具有多個(gè)電池的二次電池系統(tǒng)及充放電功率等的分配方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明的實(shí)施方式涉及一種具有多個(gè)可單獨(dú)進(jìn)行充放電控制的電池的二次電池 系統(tǒng)、以及使用該二次電池系統(tǒng)的充放電功率或電流（以下稱為充放電功率等）的分配方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在對(duì)利用太陽(yáng)光、風(fēng)力等自然能源的發(fā)電進(jìn)行波動(dòng)抑制、對(duì)電力需求進(jìn)行波動(dòng)抑 制或峰值移動(dòng)（PeakShift)等的用途中，期待應(yīng)用基于二次電池的大型蓄電系統(tǒng)。為了構(gòu) 成這種大型蓄電系統(tǒng)，將多個(gè)可單獨(dú)控制充放電功率等的電池（子電池系統(tǒng)：以下簡(jiǎn)稱為 "電池"）組合起來(lái)加以應(yīng)用的事例逐漸增多。在這種由多個(gè)電池構(gòu)成的系統(tǒng)中，存在如下 問(wèn)題，即如何將對(duì)于蓄電系統(tǒng)整體的充放電功率等的指令值分配給作為構(gòu)成要素的單個(gè)電 池。
[0003] 在先技術(shù)文獻(xiàn)
[0004] 專利文獻(xiàn)
[0005] 專利文獻(xiàn)1 :日本特開(kāi)2008-118790號(hào)公報(bào)
[0006] 專利文獻(xiàn)2 :日本特開(kāi)2011-177025號(hào)公報(bào)
[0007] 專利文獻(xiàn)3 :日本特開(kāi)2012-210039號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題
[0009] 在具有可單獨(dú)進(jìn)行充放電控制的、特別是由各式各樣的種類組成的多個(gè)電池的二 次電池系統(tǒng)中，如果對(duì)各個(gè)電池進(jìn)行的充放電功率分配不合理，就會(huì)導(dǎo)致各個(gè)電池的提前 劣化和系統(tǒng)整體的充放電能效降低。例如，一般的鉛酸蓄電池在低S0C(State of Charge: 剩余電量）時(shí)、鋰離子電池在高SOC時(shí)，容易加劇各自的劣化，如果不合理地考慮長(zhǎng)期滯留 的SOC區(qū)域，就會(huì)出現(xiàn)壽命縮短的情況。
[0010] 另外，在系統(tǒng)整體的充放電功率相對(duì)于額定功率非常低的低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，如果將 充放電功率平均分配給所有電池，就會(huì)導(dǎo)致在PCS(PowerConditioningSystem:電力轉(zhuǎn)換 器）的低效率區(qū)域中運(yùn)行，會(huì)導(dǎo)致能效降低。
[0011] 本發(fā)明的實(shí)施方式的目的在于，提供一種具有多個(gè)電池的二次電池系統(tǒng)及使用該 二次電池系統(tǒng)的充放電功率等的分配方法，其能夠有助于延長(zhǎng)各個(gè)電池的壽命以及提高系 統(tǒng)整體的充放電（能量）效率。
[0012] 用于解決技術(shù)問(wèn)題的方案
[0013] 為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的實(shí)施方式所涉及的具有多個(gè)電池的二次電池系統(tǒng) 的特征在于，具備：多個(gè)電池，可單獨(dú)進(jìn)行充放電控制；多個(gè)充放電裝置，與該電池分別對(duì) 應(yīng)連接并對(duì)該電池進(jìn)行充放電；以及電池控制器，以固定周期或者在任意的正時(shí)向各個(gè)所 述充放電裝置分配系統(tǒng)整體的充放電功率值或電流值；該電池控制器具有：優(yōu)先順序計(jì)算 部，根據(jù)各個(gè)所述電池的與SOC相關(guān)的劣化特性，在各個(gè)時(shí)間點(diǎn)對(duì)所述多個(gè)電池賦予優(yōu)先 順序；以及分配比例確定部，按照該優(yōu)先順序向所述充放電裝置分配充放電功率值或電流 值。
[0014] 另外，本發(fā)明的實(shí)施方式所涉及的充放電功率等的分配方法的特征在于，具備：多 個(gè)電池，可單獨(dú)進(jìn)行充放電控制；多個(gè)充放電裝置，與該電池分別對(duì)應(yīng)連接并對(duì)該電池進(jìn)行 充放電；以及電池控制器，以固定周期或者在任意的正時(shí)向各個(gè)所述充放電裝置分配系統(tǒng) 整體的充放電功率值或電流值；由該電池控制器根據(jù)各個(gè)所述電池的與SOC相關(guān)的劣化特 性，在各個(gè)時(shí)間點(diǎn)對(duì)所述多個(gè)電池賦予優(yōu)先順序，并按照該優(yōu)先順序向所述充放電裝置分 配充放電功率值或電流值。
【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1是表示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式所涉及的二次電池系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的概略圖。
[0016] 圖2是表示本實(shí)施方式的電池控制器的詳細(xì)結(jié)構(gòu)的框圖。
[0017] 圖3是用于說(shuō)明求取充電需求特性的方法的圖，（a)是SOC與劣化速度之間的關(guān) 系，（b)是SOC與充電需求之間的關(guān)系。
[0018] 圖4是表示關(guān)于特定種類的電池的SOC與充電需求之間的關(guān)系的圖，（a)是種類A 的電池（鋰離子電池）的情況，（b)是種類B的電池（鉛酸蓄電池）的情況。
[0019] 圖5是示出通過(guò)關(guān)于特定種類的電池（包括PCS在內(nèi)）的額定功率比表示的充放 電功率值與充放電效率之間的關(guān)系的圖，（a)是種類A的電池的情況，（b)是種類B的電池 的情況。
[0020] 圖6是用于說(shuō)明進(jìn)行分配的功率的范圍的圖。
[0021] 圖7是表示在將最高效率點(diǎn)設(shè)成額定功率比為67%的情況下的三種分配方法的 例子的圖。
[0022] 圖8是表示在將最高效率點(diǎn)設(shè)成額定功率比為40%的情況下的三種分配方法的 例子的圖。
[0023]圖9是表示基于本實(shí)施方式的二次電池系統(tǒng)的充放電功率分配方法的流程圖。
[0024] 圖10是用于說(shuō)明利用充電需求特性獲得的劣化抑制效果的圖。
[0025] 圖11是用于說(shuō)明利用充放電效率特性實(shí)現(xiàn)的充放電高效化的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026] 下面，參照附圖，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行具體說(shuō)明。
[0027](二次電池系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)）
[0028] 圖1中示出了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式所涉及的二次電池系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。
[0029] 該二次電池系統(tǒng)10具備：電池控制器1，用于對(duì)各個(gè)電池分配充放電功率；多個(gè) (例如30個(gè)）PCS2-1~2-30,與各個(gè)電池連接并對(duì)該電池進(jìn)行充放電；以及多個(gè)（例如30 個(gè)）電池3-1~3-30,與該P(yáng)CS2-1~2-30以1 :1的方式對(duì)應(yīng)設(shè)置，并可充放電。在該二 次電池系統(tǒng)10中，各式各樣的電池3-1~3-30分別連接在各自對(duì)應(yīng)的PCS2-1~2-30的 DC(直流）側(cè)，并且，PCS2-1~2-30的AC(交流）側(cè)全部并聯(lián)連接并連接在電力系統(tǒng)4上。 另外，PCS2-1~2-30全部連接在電池控制器1上。
[0030] (電池控制器1的結(jié)構(gòu)）
[0031] 圖2中示出了電池控制器1的詳細(xì)結(jié)構(gòu)。
[0032] 電池控制器1具備SOC數(shù)據(jù)保存部11、充電需求特性保存部12、充放電效率特性 保存部13、充電需求值計(jì)算部14、優(yōu)先順序計(jì)算部15以及分配比例確定部16。電池控制器 1通過(guò)這些要素，每隔一個(gè)固定周期（例如每隔一分鐘）確定賦予給分配對(duì)象的電池3-1~ 3-30的優(yōu)先順序，并按照該優(yōu)先順序確定充放電功率的分配。
[0033] (S0C數(shù)據(jù)保存部11)
[0034] SOC數(shù)據(jù)保存部11用于取得并保存任意時(shí)間點(diǎn)的各個(gè)電池3-1~3-30的 S0C(StateofCharge:剩余容量）數(shù)據(jù)以及該時(shí)間點(diǎn)的溫度數(shù)據(jù)。
[0035] (充電需求特性保存部12)
[0036] 充電需求特性保存部12用于將關(guān)于各個(gè)電池3-1~3-30的充電需求特性的數(shù)據(jù) 保存為數(shù)據(jù)表形式等，所述充電需求特性與S0C、溫度的各個(gè)值相對(duì)應(yīng)，對(duì)此將在下面進(jìn)行 說(shuō)明。
[0037] 充電需求特性是被用于抑制劣化、延長(zhǎng)壽命的目的的特性，表示為了盡量不使作 為對(duì)象的電池產(chǎn)生劣化而需要進(jìn)行充電的必要程度。該充電需求特性是基于各個(gè)電池 3-1~3-30的與SOC和溫度的各個(gè)值相對(duì)應(yīng)的劣化速度特性的特性值，事先進(jìn)行各種條 件下的加速壽命試驗(yàn)等，并根據(jù)從該試驗(yàn)的結(jié)果中獲得的劣化速度特性制成該充電需求特 性。盡管作為電池劣化的主要因素存在著日歷劣化和充放電循環(huán)劣化，但是本特性是與日 歷劣化相對(duì)應(yīng)的。當(dāng)與當(dāng)前狀態(tài)的SOC相比在高SOC-側(cè)劣化速度降低時(shí)，充電需求特性 為正值，而當(dāng)與當(dāng)前狀態(tài)的SOC相比在低SOC-側(cè)劣化速度降低