CN103378630A - 蓄电池系统 - Google Patents

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Abstract

蓄电池系统包括蓄电池盘和DC/DC变换装置，该蓄电池盘包括多个二次电池单元的电池组、以及对所述二次电池单元的电压、温度和劣化程度中至少一个进行监视的电池管理装置。所述DC/DC变换装置包括：将从所述电池组中放电的电力变换为规定的电压后输出，并且将从外部供给的电力变换为规定的电压后输出的双向DC/DC变换器；控制所述双向DC/DC变换器的控制部；与所述电池管理装置以及所述控制部进行通信的通信部；将从所述双向DC/DC变换器或外部供给的电力变换为规定的电压后提供给所述控制部、所述通信部和所述双向DC/DC变换器的控制电源部；以及经由开关与所述控制电源部的电源供给线连接的电池。

Description

蓄电池系统
相关申请的交叉引用 
本申请是基于2012年4月23日提交的日本专利申请No.2012-097924并要求该申请的优先权，并在这里引用了其中的全部内容。 
技术领域
本发明的典型的实施方式涉及一种蓄电池系统。 
背景技术
提出了一种蓄电池系统，其包括蓄电池盘(power supply apparatus)、DC/DC变换装置和AC/DC变换器，其中，从电力系统充电的同时，向直流负载或交流负载放电，与电力系统互连运转。这种蓄电池系统的蓄电池盘具有对应于蓄电容量组合多个二次电池单元（cell）而得到的电池组。 
作为二次电池单元，例如锂离子二次电池单元存在由过充电或过放电而导致的发热或火灾的风险，因此为了保护二次电池单元，有必要在监视电压、温度等的电池管理装置(BMU：Battery Management Unit)的管理下进行工作。 
在具有锂离子二次电池电池组的蓄电池系统中，电池管理装置未启动的状态下无法对电池组进行充电和放电。因此，有时在无法从外部得到电力的环境中，无法启动电池管理装置，无法将在蓄电池系统中存储的电力提供给负载。 
发明内容
本发明的课题在于提供一种不论被放置于何种环境均能够启动的蓄电池系统。 
一种蓄电池系统包括：蓄电池盘，具有包括多个二次电池单元的电池组、以及对所述二次电池单元的电压、温度以及劣化程度中的至少一种进 行监视的电池管理装置；以及DC/DC变换装置，该DC/DC变换装置包括：双向DC/DC变换器，将从所述电池组放电的电力变换为规定的电压后输出，并且将从外部供给的电力变换为规定的电压后输出；控制部，对所述双向DC/DC变换器进行控制；通信部，与所述电池管理装置以及所述控制部进行通信；控制电源部，将从所述双向DC/DC变换器或外部供给的电力变换为规定的电压后供给至所述控制部、所述通信部和所述双向DC/DC变换器；以及蓄电池，经由开关与所述控制电源部的电源供给线连接。 
附图说明
图1为简要地示出第一实施例的蓄电池系统的一个结构例的图。 
图2为简要地示出第二实施例的蓄电池系统的一个结构例的图。 
具体实施方式
一般情况下，根据一个实施例，提供的蓄电池系统包括：蓄电池盘，具有包括多个二次电池单元的电池组、以及对所述二次电池单元的电压、温度以及劣化程度中的至少一种进行监视的电池管理装置；以及DC/DC变换装置，该DC/DC变换装置包括：双向DC/DC变换器，将从所述电池组放电的电力变换为规定的电压后输出，并且将从外部供给的电力变换为规定的电压后输出；控制部，对所述双向DC/DC变换器进行控制；通信部，与所述电池管理装置以及所述控制部进行通信；控制电源部，将从所述双向DC/DC变换器或外部供给的电力变换为规定的电压后供给至所述控制部、所述通信部和所述双向DC/DC变换器；以及蓄电池，经由所述控制电源部的电源供给线和开关被连接。 
下面，参考附图对实施例的蓄电池系统进行描述。图1是简要地示出第一实施例的蓄电池系统的一个结构例的图。 
本实施例的蓄电池系统包括多个蓄电池盘10A～10C、DC/DC变换装置20和AC/DC变换装置30。 
蓄电池盘10A～10C分别具备电池管理装置(BMU)12和电池组14。电池控制装置12具备管理部122、通信部124和控制部126。 
该电池组14具备串联或并联连接的多个二次电池单元13。在本实施例 中，二次电池单元13虽然是锂离子二次电池单元，但也可以是氢蓄电池、铅蓄电池、镍镉蓄电池等其他的二次电池单元。电池组14例如是直流的75V～400V的电源，在本实施例中为200V的电源。电池组14输出例如3～25kWh的电力。在本实施例中，该电池组14输出11kWh的电力。 
管理部122检测构成电池组14的多个二次电池单元13的电压和温度。管理部122将检测出的电压和温度的值发送到通信部124以及控制部126。此外，管理部122使用从管理部122接收到的二次电池单元13的电压以及温度的值计算剩余电量(SOC：state of charge)和劣化程度(SOH：state of health)等，发送到通信部124和控制部126。 
通信部124与DC/DC变换装置20、管理部122以及控制部126进行通信。通信部124从管理部122接收二次电池单元13的电压和温度的值、剩余电量以及劣化程度，发送到DC/DC变换装置20。此外，通信部124从DC/DC变换装置20接收控制信号，发送给控制部126。 
控制部126基于来自通信部124的控制信号，对电池组14进行充电或放电。控制部126从管理部122接收剩余电量、劣化程度，使剩余电量多的二次电池单元13放电而将剩余电量平均化，并且判断二次电池单元13的过充电或过放电。 
当管理部122没有检测到二次电池单元13的电压或温度时，控制部126不进行电池组14的充电和放电。另外，当控制部126从二次电池单元13的剩余电量和劣化程度判断出二次电池单元13处于危险的状态时，停止该电池组14的充电和放电，并且经由通信部124向DC/DC变换装置20通知电池组14处于异常状态这一情况。 
作为直流电源，蓄电池盘10A～10C也可以具备太阳能电池。具备太阳能电池的情况下，太阳能电池所输出的电力被存储至电池组，或者输出至DC/DC变换装置20。 
DC/DC变换装置20具备控制电源部22、通信部24、控制部26、双向DC/DC变换器28、蓄电池BT、开关SW和连接部CN1。 
控制电源部22例如可以是DC200V的电源，由双向DC/DC变换器28输出的电力或外部设置的AC/DC变换装置30所输出的电力启动，向通信部24、控制部26以及蓄电池盘10A～10C的电池管理装置12提供电源。 
通信部24与控制部26以及蓄电池盘10A～10C的通信部124进行通信。通信部24从蓄电池盘10A～10C的通信部124接收二次电池单元13的电压、温度的值、电池组14的剩余电量、劣化程度以及电池组14的异常并发送至控制部26。通信部24将从上位控制装置(未图示)接收到的控制信号发送至蓄电池盘10A～10C以及控制部26。 
控制部26基于从通信部24接收的控制信号，控制双向DC/DC变换器28。 
基于来自控制部26的控制信号，双向DC/DC变换器28将从AC/DC变换装置30提供的电力变换为规定的电压作为电池组14的充电电力而提供，将从电池组14放电的电力变换为规定的电压输出至AC/DC变换装置30。另外，从双向DC/DC变换器28输出的电力成为控制电源部22的电源。 
双向DC/DC变换器28上经由连接部(直流负载连接部)CN1连接有负载。双向DC/DC变换器28基于来自控制部26的控制信号向负载供电。 
蓄电池BT例如为12V的铅电池，输出24Wh～120Wh的电力。蓄电池BT在开关SW被闭合时，至少向通信部24、控制部26以及蓄电池盘10A～10B的电池管理装置12供电。此外，蓄电池BT在开关SW被闭合时通过来自控制电源部22的电力进行充电。 
开关SW断开或闭合蓄电池BT与控制电源部22、通信部24，控制部26以及蓄电池盘10A～10B的电池管理装置12之间的电力供给线。在控制电源部22启动时，开关SW变为闭合状态，通过控制电源部22输出的电力对蓄电池BT充电。在控制电源部22未启动时，开关SW为断开状态。开关SW也可以设置在DC/DC变换装置20的外面且在控制电源部22未启动时由用户手动断开或闭合，也可以与DC/DC变换装置20的操作画面等的界面(未图示)的操作联动地进行断开或闭合。 
另外，DC/DC变换装置20可以具有冷却部和空调设备。冷却部是冷却双向DC/DC变换器28的风扇29或散热器。冷却部的风扇29、泵通过来自控制电源部22的电力启动。空调设备是冷却DC/DC变换装置20的设备，通过控制电源部22提供的电力启动。 
AC/DC变换装置30将从电力系统提供的电力变换为直流输出至DC/DC变换装置20，并且将DC/DC变换装置20提供的电力变换为交流后 输出至负载(未图示)。此外，AC/DC变换装置30具有根据需要与通信部24、上位控制装置(未图示)进行通信的通信装置。 
接下来对于蓄电池系统的操作的一个例子进行说明。当从AC/DC变换装置30供给电力时，DC/DC变换装置20的控制电源部22由AC/DC变换装置30所输出的电力启动。 
控制电源部22启动后，控制电源部22将已经变换为预定的电压的电力提供给通信部24、控制部26以及蓄电池盘10A～10C的电池管理装置12。此外，控制电源部22也向作为冷却部的风扇29、空调设备提供电力。 
电池管理装置12启动后，通过管理部122检测二次电池单元13的电压、温度而开始对二电池单元13的监视，并且通信部124将已经正常启动这一情况通知给DC/DC变换装置20的通信部24。通信部24接收到电池管理装置12已正常启动的消息后，发送给控制部26。 
控制部26控制DC/DC变换装置20，变换来自电池组14的放电电力或来自AC/DC变换装置30的电力，并且经由通信部124向电池管理装置12的通信部124发送控制信号，以进行电池组14的充电或放电。 
当电池管理装置12启动电池组14能够放电后，也能够将电池组14输出的电力通过DC/DC变换器28变换成规定的电压，提供给控制电源部22作为控制电源部22的电源。 
当无法从AC/DC变换装置30提供电力时，用户闭合开关SW从蓄电池BT向通信部24、控制部26以及电池管理装置12供给电力从而启动。 
电池控制装置12启动后，用管理部122检测二次电池单元13的电压、温度并开始监视二次电池单元13，并且通信部124将已经正常启动这一情况发送至DC/DC变换装置20的通信部24。通信部24接收到电池管理装置12已正常启动的消息后，向电池管理装置12的通信部124发送控制信号以进行电池组14的放电。 
电池管理装置12的控制部126通过经由通信部124接收的控制信号来进行控制以对电池组14进行放电。从电池组14输出的电力被提供给DC/DC变换器28。DC/DC变换器28通过内置的二极管(未图示)将电池组14提供的电力直接输出至控制电源部22以及AC/DC变换装置30。此时，控制部26不需要进行电压变换用的驱动控制，不需要驱动DC/DC变换器28的电 力。 
在电力从DC/DC变换器28被供给后，控制电源部22启动，向通信部24、控制部26、以及电池管理装置12供电。在控制电源部22的启动被确认之后，控制部26开始对DC/DC变换器28的驱动控制。此外，控制电源部22还向作为冷却部的风扇29、空调设备提供电力。 
由于控制电源部22启动后，电池管理装置12能够通过电池组14所放电的电力进行工作，并且能够基于控制部26的驱动控制将从电池组14放电的电力变换成规定的电压，因此即使来自蓄电池BT的电力供给停止，蓄电池系统仍继续工作。如上所述，本实施例中，即使在不能获得来自外部的电力供应的环境中，也能够启动蓄电池系统。即，根据本实施方式，能够提供一种无论被放置于何种环境均能够启动的蓄电池系统。 
另外，仅需要蓄电池BT能够在至少控制电源部22启动之前的期间，输出启动通信部24、控制部26以及电池管理装置12并使它们工作的电力即可，不需要大型的蓄电池。即，通过具有蓄电池BT从而无须将DC/DC变换装置20大型化，能够抑制蓄电池系统的成本的上升。 
另外，电力从蓄电池BT被提供的电池管理装置12，不需要是所有的蓄电池盘10A～10C的电池管理装置12，也可以只是特定的蓄电池盘的电池管理装置12。例如，蓄电池盘10A的电池管理装置12通过蓄电池BT被启动时，也可以DC/DC变换装置20的控制部26按照优先放电蓄电池盘10A以外的蓄电池盘10B、10C的电池组14的方式进行使用，对于蓄电池盘10A的电池组14，仅维持存储规定的电量以在紧急情况下能够使用。 
此外，虽然本实施方式中，利用蓄电池盘10A～10C的电力来启动控制电源部22，但在蓄电池盘10A～10C的某一个具有太阳能电池的情况下，也可以通过太阳能电池所输出的电力来启动控制电源部22。 
蓄电池系统利用来自AC/DC变换装置30的电力正常工作时，在停止来自AC/DC变换装置30的电力供应的情况下，控制电源部22将暂时停止。此时，从蓄电池BT向通信部24、控制部26以及电池管理装置12提供电力，通信部24、控制部26以及电池管理装置12继续工作，电池组14的放电电力被提供至双向DC/DC变换器28、通过双向DC/DC变换器28的输出电力来再次启动控制电源部22。因此，能够不间断地持续向被连接至双 向DC/DC变换器28的负载的供电。 
接着，参考附图来对第二实施例的蓄电池系统进行详细说明。此外，在以下的说明中，对于与上述第1实施方式相同的配置，标上相同的符号并省略说明。 
图2是简要地表示本实施例的蓄电池系统的一个配置示例的图。本实施例的蓄电池系统包括多个蓄电池盘10A～10C、DC/DC变换装置20和AC/DC变换装置30。 
在本实施例中，蓄电池盘10A～10C、DC/DC变换装置20的结构与上述第1实施方式相同。此外，虽然在图2中未进行图示，但与图1同样，可将为了连接负载的连接部(直流负载连接部)CN1设置在DC/DC变换装置20中的双向DC/DC变换器28上。 
AC/DC变换装置30包括通信部32、控制部34、双向AC/DC变换器36，经由开关SW2、SW3而连接负载的连接部（交流负载连接部)CN2、CN3和电磁接触器38。 
通信部32与上位控制装置(未图示)以及DC/DC变换装置20的通信部24进行通信。通信部32从通信部24接收到例如蓄电池盘10A～10B的电池组14的剩余电量等，发送到所述上位控制装置以及控制部34，从上位控制装置接收控制信号发送至控制部34以及通信部24。 
基于从通信单元32接收的来自上位控制装置的控制信号，控制部34控制双向AC/DC变换器36。另外，控制部34控制开关SW2、SW3，切换负载与双向AC/DC变换器36之间的连接。 
控制部34也可对连接部CN2、CN3赋予优先顺序，切换开关SW2、SW3。例如，在按照连接部CN2、CN3的顺序优先提供电力的情况下，当从通信部32接收到的电池组14的剩余电量为规定值以上的情况下，控制部34闭合开关SW2和SW3两者并从连接部CN2、CN3供电，剩余电量为不足规定量的情况下，也可闭合开关SW2而断开开关SW3仅从连接部CN2提供电力。在无法从电力系统获得电力的环境中，虽然能向负载供应的电力量被限制，但是通过对连接部CN2、CN3赋予优先顺序，从而用户可以通过将优先级高的负载连接至连接部CN2而使得高效地使用负载成为可能。 
双向AC/DC变换器36把从电力系统提供的电力变换为直流并输出至DC/DC变换装置20，并且把从DC/DC变换装置30提供的电力变换为交流后向负载输出。 
在本实施例中，多个负载经由开关SW2、SW3与双向AC/DC变换器36连接。双向AC/DC变换器36按照来自控制部34的控制信号，向被连接的负载提供电力。 
电磁接触器38断开或闭合电力系统和双向AC/DC变换器36之间的电力供给线。电磁接触器38在电力系统停电时断开，分离电力系统和双向AC/DC变换器36。 
上述结构以外的部分与上述第1实施方式相同。即，与上述第一实施例的蓄电池系统一样，即使是从电力系统无法获得电力的环境，也能启动蓄电池盘10A～10C以及DC/DC变换装置20。DC/DC变换装置20起动后，从双向DC/DC变换器28输出的电力被提供至双向AC/DC变换器36从而双向AC/DC变换器36启动，通过双向AC/DC变换器36被变换为交流的电力经由连接部CN2、CN3被提供给负载。因此，能够不间断地向被连接至AC/DC变换器36的负载供电。 
此外，AC/DC变换装置30的通信部32和控制部34既能够通过从电力系统提供的电力启动，也能够通过从双向AC/DC变换器36输出的电力起动。在无法从电力系统中获得电力的环境中，通信部32和控制部34通过从双向AC/DC变换器36输出的电力启动。 
即，与第一实施例一样，本实施方式提供不论被放置于何种环境均能够启动的蓄电池系统。 
虽然本发明说明了一些实施例，但这些实施例仅通过示例来呈现，无意限制本发明的范围。这些新的实施例可以通过其他各种方式来实施，在不背离发明主旨的范围内，能够进行各种省略、替换、变更。这些实施例及其变形包含在本发明的范围或要旨内的同时，也包含在权利要求书中记载的发明和与其等同的范围内。 

Claims (9)

1.蓄电池系统包括：
蓄电池盘，具有包括多个二次电池单元的电池组、以及对所述二次电池单元的电压、温度以及劣化程度中的至少一种进行监视的电池管理装置；以及
DC/DC变换装置，该DC/DC变换装置包括：
双向DC/DC变换器，将从所述电池组放电的电力变换为规定的电压后输出，并且将从外部供给的电力变换为规定的电压后输出；
控制部，对所述双向DC/DC变换器进行控制；
通信部，与所述电池管理装置以及所述控制部进行通信；
控制电源部，将从所述双向DC/DC变换器或外部供给的电力变换为规定的电压后供给至所述控制部、所述通信部和所述双向DC/DC变换器；以及
蓄电池，经由开关与所述控制电源部的电源供给线连接。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，
在没有从外部向所述DC/DC变换装置供给电力时，所述蓄电池经由闭合的所述开关向所述通信部、所述控制部以及所述电池管理装置供给电力，从而启动所述通信部、所述控制部以及所述电池管理装置。
3.根据权利要求1所述的系统，其中，
还包括与所述DC/DC变换装置连接的AC/DC变换装置，
该AC/DC变换装置具有：
双向AC/DC变换器，将从所述双向DC/DC变换器输出的电力变换为交流后输出，并且将从外部供给的电力变换为直流后输出；
交流负载连接部，输出从所述双向AC/DC变换器输出的电力；
开关，切换所述连接部与负载之间的连接；以及
第二控制部，控制所述双向AC/DC变换器以及所述开关。
4.根据权利要求3所述的系统，其中，
所述交流负载连接部具有多个连接部，所述第二控制部控制所述双向AC/DC变换器，以便对所述多个连接部赋予优先顺序来输出电力。
5.根据权利要求4所述的系统，其中，
所述AC/DC变换装置还具有第二通信部，该第二通信部与所述通信部进行通信，接收上述电池组的剩余电量并向所述第二控制部发送，
其中所述第二控制部根据所述电池组的剩余电量，控制所述双向AC/DC变换器以便按照所述多个连接部的优先顺序由高到低的顺序输出电力。
6.根据权利要求1所述的系统，其中，
所述二次电池单元是锂离子二次电池单元。
7.根据权利要求1所述的系统，其中，所述电池是铅蓄电池。
8.根据权利要求1所述的系统，其中，
所述DC/DC变换装置还具有：
冷却所述双向DC/DC变换器的冷却单元，其中所述控制电源部向所述冷却单元供给电力。
9.根据权利要求1所述的系统，其中，所述DC/DC变换装置还具有：
输出从所述双向DC/DC变换器输出的电力的直流负载连接部。
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