專利名稱：用于自然能源利用系統(tǒng)的鉛蓄電池和鉛蓄電池系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)等自然能源利用系統(tǒng)中使用的鉛蓄電池和鉛蓄電池系統(tǒng)。本發(fā)明尤其涉及通過掌握在風(fēng)力發(fā)電的變動抑制中使用的鉛蓄電池的充電狀態(tài) (SOC =State of Charge)的推移(變化)，根據(jù)SOC推移狀況來以適當?shù)念l率和方式實施均衡充電，從而能夠增加鉛蓄電池的壽命，并且降低均衡充電的成本和伴隨風(fēng)力發(fā)電蓄電系統(tǒng)的停止產(chǎn)生的損失的、面向自然能源利用系統(tǒng)的鉛蓄電池和鉛蓄電池系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
全球變暖對全人類來說是重大的問題，各國為了減緩變暖的速度而構(gòu)建高效的電力系統(tǒng)、智能電網(wǎng)，推進節(jié)能，并且正在考慮推進不排放CO2的太陽能發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電等自然能源的大量引入。例如，風(fēng)力發(fā)電具有使用大氣循環(huán)的自然能源并且不排放CO2這樣的優(yōu)點，但由于依賴風(fēng)，因此發(fā)電輸出不穩(wěn)定，可能會對電力系統(tǒng)產(chǎn)生不良影響和導(dǎo)致電力質(zhì)量降低。為了防止這樣的對電力系統(tǒng)產(chǎn)生的不良影響，有效使用能源，正期待著使用鉛蓄電池等使能源變動正?；曳€(wěn)定化的風(fēng)力發(fā)電、蓄電系統(tǒng)。要求用于抑制風(fēng)力發(fā)電輸出變動的鉛蓄電池與風(fēng)力發(fā)電機具有相同的長壽命和低成本。然而，用于抑制風(fēng)力發(fā)電變動的鉛蓄電池在半放電狀態(tài)(PSOC :Partial State of Charge)下被使用，使得能夠配合風(fēng)力輸出變動進行充放電。因此，與以往通常預(yù)先充滿電在需要時放電的緊急鉛蓄電池、和在夜間預(yù)先充滿電在白天負載多時放電的工業(yè)用鉛蓄電池不同，而是在通常使用狀態(tài)下不充滿電。在該特殊用途下，為了防止由低SOC產(chǎn)生的負極的硫酸鹽化(sulphation)而產(chǎn)生的劣化，而定期(通常每隔1 2周)實施對鉛蓄電池充滿電的均衡充電(恢復(fù)充電)。均衡充電的另一個目的在于為了正確掌握S0C，定期重置 SOC值，在均衡充電后成為100%充電狀態(tài)。但是，若過于頻繁地進行均衡充電，則相反地具有對正極過度充電而引起劣化且減少壽命等問題。在專利文獻1中公開有按照氣溫對鉛蓄電池的均衡充電間隔進行變更的例子。 另外，在專利文獻2中公開有將鉛蓄電池的均衡充電量時的過度充電量設(shè)定得比現(xiàn)有 (110% 115% )低(99% 102% )，防止正極劣化的意思。專利文獻1 日本特開2003-288947號公報專利文獻2 日本特開2004-39434號公報

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種新的鉛蓄電池和鉛蓄電池系統(tǒng)，在用于自然能源利用系統(tǒng)的鉛蓄電池或鉛蓄電池系統(tǒng)中，通過按照鉛蓄電池的使用狀況(SOC的推移)來改變鉛蓄電池的均衡充電的實施間隔，來使鉛蓄電池的壽命增加，減少僅為了掌握SOC而進行的均衡充電，從而能夠減小用于進行均衡充電的電力、成本以及自然能源蓄電系統(tǒng)的停止機會，在成本上也具有優(yōu)勢。另外，本發(fā)明的目的在于提供一種通過使用鉛蓄電池一方能夠掌握下次預(yù)定的均衡充電定時而易于進行使用管理的鉛蓄電池和鉛蓄電池系統(tǒng)。本發(fā)明的鉛蓄電池或鉛蓄電池系統(tǒng)，被用于自然能源利用系統(tǒng)中，具有電池狀態(tài)測量部，用于測量鉛蓄電池的狀態(tài)；SOC模型，用于表示包含鉛蓄電池的電流、電壓、溫度的輸出要素與鉛蓄電池的充電狀態(tài)的關(guān)系；以及均衡充電實施部，用于實施鉛蓄電池的均衡充電，所述鉛蓄電池或鉛蓄電池系統(tǒng)的特征在于，設(shè)置有SOC估計部，根據(jù)由上述電池狀態(tài)測量部測量到的信息和上述SOC模型的信息來估計上述鉛蓄電池的充電狀態(tài)；SOC推移 DB，記錄上述鉛蓄電池的充電狀態(tài)怎樣推移；SOC推移歷史管理部，在上述SOC推移DB中記錄在上述SOC估計部中所估計的充電狀態(tài)的值，并且調(diào)查SOC的推移狀況；劣化模型，表示包含上述鉛蓄電池的充電狀態(tài)的鉛蓄電池的使用狀況與劣化的關(guān)系；以及均衡充電最佳計劃部，基于來自上述SOC推移歷史管理部的SOC推移狀況和上述劣化模型的信息來計劃均衡充電的最佳實施方式。另外，用于自然能源利用系統(tǒng)的鉛蓄電池或鉛蓄電池系統(tǒng)中，其特征在于，上述均衡充電最佳計劃部還具有均衡充電間隔確定部和均衡充電方式確定部。另外，用于自然能源利用系統(tǒng)的鉛蓄電池或鉛蓄電池系統(tǒng)中，其特征在于，具有 SOC估計模型選擇部，上述SOC模型具有放電時SOC模型和充電時SOC模型，所述SOC估計模型選擇部根據(jù)上述電池狀態(tài)測量部的信息選擇上述放電時SOC模型和充電時SOC模型中任一者。另外，用于自然能源利用系統(tǒng)的鉛蓄電池或鉛蓄電池系統(tǒng)中，其特征在于，具有臨時SOC估計結(jié)果DB和SOC模型置信度DB，上述SOC估計部使用被選擇的上述放電時SOC模型和充電時SOC模型中的任一者模型，對上述鉛蓄電池的SOC即臨時SOC進行估計，在上述臨時SOC估計結(jié)果DB中分別存儲放電時估計結(jié)果和充電時估計結(jié)果，上述SOC估計部根據(jù)放電時估計結(jié)果、充電時估計結(jié)果以及上述SOC模型置信度DB的信息來估計現(xiàn)在的S0C。另外，用于自然能源利用系統(tǒng)的鉛蓄電池或鉛蓄電池系統(tǒng)中，其特征在于，上述均衡充電最佳計劃部確定的“均衡充電間隔”以鉛蓄電池的放電量(Ah)、充放電量(Ah)、放電時間和放電天數(shù)中任一者為基準。另外，用于自然能源利用系統(tǒng)的鉛蓄電池或鉛蓄電池系統(tǒng)中，其特征在于，設(shè)置有 SOC推移信息和均衡充電信息輸出部，將被存儲在上述SOC推移DB中的SOC推移狀況和由衡充電最佳計劃部所確定的均衡充電實施預(yù)定的信息向外部輸出。另外，用于自然能源利用系統(tǒng)的鉛蓄電池或鉛蓄電池系統(tǒng)中，其特征在于，上述 SOC推移信息和均衡充電信息輸出部除了輸出SOC推移狀況、均衡充電的實施預(yù)定以外，還輸出鉛蓄電池的放電量(Ah)、或者充放電量(Ah)的信息。另外，一種鉛蓄電池或鉛蓄電池系統(tǒng)，被用于自然能源利用系統(tǒng)中，具有電池狀態(tài)測量部，用于測量鉛蓄電池的狀態(tài)；SOC模型，用于表示包含鉛蓄電池的電流、電壓、溫度的輸出要素與鉛蓄電池的充電狀態(tài)的關(guān)系；以及均衡充電實施部，用于實施鉛蓄電池的均衡充電，所述鉛蓄電池或鉛蓄電池系統(tǒng)的特征在于，設(shè)置有SOC估計部，根據(jù)由上述電池狀態(tài)測量部測量到的信息和上述SOC模型的信息來估計上述鉛蓄電池的充電狀態(tài)；SOC推移DB，記錄上述鉛蓄電池的SOC的推移狀況；SOC推移歷史管理部，在SOC推移DB中記錄由上述SOC估計部所估計的SOC的值，并且調(diào)查SOC的推移狀況；風(fēng)力發(fā)電預(yù)測DB，為了得到風(fēng)力發(fā)電的預(yù)測值而對過去的風(fēng)力發(fā)電信息進行分析而生成的；風(fēng)力發(fā)電預(yù)測部，使用該風(fēng)力發(fā)電預(yù)測DB來預(yù)測未來的風(fēng)力發(fā)電量；劣化模型，表示包含上述鉛蓄電池的SOC和電池充放電的電池使用狀況與劣化的關(guān)系；充放電計劃部，基于來自上述風(fēng)力發(fā)電預(yù)測部的未來風(fēng)力發(fā)電預(yù)測結(jié)果、來自上述SOC推移歷史管理部的SOC推移狀況以及上述劣化模型的信息，計劃最適合于上述鉛蓄電池的長壽命化的鉛蓄電池充放電；以及充放電實施部，根據(jù)由該充放電計劃部所確定的充放電計劃對鉛蓄電池的充放電進行控制。另外，用于自然能源利用系統(tǒng)的鉛蓄電池或鉛蓄電池系統(tǒng)中，其特征在于，設(shè)置有風(fēng)力發(fā)電信息、SOC推移信息和充放電信息輸出部，將與由上述風(fēng)力發(fā)電預(yù)測部預(yù)測的風(fēng)力發(fā)電的預(yù)測結(jié)果、被存儲在上述SOC推移DB中的SOC推移狀況以及由上述充放電計劃部所確定的充放電有關(guān)的信息向外部輸出。根據(jù)本發(fā)明，用于自然能源利用系統(tǒng)的鉛蓄電池或鉛蓄電池系統(tǒng)中，通過設(shè)置有 根據(jù)電池狀態(tài)測量部的信息和SOC模型信息來估計充電狀態(tài)的SOC估計部；記錄鉛蓄電池的充電狀態(tài)推移的SOC推移DB ；在SOC推移DB中記錄所估計的充電狀態(tài)值并調(diào)查SOC推移狀況的SOC推移歷史管理部；劣化模型；以及基于來自SOC推移歷史管理部的SOC推移狀況和劣化模型的信息來計劃均衡充電的最佳實施方式的均衡充電最佳計劃部，從而通過從 SOC的推移狀況和壽命、劣化的觀點來使均衡充電的實施頻率和充電方式最佳化，能夠使鉛蓄電池的壽命增加。



7
圖1是本發(fā)明實施例1的功能框圖。
圖2是使用了本發(fā)明實施例1的SOC模型的SOC估計的圖表。 圖3是本發(fā)明實施例1的SOC模型(放電特性模型)的圖表。 圖4是本發(fā)明實施例1的SOC推移DB的數(shù)據(jù)的圖表。 圖5是SOC推移DB的數(shù)據(jù)的圖表。 圖6是SOC推移DB的數(shù)據(jù)的圖表。 圖7是劣化模型的圖表。 圖8是本發(fā)明實施例1的劣化模型的圖表。 圖9是劣化模型的圖表。 圖10是本發(fā)明實施例1的處理流程圖。
圖IlA是本發(fā)明實施例1的SOC推移狀況和均衡充電通知輸出的說明圖。 圖IlB是本發(fā)明實施例1的SOC推移狀況和均衡充電通知輸出的說明圖。 圖12是本發(fā)明實施例2的功能框圖。 圖13是本發(fā)明實施例2的處理流程圖。 圖14是本發(fā)明實施例3的功能框圖。 圖15是本發(fā)明實施例3的處理流程圖。 圖16A是本發(fā)明實施例3的充放電目標設(shè)定的說明圖。 圖16B是本發(fā)明實施例3的充放電目標設(shè)定的說明圖。 圖17A是本發(fā)明實施例3的SOC推移狀況和均衡充電通知輸出的說明圖
圖17B是本發(fā)明實施例3的SOC推移狀況和均衡充電通知輸出的說明圖。圖18是表示適用本發(fā)明的風(fēng)力發(fā)電用鉛蓄電池系統(tǒng)的示意圖。標號說明101鉛蓄電池102電池狀態(tài)測量部103 SOC 模型110均衡充電實施部104 SOC 估計部105 SOC 推移 DB106 SOC推移歷史管理部107劣化模型108均衡充電最佳計劃部108a均衡充電間隔確定部108b均衡充電方式確定部109 SOC推移信息和均衡充電信息輸出部301a放電時SOC模型301b充電時SOC模型302 SOC估計模型選擇部304臨時SOC估計結(jié)果DB306 SOC模型置信度DB506充放電實施部501風(fēng)力發(fā)電預(yù)測DB502風(fēng)力發(fā)電預(yù)測部504充放電計劃部505風(fēng)力發(fā)電信息、SOC推移信息和充放電信息輸出部
具體實施例方式以下使用附圖根據(jù)各實施例詳細說明本發(fā)明的實施方式。實施例1(系統(tǒng)結(jié)構(gòu))圖1示出適用于本發(fā)明實施例1的自然能源利用系統(tǒng)中的鉛蓄電池和鉛蓄電池系統(tǒng)的功能框圖。本發(fā)明的鉛蓄電池系統(tǒng)包括鉛蓄電池101 ；電池狀態(tài)測量部102 ；SOC模型 103 ；SOC估計部104 ；SOC推移DB105 ；SOC推移歷史管理部106 ；劣化模型107 ；均衡充電最佳計劃部108 ；SOC推移信息和均衡充電信息輸出部109以及均衡充電控制部110。對上述結(jié)構(gòu)要素的各功能進行說明。電池狀態(tài)測量部102包括電流測量部102a、 電壓測量部102b以及溫度測量部102c，用于測量鉛蓄電池101的電流(A)、電壓(V)、溫度 (0C)等鉛蓄電池的狀態(tài)。SOC模型103是表示鉛蓄電池的電流、電壓、溫度等與鉛蓄電池的電池SOC的關(guān)系的模型，是預(yù)先調(diào)查鉛電池的特性而生成的。
另外，作為一例，在“使用了階躍電流的鉛蓄電池模擬建模方法(電學(xué)論B，U8卷 8號，2008年)，，中包括模型的生成過程，對SOC模型的生成方法進行了詳細記載。SOC估計部104根據(jù)由電池狀態(tài)測量部102測量到的信息和SOC模型103的信息對鉛蓄電池的SOC進行估計。圖2表示使用表示鉛蓄電池的電流、電壓、溫度與鉛蓄電池的電池SOC的關(guān)系的SOC模型(放電模型)來估計SOC的一例。另外，在本申請的在先申請即日本特愿2009-225996中對使用了 SOC模型的鉛蓄電池的SOC估計方法進行了詳細記載。SOC推移DB105是記錄鉛蓄電池的SOC怎樣推移的狀況的數(shù)據(jù)庫。SOC估計部104 將SOC的估計結(jié)果信息記錄并追加到SOC推移DB105中。SOC的記錄存在隨時記錄、更新的方法和每隔一定時間記錄估計結(jié)果的方法等。SOC推移歷史管理部106在SOC推移DB105中記錄由SOC估計部104所估計的SOC 的值，并且從SOC推移DB105中提取SOC過去推移狀況的信息。例如，根據(jù)均衡充電最佳計劃部108的請求，抽取并提供緊前一定期間的SOC推移狀況的數(shù)據(jù)。劣化模型107包括表示包含鉛蓄電池的SOC的電池使用狀況與劣化的關(guān)系、SOC和與SOC對應(yīng)的最佳均衡充電間隔、方式等的信息。劣化模型107預(yù)先調(diào)查并生成鉛蓄電池的使用與壽命、劣化的關(guān)系。另外，表示包含鉛蓄電池的SOC的電池使用狀況與劣化的關(guān)系的模型的生成方法是本申請的在先申請即日本特愿2009-001345中詳細記載的實施方法。均衡充電最佳計劃部108具有均衡充電間隔確定部108a和均衡充電方式確定部 108b，該均衡充電間隔確定部108a和均衡充電方式確定部108b為了防止劣化并使壽命增加，從SOC推移歷史管理部106獲取SOC推移狀況，按照各SOC推移狀況，確定最佳鉛蓄電池的均衡充電間隔、均衡充電方式，上述均衡充電最佳計劃部108使用劣化模型107的信息求出使鉛蓄電池的預(yù)測壽命最長的均衡充電的最佳實施方式。SOC推移信息和均衡充電信息輸出部109將被存儲在SOC推移DB105中的SOC推移狀況和由均衡充電最佳計劃部108所確定的均衡充電的實施預(yù)定信息向外部輸出。均衡充電控制部110按照由均衡充電最佳計劃部108所確定的計劃對鉛蓄電池 101實施均衡充電(恢復(fù)充電)。(S0C估計方式)接著，使用圖2、圖3對SOC模型和使用了 SOC模型的SOC估計進行說明。圖2、圖 3是表示鉛蓄電池的電流、電壓、溫度與鉛蓄電池的電池SOC的關(guān)系的SOC模型(放電模型) 的例子。圖2所示的曲線表示鉛蓄電池的電流、電壓、溫度與鉛蓄電池的電池SOC的關(guān)系的 SOC模型的一例(溫度25°C、放電電流8A)。圖表的縱軸表示端子電壓(V)，橫軸表示S0C。 因此，例如在溫度25°C時流過8A的電流，此時的端子電壓為2. 04(V)。如圖7所示，這種情況下，能夠根據(jù)SOC模型來估計鉛蓄電池的SOC為0. 85 (85% )0在圖2的例子中，僅示出了溫度25°C、放電電流8A的例子，但例如，如圖3所示， 即使限于溫度25°C的模型，按每個電流也存在多個特性曲線。進而，按溫度特性和劣化度存在這樣的多條曲線的模型(進而也可以按溫度特性、按劣化度來設(shè)置特性曲線)。另外，SOC模型、使用了 SOC模型的SOC估計方法(圖2、圖3)的詳細內(nèi)容在之前所示的日本特愿2009-225996中記載有實施方法。另外，作為一例，在“使用了階躍電流的鉛蓄電池模擬建模方法(電學(xué)論B，128卷8號，2008年)，，中包含模型的生成過程，對SOC 模型的生成方法進行了詳細記載。(S0C推移狀況)接著，使用圖4 圖6表示被存儲在SOC推移DB中的SOC推移狀況的例子。在圖例中示出每時刻SOC的推移，和在某個時間帶的SOC的平均、推移幅度等。在圖4中SOC平均為60 %，推移幅度為30 % 90 %。在圖5中，SOC平均為80 %，推移幅度為70 % 90 %， 在SOC比圖4高的范圍(難以引起負極硫酸鹽化的區(qū)域)內(nèi)進行推移。反之，在圖6中，SOC 平均為40%，推移幅度為30% 50%，在SOC比圖4低的范圍(易引起負極硫酸鹽化的區(qū)域)內(nèi)進行推移。(劣化模型)接著，使用圖7 圖9表示鉛蓄電池的劣化模型107的例子。在圖7的例子中示出SOC推移的中心和與其相對最佳的、即能夠使鉛蓄電池的壽命最長的均衡充電間隔的關(guān)系。在圖8中示出SOC維持程度和與其相對最佳的、即能夠使鉛蓄電池的壽命最長的均衡充電間隔的關(guān)系。SOC維持程度時刻變化，但例如也可以給予與該維持時間對應(yīng)的權(quán)重，計算最佳的均衡充電間隔。另外，如圖7所示均衡充電間隔確定為“每隔多少天”的方法和如圖8所示確定為“多少Ah充放電后(多少Ah放電后)”的方法也有效。圖9示出SOC維持程度和與其相對最佳均衡充電時的過度充電量的關(guān)系。這樣，通過按照SOC的推移狀況適當?shù)卮_定均衡充電的定時(均衡充電間隔)、均衡充電的方式、過度充電量等，能夠使鉛蓄電池的壽命增加。另外，針對劣化模型的生成方法的詳細內(nèi)容也在之前的日本特愿2009-225996中記載有實施方法。(系統(tǒng)處理流程)接著，使用圖10，按各步驟對實施例1的處理流程進行說明。首先，電池狀態(tài)測量部102測量鉛蓄電池101的狀態(tài)(電流、電壓、溫度等)(S201)。接著，SOC估計部104使用表示鉛蓄電池的電流、電壓、溫度與SOC的關(guān)系的SOC模型103，對鉛蓄電池當前的SOC進行估計(S202)。然后，SOC推移歷史管理部106將鉛蓄電池101的SOC推移記錄到SOC推移DB 105 中(S203)。均衡充電最佳計劃部108向SOC推移歷史管理部106查詢SOC的推移狀況，SOC推移歷史管理部106參照SOC推移DB 105，將SOC推移狀況通知給均衡充電最佳計劃部108。 均衡充電最佳計劃部108對該SOC推移歷史使用與鉛蓄電池的使用和劣化相關(guān)的信息(與 SOC和最佳使用相關(guān)的信息)即劣化模型107來求取能夠使壽命增加的最佳使用條件(均衡充電間隔、均衡充電方式)(S204)。SOC推移信息和均衡充電信息輸出部109輸出鉛蓄電池的SOC推移信息和均衡充電實施預(yù)定信息、實施信息(S205)。即，將被存儲在SOC推移DB 105中的SOC推移狀況和由均衡充電最佳計劃部108所確定的均衡充電的實施預(yù)定信息向外部輸出。均衡充電實施部110按照均衡充電最佳計劃部108所確定的方法對鉛蓄電池實施均衡充電(S206)。通過以上的處理，能夠按照鉛蓄電池的使用狀況(S0C推移狀況)來實施使鉛蓄電池的壽命增加的最佳均衡充電。圖IlAUlB示出實施例1的輸出例(畫面)。在輸出中顯示SOC的推移狀況和均衡充電的實施通知。在圖表中為SOC 100% (以上)，但為正在實施均衡充電的部分。均衡充電間隔根據(jù)SOC的推移狀況改變實施定時，能夠使壽命增加。但是，如圖IlAUlB所示， 通過通知根據(jù)到目前為止的SOC推移狀況所預(yù)測的均衡充電的實施定時，鉛蓄電池用戶易于進行鉛蓄電池的使用、控制。實施例2(系統(tǒng)結(jié)構(gòu))接著，在圖12中示出本發(fā)明實施例2中能夠期待更高精度的詳細的功能框圖。實施例2的功能塊包括鉛蓄電池101、電池狀態(tài)測量部102、S0C模型301、S0C估計模型選擇部302、SOC估計部303、臨時SOC估計結(jié)果DB304、S0C確定部305、SOC模型置信度DB306、 SOC推移DB105、SOC推移歷史管理部106、劣化模型107、均衡充電最佳計劃部108、SOC推移信息和均衡充電信息輸出部109、均衡充電實施部110以及學(xué)習(xí)部307。實施例2的各功能中，僅對與圖1不同的部分進行說明。SOC模型301是表示鉛蓄電池的電流、電壓、溫度等輸出要素與鉛蓄電池的SOC的關(guān)系的模型，包括表示放電時鉛蓄電池的電流、電壓、溫度等輸出要素與鉛蓄電池的SOC的關(guān)系的放電時SOC模型301a ； 和表示充電時鉛蓄電池的電流、電壓、溫度等與鉛蓄電池的SOC的關(guān)系的充電時SOC模型 301b。這里，邊預(yù)先進行放電、充電邊收集并調(diào)查鉛電池的特性數(shù)據(jù)，生成由放電時SOC模型301a和充電時SOC模型301b構(gòu)成的SOC模型。另外，作為一例，在“使用了階躍電流的鉛蓄電池模擬建模方法(電學(xué)論B，U8卷 8號，2008年)，，中包含模型的生成過程，對SOC模型的生成方法進行了詳細記載。SOC估計模型選擇部302通過電池狀態(tài)測量部102調(diào)查流過鉛蓄電池的電流，調(diào)查“放電時”或“充電時”的電流狀態(tài)，按照電流狀態(tài)，從SOC模型301中，將放電時SOC模型301a和充電時SOC模型301b中任一適當模型選擇為在SOC估計中使用的模型。SOC估計部303使用放電時SOC模型301a和充電時SOC模型301b中任一被選擇的模型來估計鉛蓄電池的S0C，作為臨時S0C。另外，所求出的臨時SOC估計值分為放電時估計結(jié)果30 和充電時估計結(jié)果304b存儲在臨時SOC估計結(jié)果DB304中。SOC確定部305以SOC模型置信度DB306的信息為基礎(chǔ)對被存儲在臨時SOC估計結(jié)果DB304中的放電時的臨時SOC估計結(jié)果和充電時的臨時SOC估計結(jié)果加權(quán)，確定當前的 SOC。例如，在SOC低的區(qū)域，放電時SOC模型301a和充電時SOC模型301b置信度均為同等程度，但在SOC高的區(qū)域，預(yù)先調(diào)查與“充電模型”相比，放電時SOC模型301a的置信度更高這樣的SOC模型的置信度，與置信度對應(yīng)地對臨時SOC值給予權(quán)重，與距欲估計的時刻的遠近等對應(yīng)地給予權(quán)重，能夠確定最終的S0C。例如，現(xiàn)在為“S0C高的區(qū)域”，但現(xiàn)在處于“充電”中，但在極短時間前進行了“放電”存在那時的臨時SOC值這樣的情況下，根據(jù)置信度和距欲求出的時刻有多長時間等信息，對臨時SOC估計結(jié)果(“放電時” “充電時”為不同的臨時SOC估計值)加權(quán)，能夠確定當前的S0C。被求出的SOC被存儲在SOC推移DB105中，之后，同樣地確定均衡充電間隔、均衡充電方式。另外，可以通過設(shè)置學(xué)習(xí)部307，使SOC模型置信度DB306能夠隨時進行信息的更新、學(xué)習(xí)。以上，能夠以放電時SOC模型301a、充電時SOC估計模型301b以及“置信度”為基礎(chǔ)，高精度地估計S0C，并且確定均衡充電間隔和均衡充電方式。(系統(tǒng)處理流程)接著，使用圖13簡單地說明實施例2的處理流程。電池狀態(tài)測量部測量鉛蓄電池的狀態(tài)(電流、電壓、溫度等)(S401)。調(diào)查電池的狀態(tài)是放電狀態(tài)還是充電狀態(tài)(S402)， 若是放電狀態(tài)則SOC模型選擇放電時SOC模型(S40M)。若是充電狀態(tài)，則SOC模型選擇充電時SOC模型(S402b)。SOC估計部使用所選擇的SOC模型，對鉛蓄電池當前的SOC進行估計，作為臨時SOC估計值(S403)。按照電池狀態(tài)(放電、充電)將臨時SOC估計值存儲在臨時SOC估計結(jié)果DB中(S404)。參照SOC推移DB，調(diào)查緊前的SOC狀態(tài)、充放電狀態(tài)以及在此狀態(tài)下的SOC模型的置信度640 。按照上一步驟的電池狀態(tài)、SOC模型的置信度，使用最近的SOC估計結(jié)果和臨時SOC估計結(jié)果，來確定當前的SOC (估計結(jié)果)(S406)。SOC推移歷史管理部將鉛蓄電池的SOC推移記錄在SOC推移DB中，并且評價SOC 的推移狀況(S407)。均衡充電最佳計劃部向SOC推移歷史管理部查詢SOC的推移狀況，對該SOC推移歷史使用劣化模型來求出能夠使壽命增加的最佳使用條件均衡充電間隔、均衡充電方式(S408)。SOC推移信息和均衡充電信息輸出部輸出鉛蓄電池的SOC推移信息和均衡充電實施預(yù)定信息、實施信息(S409)。均衡充電實施部按照均衡充電最佳計劃部所確定的方法對鉛蓄電池實施均衡充電(S410)。通過以上處理，能夠按照鉛蓄電池的使用狀況 (S0C推移狀況)來實施使鉛蓄電池的壽命增加的最佳均衡充電。實施例3接著，作為本發(fā)明的實施例3，使用圖14、圖15說明作為自然能源得到風(fēng)力發(fā)電的預(yù)測值時，使用SOC的推移歷史和劣化模型，制定能夠使鉛蓄電池的壽命增加的充放電計劃和充放電目標，使壽命增加的方式。圖14表示本發(fā)明實施例3的功能塊。功能塊包括鉛蓄電池101、電池狀態(tài)測量部102、SOC模型103、SOC估計部104、SOC推移DB105、SOC推移歷史管理部106、風(fēng)力發(fā)電預(yù)測DB501、風(fēng)力發(fā)電預(yù)測部502、劣化模型503、充放電計劃部504、風(fēng)力發(fā)電信息、SOC推移信息和充放電信息輸出部505、充放電實施部506以及學(xué)習(xí)部507。實施例3的特征在于，充放電計劃部504通過風(fēng)力發(fā)電預(yù)測DB501和風(fēng)力發(fā)電預(yù)測部502獲取在此之前的風(fēng)力發(fā)電預(yù)測值，考慮與此時的狀況、SOC的推移狀況以及與鉛蓄電池的使用和劣化相關(guān)的意見(劣化模型503)，來計劃鉛蓄電池的充放電。(系統(tǒng)處理流程)接著，使用圖15對處理流程進行說明。首先，電池狀態(tài)測量部測量鉛蓄電池的狀態(tài)(電流、電壓、溫度等)(S601)。接著，SOC估計部使用表示鉛蓄電池的電流、電壓、溫度與 SOC的關(guān)系的SOC模型，估計鉛蓄電池當前的S0C(S602)。然后，SOC推移歷史管理部將鉛蓄電池的SOC的推移記錄在SOC推移DB中(S603)。風(fēng)力發(fā)電預(yù)測部使用風(fēng)力發(fā)電預(yù)測DB，預(yù)測風(fēng)力發(fā)電量今后怎樣推移(S604)。充放電計劃部使用SOC的推移狀況、風(fēng)力發(fā)電量的今后的推移預(yù)測結(jié)果以及表示鉛蓄電池的使用(充放電)與劣化的關(guān)系的劣化模型，制定最佳充放電的計劃(S605)。
SOC推移信息、充放電信息、風(fēng)力發(fā)電信息輸出部輸出風(fēng)力發(fā)電預(yù)測信息、鉛蓄電池的SOC推移信息以及關(guān)于充放電的信息(S606)。充放電實施部根據(jù)充放電計劃部的計劃實施鉛蓄電池的充放電(S607)。進而，學(xué)習(xí)部更新并學(xué)習(xí)風(fēng)力發(fā)電預(yù)測DB (風(fēng)力發(fā)電的預(yù)測結(jié)果和實際結(jié)果)、劣化模型(鉛蓄電池的使用(充放電)與劣化的關(guān)系)以及SOC模型(電流、電壓、溫度與 SOC的關(guān)系模型)(S608)。通過以上的處理，能夠在作為自然能源而得到風(fēng)力發(fā)電的預(yù)測值的情況下，使用 SOC的推移歷史和劣化模型，制定能夠使鉛蓄電池壽命增加的充放電計劃和充放電目標，實施使壽命增加的方式。(輸出例)在圖16A、圖16B中示出充放電計劃的輸出例。例如，從現(xiàn)在開始X X小時后風(fēng)力急劇變?nèi)?，輸出急劇下降，為了彌補，可能要求鉛蓄電池多放電。這樣，充放電計劃部504能夠制定在SOC使用范圍內(nèi)將充放電的目標值設(shè)定得高來進行大量放電這樣的計劃。這樣， 通過邊預(yù)測從現(xiàn)時刻到不遠的未來的狀況邊制定能夠使鉛蓄電池的壽命增加的使用計劃， 能夠期待進一步延長鉛蓄電池的壽命。圖17A、17B表示本實施例的輸出例(風(fēng)力發(fā)電信息、SOC推移信息和充放電信息輸出部505的輸出)。在輸出畫面上除了顯示SOC的推移狀況(圖表)以外，還顯示風(fēng)力發(fā)電的預(yù)測信息、充放電的目標值、均衡充電的實施預(yù)定等。在此例中，風(fēng)力發(fā)電的預(yù)測為“預(yù)計在XX小時后，風(fēng)力過強，風(fēng)車切斷”。若切斷則導(dǎo)致風(fēng)車的輸出從“最大”變?yōu)椤?”，因此要求鉛蓄電池大量放電。因此，在此例中，表示為“將充放電的目標值設(shè)定為在SOC使用范圍內(nèi)高(S0C75%)”。這樣，能夠通過輸出風(fēng)力發(fā)電的預(yù)測結(jié)果和充放電的目標等，在使用一方有計劃地使用鉛蓄電池。另外，對控制鉛蓄電池的鉛蓄電池用戶來說也能夠易于使用并控制均衡充電的實施定時通知。圖18示出在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中適用本發(fā)明時的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。在圖18中，風(fēng)力發(fā)電的發(fā)電輸出通過鉛蓄電池或鉛蓄電池系統(tǒng)的蓄電系統(tǒng)輸出被正常化，作為穩(wěn)定的系統(tǒng)輸出被供給到系統(tǒng)。在此風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中，本發(fā)明的鉛蓄電池或鉛蓄電池系統(tǒng)通過根據(jù)SOC的推移信息以適當?shù)念l率被充電，能夠使壽命增加，對有效地使用自然能源系統(tǒng)整體具有很大
丁.十 I、貝獻。
權(quán)利要求
1.一種用于自然能源利用系統(tǒng)的鉛蓄電池，其包括電池狀態(tài)測量部，用于測量鉛蓄電池的狀態(tài)；SOC模型，用于表示包含鉛蓄電池的電流、電壓、溫度的輸出要素與鉛蓄電池的充電狀態(tài)的關(guān)系；以及均衡充電實施部，用于實施鉛蓄電池的均衡充電，所述鉛蓄電池的特征在于，其設(shè)置有soc估計部，根據(jù)通過上述電池狀態(tài)測量部測量到的信息和上述SOC模型的信息來估計上述鉛蓄電池的充電狀態(tài)；SOC推移DB，記錄上述鉛蓄電池的充電狀態(tài)怎樣推移；SOC推移歷史管理部，在上述SOC推移DB中記錄上述SOC估計部估計出的充電狀態(tài)值，并且調(diào)查SOC的推移狀況；劣化模型，表示包含上述鉛蓄電池的充電狀態(tài)的鉛蓄電池使用狀況與劣化的關(guān)系；以及均衡充電最佳計劃部，基于來自上述SOC 推移歷史管理部的SOC推移狀況和上述劣化模型的信息來計劃均衡充電的最佳實施方式。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于自然能源利用系統(tǒng)的鉛蓄電池，其特征在于，上述均衡充電最佳計劃部還具有均衡充電間隔確定部和均衡充電方式確定部。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于自然能源利用系統(tǒng)的鉛蓄電池，其特征在于， 上述SOC模型具有放電時SOC模型和充電時SOC模型，上述鉛蓄電池具有SOC估計模型選擇部，其根據(jù)上述電池狀態(tài)測量部的信息來選擇上述放電時SOC模型和上述充電時SOC 模型中的任一者。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于自然能源利用系統(tǒng)的鉛蓄電池，其特征在于，具有臨時SOC估計結(jié)果DB和SOC模型置信度DB，上述SOC估計部使用上述放電時SOC 模型和上述充電時SOC模型中任一被選擇的模型來對上述鉛蓄電池的SOC即臨時SOC進行估計，在上述臨時SOC估計結(jié)果DB中分別存儲放電時估計結(jié)果和充電時估計結(jié)果，上述SOC 估計部根據(jù)放電時估計結(jié)果、充電時估計結(jié)果以及上述SOC模型置信度DB的信息來估計當前的SOC。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于自然能源利用系統(tǒng)的鉛蓄電池，其特征在于， 上述均衡充電最佳計劃部確定的均衡充電間隔以鉛蓄電池的放電量(Ah)、充放電量(Ah)、放電時間和放電天數(shù)中的任一者為基準。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于自然能源利用系統(tǒng)的鉛蓄電池，其特征在于， 設(shè)置有SOC推移信息和均衡充電信息輸出部，其將被存儲在上述SOC推移DB中的SOC推移狀況和由均衡充電最佳計劃部所確定的均衡充電的實施預(yù)定信息向外部輸出。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于自然能源利用系統(tǒng)的鉛蓄電池，其特征在于，上述SOC推移信息和均衡充電信息輸出部除了輸出SOC推移狀況、均衡充電的實施預(yù)定以外，還輸出鉛蓄電池的放電量(Ah)或充放電量(Ah)的信息。
8.一種用于自然能源利用系統(tǒng)的鉛蓄電池，其包括電池狀態(tài)測量部，用于測量鉛蓄電池的狀態(tài)；SOC模型，用于表示包含鉛蓄電池的電流、電壓、溫度的輸出要素與鉛蓄電池的充電狀態(tài)的關(guān)系；以及充放電實施部，用于實施鉛蓄電池的均衡充電，所述鉛蓄電池的特征在于，其設(shè)置有S0C估計部，根據(jù)通過上述電池狀態(tài)測量部測量到的信息和上述SOC模型的信息來估計上述鉛蓄電池的充電狀態(tài)；SOC推移DB，記錄上述鉛蓄電池的SOC的推移狀況；SOC推移歷史管理部，在SOC推移DB中記錄由上述SOC估計部所估計的SOC的值，并且調(diào)查SOC的推移狀況；風(fēng)力發(fā)電預(yù)測DB，為了得到風(fēng)力發(fā)電的預(yù)測值而對過去的風(fēng)力發(fā)電信息進行分析而生成；風(fēng)力發(fā)電預(yù)測部，使用該風(fēng)力發(fā)電預(yù)測DB來預(yù)測未來的風(fēng)力發(fā)電量；劣化模型，表示包含上述鉛蓄電池的SOC和電池充放電的電池使用狀況與劣化的關(guān)系；充放電計劃部，基于來自上述風(fēng)力發(fā)電預(yù)測部的未來風(fēng)力發(fā)電預(yù)測結(jié)果、來自上述SOC推移歷史管理部的SOC推移狀況以及上述劣化模型的信息，來計劃最適合于上述鉛蓄電池的長壽命化的鉛蓄電池充放電；以及充放電實施部，根據(jù)由該充放電計劃部所確定的充放電計劃來對鉛蓄電池的充放電進行控制。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的用于自然能源利用系統(tǒng)的鉛蓄電池，其特征在于，設(shè)置有風(fēng)力發(fā)電信息、SOC推移信息和充放電信息輸出部，其將與由上述風(fēng)力發(fā)電預(yù)測部預(yù)測到的風(fēng)力發(fā)電預(yù)測結(jié)果、被存儲在上述SOC推移DB中的SOC推移狀況以及由上述充放電計劃部所確定的充放電有關(guān)的信息向外部輸出。
10.一種用于自然能源利用系統(tǒng)的鉛蓄電池系統(tǒng)，其包括鉛蓄電池；電池狀態(tài)測量部，用于測量鉛蓄電池的狀態(tài)；SOC模型，用于表示上述鉛蓄電池的電流、電壓、溫度等要素與鉛蓄電池的電池充電狀態(tài)的關(guān)系；以及均衡充電實施部，用于實施鉛蓄電池的均衡充電，所述鉛蓄電池系統(tǒng)的特征在于，其設(shè)置有soc估計部，根據(jù)由上述電池狀態(tài)測量部測量到的信息和上述SOC模型的信息來估計上述鉛蓄電池的充電狀態(tài)；SOC推移DB，記錄上述鉛蓄電池的充電狀態(tài)怎樣推移；SOC推移歷史管理部，在上述SOC推移DB中記錄上述SOC 估計部估計出的充電狀態(tài)值，并且調(diào)查SOC的推移狀況；劣化模型，表示包含上述鉛蓄電池的充電狀態(tài)的鉛蓄電池使用狀況與劣化的關(guān)系；以及均衡充電最佳計劃部，基于來自上述 SOC推移歷史管理部的SOC推移狀況和上述劣化模型的信息來計劃均衡充電的最佳實施方式。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的用于自然能源利用系統(tǒng)的鉛蓄電池系統(tǒng)，其特征在于， 上述均衡充電最佳計劃部還具有均衡充電間隔確定部和均衡充電方式確定部。
12.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的用于自然能源利用系統(tǒng)的鉛蓄電池系統(tǒng)，其特征在于，上述SOC模型具有放電時SOC模型和充電時SOC模型，上述鉛蓄電池系統(tǒng)具有SOC估計模型選擇部，其根據(jù)上述電池狀態(tài)測量部的信息來選擇上述放電時SOC模型和上述充電時SOC模型中的任一者。
13.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的用于自然能源利用系統(tǒng)的鉛蓄電池系統(tǒng)，其特征在于，具有臨時SOC估計結(jié)果DB和SOC模型置信度DB，上述SOC估計部使用上述放電時SOC 模型和上述充電時SOC模型中任一被選擇的模型，對上述鉛蓄電池的SOC即臨時SOC進行估計，在上述臨時SOC估計結(jié)果DB中分別存儲放電時估計結(jié)果和充電時估計結(jié)果，上述SOC 估計部根據(jù)放電時估計結(jié)果、充電時估計結(jié)果以及上述SOC模型置信度DB的信息來估計當前的SOC。
14.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的用于自然能源利用系統(tǒng)的鉛蓄電池系統(tǒng)，其特征在于，上述均衡充電最佳計劃部確定的均衡充電間隔以鉛蓄電池的放電量(Ah)、充放電量 (Ah)、放電時間和放電天數(shù)中的任一者為基準。
15.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的用于自然能源利用系統(tǒng)的鉛蓄電池系統(tǒng)，其特征在于，設(shè)置有SOC推移信息和均衡充電信息輸出部，該SOC推移信息和均衡充電信息輸出部將存儲在上述SOC推移DB中的SOC推移狀況和由衡充電最佳計劃部所確定的均衡充電的實施預(yù)定信息向外部輸出。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的用于自然能源利用系統(tǒng)的鉛蓄電池系統(tǒng)，其特征在于，上述SOC推移信息和均衡充電信息輸出部除了輸出SOC推移狀況、均衡充電的實施預(yù)定以外，還輸出鉛蓄電池的放電量(Ah)或充放電量(Ah)的信息。
17.一種用于自然能源利用系統(tǒng)的鉛蓄電池系統(tǒng)，其包括電池狀態(tài)測量部，用于測量鉛蓄電池的狀態(tài)；SOC模型，用于表示包含鉛蓄電池的電流、電壓、溫度的輸出要素與鉛蓄電池的充電狀態(tài)的關(guān)系；以及充放電實施部，用于實施鉛蓄電池的均衡充電，所述鉛蓄電池系統(tǒng)的特征在于，其設(shè)置有S0C估計部，根據(jù)通過上述電池狀態(tài)測量部測量到的信息和上述SOC模型的信息來估計上述鉛蓄電池的充電狀態(tài)；SOC推移DB，記錄上述鉛蓄電池的SOC的推移狀況；SOC推移歷史管理部，在SOC推移DB中記錄由上述SOC估計部所估計的SOC的值，并且調(diào)查SOC的推移狀況；風(fēng)力發(fā)電預(yù)測DB，為了得到風(fēng)力發(fā)電的預(yù)測值而對過去的風(fēng)力發(fā)電信息進行分析而生成；風(fēng)力發(fā)電預(yù)測部，使用該風(fēng)力發(fā)電預(yù)測 DB來預(yù)測未來的風(fēng)力發(fā)電量；劣化模型，表示包含上述鉛蓄電池的SOC和電池的充放電的電池使用狀況與劣化的關(guān)系；充放電計劃部，基于來自上述風(fēng)力發(fā)電預(yù)測部的未來風(fēng)力發(fā)電預(yù)測結(jié)果、來自上述SOC推移歷史管理部的SOC推移狀況以及上述劣化模型的信息，來計劃最適合于上述鉛蓄電池的長壽命化的鉛蓄電池充放電；以及充放電實施部，根據(jù)由該充放電計劃部所確定的充放電計劃來對鉛蓄電池的充放電進行控制。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的用于自然能源利用系統(tǒng)的鉛蓄電池系統(tǒng)，其特征在于，設(shè)置有風(fēng)力發(fā)電信息、SOC推移信息和充放電信息輸出部，其將與由上述風(fēng)力發(fā)電預(yù)測部預(yù)測到的風(fēng)力發(fā)電的預(yù)測結(jié)果、被存儲在上述SOC推移DB中的SOC推移狀況以及由上述充放電計劃部所確定的充放電有關(guān)的信息向外部輸出。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于自然能源利用系統(tǒng)的鉛蓄電池和鉛蓄電池系統(tǒng)，其包括電池狀態(tài)測量部；SOC模型；SOC估計部，根據(jù)由電池狀態(tài)測量部測量到的信息和SOC模型信息來估計SOC；SOC推移DB，記錄鉛蓄電池的SOC的推移狀況；SOC推移歷史管理部，將所估計的SOC值記錄在SOC推移DB中并調(diào)查SOC的推移狀況；鉛蓄電池的劣化模型；均衡充電最佳計劃部，以來自SOC推移歷史管理部的SOC推移狀況和劣化模型的信息為基礎(chǔ)來計劃鉛蓄電池的最佳實施方式；SOC推移信息和均衡充電信息輸出部；以及均衡充電控制部，根據(jù)由均衡充電最佳計劃部所確定的計劃來實施鉛蓄電池的均衡充電。
文檔編號H02J3/32GK102439782SQ201180000041
公開日2012年5月2日 申請日期2011年1月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月11日
發(fā)明者下浦一朗, 佐野伸一, 安部圭子, 小林康弘, 廣瀨義和, 渡邊雅浩, 高林久顯 申請人:新神戶電機株式會社