CN102549871A - 功率管理系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种功率管理系统，该系统即使在处理大规模电功率时也能够根据负载的电源功率控制蓄电池的充电和放电。系统控制器接收包括负载功率需求的负载相关信息数据和包括多个蓄电池的蓄电池组件状态的蓄电池相关信息数据，以及基于负载相关信息数据和蓄电池相关信息数据产生针对整个功率管理系统的总充放电控制指令。分级充放电控制装置从系统控制器接收总充放电控制指令以及基于分级级别对分类为多个分级级别的多个蓄电池的执行充放电控制。

Description

功率管理系统

技术领域

本发明涉及一种功率管理系统，更具体地，涉及根据负载的功率需求控制蓄电池的充电和放电的功率管理系统。

背景技术

在电功率管理中，优选地根据负载功耗有效地产生并传输电功率。日本专利申请公开No.2008-136259描述了一种针对网络系统的功率供应系统。该功率供应系统包括：多个太阳能产生和供应系统，连接到通信线路；和信息源装置，配置为测量天气信息，例如太阳辐射量，并将该天气信息传输到太阳能产生和供应系统。通过使用该功率供应系统，可以基于对发电量的高精度预报来高效地驱动负载装置。

如果负载功耗改变，功耗可能达到过度高的峰值功率，在某些情况下导致非常高的功率需求，并且在某些其他情况下功率供应不能覆盖该峰值功率。因此，可以采用蓄电池设备来对供需电进行平衡。蓄电池设备可以是例如锂离子电池的二次电池。日本专利申请公开No.2006-140094披露了一种锂离子电池管理系统，该系统基于充/放电电流的测量值、锂离子电池的温度以及商用电源的功率馈送信息，确定锂离子电池处于充电还是放电状态，并计算锂离子电池的剩余电量。

发明内容

通过利用这种蓄电池设备，可以平衡负载功耗的供需电。但是，在例如锂离子电池的二次电池中，称为单位单元的单位蓄电池具有大约1V到4V的端子间电压和小的充/放电电流容量。因此，采用具有多个单位单元的组装电池，并且需要根据负载功耗组合使用大量的组装电池。例如，如果需要大约1MWh的蓄电池容量来平衡工厂规模的供需电，则需要使用几百个组装电池组，其中每个组装电池组包括几百个锂离子电池单位单元。

按照这种方式，随着要处理的电功率规模增大，需要蓄电池的数量也增大，并且例如对蓄电池的充放电进行控制的功率管理也变得复杂。

本发明的一个方面提供了一种功率管理系统，包括：系统控制器，配置为接收包括负载的功率需求的负载相关信息数据和包括具有多个蓄电池的蓄电池组件的状态在内的蓄电池相关信息数据，以及基于负载相关信息数据和蓄电池相关信息数据产生针对整个功率管理系统的总充放电控制指令；和分级充放电控制装置，配置为从系统控制器接收总充放电控制指令，以及基于分级级别对分类为多个分级级别的多个蓄电池执行充放电控制。

附图说明

图1是说明一个实施例的功率管理系统的配置的视图。

图2是说明构成该实施例的功率管理系统的模块间关系的视图。

图3是说明该实施例的功率管理系统的蓄电池组件分级结构的视图。

图4是说明该实施例的蓄电池组件的蓄电池单元、蓄电池组以及蓄电池单位之间关系的视图。

图5是说明负载功率需求由外部商用电力和太阳能覆盖而不使用蓄电池组件的情况的图，目的是为了说明该实施例的功率管理系统的蓄电池组件功能。

图6是说明通过使用蓄电池组件的适当的充放电控制，由外部商用电力和太阳能覆盖负载功率需求的情况的图。

图7是说明当该实施例的功率管理系统的主控制器发生故障时执行的备选处理的图。

图8是说明图7的备选过程的流程图。

图9是说明图7的另一备选过程的前半部分的流程图。

图10是说明在图9过程之后的后半个备选过程的流程图。

图11是说明构成实施例中蓄电池组行的蓄电池组中每一个的组电压的图。

图12是说明构成实施例中蓄电池单位的蓄电池组中每一个的组电压的图。

图13是说明实施例中开路电压与蓄电池组的充电状态之间关系的图。

图14是说明实施例中怎样区分劣化蓄电池组的图。

图15是说明在蓄电池功率管理装置损坏时怎样组织未传输数据的视图。

具体实施方式

下面利用附图详细说明实施例。采用锂离子电池作为蓄电池的示例来进行下面的描述。蓄电池可以是其它的二次电池，例如镍氢电池、镍镉电池等。这里，蓄电池是用于获取电压和电流以覆盖负载的功率需求的蓄电池组件。因此，可以根据功率管理系统的功率规格或类似参数适当选择构成蓄电池组件的蓄电池单位单元的数量、蓄电池组(每个都包括蓄电池单位单元)的数量、蓄电池单位(每个都包括蓄电池组)的数量等。

而且，在下述描述中采用太阳能电力供应和外部商用电力供应作为电源。但是，可以采用其它电源实施本发明的实施例，例如风力发电电力供应。电源的数量、电压和功率输出仅仅是示例性的，并且可以根据功率管理系统的功率规格或类似参数进行适当的选择。例如，可以仅使用外部商用电力供应作为电源。

在下述说明中，所有附图中的相同元件均给出相同的附图标记，并且省略多余的说明。而且，在本说明书的描述中，可以根据需要使用在前描述的附图标记。应注意到，所述附图是示意性的，并且尺寸比例等与实际部件不同。因此，具体的尺寸应该参照下面的描述来确定。并且，附图还包含了彼此之间具有不同尺寸关系和比例的部分。

图1是示出工厂设施10的结构的视图，该工厂设施10包括太阳能发电系统14和蓄电池组件50，作为具有功率管理系统20的设施的实施例。在该实施例中，对工厂设施进行了描述。但是，该实施例不限制于该工厂设施，而是可以在需要功率管理的多种设施中实施。工厂设施10包括几个MW的太阳能发电系统14和外部商用电力供应16作为电源12。工厂设施10包括工厂负载18，例如通用的灯、通用的空调、厨房设备、包括服务器、PC等在内的办公室设备，以及工厂空调等。电源12负担负载18的功率需求。工厂设施10包括几个MWh的蓄电池组件50，以处理工厂负载18的功耗变化，太阳能发电系统14的发电变化等。功率管理系统20包括基于负载18的功率需求和蓄电池组件50的状态，优化控制蓄电池组件50的充放电的功能。

功率管理系统20包括蓄电池组件50、功率管理装置17、系统控制器22以及分级充放电控制装置30。功率管理装置17包括用于管理负载侧电功率的负载功率管理装置19，用于管理蓄电池组件侧电功率的蓄电池功率管理装置42，以及总功率监视装置21。

图2是说明系统控制器22和分级充放电控制装置30的内部配置的图。在图2中，粗实线表示电功率流，在一侧带箭头的细实线表示信号流。S1到S9表示信号类型。

电源12包括如上所述的外部商用电力供应16和太阳能发电系统14。外部商用电力供应16是单相或三相交流电力供应。作为外部商用电力供应16，可以根据功率供应和需求变化从外部电力公司馈送多个发电系统产生电力(例如水力发电、核能发电、热能发电)的组合。太阳能发电系统14在本文中是几MW的大规模系统，如上所述。

蓄电池组件50包括组装成几个MWh规模的大量锂离子蓄电池单元，如上所述。蓄电池组件50具有下述分级结构：蓄电池组件50包括8个单位组，每个包括5个蓄电池单位(总共40个单位)；每个蓄电池单位包括20蓄电池组(总共800个组)；以及每个蓄电池组包括大约300个蓄电池单位单元(总共大约240,000个单元)，在后面会说明。后面会通过附图3和图4来描述分级结构的细节。

负载功率管理装置19具有获取与负载18的功率需求有关的负载相关信息数据的功能。如果将工厂设施10的负载18分类为4个系统，负载功率管理装置19可以内在地视为是用于该四个系统的负载功率管理装置的组装。

系统控制器22具有这样的功能，当接收到从功率管理装置17传输的功率管理信息S8时，将总充放电控制指令S1(针对整个功率管理系统20的单个充放电控制指令)传输给分级充放电控制装置30。具体地说，系统控制器22将总充放电控制指令S1传输给主控制器32。对于功率管理信息S8，图1所述的总功率监视装置21从负载功率管理装置19获取负载相关信息数据S9，并从蓄电池功率管理装置42获取包括蓄电池组件50状态数据的蓄电池相关信息数据。然后，系统控制器22从获取的数据中提取充放电控制所必要的数据。将提取的数据从功率管理装置17的总功率监视装置21传输到系统控制器22作为功率管理信息S8。

负载相关信息数据S9对于系统控制器22设置总充放电控制指令而言是必要的，并且与负载18的整体功率需求有关。构成功率管理信息S8的蓄电池相关信息数据包括蓄电池单位54的充放电控制所必要的蓄电池单位54的信息。这种状态信息例如包括构成每个蓄电池单位54的每个蓄电池组的电压、温度、电流以及充电状态SOC。蓄电池相关信息数据包括与总充放电控制指令的设置有关的故障相关信息。例如，当与蓄电池组件的8个单位组对应的8个功率转换器36的某一个发生故障(例如失灵)时，或者构成蓄电池组件50的每个单位组的5个蓄电池单位54的某一个发生故障时，传输发生故障的那个部件的蓄电池相关信息数据。例如，每秒传输一次包括蓄电池相关信息数据的功率管理信息S8。

系统控制器22基于负载相关信息数据S9和蓄电池相关信息数据，利用功率管理信息S8产生总充放电控制指令S1。具体地说，考虑到蓄电池单位54、开关板40以及功率转换器36的状态，系统控制器22基于蓄电池组件50的充/放电容量，对满足负载18的整体功率需求的充放电状态进行计算。然后，系统控制器22将计算的充放电状态传输到主控制器32作为总充放电控制指令S1。优选地，系统控制器22基于蓄电池组件的充/放电容量，同时考虑连接到故障功率转换器36的蓄电池单位54的充/放电容量以及有关故障蓄电池单位54的充/放电容量的信息，来计算满足负载18的整体功率需求的充放电状态。然后，系统控制器22将计算的状态传输到主控制器32作为总充放电控制指令S1。

传输到主控制器32的总充放电控制指令S1包括例如由电功率的量和时间表示的充放电条件，例如“以XX kW充电YY秒”。这仅仅是示例，并且充放电条件可以是“充电XX kW到ZZ V电压”以指定最大充电电压，或者可以是“放电到ZZ V电压”以指定最小放电电压。可选地，可以发送充电和放电，其中指定了SOC。本文中，SOC在蓄满电功率时SOC设定为100的情况下，以百分数来指示每个电功率蓄电状态下的充电状态。

只有在必要时才传输总充放电控制指令S1。在某些情况下，不能长时间传输总充放电控制指令S1。在这种情况下，配置为接收总充放电控制指令S1的主控制器32不知道主控制器32是处于运行活动状态还是处于非运行的非活动状态。

因此，以适当的间隔将用于检查系统控制22是否在工作的激活检查信号S2从主控制器32传输到系统控制器22。系统控制器22在工作时发送应答信号。该适当间隔例如可以是10分钟。因此，主控制器32可以检查系统控制器22的状态。

这里，设计系统控制器22时考虑这样的系统控制，即优化地使用包括太阳能发电系统14等的电源12、蓄电池组件50，以及作为负载的多种类型的节能设备。

分级充放电控制装置30配置为从系统控制器22接收单个总充放电控制指令，并且控制如上所述包括大约240,000个蓄电池单位单元的整个蓄电池组件50的充电和放电。分级充放电控制装置30包括：主控制器32；用于管理功率转换器36的功率转换器管理器34，稍后描述；以及子控制器38，用于逐蓄电池单位54地管理蓄电池组件50。

主控制器32是具有下述功能的控制器：基于从系统控制器22接收的一个总充放电控制指令，将针对每个功率转换器36的组件充放电控制指令S5发送给功率转换器管理器34。

主控制器32从功率转换器管理器34接收功率转换器管理数据S4，作为功率转换器36的状态数据，并从对应的子控制器38接收单位状态数据S3，作为每个蓄电池单位54的状态数据。基于所接收的功率转换器管理数据S4和单位状态数据S3，主控制器32确定是否可以直接执行从系统控制器22传输的总充放电控制指令S1。然后，主控制器32基于确定结果将组件充放电控制指令S5传输给功率转换器管理器34。可以例如通过将单位状态数据及类似数据应用到预定条件来执行所述确定。例如，以100毫秒的周期发送和接收组件充放电控制指令S5，并且以1秒的周期发送和接收功率转换器管理数据S4和单位状态数据。

总充放电控制指令S1是发送给主控制器32的单个命令，组件充放电控制指令S5是分别针对多个功率转换器36的分离的命令的集合。如果将功率转换器管理器34例如配置给8个功率转换器36，并且如果总充放电控制指令S1包括“以320kW放电1800秒”，则组件充放电控制指令S5是“第一功率转换器36放电40kW，第二功率转换器36放电40kW，...，以及第八功率转换器36放电40kW”。在该示例中，组件充放电控制指令S5的各个命令指示通过将总充放电控制指令S1命令中的值等量地除以功率转换器36的数量而获得的值。但是，该各个指令可以指示除了上述值以外的其他值。当功率转换器管理数据S4指示由功率转换器管理器34管理的8个功率转换器36中的一个发生故障时，将指示了总充放电控制指令中的充电和放电的一部分受到限制的组件充放电控制指令S5传输到功率转换器管理器34。

具体地说，如稍后描述的，功率转换器管理数据S4包括指示功率转换器36的任一个的故障的信息，单元状态数据S3包括指示蓄电池单位54的任一个的故障的信息。主控制器32产生组件充放电控制指令S5以控制每个功率转换器36，使得通过连接到未发生故障的功率转换器36的蓄电池单位54中未发生故障的蓄电池单位54可以满足总充放电控制指令S1所要求的充放电状态。主控制器32向功率转换器管理器34输出组件充放电控制指令S5。

主控制器32将包含与从功率转换器管理器34接收的功率转换器管理数据S4相同的内容的数据，以相同的发送周期通过主控制器32传输到蓄电池功率管理装置42，作为功率转换器管理数据S7。子控制器38将包含与传输给主控制器32的单元状态数据S3相同的内容的数据，以预定发送周期中传输给蓄电池功率管理装置42，作为用于蓄电池功率管理装置42的单位状态数据S6。这里，对预定发送周期进行详细说明。如果每一秒发送单元状态数据S3，则每10秒发送单位状态数据S6。在这种情况下，单位状态数据S6包括10组单元状态数据S3的信息。当然，发送周期可以是其它周期。单元状态数据S3的发送周期可以与单位状态数据S6的发送周期相同。

蓄电池功率管理装置42接收功率变换器管理数据S7和单位状态数据S6，然后从数据S7和S6的信息中提取输出充放电控制指令所需要的信息。蓄电池功率管理装置42向系统控制器22输出提取的信息，作为功率管理信息S8中包括的蓄电池相关信息数据。

图2示出了主控制器32与子控制器38的对比。子控制器38对包括20个蓄电池组56的蓄电池单位54之一执行充放电控制。主控制器32是根据对作为充放电控制基本单位的所有子控制器38进行一体管理而命名的。

功率转换器管理器34包括这样的功能：从主控制器32接收组件充放电控制指令S5，并管理8个功率转换器36的工作。功率转换器36的数量不必须是8个。在简单系统中，功率转换器管理器34可以配置为管理1个功率转换器36。

功率转换器36具有这样的功能：在外部商用电力供应16的交流电与蓄电池单位单元的直流电力之间进行电功率转换，在太阳能发电系统14的电压与蓄电池单位单元的电压之间进行电压转换，或者在蓄电池单位单元的电压与负载18的电压之间进行电压转换。功率转换器36是例如双向AC/DC转换器、双向DC/DC转换器等之类的转换器。具体地说，可以根据实际进行的转换选择转换器的类型。

功率变换器管理器34具有控制功率转换器36的操作以进行功率管理的功能。功率管理是指将电源12的电功率一次性存储在蓄电池组件50中，并在负载18中对存储电功率放电。此外，功率变换器管理器34还具有的功能是，当8个功率转换器36的任一个发生故障时，或者从主控制器32发出禁止充/放电的指令或待机指令时，使有故障的功率转换器36的操作进入到待机状态，并且将指示功率转换器36的故障的信息通知给主控制器32作为功率变换器管理数据S4。

图3是说明功率管理系统20的蓄电池组件50的分级结构的视图。电功率线用粗实线表示，信号线用短划线表示。如本图所示，在功率变换器管理器34中，蓄电池组件50被划分为8组，各个功率转换器36分别分配给该8个组以进行功率管理。该8组蓄电池组件50成为单位组52。每个单位组52包括如上所述的5个蓄电池单位54。

换句话说，总共40个蓄电池单位54被划分为8组，并且每5个蓄电池单位54被整体作为一个单位组52来处理。图3示出了每个功率转换器36与5个蓄电池单位54之间的连接。功率变换器管理器34具有对8对彼此关联的功率转换器36和单位组52进行一体控制的功能。

子控制器38的每一个确定构成蓄电池组件50的对应蓄电池单位54的状态。在存在故障的情况下，子控制器38根据该故障将控制指令(例如将有故障的蓄电池单位54从功率转换器36断开的指令)发送到对应的开关板40。然后，子控制器38将指示蓄电池单位54故障的信息发送给主控制器32和蓄电池功率管理装置42，作为单元状态数据S3和S6。在上述示例中，在存在故障时，根据该故障将蓄电池单位54从功率转换器36断开。但是，可以只断开蓄电池单位54的一部分。该蓄电池单位54的一部分可以是串联连接到电流检测器60的整行蓄电池组56。

图4是详细示出图3的蓄电池单位54之一配置的图。一个蓄电池单位54包括并联连接的预定数量的蓄电池组行。每个蓄电池组行包括串联连接的预定数量的蓄电池组。在图4的示例中，5个蓄电池组56串联连接以形成一个蓄电池组行。4个蓄电池组行并联连接以构成一个蓄电池单位54。简单的说，每个蓄电池单位54包括20个蓄电池组56。

图4包括一个蓄电池组56内部配置的放大视图。在一个蓄电池组56中，24个蓄电池单位单元58(是锂离子电池单位单元)并联连接以形成每一行，并且13行串联连接。简单的说，每个蓄电池组56包括312(＝24x13)个蓄电池单位单元58。

通过电压检测器62检测串联连接的13行蓄电池组56的每一个的端子间电压，作为单元电压。通过温度检测器64检测蓄电池组56的温度，作为组温度。这种数据是表示每个蓄电池组56的状态的组状态数据。通过电流检测器60检测每个蓄电池单位54的每个蓄电池组行的电流，作为组行电流数据。优选地，为每个蓄电池组56设置多个温度检测器64。在这种情况下，如果某个温度检测器64检测到蓄电池组56中的异常局部温度，则将该蓄电池组56确定为异常。

每个蓄电池组56包括一个子控制器38和一个开关板40。开关板40设置有多个开关，每个开关用于一个蓄电池组行。4个开关的每一个设置在与蓄电池单位54对应的功率转换器36和对应的蓄电池组行之间。开关在子控制器38的控制下断开或闭合。

子控制器38获取组状态数据和组行电流数据。子控制器38执行将包括有故障蓄电池组56的蓄电池组行从功率转换器36断开的处理。在必要时，子控制器38将故障的存在以及作为单元状态数据S3和S6的组状态数据和组行电流数据发送到主控制器32和蓄电池功率管理装置42，如上所述。可以按照下述方式通过将数据与预定条件进行比较来执行故障确定。如果电流检测器60检测到的组行电流高于通过预定条件表达式计算得到的阈值，如果通过电压检测器62检测到的单元电压不在预定阈值范围内，或者如果通过温度检测器64检测到的组温度高于预定阈值，则将蓄电池组56确定为有故障。

如上所述，系统控制器22基于负载相关信息数据S9和包括蓄电池相关信息数据的功率管理信息S8，考虑到故障功率转换器36和蓄电池单位54的充/放电容量，计算满足负载18的整体功率需求的充放电状态，作为总充放电控制指令S1。主控制器32考虑到故障功率转换器36和蓄电池单位54来产生组件充放电控制指令S5以分别控制每个功率转换器36，以便基于功率变换器管理数据S4和单元状态数据S3满足总充放电控制指令S1的充放电控制指令。通过包括主控制器32等的分级充放电控制装置30进行这种控制，即使在功率转换器36或蓄电池单位54中出现故障时，系统控制器22也可以像单个电池的情况一样处理蓄电池组件50和分级充放电控制装置30的功能。

此外，功率变换器管理器34可以在不受系统控制器22和更高阶主控制器32控制的情况下，执行将故障功率转换器36和连接到其上的蓄电池单位54与其它部分断开的处理。子控制器38可以在不受系统控制器22和更高阶主控制器32控制的情况下，执行将故障蓄电池单位54与其它部分断开的处理。通过以这种方式在没有更高阶控制系统的情况下分级地对每个部分进行控制，可以减少更高阶控制系统上的处理负荷，并且功率管理系统20可以灵活地响应系统配置的变化。

此外，在系统控制器22根据需要传输一个总充放电控制指令之后，主控制器32可以针对整个系统集体地执行频繁的充放电监视，并且基于对整个系统的监视进行充放电控制。

图5和图6示出了对采用蓄电池组件50作为上述配置的功率管理系统20操作的一个示例的效果进行说明的图。这里，功率管理系统20的电源12包括如上所述的太阳能发电系统14和外部商用电力供应16。负载18包括如上所述的通用灯、通用空调、厨房设备、办公室设备、工厂空调等。图5是对不使用蓄电池组件50的情况下，利用太阳能发电系统14的太阳能和外部商用电力供应16的外部商用电力满足负载功率需求的情况进行说明的图。相反，图6是对使用蓄电池组件50的情况下，通过适当的充放电控制，利用外部商用电力和太阳能满足负载功率需求的情况进行说明的图。

在每幅图中，横轴表示一天中的时间，纵轴表示电功率。实线表示负载电功率特征线100。在图4中，点划线表示太阳能特征线102，虚线表示外部商用电力特征线110。这里，希望负载电功率由太阳能和外部商用电力负担，并且在每个时间外部商用电力值＝(负载功率值-太阳能值)。太阳能值随着太阳光而变化。因此，在图5的示例中，外部商用电力值的最大值112几乎等于负载电功率的最大值。

如果外部商用电力的基本费率(basic rate)例如由最大功率值确定，使用太阳能发电系统14不会对降低外部商用电力的基本费率起到图5的情况一样的贡献。

在使用蓄电池组件50的图6中，通过对蓄电池组件50进行适当的充放电控制，可以减小太阳能随时间的变化，并且由点划线表示的太阳能特征线104显示出在时间上平滑的特性。从而，外部商用电力特征线111显示出平滑特性，并且最大值113比图5的最大值112显著地小。通过以这种方式利用蓄电池组件50执行合适的充放电控制，外部商用电力的最大值由于太阳能发电系统14的太阳能而显著地减小，并且，例如可以减小外部商用电力的基本费率。

根据功率管理系统20，即使在根据大规模太阳能发电系统14提供大规模蓄电池组件50的情况下，也可以通过一个总充放电控制指令控制蓄电池组件50。可以根据负载18的功率需求容易地控制蓄电池组件50的充电和放电。

在上述描述中，基于从系统控制器22传输的总充放电控制指令S1，主控制器32执行后续的充放电控制。这里，如果主控制器32失灵，则不能执行整个功率管理系统20的充放电控制。

主控制器32具有足够高的性能以基于总充放电控制指令S1执行后续的充放电控制。子控制器38不具有主控制器32那样高的性能。但是，如果以较长间隔执行控制处理，则子控制器38能够代替主控制器32执行充放电控制。

首先，示意性地描述将子控制器之一提升并替代主控制器32的情况。图7对应于图2。图7示出了功率转换器、开关板、子控制器以及分类到一些组的蓄电池单位。这些组对应于蓄电池单位组52。

具体的说，包括替代控制器138的组以及包括其它子控制器39的组分别用G1和G2表示以便于区别。功率变换器管理器34管理如图3所示的8个功率转换器。包括子控制器39但不包括替代控制器138的组的数量是7个，这些组在图7中用组G2表示。并且，如图3所示，每个功率转换器连接到5个蓄电池单位，该5个蓄电池单位在图7中用一个蓄电池单位表示。简单的说，图7示意性示出了两个功率转换器，每个功率转换器各自连接到一个蓄电池单位。图7的省略仅仅是便于解释。

组G1包括功率转换器(G1)36，用作替代控制器138的子控制器(G1-U1)38，开关板(G1-U1)40以及蓄电池单位(G1-U1)54。

类似地，组G2包括功率转换器(G2)37，不用作替代控制器138的子控制器(G2-U1)39，开关板(G2-U1)41以及蓄电池单位(G2-U1)55。

这里，假定将G1的子控制器(G1-U1)提升到替代控制器138。后面会描述用于将多个子控制器之一提升到替代控制器138的准则。

当把子控制器(G1-U1)提升到替代控制器138时，包括子控制器(G1-U1)的组G1缺少了一个子控制器。相应地，由子控制器(G1-U1)管理的蓄电池单位(G1-U1)被排除在充放电控制之外。连接到功率转换器(G1)的蓄电池单位的数量减少到7个。

通过这种方式，为了将子控制器之一提升到替代控制器138，可以执行将包括要提升的子控制器的蓄电池单位从充放电控制排除的处理。在执行该处理之后，替代控制器138从系统控制器22(而不是从主控制器32)接收总充放电控制指令S1。之后，可以根据替代控制器138的处理能力扩大控制间隔。然后，替代控制器138向功率转换器管理器34传输组件充放电控制指令S5。后续控制的内容与图2所示的内容相同，除了在步骤S2到S7中的通信间隔会根据增加的控制间隔而改变。

确定主控制器32是否发生故障的处理以及将主控制器32切换为替代控制器138的处理由系统控制器22执行。如图7所示，系统控制器22包括主控制器通信状态确定部70和替代控制器切换部72。

下面通过图8来描述前述配置的操作，重点关注系统控制器22的前述功能。图8是示出在主控制器32发生故障时允许子控制器之一提升为替代控制器138并替代主控制器32执行充放电控制的过程的流程图。

在该过程中，首先系统控制器22获取主控制器32的管理信息并存储该信息(S10)。具体地，系统控制器22获取并存储与功率变换器管理器34与每个子控制器38之间的通信、以及每个子控制器38与对应的功率转换器36之间的连接关系等有关的标识信息。上述通常由系统控制器22执行的处理是必要的信息获取处理，特别在用替代控制器138替代主控制器32时。

系统控制器22将总充放电控制指令S1发送给主控制器32(S12)。该过程也通常由系统控制器22执行。对步骤S12的响应用作用于确定主控制器32的通信是否正常的手段之一(S14)。

在步骤S14处，确定由主控制器32的执行的通信中的发送和接收是否正常。其中的处理过程由系统控制器22的主控制器通信状态确定部70的功能执行。

如果正常接收到在步骤S12发送的总充放电控制指令S1，主控制器32以100毫秒的间隔向功率变换器管理器34发送组件充放电控制指令S5。主控制器32以1秒的间隔从功率变换器管理器34接收功率变换器管理数据S4，并且以1秒的间隔将相同内容发送给功率管理装置17以作为功率变换器管理数据S7。作为响应，功率管理装置17以1秒间隔向系统控制器22发送功率管理信息S8。相应地，在发送总充放电控制指令S1之后几秒钟，系统控制器22响应于发送的指令S1而接收功率管理信息S8。通过对接收进行监视，可以确定由主控制器32的执行的通信中的发送和接收是否正常。

步骤S12和S14仅示出了确定由主控制器32执行的通信中的发送和接收是否正常执行的过程的示例。此外，主控制器32在步骤S1到S5和S7处执行通信发送和接收。相应地，可以通过利用上述步骤的一个或一些来确定主控制器32是否发生故障。可选地，除了图2所述的信号之外，还可以配置为对允许确定主控制器32的异常通信的信号进行发送和接收。

优选地，可以利用预定阈值容限时段，判断主控制器32执行的通信中的发送和接收保持异常的时间是否超过所述阈值容限时段，来执行步骤S14处的确定。可以考虑在上述确定等中使用的通信发送和接收间隔来设置阈值容限时段。如果主控制器32执行的通信中的发送和接收保持异常的时间大于所述阈值容限时段，将主控制器32确定为有故障。在这方面，主控制器通信状态确定部70包括主控制器故障确定单元。

如果在步骤S14确定主控制器32的通信正常，从主控制器32没有故障时开始，可以适当的采样间隔再次执行步骤S14处的确定。如果在步骤S14处确定主控制器32的通信异常，主控制器32有故障，过程前进到步骤S16。

在步骤S16处，系统控制器22获取与替代控制器138的准则匹配的最优子控制器的信息。子控制器的信息是它的标识信息。替代控制器138的准则是用于找到特定替代控制器138的准则，也可以称为替代指定准则。例如，通过使用蓄电池单位54的充电状态SOC，可以用对具有最高SOC的蓄电池单位54进行管理的子控制器来替代主控制器32。

如上所述，属于提升为替代控制器138的组G1的蓄电池单位54被排除在充放电控制之外。因此，优选地，这种蓄电池单位54不太可能引起由于自然放电导致的过放电。即使在未对蓄电池单位进行处理并且允许其自然放电的情况下，具有较高SOC的蓄电池单位54也不太可能引起过放电。因此，用对具有最高SOC的蓄电池单位54进行管理的子控制器来替代主控制器32。在图7的示例中，获取符合替代控制器138准则的最佳子控制器的信息作为G1-U1。

通过这种方式，当找到对于替代控制器138而言最佳的特定子控制器(G1-U1)时，将主控制器32的管理信息传送到子控制器(G1-U1)(S18)。所传送的管理信息是步骤S10处获得的管理信息。

接着，切断由最佳子控制器(G1-U1)管理的蓄电池单位(G1-U1)的连接(S20)。具体地说，将蓄电池单位(G1-U1)从功率转换器(G1)断开。连接到功率转换器(G1)的蓄电池单位的数量变为7个。

当步骤S20处的处理终止时，最佳子控制器(G1-U1)变成替代控制器138以替代有故障的主控制器32(S22)。然后，将该替代通知给功率管理装置17(S24)。在步骤S16到S24处的处理过程是通过系统控制器22的替代控制器切换部72的功能执行的。当以这种方式将主控制器32替代为替代控制器138时，系统控制器22向替代控制器138传送总充放电控制指令S1(S26)。之后，替代控制器138按照增大的控制间隔执行充放电控制。

在图8中，替代指定准则是子控制器所管理的蓄电池单位的充电SOC的程度。作为另一个替代指定准则，可以采用预定轮转顺序。可以在每个预定替代时段上按照预定轮转顺序用多个子控制器中的一个来替代故障主控制器32。图9和图10是示出基于上述替代指定准则改变替代控制器138的过程的流程图。

同样，在该情况下，系统控制器22获取并存储主控制器32的管理信息(S30)。该处理过程与图8的步骤S10处的相同。为了顺序地改变替代控制器138，可以对单位组编号和蓄电池单位编号进行初始化(S32)。具体的说，单位组编号设置为1，蓄电池单位编号设置为1-1。在图7中，单位编号是G1，蓄电池单位编号是G1-U1。

系统控制器22向主控制器32传输总充放电控制指令S1(S34)，并且确定主控制器32的通信是否正常(S36)。该处理过程与图8的步骤S12和S14处的相同。如果步骤S36处的确定结果是确定主控制器32有故障，则过程前进到步骤S38。

系统控制器22获取每个子控制器的信息(S38)，并使得单位组与功率转换器对应(S40)。在图7中，可以通过单位组或者根据子控制器属于哪些组来区分子控制器。在图7的示例中，将子控制器(G1-U1)和子控制器(G2-U1)分别区分为组G1和G2的成员。

通过以这种方式形成单位组或执行分组，可以对在步骤S32处初始化的编号为1的单位组和编号为1-1的蓄电池单位所对应的子控制器进行标识(S42)。在图7的示例中，单位组编号1表示G1，蓄电池单位编号1-1表示G1-U1。相应地，与其对应的子控制器是子控制器G1-U1。换句话说，将对具有最小单位组编号和最小蓄电池单位编号的蓄电池单位进行管理的子控制器首先标识为特定的子控制器。这就是对图9情况中的第一替代控制器138进行标识的替代指定准则。

在以这种方式标识特定子控制器之后，系统控制器22将主控制器32的管理信息传送给该特定子控制器(S44)。该处理过程与图8的步骤S18处的相同。切断该特定子控制器管理的蓄电池单位的连接(S46)。该处理过程与图8的步骤S20处的相同。

当步骤S46处的处理终止时，特定子控制器(G1-U1)变成替代控制器138以替代主控制器32(S48)。将该替代通知给功率管理装置17(S50)。在步骤S38到S50处的处理过程是通过系统控制器22的替代控制器切换部72的功能执行的。当将主控制器32替代为替代控制器138时，系统控制器22向替代控制器138传送总充放电控制指令S1(S52)。之后，替代控制器138按照增大的控制间隔执行充放电控制。

然后，确定预定时间段是否过去(S54)。该预定时间段是用于顺序改变替代控制器138的预定替代周期。在预定时间段过去之后才改变替代控制器138。在预定时间段过去之后，单位组编号递增1(S56)。递增1确定了轮转顺序。接下来，用组G2的子控制器代替属于组G1的当前替代控制器138。

当单位组编号递增1时，确定单位组编号是否为最大(S58)。在目前情况下，单位组编号为2，在步骤S58处的确定结果为否。过程前进到步骤S66。在步骤S66，再次连接由当前替代控制器138管理的蓄电池单位。在图7的示例中，当前替代控制器138是G1-U1。相应地，在步骤S46处断开的电池单位G1-U1返回连接到功率转换器(G1)。

在当前断开并且排除在充放电控制之外的蓄电池单位在步骤S66处返回到初始连接时，过程返回到步骤S42。在步骤S42处，将按照轮转顺序递增1的单位组编号所对应的子控制器(G2-U1)标识为下一特定子控制器。从而，改变了特定子控制器。

接着，对下一特定子控制器(G2-U1)执行步骤S44、S46、S48和S50处的处理，以使特定子控制器(G2-U1)用作下一替代控制器138。将总充放电控制指令S1从系统控制器22传输到替代控制器138(S52)。

在针对第二替代控制器138过去预定时间段之后(S54)，单位组编号进一步递增1(S56)。虽然图7仅仅示出了组G1和G2，实际上还存在组G1到G8，并且在步骤S56处单位组编号变为G3。关于单位组编号是否为最大值的确定结果为否(S58)，过程跳转到步骤S66。由此确定了作为第三替代控制器138的特定子控制器。

重复上述处理，在第八替代控制器138之后的后续重复中步骤S58处的确定结果为是。如果步骤S58处的确定结果为是，单位组编号返回到1，并且蓄电池单位编号递增1(S60)。利用图7的表达式，将替代主控制器32的替代控制器138顺序地改变到子控制器(G1-U1)、(G2-U1)、(G3-U1)、(G4-U1)、(G5-U1)、(G6-U1)、(G7-U1)、and(G8-U1)，然后顺序地改变到子控制器(G1-U2)、(G2-U2)、(G3-U2)...在子控制器(G8-U2)之后，替代控制器138改变到子控制器(G1-U3)、(G2-U3)、(G3-U3)...当重复上述处理直到子控制器(G8-U5)时，所有的40个子控制器轮流用作替代控制器138，从而完成第一轮轮转。之后，替代控制器138返回到子控制器G1-U1并重复地改变。

在功率管理系统20中，当主控制器32发生故障时，多个子控制器38中的一个可以提升为替代控制器138，并代替主控制器32继续进行充放电控制。

在上述描述中，在从总充放电控制指令S1产生组件充放电控制指令S5时，如果任一个蓄电池单位54具有故障，则考虑到该故障来产生组件充放电控制指令S5。

例如假定总充放电控制指令S1是“以320kW充电1800秒”。这种情况下，如果连接到8个功率转换器36的蓄电池单位54均没有故障，根据320kW/8＝40kW，对每个功率转换器36的组件充放电控制指令S5是“以40kW充电1800秒”。

这里，假定连接到7个功率转换器36的蓄电池单位54均没有故障，但是连接到第8个功率转换器36的5个蓄电池单位54中的一个发生故障。第8个功率转换器36具有其它功率转换器36的五分之四的电功率转换能力。换句话说，8个功率转换器36的整体电功率转换能力从8减小到7.8。因此，根据功率转换器36的电功率转换能力，对7个功率转换器36的每一个的组件充放电控制指令S5没有改变，仍为“以40kW充电1800秒”。由于40kWx0.8＝32kW，对第8个功率转换器36的组件充放电控制指令S5是“以32kW充电1800秒”。

如果功率转换器36的电功率转换能力不少于40kW，可以在不改变总充放电控制指令S1的内容的情况下按照下述方式控制功率转换器36。在上述示例中，8个功率转换器36的整体电功率转换能力是7.8。相应地，由于320kW/7.8＝41kW，对7个功率转换器36中的每一个的组件充放电控制指令S5是“以41kW充电1800秒”。对第8个功率转换器36的组件充放电控制指令S5是“以33kW充电1800秒”。这里，41kWx7+33kW＝320kW，并且总充放电控制指令S1的内容未改变。

此外，如果蓄电池单位54具有足够的充放电能力，总充放电控制指令S1的内容不需要改变，如下所述。换句话说，即使存在故障蓄电池单位54时，也不改变对每个功率转换器36分配的充电。在上述示例中，对第8个功率转换器36的组件充放电控制指令S5是“以40kW充电1800秒”，该指令与对其他功率转换器36的指令相同。对于7个功率转换器36来说，每个功率转换器36的5个蓄电池单位54没有故障，并且每个蓄电池单位54负担8kW下充电1800秒。对于第8个功率转换器36来说，4个蓄电池单位54没有故障，并且由于40kW/4＝10kW，其中每一个蓄电池单位54负担10kW下充电1800秒。

通过事先知晓功率转换器36和蓄电池单位54的电功率转换能力和充放电能力，可以这种方式在不改变总充放电控制指令S1的内容的情况下产生组件充放电控制指令S5。

如上所述，如果构成蓄电池组件50的任一个蓄电池发生故障，则需要产生组件充放电控制指令S5。因此，需要快速且可靠地检测蓄电池的故障。图11和图12是对蓄电池单位54工作期间构成每个蓄电池单位54的蓄电池组56的故障进行检测的方法进行说明的图。

图11是示出当蓄电池组件50在预定充放电控制指令下工作时构成一个蓄电池组行的5个蓄电池组56的电压的时间变化的图。横轴表示时间，纵轴表示每个蓄电池组56的电压或组电压。图11显示出串联连接的蓄电池组在工作中具有实质上相同的组电压。这是由于在预定充放电控制指令的控制下，流经串联连接的蓄电池组56的充/放电电流彼此相等。

接下来，对蓄电池组件50在预定充放电控制指令下工作时，构成一个蓄电池单位54的20个蓄电池组56的电压的时间变化进行检查。该检查的结果实质上与图11的结果相同。大部分的组电压随着时间相等地变化，但是一个组电压随着时间异常变化。图12是显示该变化的图。在图12中，类似于图11，横轴表示时间，纵轴表示每个蓄电池组56的电压或组电压。由于难以一次性全部看到20个蓄电池组56的数据，图12仅示出最小和最大的组电压。图12显示出编号20的数据与其它的时间变化数据不同。

在图12中，对20个蓄电池组56的数据的一部分进行放大并显示。该放大图显示出，编号20的蓄电池组56的电压变化速率ΔV/Δt(组电压V随着充放电经过时间t而变化的速率)与其它蓄电池组56的电压变化速率不同。这显示出，通过在预定充放电控制下工作期间比较蓄电池组56的电压变化速率，可以检测出异常的那个蓄电池组56。

具体地说，将每个蓄电池组56的电压变化速率与多个蓄电池组56的平均电压变化速率进行比较。然后，可以将电压变化速率超过异常预定阈值变化速率差值的蓄电池组56确定为发生故障。上述描述是关于蓄电池组56的电压。但是，可以利用每个蓄电池单位54的电压、每个蓄电池组行的电压或每个单位单元的电压来进行故障检测。通常，可以使用单位蓄电池的每个置换的电压相对于充/放电经过时间的变化速率。从而，可以检测有缺陷的蓄电池。

图13是示出开路电压与蓄电池组的充电状态之间关系的图。如图所示，开路电压实质上随着充电状态线性变化。可以基于蓄电池的电压、内阻以及充/放电电流的数据，利用充电状态与开路电压之间的关系计算充电状态。

图14是说明利用预定测试充放电控制指令对劣化的蓄电池进行定期检查的图。随着重复的充电和放电，蓄电池的全充电容量从初始状态下降。这称为劣化。可以根据充电状态的变化来检测这种劣化。具体地说，可以测量预定充放电电流范围下充电状态变化所需的时间。随着蓄电池劣化，蓄电池需要更短的时间将其充电状态改变预定的充电状态范围。

图14示出了蓄电池在初始状态的特性与其在重复的充放电操作之后的特性不同。这里，横轴表示经过时间，纵轴表示SOC。对于横轴上的充/放电电流单位，在一个小时内充满蓄电池所需要的电流或者在一个小时内将充电状态SOC增加到100(百分比)的电流被设置为1C(C代表容量)。预定的SOC变化时间可以例如设置为将SOC从40(百分比)增加到60(百分比)所花的时间。如图14所示，SOC改变所花的时间在重复充放电操作之后变得更短。

因此，可以利用测试充放电控制指令来施加预定的充/放电电流，通过检查每个蓄电池组56的SOC变化时间(即SOC改变预定SOC范围所花的时间)来确定每个蓄电池组的劣化程度。具体地说，将每个蓄电池组56的SOC变化时间与预定的劣化阈值变化时间进行比较。将SOC变化时间小于劣化阈值变化时间的蓄电池组56确定为劣化的。每个蓄电池组56的SOC可以替代为每个蓄电池单位54的SOC、每个蓄电池组行的SOC以及每个单位单元的SOC。通常，可以利用单位蓄电池的置换的充电状态来检测该单位蓄电池的置换的劣化。通过这种方式，可以检测劣化的蓄电池。

在上述描述中，每1秒钟将功率变换器管理数据S7从主控制器32发送到功率管理装置17，如图2所述。此外，每10秒钟将单位状态数据S6从每个子控制器38发送到功率管理装置17。如果功率管理装置17由于某种原因关闭，并且不能进行发送或接收，未传输的功率变换器管理数据S4在主控制器32中累积，并且未传输的单位状态数据在子控制器38中累积。当功率管理装置17的功能恢复时，发送该累积的数据。

主控制器32和子控制器38均具有有限的数据存储容量。此外，即使功率管理装置17的功能恢复，将所有的累积数据一次性传输在某些情况下会超过发送接收能力。如果未传输的数据过度累积，该数据需要进行组织。图15显示了数据组织。这里，利用子控制器38作为示例，其数据存储容量120的大小由矩形质块表示，未传输数据的量122由水平条纹区的面积表示。下述描述类似地应用于主控制器32。

当子控制器38与功率管理装置17之间的发送和接收正常执行时，如图15的上部(a)、(b)和(c)所示，未传输数据量122反复地增加和减少并且未超过数据存储容量120。当功率管理装置17接收数据失败时，如图15的下部(b)、(d)和(e)所示，未传输数据量122增加并达到数据存储容量120。如果功率管理装置17在数据发送持续失败，如图(f)所示，未传输数据量122超过数据存储容量120。这时，可以存储与数据存储容量120相等的未传输数据量124，但是超过数据存储容量120的未传输数据的多余量126不能存储。

因此，超过数据存储容量限制的未传输数据的多余量126需要进行组织。可以下述方式执行该组织的处理过程。子控制器38基于功率管理装置17的数据接收是否正常执行，来确定功率管理装置17中的失灵的出现。如果确定功率管理装置17出现失灵，可以在功率管理装置17失灵期间根据预定的数据处理准则来组织未传输给功率管理装置17的数据。

这种数据处理准则之一使用如下。将未传输给功率管理装置17的数据累积到数据存储容量120的预定限制。当未传输给功率管理装置17的数据超过数据存储容量120的限制时，可以按时间顺序删除数据。

利用其它的数据处理标准，在未传输给功率管理装置17的数据超过数据存储容量120的限制时，可以按照预定的数据重要性的升序来删除数据。数据重要性顺序可以是组电压、组行电流、电池温度或单元电压的顺序。此外，如果一些数据集具有相同的重要性，这些数据集可以缩小到仅一个代表集。

利用另一数据处理标准，当未传输给功率管理装置17的数据超过数据存储容量120的限制时，可以按时间顺序将数据存储到新设置的备份存储设备中。在这种情况下，优选地改变数据名称以便容易地发现该数据是旧数据。

利用另一数据处理标准，当未传输给功率管理装置17的数据超过数据存储容量120的限制时，可以按时间顺序将数据传输并存储到系统控制器22的存储设备中。系统控制器22提供了比主控制器32和子控制器38更好的性能，并且具有更大的存储容量。因此，系统控制器22可以用于临时数据存储器。

如上所述，即使功率管理装置17失灵，也可以在确保充放电控制所需要的数据的情况下，对主控制器32和子控制器38中累积的数据的量进行组织。因此，可以防止在功率管理装置17的功能恢复时传输大量数据而超过发送和接收能力。

利用上述配置，系统控制器可以对整个功率管理系统产生一个充放电控制指令，并将该指令发送给分级充放电控制装置。因此，即使是处理大规模的电功率，也可以通过一个总充放电控制指令根据负载的功率需求来控制蓄电池的充放电。

如上所述，根据上述实施例可以提供一种功率管理系统，其即使在处理大规模电功率时也能根据负载的功率需求控制蓄电池的充放电。

本发明还包括除了上述实施例以外其它的实施例，并且不会偏离本发明的精神。这些实施例用于描述本发明，而不会限制其范围。本发明的范围由权利要求的叙述表明，而不由本说明书的描述表明。因此，本发明具有包括权利要求等价物的含义和范围在内的所有形式。在2010年8月23日提交的名称为“功率管理系统”的日本专利申请No.P2010-1806226，以及在2011年3月25日提交的名称为“功率管理系统”的日本专利申请No.P2011-067379的全部内容通过引用的方式合并于此。

附图标记列表

10 工厂设施

12 电源

14 太阳能发电系统

16 外部商用电力供应

17 功率管理装置

18 工厂负载

19 负载功率管理装置

20 功率管理系统

21 总功率监视装置

22 系统控制器

30 分级充放电控制装置

32 主控制器

34 功率转换器管理器

36 功率转换器

38 子控制器

40 开关板

42 蓄电池功率管理装置

50 蓄电池组件

52 单位组

54 蓄电池单位

56 蓄电池组

58 蓄电池单位单元

60 电流检测器

62 电压检测器

64 温度检测器

100 负载功率特征线

102 太阳能特征线

104 太阳能特征线

110、111 外部商用电力特征线

112、113 最大值

工业应用性

根据本发明的功率管理系统可用于设置有蓄电池组件的设施中的功率管理。

Claims (21)

1.一种功率管理系统，包括：

系统控制器，配置为接收包括负载的功率需求在内的负载相关信息数据和包括具有多个蓄电池的蓄电池组件的状态在内的蓄电池相关信息数据，以及基于负载相关信息数据和蓄电池相关信息数据产生针对整个功率管理系统的总充放电控制指令；以及

分级充放电控制装置，配置为从系统控制器接收总充放电控制指令，以及基于分级级别执行对被分类为多个分级级别的所述多个蓄电池的充放电控制。

2.根据权利要求1所述的功率管理系统，还包括：

多个功率转换器，配置为在可电连接到功率管理系统的电源、蓄电池组件和负载之间执行电功率转换，

其中蓄电池组件的分级级别包括：

包括布置成阵列的预定数量的蓄电池组在内的蓄电池单位的级别，每个蓄电池组包括多个蓄电池单位单元；以及

包括布置并连接到所述多个功率转换器的每一个的预定数量的蓄电池单位在内的单位组的级别，所述单位组分别对应地分配到所述多个功率转换器，

分级充放电控制装置包括：

主控制器，配置为从系统控制器接收总充放电控制指令，以及基于总充放电控制指令产生蓄电池组件的组件充放电控制指令；以及

功率转换器管理器，配置为接收组件充放电控制指令，以及通过对属于每个功率转换器所对应的单位组的蓄电池单位进行充放电控制，执行针对所述多个功率转换器的每一个的充放电控制。

3.根据权利要求2所述的功率管理系统，还包括：

子控制器，配置为对连接到功率转换器管理器所控制的功率转换器的每个蓄电池单位进行充放电控制。

4.根据权利要求3所述的功率管理系统，其中主控制器

从功率转换器管理器接收功率转换器管理数据作为功率转换器的状态数据，

从子控制器接收单位状态数据作为每个蓄电池单位的状态数据，

基于接收的功率转换器管理数据和单位状态数据，确定是否可执行总充放电控制指令，以及

基于确定结果向功率转换器管理器传送组件充放电控制指令。

5.根据权利要求4所述的功率管理系统，其中

主控制器以预定间隔向系统控制器传送激活检查信号以检查系统控制器是否在工作。

6.根据权利要求5所述的功率管理系统，其中

每个蓄电池单位包括彼此并联连接的预定数量的蓄电池组行，每个蓄电池组行包括串联连接的预定数量的蓄电池组，以及

子控制器包括：

多个开关，每个开关连接并布置在对应的功率转换器与构成每个蓄电池单位的蓄电池组行之一之间，

子控制器获取组状态数据作为构成每个蓄电池单位的蓄电池组中每一个的状态数据，以及基于所获取的组状态数据控制开关的操作。

7.根据权利要求6所述的功率管理系统，还包括：

蓄电池功率管理装置，配置为获取包括蓄电池组件的状态数据在内的蓄电池相关信息数据；以及

负载功率管理装置，配置为获取有关负载功率需求的负载相关信息数据。

8.根据权利要求7所述的功率管理系统，其中

子控制器基于所获取的组状态数据向主控制器和蓄电池功率管理装置发送每个蓄电池单位的单位状态数据。

9.根据权利要求7所述的功率管理系统，其中

蓄电池功率管理装置从主控制器接收功率转换器状态数据作为功率转换器管理数据，并连同从子控制器发送的单位状态数据一起向系统控制器发送所接收的功率转换器状态数据作为蓄电池相关信息。

10.根据权利要求1所述的功率管理系统，还包括：

蓄电池组件，包括多个蓄电池。

11.根据权利要求3所述的功率管理系统，还包括：

故障确定单元，配置为基于由主控制器执行的通信是否在大于预定阈值容限时段的时段上保持异常，来确定主控制器是否发生故障；以及

替代单元，配置为在故障确定单元确定主控制器发生故障时，根据预定替代指定准则用多个子控制器中的一个替代主控制器。

12.根据权利要求11所述的功率管理系统，其中所述替代单元使用由子控制器管理的每个蓄电池单位的充电状态作为替代指定准则，以及用对多个蓄电池单位中具有最高充电状态的一个蓄电池单位进行负责的子控制器来替代主控制器。

13.根据权利要求11所述的功率管理系统，其中所述替代单元用预定轮转顺序作为替代指定准则，以及在每个预定的替代时段按照预定的轮转顺序将主控制器替代为子控制器之一。

14.根据权利要求4所述的功率管理系统，其中

主控制器在不改变总充放电控制指令的内容的情况下根据所述多个功率转换器的状态数据改变组件充放电控制指令，以及向功率转换器管理器发送组件充放电控制指令。

15.根据权利要求7所述的功率管理系统，其中主控制器包括：

配置为在预定的组件充放电控制指令的控制下基于从子控制器发送的单位状态数据来计算蓄电池置换单位电压并计算电压变化速率的单元，所述蓄电池置换单位电压是单位蓄电池的置换的电压，所述电压变化速率是在充放电经过时间上蓄电池置换单位电压的变化；和

异常蓄电池检测单元，配置为将多个蓄电池置换单位的电压变化速率的平均值与每个蓄电池置换单位的电压变化速率进行比较，以及将电压变化速率超过预定异常阈值变化速率差值的单位蓄电池的置换确定为单位蓄电池的异常置换。

16.根据权利要求7所述的功率管理系统，其中所述主控制器包括：

配置为使用组件充放电控制指令作为预定测试充放电控制指令，在测试充放电控制指令的控制下基于从子控制器传输的单位状态数据来计算单位蓄电池的置换的充电状态，并计算充电状态变化时间的单元，所述充电状态变化时间是充电状态改变预定充电状态范围所花费的时间；和

劣化蓄电池检测单元，配置为将预设劣化阈值改变时间与单位蓄电池的每个置换的充电状态变化时间进行比较，以及确定充电状态变化时间小于劣化阈值改变时间的单位蓄电池的置换是单位蓄电池的劣化置换。

17.根据权利要求8所述的功率管理系统，其中主控制器和子控制器各自包括：

失灵确定单元，配置为基于由蓄电池功率管理装置执行的数据接收是否正常来确定蓄电池功率管理装置的失灵的存在；和

数据组织单元，配置为当失灵确定单元确定蓄电池功率管理装置发生失灵时，在其失灵时段期间根据预定的数据处理标准对未传输到蓄电池功率管理装置的数据进行组织。

18.根据权利要求17所述的功率管理系统，其中

数据组织单元使用以下标准作为数据处理标准对数据进行组织：该标准指定了将未传输到蓄电池功率管理装置的数据累积到数据存储容量的预定限制，然后当未传输到蓄电池功率管理装置的数据的量超过数据存储容量的该限制时按时间顺序删除该数据。

19.根据权利要求17所述的功率管理系统，其中

数据组织单元使用以下标准作为数据处理标准对数据进行组织：该标准指定了当未传输到蓄电池功率管理装置的数据的量超过数据存储容量的限制时按照预定数据重要性的升序删除该数据。

20.根据权利要求17所述的功率管理系统，其中

数据组织单元通以下标准作为数据处理标准对数据进行组织：该标准指定了当未传输到蓄电池功率管理装置的数据的量超过数据存储容量的限制时按照时间顺序将数据累积到新设置的备份存储设备中。

21.根据权利要求17所述的功率管理系统，其中

数据组织单元以下标准作为数据处理标准对数据进行组织：该标准指定了当未传输到蓄电池功率管理装置的数据的量超过数据存储容量的限制时按照时间顺序将数据传输并存储到系统控制器的存储设备中。

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