蓄电池系统的控制方法技术方案

本发明专利技术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，本发明专利技术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。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供一种。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，本专利技术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】
本专利技术涉及由多个蓄电池构成的，尤其涉及用于使蓄电池间的充电状态均匀化的。
技术介绍
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。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。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。在先技术文献专利文献1:日本特开2010-029050号公报上述专利文献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。
技术实现思路
为了解决上述课题，在本专利技术中，提供一种蓄电池系统，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，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，第一层级的控制器具有: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；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；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，第二层级的控制器具有: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，第三层级的控制器具有: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，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，在每个控制器中计算放电量，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。专利技术的效果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。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。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】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。图2是用于说明现有的蓄电池系统的图。图3是能够适用本专利技术的层级控制蓄电池系统的概念图。图4是适用了本专利技术的层级控制蓄电池系统的实施例。图5是层级化蓄电池系统中的平衡控制流程。图6是实施例二的平衡控制流程。图7是表示实施例二的控制的具体例的图。图8是实施例二的平衡控制流程。图9是表示实施例三的控制的具体例的图。图10是实施例四的平衡控制流程。图11是表示实施例四的控制的具体例的图。图12是实施例五的平衡控制流程。图13是表示实施例五的控制的具体例的图。附图标记说明101 电池单元201电池组202单元控制器203单元放电电路204单元电压检测电路/单元放电电路控制部205模块控制器206模块放电电路207模块放电电路控制部208蓄电池控制器301蓄电池控制器I (层级I控制器)302蓄电池控制器2 (层级I控制器)303蓄电池控制器3 (层级I控制器)304蓄电池控制器4 (层级I控制器)305蓄电池控制器5 (层级2控制器)306蓄电池控制器6 (层级2控制器)307蓄电池控制器7 (层级3控制器)308监视控制装置401电源电路402单元电压检测电路403层级I控制器的通信及控制部404层级1-层级2控制器间的通信配线(绝缘通信)405层级2控制器的电源电路(外部电源)406层级2控制器的通信及控制部407层级2-层级3控制器间的通信配线408层级3控制器的电源电路(外部电源)409层级3控制器的通信及控制部501第I层级的平衡控制502第2层级的平衡控制503第3层级的平衡控制【具体实施方式】实施例一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。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。在第3层级的上本文档来自技高网...

【技术保护点】
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)(d1)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)(e1)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，...

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：竹内隆，三浦政宏，寺田崇秀，
申请(专利权)人：株式会社日立制作所，
类型：发明
国别省市：日本;JP