电力控制装置以及电力控制方法
【专利摘要】本发明具备：切换单元，其连接在对负载(4)提供电力的电池组(13)与负载(4)之间，来对电的导通和切断进行切换；预测单元，其预测表示负载(4)的消耗电力的时间序列的特性的负载电力特性，基于预测出的负载电力特性来预测表示电池组(13)的充放电电力的时间序列的特性的充放电电力特性；检测单元，其检测电池组(4)的开路电压；以及控制单元，其控制切换单元，其中，控制单元根据由预测单元预测出的充放电电力特性，将电池组(13)的充放电电力在规定期间成为规定电力以下的期间确定为电压检测期间，在电压检测期间内将切换单元切断来检测开路电压。
【专利说明】电力控制装置以及电力控制方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及电力控制装置以及电力控制方法。
[0002]本申请主张2012年5月11日申请的日本专利申请特愿2012-108975的优先权，针对文献参考中记载的指定国，通过参照而将上述申请中记载的内容编入本申请，来作为本申请的记载的一部分。
【背景技术】
[0003]在选择性地利用发动机和电动发电机作为驱动源来行驶的车辆中，已知如下一种车辆用电源装置:在作为电动发电机的驱动电源的42V系列电源(电池组)与逆变器之间连接有进行从42V系列电源向电动发电机的电力的提供和切断的电源继电器，在发动机行驶时，在规定期间内关闭该电源继电器，来测量42V系列电源的0CV (开路电压)(专利文献1)。
[0004]专利文献1:日本特开2003-291754号公报
【发明内容】
[0005]发明要解决的问题
[0006]在如上所述的选择性地利用发动机和电动发电机来行驶的车辆中，在发动机行驶时，即使为了测量电池组的0CV(开路电压)关闭电源继电器，来切断从电池组向电动发电机(负载)提供的电力，也不会影响车辆的行驶。然而，例如在如向房屋、设施的负载提供电力的蓄电装置那样在车辆以外使用的电池组的情况下，存在以下问题:如果为了检测电池组的开路电压而在任意的定时将电池组与负载之间切断，则向负载提供的电力变得不稳定。
[0007]本发明提供防止由于电池组的开路电压的检测而导致向负载提供的电力变得不稳定的电力控制装置以及电力控制方法。
[0008]用于解决问题的方案
[0009]本发明通过以下方式来解决上述问题:预测表示电池组的充放电电力的时间序列的特性的充放电电力特性，根据预测出的充放电电力特性将电池组的充放电电力在规定期间成为规定电力以下的期间确定为电压检测期间，在电压检测期间内将连接于负载与电池组之间的切换单元切断来检测电池组的开路电压。
[0010]发明的效果
[0011]根据本发明，发挥以下效果:在从电池组向负载的充放电电力成为规定电力以下的期间内，将切换单元切断来检测开路电压，因此防止由于电池组的开路电压的检测而导致向负载提供的电力变得不稳定。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1是本发明的实施方式所涉及的电力控制装置的框图。
[0013]图2是在图1的电力控制装置中表示发电电力特性、负载电力特性以及充放电电力特性的曲线图。
[0014]图3是在图1的电力控制装置中表示发电电力特性、负载电力特性以及充放电电力特性的曲线图。
[0015]图4是在图1的电力控制装置中表示发电电力特性、负载电力特性以及充放电电力特性的曲线图。
[0016]图5是表示图1的电力控制装置的控制过程的流程图。
[0017]图6是表示图5的步骤S5的控制过程的流程图。
[0018]图7是在本发明的其它实施方式所涉及的电力控制装置中表示发电电力特性、负载电力特性以及充放电电力特性的曲线图。
【具体实施方式】
[0019]下面，基于附图来说明本发明的实施方式。
[0020]<第一实施方式>
[0021]图1是本发明的电力控制装置的框图。本例的电力控制装置是对家庭用的屋内或者屋外设置的负载的电力进行控制的装置。电力控制装置具备交流电源1、太阳能电池板
2、PV用电力控制器3、负载4、配电盘5、蓄电装置10以及控制器100。以外，本图的箭头线是指控制线，除此以外的实线是指电力线。另外，只有蓄电装置10内部的电力线分别用正负的电力线(两根电力线)表示，关于蓄电装置10外部的电力线，为了方便将正负的电力线统一而用一根实线表不。
[0022]交流电源1是商用电源，是从电力公司分配至各家庭的电力源。交流电源1是能够24小时对负载4提供电力的电力。太阳能电池板2是设置在房屋的屋顶等，利用太阳能电池将太阳光的能量转换为电力，来对负载4提供电力的发电装置。
[0023]PV用电力控制器3具备电力转换器等，将由太阳能电池板2产生的直流电力转换为交流电力，并提供给配电盘5。由太阳能电池板2产生的电力根据气象条件等而发生变化，因此PV用电力控制器3根据来自太阳能电池板2的输出来控制太阳能电池板2的输出电力，使得成为适于向负载4提供的电力。PV用电力控制器3通过电力线连接在太阳能电池板2与配电盘5之间。
[0024]负载4包括负载A?D，是空调、电视、热水器等家庭中使用的家用电器。负载4的消耗电力与用户利用负载A?D等的利用状况相应地变化。另外，负载4通过布置在房屋内的电力线而连接于配电盘5。配电盘5是将从交流电源1、太阳能电池板2以及电池组13提供的电力分配并提供给负载4的装置，具有防漏电用的断路器等。
[0025]蓄电装置10具备电池组用电力控制器11、继电器开关12、电池组13、电压传感器14以及电池组控制器15。蓄电装置10是为了抑制家庭内利用的交流电源1的消耗电力量而预先蓄积要由负载4消耗量的电力的装置。
[0026]电池组用电力控制器11具备电力转换器等，将从蓄电装置10的电池组13输出的直流电力转换为交流电力，并经由配电盘5提供给负载4。另外，在本例中，当利用交流电源1和太阳能电池板2的电力对电池组13进行充电时，电池组用电力控制器11作为充电器发挥功能，将交流电源1和太阳能电池板2的电力转换为适于对电池组13充电的充电电力，并提供给电池组13。
[0027]继电器开关12是用于对负载4与电池组13之间的电的导通和切断进行切换的开关，经由配电盘5和电池组用电力控制器11连接在负载4与电池组13之间。继电器开关12通过电池组控制器15的控制而对接通和断开进行切换。
[0028]电池组13是连接多个锂离子电池等二次电池而得到的电池组。关于电池组13，也可以将作为电动汽车等车辆用而使用的电池组重复利用为固定用的电池组。电压传感器14是连接于电池组13的两端来检测电池组13的电压的传感器。
[0029]电池组控制器15是管理电池组13的控制器。电池组控制器15通过利用电压传感器14检测电池组13的电压，来测量电池组13的充电状态(State of Charge)。另外，电池组13随着使用而发生劣化，因此电池组控制器15还管理电池组13的劣化度、满充电时的容量等。此外，通过运算电池组13的内部电阻来测量电池组13的劣化度即可。另外，电池组控制器15也可以利用检测电池组13的充放电电流的电流传感器(未图示)来测量电池组13的充电状态等。
[0030]电池组控制器15除了电池组13的管理控制以外，还进行电池组用电力控制器11的控制以及继电器开关12的接通、断开控制。在对负载4提供电池组13的电力的情况下，电池组控制器15控制电池组用电力控制器11，将来自电池组13的放电电力转换为适于向负载4提供的电力，并使电力输出到配电盘5。另一方面，在对电池组13提供太阳能电池板2的发电电力或者交流电源1的电力的情况下，电池组控制器15进行控制以使电池组用电力控制器11作为充电器发挥作用，从而将太阳能电池板2的发电电力或者交流电源1的电力转换为适于对电池组13充电的电力，并输出到电池组13。电池组控制器15在电池组13的放电控制中或者充电控制中，利用电压传感器14的检测电压和未图示的电流传感器的检测值来管理电池组13的电力。
[0031]电池组控制器15在检测电池组13的开路电压时，为了使电池组13成为无负载的状态，将继电器开关12断开规定的期间。然后，电池组控制器15在使继电器开关12切断的状态下利用电流传感器14检测电池组13的电压，由此检测电池组13的开路电压。除了检测电池组13的开路电压的情况、蓄电装置10的维护等以外，在将蓄电装置10用作家庭用的电源期间，电池组控制器15使继电器开关12保持导通的状态。
[0032]电池组控制器15通过信号线与控制器100进行连接。由电池组控制器15管理的电池组13的S0C等的信息被发送到控制器100。另外，电池组控制器15基于来自控制器100的控制信号进行电池组用电力控制器11的控制以及继电器开关12的接通、断开控制。此外，该电池组控制器15也可以配置在后述的控制器100中。S卩，控制器100也可以具备电池组控制器15的功能，控制器100直接进行电池组13的管理控制，并且控制电池组用电力控制器11、继电器开关12。
[0033]控制器100对太阳能电池板2、PV用电力控制器3以及配电盘5进行控制，是控制本例的电力控制装置的整体的控制器。控制器100具有消耗电力预测部101、发电电力预测部102以及充放电电力预测部103。
[0034]消耗电力预测部101按时间序列掌握负载4的利用状况，根据负载4的过去的利用状况来预测由负载4消耗的电力。负载4的消耗电力根据季节、气象条件、利用时间段等而具有某种程度的倾向。而且，能够根据过去的消耗电力的利用历史记录来掌握消耗电力的倾向。消耗电力预测部101按时间序列存储测量消耗电力量的仪表(未图示)的值，根据所存储的数据进行运算，由此按时间序列预测由负载4消耗的消耗电力的电力特性(以下，称为负载电力特性)。
[0035]发电电力预测部102按时间序列预测由太阳能电池板2产生的电力的特性(以下，称为发电电力特性)。由太阳能电池板2产生的电力由太阳能电池板2的性能以及设置位置和气象条件等决定。太阳能电池板2的性能和设置位置预先决定。而且，气象条件例如利用气象局的数据等。发电电力预测部102使过去的气象数据与由太阳能电池板2产生的电力相对应，并按时间序列进行保存。然后，发电电力预测部102通过抽出与气象预报的信息相匹配的过去的电力变化的数据，来预测由太阳能电池板2产生的电力。
[0036]充放电电力预测部103按时间序列预测电池组13的充放电电力的特性(以下，称为充放电电力特性)。电池组13的充放电电力由太阳能电池板2的发电电力和负载7的消耗电力决定。而且，充放电电力预测部103根据由消耗电力预测部101预测的负载电力特性和由发电电力预测部102预测的发电电力特性来预测充放电电力特性。
[0037]控制器100根据由充放电电力预测部103预测出的充放电电力特性来确定不会由于切断继电器开关12而导致向负载4提供的电力变得不稳定的期间。然后，控制器100在该期间内为了检测电池组13的开路电压而将使继电器开关12切断的控制信号发送到电池组控制器15，由此通过电池组控制器15将继电器开关12切断。电池组控制器15在继电器开关12断开期间，根据电压传感器14的检测电压来检测电池组13的开路电压。
[0038]在此，对为了检测电池组13的开路电压而将继电器开关12切断的继电器切断的定时进行说明。例如，在将电池组13用作混合动力车辆用的电源的情况下，利用发动机使该车辆行驶，由此即使为了使电池组13成为无负载状态而将电池组13与马达等负载之间的继电器开关12切断，也不会影响车辆的行驶。另外，在将电池组13用作电动汽车等的车辆用的电源的情况下，通过车辆停车而使电池组13成为无负载状态。因此，如果在车辆停车过程中同样将继电器开关12切断，则能够检测开路电压。
[0039]如上所述，在本例中，电池组13设置于作为家庭用的电源装置的蓄电装置10，被用作用于向负载4提供电力的电力源。而且，由负载4消耗电力的定时依赖于用户的利用状况，且按每个用户存在差异，因此为了使向负载4提供的电力稳定，继电器开关12最好总为导通状态。另一方面，如果仅为了检测电池组13的开路电压而在任意的定时切断继电器开关12，则向负载4提供的电力不足，有可能对用户施加不适感。因此，本例如以下所说明那样，根据电力特性来确定检测电池组13的开路电压的电压检测期间，将该继电器开关12切断来检测开路电压。
[0040]接着，对本例的电力控制装置的控制内容进行说明。首先，说明电力系统的控制。本例按下述那样进行如下电力控制:通过有效地利用电池组13的电力和太阳能电池板2的电力来抑制从交流电源1提供的电力。
[0041]在太阳能电池板2的发电电力大于负载4的消耗电力的情况下，控制器100进行如下控制:对负载4提供由太阳能电池板2产生的电力，并且利用太阳能电池板2中剩余的电力对电池组13进行充电。另外，在太阳能电池板2的发电电力小于负载4的消耗电力的情况下，控制器100进行如下控制:对负载4提供由太阳能电池板2产生的电力，并且使电池组13放电来对负载4提供太阳能电池板2中不够的电力。
[0042]控制器100为了在交流电源1的电费高的时间段抑制利用交流电源1的电力，而利用太阳能电池板2的发电电力和对电池组1进行充电的电力。控制器100在交流电源1的电费便宜的时间段(例如深夜的电力时间段)对负载4提供交流电源1的电力。
[0043]另外，在根据发电电力特性和负载电力特性预测出白天由太阳能电池板2产生的电力量少或者由负载4消耗的电力量多的情况下，控制器100控制电池组控制器15使得在电费便宜的深夜时间对电池组13进行充电。
[0044]在图2和图3中表示某一天的发电电力特性、负载电力特性以及充放电电力特性。在图2和图3中，曲线a表示发电电力特性，曲线b表示负载4的负载电力特性，曲线c表示电池组的充放电电力特性。另外，关于曲线c，正侧的电力特性表示充电，负侧的电力特性表示放电。在图2所示的一天中，在0点(上午0点)至6点期间，负载4消耗了固定的电力，但该时间段是电费便宜的时间段，因此使负载4利用交流电源1的电力进行动作。在6点以后，产生来自太阳能电池板2的电力。而且，在6点至16点30分期间，太阳能电池板2的发电电力大于负载4的消耗电力，因此在该时间段对电池组13进行充电。在16点30分至21点，利用充到电池组13的电力使负载4进行动作。然后，在21点以后使负载4利用交流电源1的电力进行动作。
[0045]接着，对图3所示的一天的电力特性进行说明。在图3中，作为初始状态，设为电池组13为满充电的状态。在5点以后(上午5点以后)，太阳能电池板2产生电力，但仅利用太阳能电池板2的电力不能满足负载4的消耗电力，因此控制器100对电池组控制器15输出控制信号，电池组用电力控制器11基于来自电池组控制器15的指令从电池组13向负载4提供电力。当到达9点30分时,太阳能电池板2的发电电力大于负载4的消耗电力，在9点30分至16点30分，利用太阳能电池板2的电力对电池组13进行充电。在16点30分以后，太阳能电池板2的发电电力小于负载4的消耗电力，因此使负载4利用电池组13的电力进行动作。
[0046]控制器100根据第二天的负载4的负载电力特性和第二天的发电电力特性来判断是否能够利用太阳能电池板2的发电电力和电池组13的充电电力来应对第二天的电力需求，在不能应对第二天的电力需求的情况下，在负载4的消耗电力少的时间段(或者，电费便宜的时间段)预先对电池组13进行充电。如图3所示，在23点以后，利用交流电源1的电力使电池组13进行充电。当到3点时，电池组13的S0C成为目标S0C，结束充电。由此，在电费便宜的时间段对电池组13进行充电，来应对第二天的电力需求。
[0047]这样，控制器100—边预测负载电力特性和发电电力特性，一边提高太阳能电池板2的发电电力和电池组13的充放电电力的使用效率而抑制交流电源1的电力的使用效率。并且，控制器100通过电池组控制器15控制电池组用电力控制器11，使得在负载4的消耗电力少的时间段(或者，电费便宜的时间段)对电池组13进行充电。因而，控制器100在如上所述的控制条件下，根据负载电力特性和发电电力特性来预测电池组13的充放电电力特性。
[0048]接着，对用于确定电压检测期间的控制进行说明。控制器100在如上所述那样根据负载电力特性和发电电力特性来预测充放电电力特性时，判断所预测出的充放电电力特性中是否包含电压检测期间。
[0049]在此，电压检测期间是电池组13的电力在规定期间成为规定电力以下的期间。规定时间的长度是从继电器开关12为断开状态起至电池组13的端子间的电压下降到(稳定为)开路电压为止的时间以上。在将继电器开关12切断之后，电池组13的端子间电压与开路电压的偏差越大，电池组13的端子间电压(在此为将继电器开关12切断的时间点的大致等于开路电压的电压)下降到开路电压为止的时间越长。因此，关于规定时间，考虑在继电器开关12断开之前流经电池组13的电流的大小而设定偏差最大情况下的时间或者比该时间长的时间。或者，根据电池组13的温度传感器(未图示)的检测温度来设定规定时间。另外，规定电力是零或者实质上等于零的值。
[0050]控制器100根据充放电电力特性来抽出电池组13的充放电电力在规定期间成为规定电力以下的期间。而且，在能够抽出该期间的情况下，控制器100将所抽出的期间确定为电压检测期间，将表示在电压检测期间继电器开关12切断来检测电池组13的开路电压的情况的控制信号发送到电池组控制器15。
[0051]电池组控制器15在接收到该控制信号且时刻为该电压检测期间的开始时刻时，将继电器开关12切断。然后，电池组控制器15根据电压传感器14的检测电压来检测电池组13的开路电压。在从继电器开关12切断的时间点起到电池组13的电压下降到开路电压为止的时间之后的定时检测开路电压。然后，如果电压检测期间经过，则电池组控制器15将继电器开关12接通。
[0052]如图2所示，在深夜的电力时间段，负载4利用交流电源1的电力进行动作，电池组13不进行充电和放电。因此，在该期间，电池组13的充放电电力在规定时间的期间成为规定电力以下。因此，控制器100在该期间内确定电压检测期间，通过电池组控制器15将继电器开关12切断来检测开路电压。由此，在本例中，向负载4提供的电力不会不足，不会给用户带来不适感，且能够检测开路电压。
[0053]如图3所示，在深夜的电力时间段，为了应对第二天的电力需求而使电池组13进行充电。此时，在电池组13的S0C低，即使以电池组13的允许充电电力进行充电也不能在深夜的电力时间段充电至满充电的情况下，电池组13的充放电电力在深夜的电力时间段不会为零。另外，在本例中，根据电池组13的开路电压来管理电池组13的S0C，因此在不能检测开路电压的情况下，控制器100或者电池组控制器15不能准确地掌握电池组13的状态。因此，控制器100通过以下控制来生成电压检测期间。
[0054]在不能根据充放电电力特性确定电压检测期间的情况下，控制器100进行如下控制:从能够利用交流电源1的电力对电池组13进行充电的期间减去电压检测期间，利用余下的时间对电池组13进行充电。减去电压检测期间之前的电池组13的可充电时间是电费便宜的深夜的电力时间段或者根据负载电力特性获知负载4的消耗电力低的时间段，且是预先设定的时间。因此，实际的电池组13的充电时间为从所设定的该时间减去电压检测期间而得到的时间。
[0055]控制器100根据预测出的负载电力特性和发电电力特性来预测电池组13所需的S0C，将该所需的S0C设定为充电时的目标S0C。第二天的消耗电力量越多或者第二天的发电电力量越少，电池组13所需的S0C越高，因此控制器100将目标S0C设定为高的值。
[0056]在利用减去电压检测期间而得到的充电时间使电池组13充电至目标S0C为止的电力小于电池组13的允许充电电力的情况下，控制器100将表示所设定的目标S0C和充电时间的信号发送到电池组控制器15。允许充电电力是根据电池组13的性能而预先设定的电力，是在不影响电池组13的性能的范围内能够对电池组13进行充电的最大电力。
[0057]另一方面，在利用充电时间使电池组13充电至目标S0C为止的电力大于电池组13的允许充电电力的情况下，不能对电池组13进行充电。因此，控制器100将目标S0C设定为较低的值，将在充电时间内能够充电的电池组13的充电电力降低至允许充电电力以下。由此，能够在深夜的电力时间段生成电压检测期间，并对电池组13进行充电。
[0058]另外，当利用交流电源1的电力对电池组13进行充电开始时，在电池组的S0C高的情况下，电池组的充电时间也变短。在上述情况下，控制器100在从深夜的电力时间段减去电池组的充电时间而得到的时间内确定电压检测期间，在所确定的期间内将继电器开关12切断来检测开路电压。
[0059]利用图3来说明上述本例的控制。此外，作为初始条件，将能够利用交流电源1对电池组13充电的时间设定为23点至5点(6小时)。首先，控制器100根据第二天的电力需求来设定电池组13的目标S0C。接着，控制器100将从可充电时间减去电压检测期间而得到的时间设定为充电时间。由此，能够在确保可充电时间中的电压检测期间的基础上设定充电时间。在图3的例子中，将电压检测期间(相当于图3的期间Ta)设定为30分钟，因此充电时间被设定为从可充电时间的6小时减去电压检测期间的30分钟而得到的23点至4点30分这5小时30分钟。
[0060]而且，控制器100运算从23点的时间点的电池组13的S0C充电至目标S0C的容量，根据该容量和充电时间来运算对电池组13充电的充电电力。在运算出的充电电力为电池组13的允许充电电力(PJ以下的情况下，控制器100控制电池组控制器15，利用所设定的充电时间和所运算出的充电电力对电池组13进行充电。在图3的例子中，充电电力是允许充电电力(PJ以下，因此在上述条件下进行充电。然后，在电池组13充电之后，在期间Ta内控制器100通过电池组控制器15将继电器开关12切断，来检测开路电压。
[0061]另外，作为其它例子，利用图4对上述本例的控制中的生成电压检测期间的控制进行说明。设为可充电时间和电压检测时间(相当于图4的期间Ta)的设定条件与图3相同。控制器100与上述同样地运算充电时间，运算从23点的时间点的电池组13的S0C充电至基于所预测出的电力需求的目标S0C为止的容量，并运算充电电力。如图4的曲线Cl所示，在所运算出的充电电力大于允许充电电力(PJ的情况下，如果利用运算出的充电电力进行充电，则对电池组13施加的负载大。因此，控制器100进行控制使得降低目标S0C从而使充电电力为允许充电电力以下。在图3的例子中，曲线c2的充电时间与曲线Cl的充电时间相同，但充电电力被设定为允许充电电力。而且，控制器100利用如曲线c2所示的特性使电池组13进行充电。在电池组13充电之后，控制器100在期间Ta内通过电池组控制器15切断继电器开关12，来检测开路电压。
[0062]接着，利用图5和图6来说明控制器100以及电池组控制器15的控制过程。图5和图6是表示本例的电力控制装置的控制过程的流程图。
[0063]如图5所示，在步骤S1中，消耗电力预测部101预测负载4的负载电力特性。在步骤S2中，发电电力预测部102预测发电电力特性。在步骤S3中，充放电电力预测部103根据负载电力特性和发电电力特性来预测充放电电力特性。在步骤S4中，控制器100利用预测出的充放电电力特性来判断是否存在电池组13的充放电电力在规定期间成为规定电力以下的期间，由此判断是否具有电压检测期间。在不具有电压检测期间的情况下，在步骤S5中，控制器100执行生成电压检测期间的控制。
[0064]如图6所示，在步骤S51中，控制器100获取允许充电电力(PJ。在预先设定了允许充电电力(PJ的情况下，使用该值。在步骤S52中，控制器100设定电池组13的充电时间。在利用深夜的电力时间段预先设定了可充电时间的情况下，在步骤S52中将该可充电时间设定为充电时间。
[0065]在步骤S53中，控制器100根据负载电力特性和发电电力特性来预测电池组13所需的S0C，根据所需的S0C来设定目标S0C。在步骤S54中，控制器100从电池组控制器15获取电池组13的空容量，运算用于以步骤S52的充电时间从相当于该空容量的S0C充电至目标S0C的充电电力(P。)。
[0066]此外，关于步骤S54的控制，对电池组13的充电电力预先设定了最低充电电力。还能够利用最低充电电力以下的电力对电池组13进行充电，但如果充电电力过小，则充电时间会不必要地延长。因此，本例设定了最低充电电力。而且，在步骤S54中运算出的充电电力(P。)低于最低充电电力的情况下，控制器100进行如下调整:将电池组13的充电电力设定为最低充电电力，并缩短在S52中设定的充电时间。
[0067]在步骤S55中，控制器100将运算出的充电电力(P。)与允许充电电力(PJ进行比较。在充电电力(P。)大于允许充电电力(PJ的情况下，在步骤S56中，控制器100降低在步骤S53中设定的目标S0C，并转移到步骤S54。
[0068]在步骤S57中，控制器100判断是否具有电压检测期间。只要不进行使步骤S54的充电时间缩短的控制，电池组13的充电时间就会与预先设定的可充电时间相等，因此在该时间点不具有电压检测期间，转移到步骤S58。另一方面，当进行了使步骤S54的充电时间缩短的控制时，以充电时间比可充电时间短的时间在可充电期间内生成电压检测期间，因此使图6的电压检测期间的生成控制结束，转移到图5的步骤S6。此外，在即使使步骤S54的充电时间缩短，可充电期间的剩余期间也比电压检测期间短的情况下，转移到步骤S58。
[0069]在步骤S58中，控制器100将从在步骤S55之前的控制流程中设定的充电时间减去电压检测期间而得到的时间重新设定为充电时间。在步骤S59中，重新运算用于以步骤S58的充电时间从相当于电池组13的空容量的S0C充电至目标S0C的充电电力(Pc)。
[0070]在步骤S60中，控制器100将运算出的充电电力(P。)与允许充电电力(PJ进行比较。在所运算出的充电电力(P。)为允许充电电力(PJ以下的情况下，成为能够以生成电压检测时间之后的充电时间利用允许充电电力(PJ以下的电力对电池组13进行充电的状态，转移到步骤S6。另一方面，在充电电力(P。)大于允许充电电力(PJ的情况下，目标S0C仍被设定为较高的值，因此在步骤S61中，控制器100降低目标S0C，并转移到步骤S59。即，在步骤S58之后，反复进行步骤S59?S61的控制循环，由此能够在生成电压检测时间之后的充电时间下设定能够对电池组13充电的目标S0C。
[0071]返回到图5，在步骤S6中，控制器100将电压检测时间的信息发送到电池组控制器15，电池组控制器15在电压检测时间期间将继电器开关12切断。在步骤S7中，电池组控制器15利用电压传感器14检测开路电压。在步骤S8中，在检测开路电压之后电池组控制器15将继电器开关12接通。
[0072]此外，在图5和图6所示的控制流程中设定的目标S0C和充电时间在规定的定时被从控制器100发送到电池组控制器15，电池组控制器15基于接收到的目标S0C和充电时间来进行电池组13的充电控制。
[0073]如上所述，本发明根据由消耗电力预测部101和充放电电力预测部103预测出的电力特性，将电池组13的电力在规定期间成为规定电力以下的期间确定为电压检测期间，在电压检测期间内，将继电器开关12切断来检测开路电压。由此，在如本例那样24小时运转的系统中，在预测出电力特性之后，能够确定将电池组13与负载4之间的电的导通切断的定时，因此能够防止向负载提供的电力变得不稳定，并检测电池组13的开路电压。
[0074]另外，在本例中，根据发电电力特性和负载电力特性来预测充放电电力特性。由此，能够在对负载4提供了由太阳能电池板2等发电装置产生的电力的期间内确定电压检测期间，因此能够防止向负载提供的电力变得不稳定并检测电池组13的开路电压。
[0075]另外，在本例中，在从可充电期间减去电压检测期间而得到的期间内，利用交流电源1的电力对电池组13进行充电。由此，在24小时运转的系统中，在确保了可充电时间中的电压检测期间的基础上将剩余的时间设为充电时间，因此能够防止向负载提供的电力变得不稳定并检测电池组13的开路电压。
[0076]另外，在本例中，在深夜的电力时间段内使电池组13利用交流电源1的电力进行充电。由此，在电费便宜的时间段进行电池组13的充电，来应对电费高的时间段的需求，由此能够抑制电费。
[0077]另外，在本例中，根据负载电力特性来预测电池组13所需的S0C，根据所预测出的S0C来设定电池组的充电的目标S0C。由此，能够防止相对于充电后的电力需求而电池组13所能充电的容量不足因而向负载4提供的电力量变少的情况，或者，能够防止因电池组13的空容量不足而不能将太阳能电池板2的发电电力高效地充到电池组13的情况。
[0078]另外，在本例中，将电压检测期间的规定期间设定为从将继电器开关12切断起到电池组13的端子间的电压稳定为止的时间以上。由此，在24小时运转的系统中，能够在将继电器开关12切断且电池组13的电压稳定之后检测开路电压。
[0079]此外，在本例中，作为发电装置的一例利用了太阳能电池板2，但也可以是风力发电机等其它发电装置。另外，本例的电力控制装置不一定非要使用太阳能电池板2等发电装置。在不使用发电装置的情况下，也可以是对电池组13进行如下的充放电控制:在负载4的消耗电力大的时间段放出电力,在负载4的消耗电力小的时间段利用交流电源1的电力进行充电。而且，充放电电力预测部102能够根据由消耗电力预测部101预测出的负载电力特性来掌握负载4的消耗电力大以及小的时间段，能够根据该充放电控制来预测充放电特性。
[0080]此外，在电压检测期间被确定为白天的时间段的情况下，也可以是控制器100在白天的电压检测器将继电器开关12切断并检测开路电压。另外，也可以将电池组控制器15和控制器100设为一个控制器。另外，在本例中，在图3所示的特性的情况下，将电压检测期间设定为夜间的时间段，但在白天的时间段中存在电池组13的电力在规定期间成为规定电力以下的期间的情况下，也可以将白天的该期间确定为电压检测期间，将继电器开关12切断来检测开路电压。
[0081]上述继电器开关12相当于本发明的“切换单元”，消耗电力预测部101、发电电力预测部102以及充放电电力预测部103相当于本发明的“预测单元”，电压传感器14相当于“检测单元”，电池组控制器15和控制器100相当于“控制单元”，太阳能电池板2相当于“发电单元”。
[0082]<第二实施方式>
[0083]关于本发明的其它实施方式所涉及的电力控制装置，电池组13的充电控制以及用于生成电压检测期间的控制的一部分相对于第一实施方式存在差异。除此以外的结构与上述第一实施方式相同，因此适当引用第一实施方式的记载。
[0084]在第一实施方式中，根据所预测出的电力特性来设定充电的目标S0C，将从可充电时间减去电压检测期间而得到的剩余时间设为充电时间，但在本例中，将充电的目标S0C设定为相当于满充电的S0C，将充电电力设定为允许充电电力。
[0085]控制器100将相当于电池组13的满充电的容量的S0C设定为目标S0C。为了防止电池组13的过充电而将相当于满充电的容量的S0C设定为低于100%的S0C。控制器100运算用于从相当于电池组13的空容量的S0C充电至满充电的S0C的容量，根据该容量和允许充电电力来运算充电时间。
[0086]控制器100判断从可充电时间减去充电时间而得到的时间是否比电压检测时间长。可充电时间和电压检测期间与第一实施方式所涉及的时间相同。在从可充电时间减去充电时间而得到的时间比电压检测时间长的情况下，即使在可充电时间内以允许充电电力充电至满充电，也能够确定电压检测期间，因此控制器100利用运算出的充电时间进行充电。然后，在充电时间经过之后，控制器100通过电池组控制器15将继电器开关12切断，来检测电池组13的开路电压。
[0087]另一方面，在从可充电时间减去充电时间而得到的时间比电压检测时间短的情况下，不能在可充电时间内确定电压检测期间，因此控制器100将目标S0C设定为低于满充电的S0C的S0C来缩短充电时间。然后，控制器100将目标S0C向下方修正，使充电时间为从可充电时间减去电压检测期间而得到的时间以下。由此，能够在确保电压检测时间的基础上在可充电时间内对电池组13进行充电。
[0088]图7表示某一天的发电电力特性、负载电力特性以及充放电电力特性。图7的曲线a?c与图2、3的曲线a?c相同。可充电时间被设定为23点至5点(6小时)。在图7所示的例子中，在以允许充电电力(PJ从23点的时间点的S0C充电至满充电的S0C的情况下，充电时间为3小时。
[0089]控制器100从23点的时间点起开始充电，逐渐提高充电电力，并以允许充电电力对电池组13进行充电。在3小时后，电池组13的S0C达到满充电的S0C，因此控制器100结束电池组13的充电。
[0090]控制器100在剩余的可充电期间(Tb)内确定电力检测期间，在电力检测期间将继电器开关12切断来检测电池组13的开路电压。此时，电压检测期间是可充电期间(Tb)中的固定的规定期间，例如，设为从充电结束时间(2点)起的规定期间或者到可充电时间结束的时间(5点)为止的规定期间。
[0091]如上所述，在本例中，将从可充电期间减去电压检测期间而得到的时间设定为充电时间，利用该充电时间将电池组13充电至满充电。由此，在24小时运转的系统中，在确保了可充电时间中的电压检测期间的基础上将剩余的时间设为充电时间，因此能够防止向负载提供的电力变得不稳定并且检测电池组13的开路电压。
[0092]此外，在本例中，当充电至满充电时，将充电电力设定为允许充电电力，如果充电时间是从可充电期间减去电压检测期间而得到的时间以下，则在所设定的条件下进行充电控制，但只要满足充电时间是从可充电期间减去电压检测期间而得到的时间以下的条件，也可以使充电电力小于允许充电电力，来对电池组13进行充电。如果考虑充电时对电池组
13造成的负担，则充电电力最好是低于允许充电电力的电力。另外，在电池组13充电之后，只要能够至少检测一次电池组13的开路电压就够了。因此，与不必要地延长电压检测时间相比,延长充电时间并降低电池组13的充电电力更能够抑制电池组13的劣化。
[0093]附图标记说明
[0094]1:交流电源；2:太阳能电池板；3:PV用电力控制器；4:负载；5:配电盘；10:蓄电装置；11:电池组用电力控制器；12:继电器开关；13:电池组；14:电压传感器；15:电池组控制器；100:控制器；101:消耗电力预测部；102:发电电力预测部；103:充放电电力预测部。
【权利要求】
1.一种电力控制装置，其特征在于，具备: 切换单元，其连接于对负载提供电力的电池组与上述负载之间，对电的导通和切断进行切换； 预测单元，其预测表示上述负载的消耗电力的时间序列的特性的负载电力特性，基于预测出的负载电力特性来预测表示上述电池组的充放电电力的时间序列的特性的充放电电力特性； 检测单元，其检测上述电池组的开路电压；以及 控制单元，其控制上述切换单元， 其中，上述控制单元根据由上述预测单元预测出的充放电电力特性，将上述电池组的充放电电力在规定期间成为规定电力以下的期间确定为电压检测期间， 上述控制单元在上述电压检测期间内将上述切换单元切断来检测上述开路电压。
2.根据权利要求1所述的电力控制装置，其特征在于， 还具备发电单元，该发电单元能够产生电力，并利用所产生的电力对上述电池组进行充电， 上述预测单元预测表示上述发电单元的电力的时间序列的特性的发电电力特性， 根据上述发电电力特性和上述负载电力特性来预测上述充放电电力特性。
3.根据权利要求1或2所述的电力控制装置，其特征在于， 还具备能够对上述电池组进行充电的外部电源， 上述控制单元在从预先设定的能够利用上述外部电源的电力对上述电池组进行充电的期间减去上述电压检测期间而得到的期间内，利用上述外部电源对上述电池组进行充电。
4.根据权利要求3所述的电力控制装置，其特征在于， 上述外部电源是商用电源， 上述控制单元在深夜的电力时间段利用上述商用电源的电力对上述电池组进行充电。
5.根据权利要求1?4中的任一项所述的电力控制装置，其特征在于， 上述预测单元根据上述负载电力特性来预测上述电池组所需的充电状态， 上述控制单元根据由上述预测单元预测出的上述所需的充电状态来设定上述电池组的充电的目标值。
6.根据权利要求1?5中的任一项所述的电力控制装置，其特征在于， 上述控制单元将从预先设定的能够利用外部电源的电力对上述电池组进行充电的期间减去上述电压检测期间而得到的时间设定为充电时间， 以上述充电时间将上述电池组充电至满充电。
7.根据权利要求1?6中的任一项所述的电力控制装置，其特征在于， 上述规定期间至少被设定为从将上述切换单元切断起至上述电池组的端子间的电压稳定为止的时间以上。
8.一种电力控制方法，其特征在于，包括以下步骤: 预测步骤，预测表示以从电池组提供的电力进行驱动的负载的消耗电力的时间序列的特性的负载电力特性，基于预测出的负载电力特性来预测表示上述电池组的充放电电力的时间序列的特性的充放电电力特性； 确定步骤，根据在上述预测步骤中预测出的充放电电力特性，将上述电池组的充放电电力在规定期间成为规定电力以下的期间确定为电压检测期间；以及 检测步骤，在上述电压检测期间内将切换单元切断来检测上述电池组的开路电压，该切换单元连接于上述电池组与上述负载之间来对电的导通和切断进行切换。
【文档编号】H02J7/00GK104303386SQ201380024789
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2013年3月26日 优先权日:2012年5月11日
【发明者】塚本由香里 申请人:日产自动车株式会社