CN102742116A - 蓄电模块控制装置 - Google Patents

蓄电模块控制装置 Download PDF

Info

Publication number
CN102742116A
CN102742116A CN2011800082241A CN201180008224A CN102742116A CN 102742116 A CN102742116 A CN 102742116A CN 2011800082241 A CN2011800082241 A CN 2011800082241A CN 201180008224 A CN201180008224 A CN 201180008224A CN 102742116 A CN102742116 A CN 102742116A
Authority
CN
China
Prior art keywords
voltage
reserve power
storage module
power division
power storage
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN2011800082241A
Other languages
English (en)
Inventor
东阳二
荒井辉树
酒卷博
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nisshinbo Holdings Inc
Original Assignee
Nisshinbo Holdings Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nisshinbo Holdings Inc filed Critical Nisshinbo Holdings Inc
Publication of CN102742116A publication Critical patent/CN102742116A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0013—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries acting upon several batteries simultaneously or sequentially
    • H02J7/0014—Circuits for equalisation of charge between batteries
    • H02J7/0016—Circuits for equalisation of charge between batteries using shunting, discharge or bypass circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/44—Methods for charging or discharging
    • H01M10/441—Methods for charging or discharging for several batteries or cells simultaneously or sequentially
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/46—Accumulators structurally combined with charging apparatus
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/34—Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering
    • H02J7/345—Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering using capacitors as storage or buffering devices
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

本发明提供了一种能控制每个蓄电部的电压的蓄电模块控制装置，以便即使当在长时间周期期间的相对较短循环内对蓄电模块进行连续充电/放电时，特别是，当重复大量电流的充电/放电时，也能防止蓄电模块劣化。蓄电模块控制装置控制包括串联连接的多个蓄电部的蓄电模块。蓄电模块控制装置在预定周期期间获取多个蓄电部中的每一个的电压值，并且基于在预定周期期间获取的多个蓄电部中的每一个的电压值来控制多个蓄电部的电压。

Description

蓄电模块控制装置
技术领域
本发明涉及用于控制包括串联连接的多个蓄电部的蓄电模块的多个蓄电部中的每一个的电压的蓄电模块控制装置，并且还涉及蓄电模块控制方法。
背景技术
已知其中诸如电双层电容器等多个蓄电部串联连接的蓄电模块。当对这种蓄电模块进行充电以用作电源时，由于各个蓄电部之间的个体差异以及使用时的温度差，各个蓄电部的电压可能会出现变化。例如，在蓄电部是电容器的情况下，由于各个电容器之间的静电电容、内阻、自放电特性等的个体差异，所以出现了这种电压变化。在此情况下，可能会加剧特定蓄电部的劣化，这导致如蓄电模块的寿命缩短的问题。
作为解决上述问题的方法，已知存在执行电压的均衡以减小各个蓄电部的电压变化的均衡电路（例如，参见专利文献1、2和3）。例如，这种均衡电路计算各个蓄电部的电压的平均值，并且重复控制具有高于平均值的电压的蓄电部的放电，由此来控制各个蓄电部，使得其电压变为彼此相等。
引用列表
专利文献
[PTL 1]:JP 2004-32836A
[PTL 2]:JP 2009-112071A
[PTL 3]:JP 2006-211885A
发明内容
技术问题
在上述常规均衡电路中，在蓄电模块的充电/放电能量较大的情况、流过蓄电模块的电流较大的情况以及充电/放电基本上连续且频繁重复的情况下，均衡会耗费时间或者均衡精度会不够。有可能引起这些问题的蓄电模块的应用示例包括：用于驱动经常将大型部件移入和移出仓库的塔式起重机、在生产线上传送大型部件或重型部件的自动导向车以及诸如挖土机等建筑机器的电源。用于此类应用的电源需要在较短时间重复大量电能的充电/放电以便传送至大型和重型部件，或者频繁再生电能以节省能量。特别是在此类应用中，常规均衡电路受上述问题的加速的困扰，均衡变得更加困难。因此，蓄电模块的寿命整体缩短。
鉴于上述情况而作出本发明，因此本发明的目的是提供能控制每个蓄电部的电压的蓄电模块控制装置和蓄电模块控制方法，以便即使当在长时间周期期间的相对较短循环内对蓄电模块进行连续充电/放电时，特别是，当重复大量电流的充电/放电时，也能防止蓄电模块劣化。问题的解决方案
为了解决上述问题，根据本发明，提供了一种蓄电模块控制装置，用于控制包括串联连接的多个蓄电部的蓄电模块，蓄电模块控制装置包括：电压值获取设备，其用于在预定周期期间获取多个蓄电部中的每一个的电压值；以及电压控制设备，用于基于在预定周期期间获取的多个蓄电部中的每一个的电压值来控制多个蓄电部的电压。
另外，在上述蓄电模块控制装置中，预定周期可以是大于或等于用于对蓄电模块执行一次充电/放电的周期的周期。
另外，上述蓄电模块控制装置还可以包括周期电压计算设备，其用于计算多个蓄电部中的每一个的周期电压值，周期电压值与预定周期内的多个蓄电部中的每一个的平均电压有关，利用在预定周期期间获取的多个蓄电部中的每一个的电压值来执行所述计算。在上述蓄电模块控制装置中，电压控制设备可以使用多个蓄电部中的每一个的计算出的周期电压值来控制多个蓄电部的电压。
另外，电压值获取设备可以在预定周期期间以特定时间间隔获取多个蓄电部中的每一个的多个电压值，并且周期电压计算设备可以计算所获取的多个电压值的平均值，作为周期电压值。
另外，电压值获取设备可以在预定周期期间以特定时间间隔获取多个蓄电部中的每一个的多个电压值，并且周期电压计算设备可以对多个电压值执行数字滤波器处理来计算周期电压值。
另外，在上述蓄电模块控制装置中，电压控制设备可以对选自多个蓄电部的一个或多个控制目标蓄电部进行放电，以控制多个蓄电部的电压。
另外，电压控制设备可以计算针对多个蓄电部而分别计算出的周期电压值的平均值，并且选择至少一个具有超过根据平均值而确定的阈值的周期电压值的蓄电部，作为所述一个或多个控制目标蓄电部。
或者，电压控制设备可以以周期电压值的降序选择预定数量的蓄电部，作为所述一个或多个控制目标蓄电部。
另外，在上述蓄电模块控制装置中，电压控制设备可以改变用于根据针对多个蓄电部中的每一个而计算出的周期电压值来对多个蓄电部中的每一个进行放电的周期，由此控制多个蓄电部的电压。
另外，在上述蓄电模块控制装置中，电压控制设备可以根据蓄电模块的充电/放电状态来改变选择所述一个或多个控制目标蓄电部的方法。
另外，蓄电模块控制装置可以根据蓄电模块的充电/放电状态来改变预定周期。
另外，根据本发明，提供了一种控制包括串联连接的多个蓄电部的蓄电模块的方法，该方法包括以下步骤：在预定周期期间获取多个蓄电部中的每一个的电压值；以及基于在预定周期期间获取的多个蓄电部中的每一个的电压值来控制所述多个蓄电部的电压。
发明的有益效果
根据本发明的蓄电模块控制装置，即使当蓄电模块的充电/放电循环相对较短，也可以使各个蓄电部的电压长期均衡，并且抑制蓄电模块的劣化。
附图说明
[图1A]示出在具有不同静电电容的蓄电部之间出现的电压差的曲线图。
[图1B]示出在具有不同内电阻的蓄电部之间出现的电压差的曲线图。
[图1C]示出在具有不同自放电电流的蓄电部之间出现的电压差的曲线图。
[图2]示出根据本发明的实施例的蓄电模块控制装置的电路配置的示图。
[图3]示出根据本发明的实施例的蓄电模块控制装置所执行的处理流程的示例的流程图。
具体实施方式
在下文中，参照附图描述了根据本发明的实施例的蓄电模块控制装置。
首先，描述了利用根据此实施例的蓄电模块控制装置来执行电压控制的基本思想。根据此实施例的蓄电模块控制装置旨在控制包括多个串联连接的蓄电部的蓄电模块。在下文中，描述了蓄电部是电双层电容器的情况，作为具体示例。
即使当形成蓄电模块的多个蓄电部是规格彼此相同的电容器，其间的例如电容、内阻、自放电特性仍然存在个体差异。因此，当对包括这种电容器的蓄电模块进行充电/放电时，各个电容器的电压会出现变化。图1A、1B和1C是示意性地示出引起这种变化的各个因素中的电压变化的具体示例的曲线图，由于这些因素，多个电容器之间出现了电压变化。所有这些曲线图示出了在进行充电/放电的同时使用包括串联连接的两个电容器C1和C2的蓄电模块的情况下，各个电容器的电压的时间变化。横轴表示时间，纵轴表示电压。另外，实线表示电容器C1的电压，虚线表示的电容C2的电压。
具体来说，图1A是示出在具有不同静电电容的电容器之间出现的电压差的曲线图，并且示出了在电容器C1的静电电容相对较小而电容器C2的静电电容相对较大的情况下的电压变化。另外，图1B是示出在具有不同内阻的电容器之间出现的电压差的曲线图，并且示出了在电容器C1的内阻相对较小而电容器C2的内阻相对较大的情况下的电压变化。应当注意图1A和1B两者都示出了在执行一次蓄电模块的充电/放电期间，每个电容器的电压变化。即，图1A和1B示出了在从时间0的起点至经过充电、放电和再充电每个电容器恢复至初始值的时间的周期期间的每个电容器的电压变化。图1A和1B中的点划线表示在一个充电/放电周期期间每个电容器的电压的时间平均。如图1A和1B中所示，在静电电容存在差异的情况与内阻存在差异的情况之间存在电压变化形式的差异。然而，在这两种情况下，在一个充电/放电周期内的电容器C1的电压的平均值基本上等于在一个充电/放电周期内的电容器C2的电压的平均值。即，即使在充电/放电周期期间的特定时间点的电容器的电压值存在差异，但是从长期来看，平均了电容器之间的电压差。因此，电容器之间的静电电容的差异以及内阻的差异难以构成促使特定电容器劣化的因素。
另一方面，图1C是示出在具有不同自放电电流的电容器之间出现的电压差的曲线图，并且示出了在电容器C1的自放电电流相对较大而电容器C2的自放电电流相对较小的情况下的电压变化。应当注意，图1C中的时标（time scale）不同于图1A和1B中的时标。在图1C中，平均了由短时间内重复充电/放电多次所引起的电压波动，并且，图1C示出了从长期来看的（例如，以年为单位）电容C1与电容C2之间产生的电压差。如图1C中所示，由自放电电流的差异所引起的电容器之间的电压差不同于由随着蓄电模块的使用所积累和放大的静电电容和内阻的差异所引起的电容器之间的电压差。当这种电压差出现在电容器之间时，取决于蓄电模块的充电/放电条件，特定电容器可能会过充电或过放电，并且其特性会迅速劣化。此外，长期处于高电压状态的电容器（在图1C的示例中，电容器C2）比其它电容器更早劣化。因此，蓄电模块的寿命作为整体也会缩短。
鉴于此，如在图1C中作为示例而示出的，根据此实施例的蓄电模块控制装置执行控制，以特别地均衡在长时间周期期间蓄电部之中出现的电压变化。具体来说，此实施例的蓄电模块控制装置不比较特定时间点的各个蓄电部的电压值，而是基于在预定的周期期间所获取的各个蓄电部的电压值来确定待控制的蓄电部，并且执行控制以降低其电压。由此，从长期来看，即使在各个蓄电部的电压在短循环内波动的情况下，也能够均衡各个蓄电部的电压，使得特定蓄电部不比其它蓄电部更早劣化。
在下文中，描述了根据此实施例的蓄电模块控制装置的配置。
图2是示出根据此实施例的蓄电模块控制装置1的电路配置的示图。由根据此实施例的蓄电模块控制装置1所控制的蓄电模块2包括串联连接的多个蓄电部20。具体来说，在此实施例中，串联连接N（N为大于或等于2的自然数）个电容器，作为多个蓄电部20。另外，N个蓄电部20是相同类型的电容器并且其规格彼此相同。在下文中，N个蓄电部20以从一端开始的连接次序表示为蓄电部20(1)、20(2)、20(3)、……、20(N-1)和20(N)。当对蓄电模块2进行充电时，电能从外部供应至其两端处的端子。另外，蓄电模块2中所存储的电能用于驱动连接至蓄电模块2的负载。
如图2中所示，根据此实施例的蓄电模块控制装置1包括多个电压控制电路10、转换开关电路13、A/D转换器14、周期电压计算电路15以及控制电路16。电压控制电路10的数量与形成蓄电模块2的蓄电部20的数量相同（即，N），并且N个电压控制电路10在一对一的基础上分别与N个蓄电部20并联连接。
每个电压控制电路10均包括电阻器11和串联连接至电阻器11的开关12，并且每个电压控制电路10用于控制并联连接至对应的电压控制电路的蓄电部20的电压。例如，开关12是响应于来自控制电路16的控制信号而开启/关断的晶体管。当开关12开启时，电流流过电压控制电路10，并且对并联连接至对应的电压控制电路10的蓄电部20进行放电。因此，该蓄电部20的电压下降。应当注意，在图2中，分别地，与蓄电部20(n)（n=1、2、3、……、N-1和N）并联连接的电压控制电路10表示为电压控制电路10(n)，而形成压电控制电路10(n)的电阻器11和开关12表示为电阻器11(n)和开关12(n)。电压控制电路10分别与N个蓄电部20并联连接，从而由控制电路16，通过输出用于单独开启/关断每个电压控制电路10的开关12的控制信号，能够实现对降低特定蓄电部20的电压的控制。
转换开关电路13向A/D转换器14输入对应于N个蓄电部20中的每一个的两端之间出现的电压差的模拟信号。具体来说，转换开关电路13依次转换逐一响应于来自控制电路16的控制信号的N个蓄电部20，并且将每个蓄电部20的两端连接至A/D转换器14。由此，将表示N个蓄电部20中的每一个的两端之间的电压差的模拟信号依次输入至A/D转换器14。
A/D转换器14将模拟信号转换为数字信号。在此实施例中，A/D转换器14将从转换开关电路输入的、对应于每个蓄电部20的电压的模拟信号转换为数字信号，并且将所转换的数字值输出至周期电压计算电路15。
如稍后所描述的，周期电压计算电路15和控制电路16在预定周期（在下文中，由计算目标周期T表示）期间获取每个蓄电部20的电压，并且使每个电压控制电路10基于在预定周期期间所获取的电压值而操作，从而控制每个蓄电部20的电压。可以由例如微处理器、存储单元、数字电路等等来实现周期电压计算电路15和控制电路16。此外，可以由单个微型计算机来实现A/D转换器14、周期电压计算电路15和控制电路16。
具体来说，周期电压计算电路15接收来自A/D转换器14的数字值的输入。依次转换作为转换开关电路13的连接终点的蓄电部20，从而周期电压计算电路15从A/D转换器14获取特定时间点的对应于N个蓄电部20中的每一个的电压的数字值。此外，周期电压计算电路15在蓄电模块2的充电/放电期间重复这种对每个蓄电部20的电压值的获取。以此方式，周期电压计算电路15可以在计算目标周期T期间的每个预定时间周期获取N个蓄电部20中的每一个的电压值。在此实施例中应当注意，如图3中所示，周期电压计算电路15在每个单位时间tu获取N个蓄电部20的电压值。另外，在下文中，由周期电压计算电路15在时间“t”时所获取的蓄电部20(n)的电压值表示为电压值Vt(n)。在这里，“t”是表示时间推移的整数计数器值，并且“t”是从预定初始值开始的值，并且在推移了单位时间tu之后，每当周期电压计算电路15获取一个新电压值就增加1。
此外，周期电压计算电路15使用在计算目标周期T期间所获取的电压值来对N个蓄电部20中的每一个计算与计算目标周期T内的蓄电部20的平均电压有关的值。在下文中，与计算目标周期T内的平均电压有关的该值被称为周期电压值VI。此外，在时间“t”所获得的蓄电部分20(n)的周期电压值特别地表示为VIt(n)。应当注意，周期电压值VI未必是计算目标周期T内的蓄电部分20的平均电压自身。
在此情况下，计算目标周期T期望为大于或等于用于执行一次蓄电模块2的充电/放电的一个周期（充电/放电周期）的周期。通过如上所述设置计算目标周期T，当计算周期电压值VI时，平均了由于蓄电模块2的充电/放电而出现的每个蓄电部20的电压波动，并且周期电压值VI成为表示蓄电部分20的电压的长期变化的值，其覆盖了大于或等于充电/放电循环的周期。应当注意，计算目标周期T可以是包括多个充电/放电周期的周期。例如，通过设置长计算目标周期T（例如，1小时），有可能极大地减小由于充电/放电而出现的电压波动的短期影响。一个充电/放电周期对应于从蓄电模块2的电压响应于外部的电源而开始提升的时间点至在蓄电模块2的电压响应于负载的电源而下降之后电压响应于外部的电源再次开始提升的时间点的周期。应当注意，当充电/放电周期根据蓄电模块2的使用模式而变化时，例如可以设置计算目标周期T，使其超过使用一次蓄电模块2的周期中所包括的多个充电/放电周期的平均值。
在下文中，描述了待由周期电压计算电路15执行的用于计算周期电压值VI的处理的特定示例。
例如，周期电压计算电路15计算最新获取的M个电压值的平均值，作为周期电压值VI。这里，M对应于通过由单位时间tu划分计算周期T所获得的值。具体来说，当周期电压值VIt(n)是计算目标周期T内所获取的M个电压值Vt-m(n)(m=M-1、M-2、……、1和0)的简单平均值时，周期电压值VIt(n)可以由以下数学公式计算。
[数学公式1]
VI t ( n ) = { Σ m = 0 M - 1 V t - m ( n ) } / M
此外，基于计算目标周期T内所获取的电压值的加权平均值，可以数值计算待由周期电压计算电路15计算的周期电压值VI。在此情况下，周期电压值VIt(n)由以下数学公式计算。
[数学公式2]
VI t ( n ) = { Σ m = 0 M - 1 W t - m · V t - m ( n ) } / ( M · F )
其中，Wt-m(m=M-1、M-2、……、1和0)表示加权因子，并且F表示用于修正加权因子的影响的修正值。应当注意，如上述示例，在计算M个电压值的平均值以作为周期电压值VI的情况下，对于每个蓄电部20，周期电压计算电路15可以在存储器中存储每个单位时间tu所获取的过去的M个电压值，并且可以利用存储器中所存储的电压值来计算周期电压值VI。
或者，周期电压计算电路15可以是用作低通滤波器的数字滤波器。在此情况下，周期电压计算电路15用作执行对应于计算目标周期T的周期的时间积分的集成电路，作为计算结果的周期电压值VIt(n)成为对应于最近的计算目标周期T中的蓄电部20(n)的平均电压的值。具体来说，当周期电压计算电路15是初级低通滤波器时，利用前一电压采样时计算出的周期电压值VIt-1(n)，可以由以下数学公式来计算周期电压值VIt(n)。
[数学公式3]
VIt(n)={(K-1)·VIt-1(n)+Vt(n)}/K
其中K表示滤波器系数，其值基于计算目标周期T的长度而确定。以此方式，周期电压值VIt(n)成为基于计算目标周期T期间所获取的电压值Vt-m(m=M-1、M-2、……、1和0)的值。应当注意，周期电压计算电路15不限于此类初级低通滤波器，而可以是诸如高阶巴特沃斯滤波器或切比雪夫滤波器等各种类型的数字滤波器。
控制电路16使用由周期电压计算电路15所获得的各个蓄电部20的周期电压值VI，来执行对各个蓄电部20的电压控制。具体来说，在每个预定时间周期，控制电路16使用各个蓄电部20的周期电压值VI来从N个蓄电部20中选择成为电压降低的目标的一个或多个蓄电部20（在下文中称为控制目标蓄电部）。随后，控制电路16输出控制信号来开启连接至选择为控制目标蓄电部的蓄电部20的电压控制电路10的开关12，并且关断未选择的电压控制电路10的开关12。由此，对控制目标蓄电部进行放电，使其电压降低。在此时，当蓄电模块2自身的电压整体不发生变化时，未选择为控制目标蓄电部的蓄电部20的电压相对增大。应当注意，稍后将描述待由控制电路16执行的选择控制目标蓄电部的方法的特定示例。
此外，如上所述，控制电路16控制转换开关电路13来转换开关。以此方式，N个蓄电部20中的每一个和A/D转换器14经由转换开关电路13依次相互连接。
在下文中，参照图3的流程图描述了待由根据此实施例的蓄电模块控制装置1执行的控制流程的特定示例。应当注意，在此处描述了一个示例，其中周期电压值VI是最近所获取的M个电压值的平均值。
首先，控制电路16将变量“t”初始化为1（S1）。接着，控制电路16将变量“n”初始化为1（S2）。随后，控制电路16控制转换开关开路13来将A/D转换器14的连接终点转换至蓄电部20(n)（S3）。以此方式，A/D转换器14将转换为数字值的蓄电部20(n)的电压值Vt(n)输入至周期电压计算电路15。
随后，周期电压计算电路15使用步骤S3中所获取的电压值Vt(n)以及过去所获取的蓄电部20(n)的电压值Vt-M+1(n)至Vt-1(n)，以计算周期电压值VIt(n)，并且将周期电压值VIt(n)输出至控制电路16（S4）。应当注意，在t<M的情况下（即，在从控制开始仍未获取M段数据的情况下），例如，周期电压计算电路15可仅使用已经获取的数据来计算简单平均值，然后执行后续处理。或者，直到获取了M段数据，周期电压计算电路15可以仅重复执行除步骤S4和稍后描述的步骤S7至S9的处理以外的电压值获取处理。
接着，控制电路16确定是否满足n=N（S5）。然后，当不满足步骤S5的确定条件时（即，在n<N的情况下），控制电路16对变量“n”的值加1（S6）。然后，处理返回至步骤S3，以执行用于下一蓄电部20(n)的处理。
另一方面，当满足步骤S5的确定条件时，在时间“t”时获取了所有N个蓄电部20的周期电压值VI。然后，控制电路16使用了步骤S4中计算出的N个周期电压值VI，以首先确定是否有必要执行电压均衡控制（S7）。具体来说，例如，控制电路16在N个周期电压值VIt(n)(n=1、2、……和N)之间比较最大值和最小值，并且确定其间的差是否超过预定阈值。然后，当最大值与最小值之间的差超过阈值时，控制电路16确定电压均衡控制是必要的。应当注意，控制电路16可以总是在不执行处理步骤S7的情况下执行稍后描述的处理步骤S8至S10。或者，控制电路16可以确定是否基于除此处所描述的确定标准以外的确定标准来执行电压均衡控制。具体来说，例如，待用于确定的阈值可以在以下两种情况之间变换，即控制电路16确定是否在未执行均衡控制的状态下开始均衡控制的情况，以及控制电路16确定是否在执行均衡控制的状态下停止均衡控制的情况。即，将用于均衡开始确定的阈值设置得比用于均衡停止确定的阈值大（例如，设置为用于均衡停止确定的阈值的两倍）。以此方式，可以延迟均衡控制的开始，以减小由控制目标蓄电部的放电所引起的能量耗散。
当确定在步骤S7中均衡控制不必要时，控制电路16跳过步骤S8和S9的处理以进行步骤S10。另一方面，当确定在步骤S7中均衡控制是必要的时，控制电路16使用步骤S4中计算出的N个周期电压值VI，以通过稍后描述的方法选择控制目标蓄电部（S8）。此外，控制电路16输出控制信号来开启对应于步骤S8中所选择的控制目标蓄电部的开关12，并关断对应于未选择为控制目标蓄电部的蓄电部20的开关12（S9）。因此，减小了控制目标蓄电部的电压，并且增大了未选择的蓄电部20的电压，从而均衡了各个蓄电部20的电压。
最后，控制电路16对变量“t”的值加1（S10），并且返回至步骤S2，以获取下一时间的电压值并执行电压均衡控制。即，在执行蓄电模块2的充电/放电周期期间，对于每个单位时间tu，重复从步骤S2至步骤S10的处理。
应当注意，在图3的流程中所示的示例中，在每推移单位时间tu时，获取了各个蓄电部20的电压值，所获取的电压值用于更新各个蓄电部20的周期电压值VI。然后，所更新的周期电压值VI用于确定是否执行均衡控制。此外，计算目标周期T对应于将这种处理重复M遍的时间周期。即，在根据此实施例的蓄电模块控制装置1中，将长于通过开启/关断每个开关12将蓄电部充电至电压控制目标的循环（=单位时间tu）的周期设置为计算目标周期T。蓄电模块控制装置1使用在此周期期间获取的电压值来计算周期电压值VI。如上所述，在短于计算目标周期T的循环中执行周期电压值VI的计算和控制目标蓄电部的变化。因此，即使当对相对较长的计算目标周期T计算周期电压值VI，蓄电模块控制装置1也可以高速地均衡各个蓄电部20。
此外，在图3的流程中，从连接至蓄电模块2的一端的蓄电部20(1)开始，然后根据连接次序（即蓄电部20(2)、20(3)、……、和20(n)的次序），依次获取各个蓄电部20的电压，但是本发明不限于此。例如，控制电路16可以以随机确定的次序来获取各个蓄电部20的电压。
接着，描述了利用图3的流程的步骤S8中的周期电压值VI由控制电路16来选择控制目标蓄电部的方法的若干特定示例。
作为第一个示例，控制电路16使用基于周期电压值VI的平均值而确定的阈值VIth来选择控制目标蓄电部。具体来说，控制电路16计算在上述步骤S4的处理中计算出的N个周期电压值VIt(n)(n=1、2、……和N)的平均值VIavg。然后，控制电路16将N个周期电压值VIt(n)中的每一个与平均值VIavg比较，并且选择具有超过平均值VIavg的周期电压值VIt(n)的蓄电部20，作为控制目标蓄电部。在此情况下，周期电压值自身的平均值VIavg用作阈值VIth。或者，控制电路16可以将通过将预定值加至平均值VIavg而获得的值用作阈值VIth，并且将该值与周期电压值VIt(n)比较。
接着，作为第二个示例，控制电路16可以从N个蓄电部20以周期电压值VIt(n)的降序选择预定数量的蓄电部20，作为控制目标蓄电部。例如，控制电路16以周期电压值VIt(n)的降序选择一半（即，N/2个）蓄电部20来作为控制目标蓄电部。此外，控制电路16可以从N个蓄电部20以周期电压值VIt(n)的降序选择占据整体预定比率的数量的蓄电部20来作为控制目标蓄电部。考虑到均衡控制所需的功耗和时间量，此情况下的预定比率期望为大于或等于30％且小于或等于50％。在该第二个示例中，当N个周期电压值VIt(n)关于平均值非对称地分布时，设想控制目标蓄电部不必要是优选的情况，例如，选择具有低于平均值的周期电压值VI的蓄电部20来作为控制目标。然而，作为比较目标，根据此实施例的蓄电模块控制装置1不使用特定时间点时的各个蓄电部20的电压值，而是使用计算目标周期T中的周期电压值VI。因此，不太容易产生诸如瞬间产生的误差等影响，并且假定N个周期电压值VIt(n)基本上关于平均值对称分布。因此，在该第二个示例中，仅以周期电压值VIt(n)的降序选择控制目标蓄电部。以此方式，与其中计算出周期电压值VIt(n)的平均值的第一示例相比，可以减小处理负载。
接着，作为第三个示例，根据在每个蓄电部20中计算出的周期电压值VIt(n)，控制电路16可以改变其中蓄电部20是电压控制的目标的周期。例如，控制电路16计算与周期电压值VIt(n)的分布有关的统计信息（分散度），并且使用该统计信息来确定每个蓄电部20的周期电压值VIt(n)与周期电压值的平均值VIavg的差的量。然后，基于确定结果，控制电路16确定蓄电部20(n)的放电周期的长度。
作为具体示例，控制电路16计算N个周期电压值VIt(n)的平均值VIavg，并计算标准偏差σ来作为与分布有关的统计信息。然后，无条件地选择具有大于或等于(VIavg+α·σ)的周期电压值VIt(n)的蓄电部20，作为待设置为放电目标的控制目标蓄电部。另一方面，不选择具有小于或等于平均值VIavg的周期电压值VIt(n)的蓄电部20来作为控制目标蓄电部。此外，至于具有小于(VIavg+α·σ)且超过平均值VIavg的周期电压值VIt(n)的蓄电部20(n)，根据前一确定的状态来改变是否选择蓄电部20(n)作为控制目标蓄电部。即当在前一处理中（时间t-1时的处理）选择蓄电部20(n)来作为控制目标蓄电部并且在当前时间点执行蓄电部20(n)的放电时，关断开关12(n)以停止放电。相反，当在前一处理中未选择蓄电部20(n)来作为控制目标蓄电部并且在此处理中选择蓄电部20(n)来作为控制目标蓄电部时，开启开关12(n)。应当注意，α表示预定系数，其值例如可以是1。
在这种控制的情况下，在周期电压值VIt(n)大于或等于(VIavg+α·σ)的周期期间，对蓄电部20(n)进行连续放电，并且当周期电压值VIt(n)落在(VIavg+α·σ)以下时，在每推移单位时间tu时，重复地开启/关断开关12(n)。因此，对蓄电部20(n)进行放电的周期成为周期电压值VIt(n)大于或等于(VIavg+α·σ)的情况的大约一半。因此，相比于具有明显超过平均值VIavg的周期电压值VIt(n)的蓄电部20(n)的情况，以慢速执行对具有与平均值VIavg差别不大的周期电压值VIt(n)的蓄电部20(n)的放电。
接着，作为第四个示例，当满足预定条件时，控制电路16可以使用在时间“t”所获取的各个蓄电部20的电压值Vt(n)，而不是周期电压值VIt(n)，由此确定控制目标蓄电部。具体来说，控制电路16计算步骤S3中所获取的N个电压值Vt(n)的平均值Vavg。然后，控制电路16确定电压值的平均值Vavg与周期电压值的平均值VIavg之间的差的绝对值|Vavg-VIavg|是否超过了预定阈值。这里，|Vavg-VIavg|用作为表示蓄电模块2的充电/放电状态的给定值。当|Vavg-VIavg|的值较大时，在计算目标周期T期间频繁地执行充电/放电，当其值较小时，几乎不执行充电/放电。当|Vavg-VIavg|超过预定阈值时，通过诸如在第一至第三示例中所描述的方法等方法，控制电路16基于各个蓄电部20的周期电压值VIt(n)选择控制目标蓄电部。另一方面，当|Vavg-VIavg|小于或等于预定阈值时，通过诸如在第一至第三示例中所描述的方法等方法，控制电路16不使用周期电压值VIt(n)，而使用在此时间点所获取的电压值Vt(n)来选择控制目标蓄电部。即，例如，控制电路16选择具有超过平均值Vavg的电压值Vt(n)的蓄电部20(n)。以此方式，在蓄电模块2用于不同使用状态的情况下，例如，在白天对蓄电模块2重复进行充电/放电同时在夜晚极少使用蓄电模块2的情况下，蓄电模块控制装置1根据这种使用状态的变化而改变均衡控制的方法。以此方式，在每个时间点可以以更优选的模式来执行均衡控制。
此外，根据蓄电模块2的充电/放电状态，根据此实施例的蓄电模块控制装置1可以不仅改变其选择控制目标蓄电部的方法，还可以改变其计算目标周期T。具体来说，基于表示充电/放电状态的给定值|Vavg-VIavg|的值，控制电路16改变电压值的数M和/或当计算周期电压值VI时所使用的滤波器系数K。即，当|Vavg-VIavg|的值较大时，增大M或K的值，当|Vavg-VIavg|的值较小时，减小M或K的值。以此方式，可以执行控制，使得计算目标周期T随着|Vavg-VIavg的值变得更大而变得更长。
应当注意，本发明的实施例不限于上述实施例。例如，待由根据本发明的实施例的蓄电模块控制装置1所控制的蓄电模块2不限于电容器。诸如二次电池等可由供应电能充电的各种蓄电装置可以用作为蓄电部20。
此外，在以上描述中，将转换为数字值的每个蓄电部20的电压值用于计算周期电压值VI，但是本发明不限于此。例如，由模拟电路形成的低通滤波器可以用于计算计算目标周期T中的周期电压值VI。

Claims (12)

1.一种蓄电模块控制装置，用于控制包括串联连接的多个蓄电部的蓄电模块，所述蓄电模块控制装置包括：
电压值获取设备，用于在预定周期期间获取所述多个蓄电部中的每一个蓄电部的电压值；以及
电压控制设备，用于基于在所述预定周期期间获取的所述多个蓄电部中的每一个蓄电部的所述电压值来控制所述多个蓄电部的电压。
2.根据权利要求1所述的蓄电模块控制装置，其中所述预定周期包括大于或等于用于对所述蓄电模块执行一次充电/放电的周期的周期。
3.根据权利要求1所述的蓄电模块控制装置，还包括：
周期电压计算设备，用于计算所述多个蓄电部中的每一个蓄电部的周期电压值，所述周期电压值与所述预定周期内的所述多个蓄电部中的每一个蓄电部的平均电压有关，利用在所述预定周期期间获取的所述多个蓄电部中的每一个蓄电部的所述电压值来执行所述计算，
其中，所述电压控制设备使用所述多个蓄电部中的每一个蓄电部的计算出的周期电压值来控制所述多个蓄电部的电压。
4.根据权利要求3所述的蓄电模块控制装置，其中：
所述电压值获取设备在所述预定周期期间以特定时间间隔获取所述多个蓄电部中的每一个蓄电部的多个电压值；并且
所述周期电压计算设备计算所获取的多个电压值的平均值，作为所述周期电压值。
5.根据权利要求3所述的蓄电模块控制装置，其中：
所述电压值获取设备在所述预定周期期间以特定时间间隔获取所述多个蓄电部中的每一个蓄电部的多个电压值；并且
所述周期电压计算设备对所述多个电压值执行数字滤波器处理，以计算所述周期电压值。
6.根据权利要求3所述的蓄电模块控制装置，其中所述电压控制设备对选自所述多个蓄电部的一个或多个控制目标蓄电部进行放电，以控制所述多个蓄电部的电压。
7.根据权利要求6所述的蓄电模块控制装置，其中所述电压控制设备计算针对所述多个蓄电部而分别计算出的所述周期电压值的平均值，并且选择至少一个具有超过根据所述平均值而确定的阈值的所述周期电压值的蓄电部，作为所述一个或多个控制目标蓄电部。
8.根据权利要求6所述的蓄电模块控制装置，其中所述电压控制设备按照所述周期电压值的降序选择预定数量的蓄电部，作为所述一个或多个控制目标蓄电部。
9.根据权利要求6所述的蓄电模块控制装置，其中所述电压控制设备改变用于根据针对所述多个蓄电部中的每一个蓄电部而计算出的所述周期电压值来对所述多个蓄电部中的每一个蓄电部进行放电的周期，由此控制所述多个蓄电部的电压。
10.根据权利要求6所述的蓄电模块控制装置，其中所述电压控制设备根据所述蓄电模块的充电/放电状态来改变选择所述一个或多个控制目标蓄电部的方法。
11.根据权利要求1所述的蓄电模块控制装置，其中根据所述蓄电模块的充电/放电状态来改变所述预定周期。
12.一种控制蓄电模块的方法，所述蓄电模块包括串联连接的多个蓄电部，所述方法包括以下步骤：
在预定周期期间获取所述多个蓄电部中的每一个蓄电部的电压值；以及
基于在所述预定周期期间获取的所述多个蓄电部中的每一个蓄电部的所述电压值来控制所述多个蓄电部的电压。
CN2011800082241A 2010-02-03 2011-01-24 蓄电模块控制装置 Pending CN102742116A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010-022309 2010-02-03
JP2010022309A JP4928618B2 (ja) 2010-02-03 2010-02-03 蓄電モジュール制御装置
PCT/JP2011/051225 WO2011096290A1 (ja) 2010-02-03 2011-01-24 蓄電モジュール制御装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN102742116A true CN102742116A (zh) 2012-10-17

Family

ID=44355291

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2011800082241A Pending CN102742116A (zh) 2010-02-03 2011-01-24 蓄电模块控制装置

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20120293127A1 (zh)
EP (1) EP2533393A4 (zh)
JP (1) JP4928618B2 (zh)
KR (1) KR20130035994A (zh)
CN (1) CN102742116A (zh)
WO (1) WO2011096290A1 (zh)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010059989A2 (en) 2008-11-21 2010-05-27 Boa Technology, Inc. Reel based lacing system
JP5953567B2 (ja) * 2011-12-16 2016-07-20 エリーパワー株式会社 蓄電装置およびその充放電方法
KR101888044B1 (ko) * 2012-02-17 2018-08-13 스미토모 겐키 가부시키가이샤 쇼벨 및 쇼벨의 제어방법
US20140253040A1 (en) * 2013-03-07 2014-09-11 Apple Inc. Preventive balancing technique for battery packs in portable electronic devices
WO2016054317A1 (en) 2014-10-01 2016-04-07 Ossur Hf Support for articles and methods for using the same
JP2018205188A (ja) * 2017-06-06 2018-12-27 カルソニックカンセイ株式会社 電池状態推定装置および電池コントローラ

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1689109A (zh) * 2002-08-19 2005-10-26 微米技术有限公司 电阻性存储元件的双回路检测方案
JP2007166847A (ja) * 2005-12-16 2007-06-28 Nissan Motor Co Ltd 組電池の容量調整装置
CN101103487A (zh) * 2005-01-14 2008-01-09 佩勒克股份有限公司 平衡锂离子或锂聚合物电池的充电的方法
CN101312293A (zh) * 2007-05-22 2008-11-26 深圳市金一泰实业有限公司 一种动力锂电池智能管理系统
US20090085516A1 (en) * 2007-09-28 2009-04-02 Hitachi, Ltd. Automotive Power Supply System

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2776139B1 (fr) * 1998-03-13 2002-03-08 Denso Corp Dispositif d'equilibrage des tensions dans une batterie composee
JP4133019B2 (ja) * 2002-06-21 2008-08-13 日産ディーゼル工業株式会社 車両の蓄電制御装置
JP4400536B2 (ja) * 2004-12-27 2010-01-20 日産自動車株式会社 組電池の容量調整装置および容量調整方法
JP2009011022A (ja) * 2007-06-26 2009-01-15 Nissan Motor Co Ltd 組電池の容量調整装置および容量調整方法
US8461806B2 (en) * 2007-10-15 2013-06-11 O2Micro Inc Systems and methods for cell balancing
JP4162701B1 (ja) 2007-10-26 2008-10-08 日清紡績株式会社 蓄電モジュールの制御装置及び制御方法
JP5279261B2 (ja) * 2007-12-27 2013-09-04 三洋電機株式会社 充電状態均等化装置及びこれを具えた組電池システム
JP5469813B2 (ja) * 2008-01-29 2014-04-16 株式会社日立製作所 車両用電池システム

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1689109A (zh) * 2002-08-19 2005-10-26 微米技术有限公司 电阻性存储元件的双回路检测方案
CN101103487A (zh) * 2005-01-14 2008-01-09 佩勒克股份有限公司 平衡锂离子或锂聚合物电池的充电的方法
JP2007166847A (ja) * 2005-12-16 2007-06-28 Nissan Motor Co Ltd 組電池の容量調整装置
CN101312293A (zh) * 2007-05-22 2008-11-26 深圳市金一泰实业有限公司 一种动力锂电池智能管理系统
US20090085516A1 (en) * 2007-09-28 2009-04-02 Hitachi, Ltd. Automotive Power Supply System

Also Published As

Publication number Publication date
EP2533393A1 (en) 2012-12-12
US20120293127A1 (en) 2012-11-22
JP2011160623A (ja) 2011-08-18
JP4928618B2 (ja) 2012-05-09
WO2011096290A1 (ja) 2011-08-11
EP2533393A4 (en) 2017-09-06
KR20130035994A (ko) 2013-04-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102742116A (zh) 蓄电模块控制装置
KR101011235B1 (ko) 전기에너지 저장장치의 전압균등화회로
US3987352A (en) Method of charging storage battery in power supply system having another battery of larger capacity
KR101619268B1 (ko) 배터리셀의 밸런싱 방법
EP2475067A1 (en) Electricity-storage device provided with balancing circuit
JP2007325445A (ja) キャパシタ蓄電電源及びキャパシタ蓄電電源の充放電制御装置
EP2363935A1 (en) Balancing circuit for charge storage elements
CN110212599A (zh) 一种快速充电的方法、终端、充电器和系统
WO2009013464A1 (en) Battery management
CN104813560A (zh) 电池组
CN101001046A (zh) 开关调节器
CN113964916B (zh) 一种并联电池簇均衡电路的拓扑、控制及均衡方法
CN102769316B (zh) 电池选择性均衡方法
JPH09120843A (ja) 二次電池の充放電方法及び充放電制御装置
CN106289333A (zh) 电容充放电控制模块以及电流频率转换电路
WO2019089824A1 (en) Battery charging method
CN101677233A (zh) 下变频滤波器
CN114649854B (zh) 电池储能网络、平衡电池间剩余电量的方法、系统及装置
US20180226808A1 (en) Battery module balancing method using single inductor
Shen et al. A battery cell balancing control scheme with minimum charge transfer
CN104868917A (zh) 模数转换器
CN101363879B (zh) 电平极性转化装置和电压采样装置及电压采样方法
JP5424337B2 (ja) 時比率制御が可能な直列接続蓄電セル用均一充電器
CN109659954B (zh) 一种链式statcom的排序模型预测控制方法
CN113725931A (zh) 电池组充电电路、电池组放电电路和电池组

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20121017