六控制器接收到的第七放电指示作为第六放电指示，(e)(el)在分别属于所述第一组电池、第二组电池的所述电池单元的所述每一个电池单元的端子间电压值，比所述第一基准值、第二基准值高出规定的第一层级中的阈值以上的情况下，所述第一通信及控制机构、第二通信及控制机构对与该电池单元连接的所述单元平衡机构发出第一指示、第二指示，该第一指示、第二指示用于通过使该电池单元单独地仅放电规定时间而放电成其端子间电压接近于将所述第一层级中的阈值与所对应的所述第一基准值、第二基准值相加而得到的第一目标值、第二目标值，在分别属于所述第一组电池、第二组电池的所述电池单元的所述每一个电池单元的端子间电压值，没有比所述第一基准值、第二基准值高出规定的第一层级中的阈值以上的情况下，并在接收到第五放电指示的情况下，所述第一通信及控制机构、第二通信及控制机构对与该电池单元连接的所述单元平衡机构发出第一指示、第二指示，该第一指示、第二指示用于通过使全部的电池单元仅放电由第五放电指示指定的规定时间而放电成其端子间电压接近于将所述第一层级中的阈值与所对应的所述第五基准值相加而得到的第一目标值、第二目标值，(e2)在分别属于所述第三组电池、第四组电池的所述电池单元的所述每一个电池单元的端子间电压值，比所述第三基准值、第四基准值高出规定的第一层级中的阈值以上的情况下，所述第三通信及控制机构、第四通信及控制机构对与该电池单元连接的所述单元平衡机构发出第三指示、第四指示，该第三指示、第四指示用于通过使该电池单元单独地仅放电规定时间而放电成其端子间电压接近于将所述第一层级中的阈值与所对应的所述第三基准值、第四基准值相加而得到的第三目标值、第四目标值，在分别属于所述第三组电池、第四组电池的所述电池单元的所述每一个电池单元的端子间电压值，没有比所述第三基准值、第四基准值高出第一层级中的规定的阈值以上的情况下，且在接收到第六放电指示的情况下，所述第三通信及控制机构、第四通信及控制机构对与该电池单元连接的所述单元平衡机构发出第三指示、第四指示并返回至所述(a)，该第三指示、第四指示用于通过使全部的电池单元仅放电由第六放电指示指定的规定时间而放电成其端子间电压接近于将所述第一层级中的阈值与所对应的所述第六基准值相加而得到的第三目标值、第四目标值，(h)通过重复所述(a)~(e)的处理，来控制所述端子间电压，以缩小多个所述电池单元间的端子间电压的偏差。
2.一种蓄电池系统的控制方法，其特征在于，将多个电池单元串联、并联、或串并混联连接而作为电池组，将多个所述电池组串联、并联、或串并混联连接而作为第一组电池~第四组电池，在第一层级中准备第一控制器~第四控制器，在所述第一层级的上一层级具有第二层级，该第二层级具有第五控制器及第六控制器，在所述第二层级的上一层级具有第三层级，该第三层级具有第七控制器，所述第一组电池~第 四组电池分别与所述第一控制器~第四控制器一对一地对应，准备所述第一控制器~第四控制器，使得所述第一控制器~第四控制器分别具有:第一单元电压计测机构~第四单元电压计测机构、单元平衡机构以及第一通信及控制机构~第四通信及控制机构，其中，所述第一单元电压计测机构~第四单元电压计测机构具有单独检测分别属于所述第一组电池~第四组电池的所述电池单元的每一个电池单元的端子间电压的功能；所述单元平衡机构使分别属于所述第一组电池~第四组电池的所述电池单元单独地放电，(a)分别属于所述第一控制器~第四控制器的所述第一通信及控制机构~第四通信及控制机构，分别使用利用属于其控制器的多个单元电压计测机构而分别检测出的所述电池单元的所述每一个电池单元的端子间电压值，将这些值的平均值、最小值中的预先规定的某一方作为第一代表值~第四代表值，并且，将最小值作为第一基准值~第四基准值，(b)分别属于所述第一控制器~第四控制器的所述第一通信及控制机构~第四通信及控制机构，将所述第一代表值及第二代表值发送到设在所述第五控制器内的第五通信及控制机构，并将所述第三代表值及第四代表值发送到设在所述第六控制器内的第六通信及控制机构，所述第五通信及控制机构将所述第一代表值及第二代表值的平均值、和最小值中的预先规定的某一方作为第五代表值，并且，将所述第一代表值及第二代表值的最小值作为第五基准值，所述第六通信及控制机构将所述第三代表值及第四代表值的平均值、和最小值中的预先规定的某一方作为第六代表值，并且，将所述第三代表值及第四代表值的最小值作为第六基准值，所述第五通信及控制机构将所述第五代表值发送到设在所述第七控制器内的第七通信及控制机构，所述第六通信及控制机构将所述第六代表值发送到设在所述第七控制器内的第七通信及控制机构，所述第七通信及控制机构将所述第五代表值及第六代表值的平均值和最小值中的预先规定的某一方作为第七代表值，并且，将所述第五代表值及第六代表值的最小值作为第七基准值，(C)在所述第五代表值比所述第七基准值高出规定的第三层级中的阈值以上的情况下、或者在所述第六代表值比所述第七基准值高出所述第三层级中的阈值以上的情况下，所述第七通信及控制机构对所述第五通信及控制机构或第六通信及控制机构发出第七放电指示，该第七放电指示用于在所述第五代表值及第六代表值超过将所述第三层级中的阈值与所述第七基准值相加而得到的第七目标值的情况下对相应的控制器指示放电以使所述第五代表值及第六代表值接近于所述第七目标值，(d)(dl)所述第五控制器算出从所述第五代表值减去第七放电指示值而得到的第五目标值，在所述第五目标值比第五基准值小的情况下，重新设定第五基准值为第五目标值，(d2)所述第六控制器算出从所述第六代表值减去所述第七放电指示值而得到的第六目标值，在所述第六目标值比第六基准值小的情况下，重新设定第六基准值为第六目标值，(e)(el)在所述第一代表 值比所述第五基准值高出规定的第二层级中的阈值以上的情况下、或者在所述第二代表值比所述第五基准值高出所述第二层级中的阈值以上的情况下，所述第五通信及控制机构对所述第一通信及控制机构或第二通信及控制机构发出第五放电指示，该第五放电指示用于在所述第一代表值及第二代表值超过将所述第二层级中的阈值与所述第五基准值相加而得到的第五目标值的情况下对相应的第一控制器或第二控制器指示放电以使所述第一代表值及第二代表值接近于所述第五目标值，(e2)在所述第三代表值比所述第六基准值高出规定的第二层级中的阈值以上的情况下、或者在所述第四代表值比所述第六基准值高出所述第二层级中的阈值以上的情况下，所述第六通信及控制机构对所述第三通信及控制机构或第四通信及控制机构发出第六放电指示，该第六放电指示用于在所述第三代表值及第四代表值超过将所述第二层级中的阈值与所述第六基准值相加而得到的第六目标值的情况下对相应的第三控制器或第四控制器指示放电以使所述第三代表值及第四代表值接近于所述第六目标值，(f)(fl)所述第一控制器、第二控制器算出从所述第一代表值、第二代表值分别减去第五放电指示值而得到的第一目标值、第二目标值，在所述第一目标值、第二目标值比第一基准值、第二基准值小的情况下，分别重新设定第一基准值、第二基准值为第一目标值、第二目标值，(f2)所述第三控制器、第四控制器算出从所述第三代表值、第四代表值分别减去第六放电指示值而得到的第三目标值、第四目标值，在所述第三目标值、第四目标值比第三基准值、第四基准值小的情况下，分别重新设定第三基准值、第四基准值为第三目标值、第四目标值，(g)(gl)在分别属于所述第一组电池、第二组电池的所述电池单元的所述每一个电池单元的端子间电压值，比所述第一基准值、第二基准值高出规定的第一层级中的阈值以上的情况下，所述第一通信及控制机构、第二通信及控制机构对与该电池单元连接的所述单元平衡机构发出第一指示、第二指示，该第一指示、第二指示用于通过使该电池单元单独地仅放电规定时间而放电成其端子间电压接近于将所述第一层级中的阈值与所对应的所述第一基准值、第二基准值相加而得到的第一目标值、第二目标值， (g2)在分别属于所述第三组电池、第四组电池的所述电池单元的所述每一个电池单元的端子间电压值，比所述第三基准值、第四基准值高出规定的第一层级中的阈值以上的情况下，所述第三通信及控制机构、第四通信及控制机构对与该电池单元连接的所述单元平衡机构发出第三指示、第四指示并返回至所述(a)，该第三指示、第四指示用于通过使该电池单元单独地仅放电规定时间而放电成其端子间电压接近于将所述第一层级中的阈值与所对应的所述第三基准值、第四基准值相加而得到的第三目标值、第四目标值， (h)通过重复所述(a)~(g)的处理，来控制所述端子间电压，以缩小多个所述电池单元间的端子间电压的偏差。
3.一种蓄电池系统的控制方法，其特征在于， 将多个电池单元串联、并联、或串并混联连接而作为电池组， 将多个所述电池组串联、并联、或串并混联连接而作为第一组电池~第四组电池， 在第一层级中准备第一控制器~第四控制器， 在所述第一层级的上一层级具有第二层级，该第二层级具有第五控制器及第六控制器， 在所述第二层级的上一层级具有第三层级，该第三层级具有第七控制器，` 所述第一组电池~第四组电池分别与所述第一控制器~第四控制器一对一地对应，准备所述第一控制器~第四控制器，使得所述第一控制器~第四控制器分别具有:第一单元电压计测机构~第四单元电压计测机构、单元平衡机构以及第一通信及控制机构~第四通信及控制机构，其中，所述第一单元电压计测机构~第四单元电压计测机构具有单独检测分别属于所述第一组电池~第四组电池的所述电池单元的每一个电池单元的端子间电压的功能；所述单元平衡机构使分别属于所述第一组电池~第四组电池的所述电池单元单独地放电， (a)分别属于所述第一控制器~第四控制器的所述第一通信及控制机构~第四通信及控制机构，分别使用利用属于其控制器的多个单元电压计测机构而分别检测出的所述电池单元的所述每一个电池单元的端子间电压值，分别求出这些值中的最小值，并将这些值中的最小值作为第一基准值~第四基准值， (b)分别属于所述第一控制器~第四控制器的所述第一通信及控制机构~第四通信及控制机构，将所述第一基准值及第二基准值发送到设在所述第五控制器内的第五通信及控制机构，并将所述第三基准值及第四基准值发送到设在所述第六控制器内的第六通信及控制机构， 所述第五通信及控制机构求出所述第一基准值及第二基准值的最小值，并将求出的所述第一基准值及第二基准值的最小值作为第五基准值，所述第六通信及控制机构求出所述第三基准值及第四基准值的最小值，并将求出的所述第三基准值及第四基准值的最小值作为第六基准值， 所述第五通信及控制机构将所述第五基准值发送到设在所述第七控制器内的第七通信及控制机构，所述第六通信及控制机构将所述第六基准值发送到设在所述第七控制器内的第七通信及控制机构， 所述第七通信及控制机构求出所述第五基准值及第六基准值的最小值，并将求出的所述第五基准值及第六基准值的最小值作为第七基准值， (C)经由所述第七通信及控制机构、第六通信及控制机构、第五通信及控制机构、第四通信及控制机构、第三通信及控制机构、第二通信及控制机构、以及第一通信及控制机构将所述第七基准值传送到所述第一控制器~第四控制器， (d)在所述各电池单元的所述端子间电压比所述第七基准值高出规定的阈值以上的情况下，以使该电池单元的所述电压接近于所述第七基准值的方式使所述电池单元放电，并返回至所述(a)， (e)通过重复所述(a)~(d)的处理，来控制所述端子间电压，以缩小多个所述电池单元间的端子间电压的偏差。
【文档编号】H02J7/00GK103682480SQ201310421637
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年9月11日 优先权日:2012年9月14日
【发明者】竹内隆, 三浦政宏, 寺田崇秀 申请人:株式会社日立制作所