蓄電池裝置和蓄電池系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明的實(shí)施方式涉及一種蓄電池裝置和蓄電池系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]二次電池在制造后會(huì)逐漸劣化，從而發(fā)生其容量減少或電阻上升等性能的下降。電池的劣化影響使用電池的系統(tǒng)。在劣化較大的情況下，系統(tǒng)變得不能滿足所需的電池容量或輸出特性，有系統(tǒng)停止運(yùn)作的危險(xiǎn)。因此，對(duì)電池的劣化進(jìn)行推定是很重要的。即，期望使用電池的系統(tǒng)能夠檢測電池的壽命。已知電池的劣化速度會(huì)按照電池的使用方法(環(huán)境溫度或充放電范圍等)而改變，已經(jīng)提出了幾種推定電池的劣化的方法。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0004]專利文獻(xiàn)
[0005]專利文獻(xiàn)1:日本特開2013 — 70441號(hào)公報(bào)
[0006]專利文獻(xiàn)2:日本特開2013 — 73897號(hào)公報(bào)
[0007]專利文獻(xiàn)3:日本特開2013 — 97926號(hào)公報(bào)
[0008]專利文獻(xiàn)4:日本特開2014 — 41747號(hào)公報(bào)
[0009]專利文獻(xiàn)5:日本特開2014 —132243號(hào)公報(bào)
[0010]專利文獻(xiàn)6:日本特開2014 — 54148號(hào)公報(bào)
[0011]專利文獻(xiàn)7:日本特開2002 — 236154號(hào)公報(bào)
[0012]專利文獻(xiàn)8:日本特開2010 — 22155號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]發(fā)明所要解決的問題
[0014]作為今后的蓄電池裝置，期望開發(fā)出能提供大功率的大規(guī)模蓄電池裝置。因此，利用蓄電容量為10Wh左右的電池，作為例子而例舉出電池容量為MWh或幾十MWh級(jí)別的大規(guī)模蓄電池裝置。該情況下的設(shè)計(jì)需要按照所要求的輸出電壓或電流容量，計(jì)劃串聯(lián)和/或并聯(lián)組合10，000至100，000個(gè)電池。
[0015]為了進(jìn)行上述大規(guī)模蓄電裝置中搭載的各電池模塊的劣化診斷，需要計(jì)算電池模塊的充電狀態(tài)(SOC: state of charge)或內(nèi)部電阻值來作為用于劣化診斷的特性值。以前，用于與各電池模塊之間進(jìn)行用于蓄電池裝置運(yùn)轉(zhuǎn)的相互通信的控制裝置，除了進(jìn)行該相互通信，還進(jìn)行用于上述劣化診斷的特性值的計(jì)算。
[0016]但是，該用于劣化診斷的特性值的計(jì)算所產(chǎn)生的負(fù)荷會(huì)隨著診斷對(duì)象的電池模塊的數(shù)量增多而變大，因此成為用于運(yùn)轉(zhuǎn)的相互通信出現(xiàn)延遲或錯(cuò)誤的原因。因此，會(huì)對(duì)運(yùn)轉(zhuǎn)的安全性維持帶來障礙。
[0017]用于解決問題的手段
[0018]本發(fā)明的目的在于，提供一種能夠維持蓄電池裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)安全性并進(jìn)行多個(gè)二次電池的劣化診斷的蓄電池裝置和蓄電池系統(tǒng)。
[0019]實(shí)施方式中的蓄電池裝置具有多個(gè)組電池單元，多個(gè)組電池單元的每一個(gè)組電池單元包含:串聯(lián)連接多個(gè)電池模塊而成的電池模塊電路，所述電池模塊包含串聯(lián)連接的多個(gè)電池和監(jiān)視多個(gè)電池的電壓以及溫度的電池監(jiān)視單元；電流傳感器，用于檢測電池模塊電路中流過的電流；以及電池管理裝置，輸入來自各電池監(jiān)視單元的監(jiān)視數(shù)據(jù)以及電流傳感器的檢測數(shù)據(jù)。該蓄電池裝置具有通路控制裝置，該通路控制裝置與多個(gè)組電池單元內(nèi)的各電池管理裝置進(jìn)行相互通信。該蓄電池裝置包括計(jì)測計(jì)算機(jī)，該計(jì)測計(jì)算機(jī)與所述通路控制裝置和多個(gè)所述電池管理裝置連接，以第一時(shí)間間隔取得來自所述電池管理裝置的檢測數(shù)據(jù)，并根據(jù)所取得的所述檢測數(shù)據(jù)，計(jì)算出各電池或電池模塊的規(guī)定的特性值，在存在來自控制裝置的請(qǐng)求時(shí)，或者每隔第二時(shí)間間隔，向所述控制裝置發(fā)送所取得的所述檢測數(shù)據(jù)或者計(jì)算出的所述各電池或電池模塊的特性值，所述第二時(shí)間間隔比所述第一時(shí)間間隔長。
【附圖說明】
[0020]圖1是示出實(shí)施方式中的大規(guī)模蓄電池裝置的結(jié)構(gòu)的一例的結(jié)構(gòu)框圖。
[0021]圖2是簡略地示出在實(shí)施方式中的大規(guī)模蓄電池裝置中設(shè)置的電池模塊的內(nèi)部的圖。
[0022]圖3是示出在實(shí)施方式中的大規(guī)模蓄電池裝置中設(shè)置的計(jì)測計(jì)算機(jī)的功能結(jié)構(gòu)例的框圖。
[0023]圖4是示出在實(shí)施方式中的大規(guī)模蓄電池裝置中設(shè)置的計(jì)測計(jì)算機(jī)進(jìn)行的處理過程的一例的流程圖。
[0024]圖5是示出在實(shí)施方式中的大規(guī)模蓄電池裝置中設(shè)置的電池模塊的電流特性的一例的圖。
[0025]圖6是示出在實(shí)施方式中的大規(guī)模蓄電池裝置中設(shè)置的電池模塊的電流特性的微分運(yùn)算結(jié)果的一例的圖。
[0026]圖7是示出對(duì)實(shí)施方式中的大規(guī)模蓄電池裝置中設(shè)置的電池模塊的電流特性進(jìn)行記錄的定時(shí)的一例的圖。
[0027]圖8是示出在實(shí)施方式中的大規(guī)模蓄電池裝置中設(shè)置的電池模塊的電壓與SOC之間的關(guān)系的一例的圖。
[0028]圖9是示出在實(shí)施方式中的大規(guī)模蓄電池裝置中設(shè)置的電池模塊的電流與電壓之間的關(guān)系的一例的圖。
[0029]圖10是示出在實(shí)施方式中的大規(guī)模蓄電池裝置中設(shè)置的計(jì)測計(jì)算機(jī)進(jìn)行的處理過程的其他例子的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030]以下，使用附圖，對(duì)實(shí)施方式進(jìn)行說明。
[0031]圖1是示出實(shí)施方式中的大規(guī)模蓄電池裝置的結(jié)構(gòu)的一例的結(jié)構(gòu)框圖。
[0032]使用圖1，對(duì)與本實(shí)施方式有關(guān)的大規(guī)模蓄電池裝置的整個(gè)系統(tǒng)的概要進(jìn)行說明。
[0033]在圖1中，10— 1、10 — 2、……、10 — η為蓄電池裝置(也可以稱為電池盤)。有時(shí)也將它們總稱為蓄電池裝置10。蓄電池裝置10— 1、10 — 2、……、10 — η為相同結(jié)構(gòu)，例如準(zhǔn)備有16個(gè)。圖中代表性地示出了一個(gè)蓄電池裝置1 — I的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。
[0034]蓄電池裝置10— I具有充放電端子51、52。例如，充放電端子51為正極端子(plusterminal)，充放電端子52為負(fù)極端子(minus terminal)。充放電端子51、52連接在電池端子盤12的斷路器12 — I上。電池端子盤12具有與蓄電池裝置10— 1、10 — 2、……、10 — η相對(duì)應(yīng)的斷路器12 — 1、12 — 2、......、12 一η。斷路器12 — 1、12 — 2、......、12 一η分別被手動(dòng)地進(jìn)行開閉操作。斷路器12— 1、12 — 2、……、12 — η的正極端子被共通地接。此外，斷路器12— 1、12 — 2、……、12 — η的負(fù)極端子被共通地接。
[0035]所述正極端子的共通地接是正極端子彼此之間被捆綁成I個(gè)線束的狀態(tài)。所述負(fù)極端子的共通地接是負(fù)極端子被捆綁成I個(gè)線束的狀態(tài)。電池端子盤12的正負(fù)極端子之間的直流(DC)電壓被設(shè)定為例如490V至778V左右。此外，電池端子盤12包含后述的控制計(jì)算機(jī)80。
[0036]從電池端子盤12輸出的DC電壓被提供給功率調(diào)節(jié)器(PCS) 14。功率調(diào)節(jié)器14通過轉(zhuǎn)換DC電壓而升壓，生成交流(AC)輸出。AC輸出例如在50Hz下為6.6kV。將功率調(diào)節(jié)器14的輸出提供給外部電力系統(tǒng)的電力供給線。功率調(diào)節(jié)器14具有進(jìn)行電力系統(tǒng)與電池之間的電力存取的雙向交直流變換功能。此外，功率調(diào)節(jié)器14的輸出還通過控制計(jì)算機(jī)80而被提供給蓄電池裝置10— 1、10 — 2、……、10 — η的直流電源裝置。在圖1中代表性地示出了蓄電池裝置10 — I內(nèi)的直流電源裝置70。
[0037]下面對(duì)蓄電池裝置10— I的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。蓄電池裝置10 — I具有并聯(lián)連接的多個(gè)(例如16個(gè))組電池單元20— 1、20 — 2、……、20— 16。由于組電池單元20— 1、20 —
2、……、20 —16為相同結(jié)構(gòu)，因此在圖1中以組電池單元20 — I的內(nèi)部結(jié)構(gòu)為代表而示出。
[0038]對(duì)組電池單元20-1的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。組電池單元20-1具有串聯(lián)連接的多個(gè)(例如22個(gè))電池模塊30— 1、30 — 2、……、30 — 22。有時(shí)也將它們總稱為電池模塊電路30。也可以在由電池模塊30 —1、30 — 2、……、30 — 22構(gòu)成的串聯(lián)電路的中途設(shè)置開關(guān)46。該開關(guān)46用于例如在為了檢查取下任意電池模塊時(shí)斷開串聯(lián)電路。此外，開關(guān)46有時(shí)兼作斷路器(service disconnect)，有時(shí)也是恪斷器。并且，有時(shí)也作為用于向后述的電池管理裝置44(BMU: