CN103415973A - 电力积蓄系统以及蓄电模块的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明的电力积蓄系统具备：分别能够积蓄预定的电力的多个蓄电体（206、207）；对蓄电体进行电力的输入输出的电力变换装置（203）；控制电力变换装置的动作的控制装置（202），其中，蓄电体的至少一部分是具备能够积蓄电力的蓄电元件和控制蓄电元件的电力的输入输出特性的输入输出特性调整部的蓄电模块。在本发明的电力积蓄系统中，即使在更换了蓄电体的情况下也能够容易地进行电力积蓄系统全体的控制。

Description

电力积蓄系统以及蓄电模块的控制方法

技术领域

本发明涉及具备积蓄电力的多个蓄电体的电力积蓄系统、以及作为在电力积蓄系统中使用的蓄电体的蓄电模块的控制方法。

背景技术

电力积蓄系统具有能够积蓄大量电力的功能，与电力供给系统或者电力负载系统协作，在电力供给中有富余时积蓄电力，当接收到电力供给的请求时供给所积蓄的电力。

电力积蓄系统能够通过各种使用方法来使用，根据使用目的，电力积蓄系统的规模也各种各样。例如包括用于抑制住宅设备或服务器中心的负载变动的电力积蓄系统、或者作为停电对策、电气铁路的再生电力吸收系统而使用的电力积蓄系统、以及用于使风力发电站等可再生能源发电系统或原子能发电站等的大规模系统稳定的电力积蓄系统等。

在此说明电力积蓄系统的具体的使用例。

电力积蓄系统与电力系统相连接，电力积蓄系统进行蓄电，另外，当从电力系统有电力供给的请求时将积蓄的电力提供给电力系统。与电力系统连接的发电系统有时不是原子能发电站那样供给稳定的电力的发电系统，而例如是风力发电或太阳能发电那样基于频繁变化的自然状态而发电电力变化的发电设备。另外，有时负载所需要的负载电力变动，有时对于供给稳定的电力的系统，负载电力的变化不相称。在这种情况下，使用电力积蓄系统进行控制，使得在向电力系统供给电力的发电电力相对于向负载供给的负载电力有富余的状态下进行蓄电，反之，在发电电力相对于向负载供给的负载电力没有富余的状态下供给所积蓄的电力，由此，电力系统能够稳定地供给电力，或者能够提高电力系统的效率。

在专利文献1中记载了与连接了电力积蓄系统的电力系统相关的技术。另外，专利文献2中公开了风力发电等发电能力变化的情况下的电力积蓄系统的控制技术。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平09-065588号公报

专利文献2：日本特开2007-124780号公报

发明内容

发明要解决的课题

作为电力积蓄系统，已知具备分别作为充电池来工作的多个作为蓄电体的蓄电单元，对各个蓄电单元输入输出电力来使用的电力积蓄系统。这种电力积蓄系统的使用时，当蓄电单元的一部分故障等时，将该单元更换为新的单元来确保电力积蓄系统整体的使用。在这种情况下，在更换后的新的蓄电单元和未更换而从以前就持续使用的其它蓄电单元之间，有时蓄电单元的与充放电相关的电气特性相差很大。

例如，在作为废弃物的环境污染对策而限制了现有的蓄电单元的制造的情况下，或者为了提高性能等对蓄电单元进行改进来替换为新规格的蓄电单元的情况等下，有时难以或者无法获得从前所使用的蓄电单元。作为电力积蓄系统，当统一控制多个蓄电单元来控制系统整体的电力的输入输出时，各个蓄电单元的与充放电相关的电气特性不同，成为正确控制电力积蓄单元整体的问题。

本发明就是要解决该现有技术的课题，其目的在于：获得一种具备多个蓄电体的电力积蓄系统，其即使在进行了蓄电体的更换的情况下也能够容易地进行电力积蓄系统整体的控制。其目的还在于：获得一种通过在电力积蓄系统中作为蓄电体来使用，而能够容易地进行电力积蓄系统的控制的蓄电模块的控制方法。

用于解决课题的手段，

为了解决上述课题，本发明提供一种电力积蓄系统，具备：分别能够积蓄预定的电力的多个蓄电体、对所述蓄电体进行电力的输入输出的电力变换装置、控制所述电力变换装置的动作的控制装置，所述电力积蓄系统的特征在于，所述蓄电体的至少一部分是具备能够积蓄电力的蓄电元件和控制所述蓄电元件的电力的输入输出特性的输入输出特性调整部的蓄电模块。

另外，本发明提供一种蓄电模块的控制方法，所述蓄电模块具备能够积蓄电力的蓄电元件和控制所述蓄电元件的电力的输入输出特性的输入输出特性调整部，在电力积蓄系统中作为通过电力变换装置进行电力的输入输出的蓄电体来使用，所述蓄电模块的控制方法的特征在于，所述输入输出特性调整部使所述蓄电模块的输入输出特性近似于在所述电力积蓄系统中使用的其他蓄电体的输入输出特性。

发明的效果

在本发明的电力积蓄系统中，积蓄预定的电力的蓄电体的至少一部分是蓄电模块，因此可以使蓄电体的输入输出特性一致，在电力积蓄系统中能够容易地统一控制多个蓄电体。

另外，在本发明的蓄电模块的控制方法中，控制因蓄电元件产生的电力的输入输出特性的输入输出特性调整部能够使蓄电模块的输入输出特性与在电力积蓄系统中使用的其它蓄电体的输入输出特性近似，在电力积蓄系统中能够与其它蓄电体同样地处理蓄电模块。

附图说明

图1是用于说明配置了电力积蓄系统的电力系统的结构的图。

图2是表示本发明的第一实施方式的电力积蓄系统的全体的结构的系统概要结构图。

图3是表示第一实施方式的电力积蓄系统中使用的蓄电模块的概要结构的图。

图4是表示第一实施方式的电力积蓄系统中使用的蓄电模块的输入输出特性调整部的概要结构的框图。

图5是表示第一实施方式的电力积蓄系统中使用的蓄电模块的结构的概要框图。

图6是表示第一实施方式的电力积蓄系统的概要的框图。

图7是表示第一实施方式的电力积蓄系统中使用的蓄电模块的输入输出特性调整部中的控制动作的流程图。

图8是表示本发明的第二实施方式的电力积蓄系统中使用的蓄电模块的概要结构的图，图8（a）表示第一蓄电模块的概要结构，图8（b）表示第二蓄电模块的概要结构。

图9是用于说明使不同蓄电模块间的端子间电压的值和剩余容量的特性一致的方法的特性图。

具体实施方式

本发明的电力积蓄系统具备：各自能够积蓄预定的电力的多个蓄电体、对所述蓄电体进行电力的输入输出的电力变换装置、控制所述电力变换装置的动作的控制装置，其中，所述蓄电体的至少一部分是具备能够积蓄电力的蓄电元件和控制所述蓄电元件的电力的输入输出特性的输入输出特性调整部的蓄电模块。

由此，可以使蓄电模块的输入输出特性近似于其他蓄电体的输入输出特性。其结果，可以使在电力积蓄系统中使用的蓄电体的输入输出特性平均化，因此，能够统一并且简易地进行对电力积蓄系统中的蓄电体进行电力的输入输出的电力变换装置的控制。

在本发明的电力积蓄系统中，替换组合蓄电元件形成的蓄电单元而配置所述蓄电模块，所述蓄电模块的所述输入输出特性调整部优选使所述蓄电模块的输入输出特性近似于被替换的所述蓄电单元的实际工作状态下的输入输出特性。由此，即使在有必要替换蓄电体的情况下，也可以在替换前后不变地、统一并且简单地进行对电力积蓄系统中的蓄电体进行电力的输入输出的电力变换装置的控制。

另外，作为所述蓄电体，具有能够通过第一蓄电元件积蓄电力的第一蓄电模块、和能够通过与所述第一蓄电元件具有不同特性的第二蓄电元件积蓄电力的第二蓄电模块，所述第二蓄电模块的所述输入输出特性调整部优选使所述第二蓄电模块的输入输出特性近似于所述第一蓄电模块的输入输出特性。由此，即使在使用不同种类的蓄电元件的蓄电模块共存的情况下，也可以统一并且简单地进行对电力积蓄系统中的蓄电体进行电力的输入输出的电力变换装置的控制。权利要求1中记载的电力积蓄系统。

而且，优选替换所述第一蓄电模块而配置所述第二蓄电模块。由此，在蓄电模块的替换前后可以使电力变换装置的控制相同。

另外，所述输入输出特性调整部优选根据来自所述蓄电模块的外部的操作，使所述蓄电模块的输入输出特性变化。由此，即使蓄电体的特性从最初的设定状态偏移，也可以实现高精度的输入输出特性的近似。

本发明的蓄电模块的控制方法是具备能够积蓄电力的蓄电元件和控制所述蓄电元件的电力的输入输出特性的输入输出特性调整部，在电力积蓄系统中作为通过电力变换装置来进行电力的输入输出的蓄电体而使用的蓄电模块的控制方法，所述输入输出特性调整部使所述蓄电模块的输入输出特性近似于所述电力积蓄系统中使用的其它蓄电体的输入输出特性。

由此，由于蓄电模块与其它蓄电体的输入输出特性变得近似，因此，在电力积蓄系统中使用的情况下，可以实现能够统一且简单地进行对蓄电体进行电力的输入输出的电力变换装置的控制的蓄电模块。

在本发明的蓄电模块的控制方法中，所述蓄电模块是替换其它蓄电体而配置在所述电力积蓄系统内的蓄电模块的情况下，优选使所述蓄电模块的输入输出特性近似于被替换的所述其它蓄电体的输入输出特性。由此，在电力积蓄系统中发生了蓄电体的替换的情况下，也可以在替换前后不变地、统一且简单地进行对电力积蓄系统中的蓄电体进行电力的输入输出的电力变换装置的控制。

另外，通过所述蓄电模块替换的所述其它蓄电体优选是组合蓄电元件而形成的蓄电单元。于是，即使在需要更换蓄电单元的情况下，也可以在电力积蓄系统中进行蓄电体的统一控制。

而且，通过所述蓄电模块替换的所述其它蓄电体，优选是具备与所述蓄电模块中使用的所述蓄电元件具有不同输入输出特性的其它蓄电元件和控制该输入输出特性的输入输出特性调整部的、与所述蓄电模块不同的蓄电模块。由此，可以使用具有不同特性的多个蓄电模块，在电力积蓄系统中能够统一控制蓄电体。

另外，所述蓄电模块的端子电压优选基于被替换的所述不同的蓄电模块中的端子电压和剩余容量之间的关系来近似。于是，可以良好地近似于蓄电容量不同的蓄电模块的输入输出特性。

在这种情况下，优选以被替换的所述不同的蓄电模块具有预定的剩余容量的情况下的端子电压值为基准，上下具有预定幅度地近似所述蓄电模块的端子电压。于是，可以简单并且可靠地，良好近似于蓄电容量不同的蓄电模块的输入输出特性。

以下，参照附图说明本发明的电力积蓄系统以及蓄电模块的控制方法。

在以下的各图中，有时对相同部件赋予相同符号并适当省略说明。另外，在说明模块结构的框图中，将具有各个功能的独立的结构作为模块来表示，模块的划分并非例如表示具有该模块功能的电路基板等部件的划分。即，有时通过一个部件实现多个模块的功能，有时为了实现一个模块功能需要多个部件。

[发电系统的说明]

图1是表示作为配置了本发明的电力积蓄系统的电力系统的发电系统的结构的概要框图。

图1所示的发电系统中，通过发电装置101发出的电力被送到输电系统102，经由输电系统102被送到与其目的地连接的未图示的电力负载。

作为发电装置101的具体例子，有基于风力来发电的风力发电装置、基于水力来发电的水力发电装置、基于太阳能来发电的太阳能发电装置等，本发明的电力积蓄系统没有必要必须确定发电系统的发电形态。另外，即使在发电系统的结构不明确的情况下，只要能够接受积蓄的电力的供给，就能够应用本发明的电力积蓄系统。

作为发电装置的形态，对自然环境温和的、对自然环境的负荷少的发电装置近年来受到关注。作为它们的代表例，有上述的风力发电装置、水力发电装置以及太阳能发电装置等。这些基于自然界的能量来发电的发电装置对自然环境的负荷少，另一方面，发电能力受到自然界的状态的影响，存在难以发电能力稳定地应对必要的电力负荷的问题。因此，如图1所示的发电系统那样，将发电装置101发出的电力临时积蓄在电力积蓄系统104中，与输电系统102的目的地连接的电力负载的请求相应地经由输电系统102供给所积蓄的电力。

电力积蓄系统104具有多个积蓄直流电力的蓄电单元105，通过该蓄电单元105积蓄电力，因此，由发电装置101发出的电力通过交流直流变换装置103被变换为直流电力，通过电力积蓄系统104积蓄变换后的直流电力。从电力负载请求的电力经由交流的输电系统102被发送，因此，在电力积蓄系统104中积蓄的直流电力通过直流交流变换装置106被变换为交流电力，经由输电系统102被供给负载。

（第一实施方式）

[电力积蓄系统的说明]

图2是关于作为本发明的电力积蓄系统的第一实施方式的结构例，概要地表示其系统整体结构的图。

如图2所示，作为一例，第一实施方式的电力积蓄系统具有设置在电力积蓄系统建筑物201内的控制装置202、电力变换装置203、作为能够积蓄预定的电力的蓄电体的蓄电单元206、同样作为蓄电体的蓄电模块207。此外，关于超高压断路器等在电力相关设备中一般所需要的设备，省略图示以及说明。

在本实施方式的电力积蓄系统中，蓄电单元206例如构成为用木框扎紧大量作为蓄电元件的铅蓄电池的结构，作为一例，各个蓄电单元206具有72V150Ah的额定特性。在图2中表示了在电池架205的各层中各收纳8台蓄电单元206并收纳了4层，但是，根据在电力积蓄系统中积蓄的电力量，具备数千台蓄电单元206的电力积蓄系统也存在。

如图2所示，在本实施方式的电力积蓄系统中，蓄电单元206之一被替换为蓄电模块207。此外，在本说明书中，将在通过端子电压进行的电力的输入输出时蓄电元件的电气特性直接成为蓄电体的输入输出特性的、能够积蓄电力的蓄电元件的集合体称为蓄电单元。另外，通过蓄电元件的集合体能够积蓄电力这一点与蓄电单元相同，但是将具备具有控制蓄电元件的电力的输入输出特性的功能的输入输出特性调整部并能够变更电力的输入输出特性的蓄电体称为蓄电模块。

在电池架205的各层容纳的蓄电单元206或蓄电模块207通过未图示的连接线串联连接，蓄电单元206或蓄电模块207的串联连接体经由电池电力线208连接到电力变换装置203。在图2所示的状态，即在各层中各连接8个的情况下，架板每一层的额定为576V150Ah。

电池电力线208的4个组分别经由在电力变换装置203中配置的未图示的直流断路器并联连接，与电力变换装置203内部的未图示的蓄电池组充放电电路连接。电力变换装置203具备的未图示的双向直流-交流变换电路经由电力引入线201、变压器211、电力系统引入线212连接到电力系统线213。另外，经由控制信号线束204由控制装置202控制电力变换装置203。控制装置202例如可以通过通信线路209取得来自系统电力管理者的集中控制计算机等的外部的指令，并且可以使用通信线路209发送电力积蓄系统的状况，接受来自外部的指示，结合蓄电单元206组的状态执行各个蓄电单元的充放电。

[蓄电模块的说明]

图3是表示在本实施方式的电力积蓄系统中使用的、作为蓄电体的蓄电模块207的结构例的图。

如图3所示，本实施方式的电力积蓄系统中使用的蓄电模块207，在构成蓄电模块207的外围的框体221内容纳了作为蓄电元件的电池组222、输入输出特性调整部223。

作为一例，电池组222由2048根直径18毫米、长65毫米，公称额定为3.6V1.5Ah的锂离子电池芯构成，将串联连接64根而成为额定230.4V1.5Ah的结构的32组经由未图示的电流熔丝并联连接，并且与输入输出特性调整部223连接。

输入输出特性调整部223使通过与蓄电单元206不同的蓄电元件构成的蓄电模块207的输入输出特性近似于作为其它蓄电体的蓄电单元206的输入输出特性。这样，输入输出特性部223通过使蓄电模块的输入输出特性与蓄电单元206的输入输出特性近似，对于蓄电单元206与蓄电模块207共存而形成的串联连接体，可以统一进行电力的输入输出操作。在此，本发明中的近似表示关于来自蓄电体的电力的输入输出特性，成为接近可以作为相同蓄电体的输入输出特性来统一管理的程度的特性。即，在本实施方式的情况下，是指作为蓄电单元206的铅蓄电池的集合体所具有的输入输出特性、以锂离子电池作为蓄电元件的蓄电模块的电力的输入输出特性，与蓄电元件的差异无关地具备相同的电压特性、电流特性。在使用相同蓄电元件，以相同规格制造了多个蓄电单元的情况下，由于每个蓄电元件的误差或制造误差，各蓄电单元的电力的输入输出特性也不严格一致。本发明中所说的近似也同样允许由于这种蓄电元件的特性误差或制造误差等而有微小不同的电力的输入输出特性的差异，或与这种特性误差或制造误差等同的误差范围内的差异，不要求输入输出特性的严格的一致。

在本实施方式的电力积蓄系统中，输入输出特性调整部223与实际进行蓄电的蓄电元件的种类无关地调整蓄电模块207中的电力的输入输出特性，使得从作为与外部的连接端子的电力配线端子224看来，蓄电模块207与蓄电单元206成为进行相同的电力动作的蓄电体，由此，即使在蓄电单元206被替换为蓄电模块207的情况下，电力变换装置203也可以与蓄电单元206的串联连接体同样地控制。因此，例如由于故障或老化、其它理由而需要更换蓄电单元206的情况下，通过替换为本实施方式中公开的蓄电模块，在蓄电单元的更换前后，电力积蓄系统的电力变换装置203也可以进行统一的相同控制。此外，后面详细说明蓄电模块207的输入输出特性调整部223的结构。

以从蓄电模块207的框体221突出的方式设置来自输入输出特性调整部303的电力配线端子224，在被容纳在图2所示的电池架205中的状态下，经由该电力配线端子224与其它蓄电单元206、其它蓄电模块207或者电池电力线208之间缩紧电力配线。

此外，在以上说明中，表示了作为电池组222而使用锂离子电池的例子，但是，形成电池组222的电池不限于锂例子电池，可以使用其它各种蓄电元件。

图4是表示在本实施方式的电力积蓄系统中使用的蓄电模块207的输入输出特性调整部223的结构的框图。

如图4所示，输入输出特性调整部223具备：具备经由电力配线端子224输入输出电池电力线208中的充放电电力的电力输入输出部232、和经由电池配线235适当对内置的电池组222进行充放电的电池充放电部233的输入输出功能部231；以及控制电力输入输出部232和电池充放电部233的控制部234。

此外，输入输出功能部231例如可以通过使用一般的开关变换器的双向直流-直流变换电路来构成。另外，电力输入输出部232和电池充放电部233可以分别通过独立的两个开关变换器形成，另外，也可以作为单一的开关变换器来实现。此外，变换器可以使用绝缘变换器、非绝缘变换器的任意一种。

输入输出特性调整部223通过控制部234自主地进行电池组222的充放电的控制、和电力配线端子224中的电力的输入输出的控制。控制部234通过检测线240检测电池充放电部233的状态，通过控制线241进行控制。另外，同样地，通过检测线242检测电力输入输出部232的状态，通过控制线243进行控制。

例如，如本实施方式那样在作为蓄电模块207中的电池组222而使用锂例子电池的情况下，为了掌握电池组222中的电力的充电状态，而测量各电池芯的端子电压。测量出的各锂例子电池的端子电压通过第一测量线236被控制部234掌握。另外，为了掌握电池组222的状态，例如配置测量至少一个电池芯温度的第二测量线237。

控制部234一般可以构成为在微处理器或数字信号处理器等运算电路中安装了程序的结构。通过构成高级的程序，在设置了初始状态以后可以使蓄电模块207与其它蓄电单元206同样地发挥作用。但是，通过使电力积蓄系统长时间持续工作，在其它蓄电单元206或装入的其它蓄电模块207的动作中也有可能产生偏差。另外，在其它蓄电单元206的环境温度中产生变化等情况下，产生在最初的程序中无法使蓄电模块207的输入输出特性充分跟踪蓄电单元206的输入输出特性的情况。

因此，在本实施方式的输入输出特性调整部223中，检测形成相同的串联连接体并与电力变换装置203连接的其它蓄电单元206的状态，并将检测出的信息传递到控制部234。更具体来说，设置取入蓄电单元206的电压信息的第三检测线238和取入蓄电单元206的温度的信息的第四检测线239，根据从该第三检测线238、第四检测线239得到的信息，修正控制部234的程序内部的信息，由此使精度进一步提高。

此外，通过与输入输出特性调整部223关联的检测线或控制线得到的各种信息可以是模拟值，也可以是数字值。而且，检测线或控制线可以是并行线路，也可以是串行线路。另外，在控制部234中，为了能够与蓄电模块207的外部进行信号的收发，可以设置外部通信线245。该外部通信线245也不是必须的，但通过具备外部通信线245能够进行与其它蓄电模块207或电力积蓄系统的控制装置202、电力变换装置203以及位于电力积蓄系统外部的系统电力管理者的集中控制计算机等的通信。例如，通过与其它蓄电模块207通信，能够进行相互的协调运转，另外，在与控制装置202、电力变换装置203、系统电力管理者的集中控制计算机等通信的情况下，能够接受从这些上位装置的控制，能够更可靠地执行电力积蓄系统所要求的动作。

此外，在输入输出特性调整部223中可以具备管理者用于直接控制蓄电模块207的动作的各种开关。另外，可与具备显示蓄电模块207自身的电压、温度、剩余容量等各种状态、控制部234检测出的其它蓄电单元206的电压、温度、其它状态的、由灯或测量仪表、LED（液晶）面板等显示设备构成的显示部。

图5是基于使用图3以及图4说明的内容，更具体地表示蓄电模块207的结构的电路框图。

如图5所示，除了构成由大量锂离子电池构成的电池组222的电池的串联连接体部分，配置了输入输出特性调整部223的各构成要素。在控制部234上连接了检测电池组222的温度的第二检测线237、检测电池组222的输出电压的第一检测线236。另外，连接了检测蓄电单元206的温度和电压的第三检测线238、第四检测线239、以及外部通信线245。外部通信线245在图5中表示了仅与蓄电单元206连接的情况，但是也可以经由蓄电单元206或者绕过蓄电单元206向其它蓄电单元206或电力积蓄系统的控制装置202或电力变换装置203、甚至电力积蓄系统的外部连接。此外，251是检测来自蓄电模块207的输出电流的电流传感器，在控制部234中可以监视蓄电模块207的输出电流量。

如上所述，控制部234一般由微处理器或数字信号处理器等构成，按照未图示的程序以预定的步骤控制输入输出特性调整部223。该程序使蓄电模块207的输入输出特性近似于蓄电单元206的输入输出特性，将电力配线端子224保持为恒定电压，由此进行模仿蓄电单元206的充放电的电力的输入输出，但是其电压模拟其它蓄电单元206的端子电压，被设置成同样地变化。作为模拟输出电压的手段考虑了各种方法，可以适当地应用作为程序预先取入与所使用的蓄电单元206的种类对应的输入输出电压·电流特性，检测电力输入输出部232中的输出电流、蓄电模块207内外的温度，根据该检测出的温度计算其各时刻的蓄电单元206的有效的容量，推定端子电压的方法等。

图6是详细表示图2所示的本实施方式的电力积蓄系统整体的结构的电路框图。

在图6中，整体的结构自不必说，更详细地表示了代替蓄电单元206的蓄电模块207检测周围的蓄电单元206的状态的手段。

具体来说，如图6所示，代替的蓄电模块207具备检测邻接的3个蓄电单元206（206a、206b、206c）的输出电压的3组第三检测线238（238a、238b、238c）、通过温度检测元件检测蓄电单元206（206a、206b、206c）的温度的第四检测线239（239a、239b、239c），模仿通过这些检测线掌握的周围的蓄电单元206的举动、即输入输出电压·电流的变化，输入输出特性调整部223调整蓄电模块207的输出电压·电流。

如上所述，图6所示的实时地检测周围的蓄电单元206的实际的动作状态的结构，在本发明的电力积蓄系统中不是必须的结构，但是蓄电模块207可以进一步减小误差来模拟蓄电单元206。

[蓄电模块的控制方法的说明]

在此，说明作为本实施方式而说明的电力积蓄系统中使用的蓄电模块的控制方法。

本发明的蓄电模块的控制方法是与蓄电模块相关的控制方法，所述蓄电模块具备可以积蓄电力的蓄电元件和控制蓄电元件的电力的输入输出特性的输入输出特性调整部，在电力积蓄系统中作为通过电力变换装置进行电力的输入输出的蓄电体而使用。并且，蓄电模块的输入输出特性调整部使蓄电模块的输入输出特性近似于在电力积蓄系统中使用的其它蓄电体的输入输出特性。

图7是表示检测图6所示的接近配置的3个蓄电单元206a、206b、206c的电压和温度，对自身的行为进行修正后的控制部234的程序的一例的流程图。

此外，在图7中将接近的第一蓄电单元206a的电压设为V1，将温度设为T1，将第二蓄电单元206b的电压设为V2，将温度设为T2，将第三蓄电单元206c的电压设为V3，将温度设为T3。而且，将蓄电模块207的输出电流设为I0，将输出电压设为V0。

如图7所示，程序当结束初始化并开始动作时，首先在步骤S701中测量蓄电单元206a、206b、206c的输出电压V1、V2、V3、温度T1、T2、T3，进而测量在蓄电模块207的输出251（参照图5）中流过的输出电流I0。此外，为了除去测量中的噪音，希望进行多次测量或异常值的排除。

接着，在步骤S702中，根据检测出的各蓄电单元206的输出电压数据V1、V2、V3判断是否有异常的蓄电单元206。例如在测定的蓄电单元206的端子电压的最大最小值未脱离规定的范围的情况下，例如在未发现超过5％的偏差等情况下，输出电压值看作正常（Y），前进到下一步骤S703。

另一方面，在检测出的各蓄电单元206的输出电压数据V1、V2、V3中发现异常的情况下（N），在步骤S704中排除数值最背离的数据，前进到下一步骤S703。此时，关于检测出的蓄电单元206的异常的发生，希望发送预定的信号或在显示部上进行异常显示来向外部报知。

在步骤S703中，根据在步骤S701中取得的邻接的蓄电单元206的信息、或电力积蓄系统的运转中的积蓄数据，控制部234计算蓄电模块207应该模仿来发挥作用的表观的电池特性、例如表观的剩余容量SOC0、表观的剩余寿命SOH0、表观的内部电阻值等。

从步骤S705到步骤S708，控制部234基于在步骤S703中计算出的数值组，根据流过蓄电模块207的电池的瞬时值I0的值计算应该输出的端子电压V0，作为控制值而交给输入输出功能部231。

在步骤S705中设定的计时器计时的一定时间的期间，在重复步骤S706和步骤S707之后，在步骤S708中判断出计时器到时的情况下（Y）返回步骤S701，再次检测外部的蓄电单元206的各种状态。

这样，按照图7所示的程序，控制部234控制输入输出功能部231，由此，输入输出特性调整部223控制蓄电模块207。其结果，仅通过蓄电模块207的内部处理就能够应对需要高速跟踪的蓄电模块207的内部电流I0变化，不需要高速地进行噪音可能多的蓄电模块207的框体221外的测定。

这样，控制部234可以通过一般已知的手段容易并且适当地计算位于蓄电模块207内部的电池组222的内部剩余容量SOC或内部剩余寿命SOH、允许电流等，并经由电池充放电功能部233管理电池组222。在这种情况下，在图7的流程图中，在步骤S703中求出的表观的SOC0、SOH0成为控制部234关于在内部存在的电池组222导出它们的运用计划的指标。

以上，说明了在本实施方式的电力积蓄系统中，代替蓄电单元而使用的蓄电模块模仿被代替的蓄电单元的输入输出特性来工作的情况。另外，说明了本实施方式的电力积蓄系统中使用的蓄电模块的控制方法。

在本实施方式的电力积蓄系统中，在不得不进行作为蓄电体的蓄电单元的更换的情况下，即使代替的蓄电模块的电气特性与被代替的蓄电单元的电气特性不同的情况下，蓄电模块的输入输出特性调整部也可以模仿与蓄电单元同样的动作，因此，不变更控制电力积蓄系统整体的控制单元中的控制内容，就能够统一控制蓄电单元与蓄电模块的串联连接体。因此，在本实施方式的电力积蓄系统中，在具备多个蓄电单元的电力积蓄系统中，即使进行蓄电单元的更换的情况下，也可以容易地进行电力积蓄系统整体的控制。特别是由于法律规定或产品的改良等，无法将与现有相同的蓄电单元作为代替品来使用的情况下，以及由于电力积蓄系统的动作时间经过，蓄电单元的输入输出电压特性发生了变化的情况下，也可以从宽范围的选项中使用蓄电模块作为电池元件，在电力积蓄系统的实用方面非常有意义。

在此，以若干具体的情况为例，对本实施方式的蓄电模块的输入输出特性调整部中的动作控制加以说明。

首先，超过在蓄电模块207中预先设置的剩余容量来接受充电电流的情况下，控制部234将其看作进行了均等充电，不对电池组222进一步充电而使充电电流绕过。使充电电流绕过的手段，例如可以采用在构成电力输入输出部232的变换器中调整半导体开关的开闭占空比来进行热损失化等方法，

另外，在对蓄电模块207的控制部234设定为使预先决定的充放电深度中的蓄电容量超过蓄电单元206的蓄电容量的状态下，并且使初始的充电量与蓄电单元206一致，在电力积蓄系统内安装蓄电模块，由此可以在正常运转中有效地防止剩余容量比预先决定的值过小。另外，即使在剩余容量变得过小的情况下，在流过放电电流时控制部234也可以对电力输入输出部232命令减小电压或停止放电。

一般铅蓄电池或镍氢蓄电池等与锂离子蓄电池相比充放电效率低，另外自身放电也大。因此，控制部234希望进行调整该蓄电池的种类所导致的特性的差异的控制。例如，通过对电力输入输出部232指示发生热损失的动作，可以使蓄电模块207的动作成为模仿蓄电单元206中的充放电效率的动作。另外，例如可以将在进行这样的控制时产生的损失电力用作为了冷却电池222群或周边电路而设置的送风机的动力源。

（第二实施方式）

接着，作为本发明的电力积蓄系统的第二实施方式，说明电力积蓄系统中的蓄电体是具备不同种类的蓄电元件的多个种类的蓄电模块的情况。另外，说明对具备不同种类的蓄电元件的蓄电模块间的、作为蓄电元件的电池组的端子电压和剩余容量的变动形态进行修正的控制方法。

[电力积蓄系统的说明]

在第二实施方式中说明的电力积蓄系统，作为可以积蓄预定的电力的蓄电体，具备不同的两种蓄电模块，这一点与作为蓄电体而具备蓄电单元和蓄电模块的第一实施方式中说明的电力积蓄系统不同。

因此，在第二实施方式中说明的电力积蓄系统，虽然蓄电体的结构不同，但是与作为第一实施方式而说明的电力积蓄系统的结构相同。因此，图2中说明的电力积蓄系统的全体的结构，即电力积蓄系统建筑物201、控制装置202、电力变换装置203、电池架205、电池电力线208等的结构例维持不变地成为本实施方式的电力积蓄系统的结构例。另外，图2所示的电力引入线210、变压器211、电力系统引入线212、电力系统线213等结构或连接也维持不变地成为第二实施方式的电力积蓄系统的结构例。

[蓄电模块的说明]

如上所述，在本实施方式的电力积蓄系统中，作为蓄电体使用了蓄电元件不同的两种蓄电模块，这一点与第一实施方式的电力积蓄系统不同。以下，参照附图说明在本实施方式的电力积蓄系统中使用的蓄电模块。

图8表示在本实施方式中在电力积蓄系统的电池架205（参照图2）中容纳的第一蓄电单元301、同样容纳在电池架205中的第二蓄电模块311的结构例。在此说明了图2中的蓄电单元206被替换为第一蓄电模块301，图2中的蓄电模块207被替换为第二蓄电模块311的情况。

此外，图8（a）表示第一蓄电模块301的结构，图8（b）表示第二蓄电模块311的结构。

蓄电模块301内置了作为蓄电元件的大量蓄电池，具有100V100Ah的额定特性。该第一蓄电模块301实际上以数千台的规模容纳在电池架205中。

如图8（a）所示，第一蓄电模块301具备：构成外壳的框体302、作为蓄电元件的电池组303、输入输出特性调整部304。第一蓄电模块301的电池组303作为一例，由2048根直径18毫米、长度65毫米，公称额定3.6V1.4Ah的锂离子电池芯构成。该由锂离子电池芯构成的电池组303，将分别串联连接64根而成为额定230.4V1.4Ah的32组经由图8（a）中未图示的电流熔丝并联连接，并与输入输出特性调整部304连接。

以从框体302突出的方式设置来自输入输出调整部304的电力配线端子305，在被容纳在图2所示的电池架205中的状态下，经由该电力配线端子305与邻接的其它第一蓄电模块301、后述的第二蓄电模块311或者电池电力线208之间缩紧电力配线。

第二蓄电模块311代替第一蓄电模块301而被配置，具备100V150Ah的额定。

如图8（b）所示，第二蓄电模块311作为一例，由方形且公称额定为3.8V84Ah的锂离子电池构成了电池组313。由48个锂离子电池芯构成的电池组313全部串联连接成为额定182.4V84Ah的电池组，经由图8（b）中未图示的电流熔丝与输入输出特性调整部314连接。

另外，在构成外壳的框体312中突出地设置了来自输入输出特性调整部314的电力配线端子315，在被容纳在图2所示的电池架205中的状态下，经由该电力配线端子315与其它第一蓄电模块单元301、或者其它第二蓄电模块311、或者电池电力线208之间缩紧电力配线。

此外，在本实施方式中，表示了第一蓄电模块301和第二蓄电模块311，作为蓄电元件的电池组都使用了锂离子电池的例子，但是，作为本实施方式的电力积蓄系统中的第一蓄电模块以及第二蓄电模块中装入的电池组的电池，可以使用锂离子电池以外的其它种类的蓄电元件。

在本实施方式中，不使用在第一实施方式中使用的蓄电单元206，使用了都配置了在内部具备控制部的输入输出特性调整部，能够调整来自蓄电元件的电力的输入输出特性的两个蓄电模块。因此，在第一蓄电模块的输入输出特性调整部和第二蓄电模块的输入输出特性调整部中，进行使两种蓄电模块成为相同输入输出特性的控制，由此，作为电力积蓄系统全体，可以在串联连接体中使用两种蓄电模块的同时进行统一的输入输出电压的控制。

此外，在第一蓄电模块301和第二蓄电模块311中，输入输出特性调整部的结构可与具备与在第一实施方式中使用图4说明的蓄电模块207的输入输出特性调整部223相同的结构。在第二实施方式的电力积蓄系统中使用的第一蓄电模块301以及第二蓄电模块311，与图4所示的第一实施方式中使用的蓄电模块207仅输入输出特性调整部、特别是控制输入输出部的控制部中的控制内容不同。

[蓄电模块的控制方法]

以下，说明本实施方式中的两个蓄电模块中的输入输出特性的控制。

如第一实施方式中说明的那样，在蓄电模块的输入输出特性调整部中，具备一般由微处理器或数字信号处理器等构成，按照预定的程序以预定的步骤控制输入输出特性调整部的控制部。该控制部的程序，通过将电力配线端子305、315保持为恒定电压来进行电力的输入输出，但是，该电压被设置成根据内置的蓄电池的状态而变化。此外，作为在使端子电压变化的情况下使用的要件，考虑了各种要件，但是例如可以适当使用实际动作中的实质的剩余容量预测值等。

即，控制输入输出特性调整部304、314的控制部通过包含公知方法的各种方法取得、计算位于蓄电模块301、311内部的电池组303、313的剩余容量或剩余寿命、允许电流等，经由输入输出特性调整部304、314内所具备的电池充放电部管理电池组303、313。此时，例如设为将用公称额定容量对勘查电池的劣化程度、温度、输出电流、内部电阻等而计算出的剩余容量预想值进行标准化所得的数值相关联的端子电压。

图9表示在本实施方式中作为蓄电模块中的输出电压值的端子电压（V）、与作为剩余容量而推定的数值（Ah）、即公称容量下剩余容量换算值的关系。

图9中，实线321表示的是第一电力模块301中的电力配线端子305的端子电压控制的一例。

如图9所示，将第一蓄电模块的电池组303的实际剩余容量百分率SOC50％对照公称容量值100Ah，达到公称容量下剩余容量换算值50Ah，将此时的端子电压定义为100V。另外，在公称容量下剩余容量换算值为0Ah到100Ah的区间，定义公称容量下剩余容量换算值每5Ah对应1V的比例来使电压变化，进而，在公称容量下剩余容量换算值为0Ah到－5Ah的区间、以及10Ah到105Ah的区间中，以1Ah对应1V的比例使电压变化。

此外，为了安全，在公称容量下剩余容量换算值不足－5Ah以及超过105Ah的部分切断输入输出。

另一方面，在图9中，虚线322表示的是第二蓄电模块311中的电力配线端子315的端子电压控制的一例。

如图9所示，与第一蓄电模块301同样，将电池组313的实际的实际剩余容量百分率SOC50％对照公称容量值150Ah，达到公称容量下剩余容量换算值75Ah，将此时的端子电压定义为100V。另外，在公称容量下剩余容量换算值从0Ah到150Ah的区间，定义为公称容量下剩余容量换算值每5Ah对应1V的比例来使电压变化，而且，在从公称容量下剩余容量换算值0Ah到5Ah的区间，以及从150Ah到155Ah的区间中，以1Ah对应1V的比例使电压变化。

在第二蓄电模块311中，为了安全，在公称容量下剩余容量换算值不足－5Ah以及超过155Ah时切断输入输出。

在充放电的实际运用中，一般不在放电深度百分率DOD100％下被使用，期待长寿命高可靠性，例如考虑大多在放电深度百分率DOD50％左右使用。在第一蓄电模块301中，若使放电深度百分率DOD50％的区间以实际剩余容量百分率SOC50％为中心上下分别偏移25％，则成为绘制线321上表示的黑圆圈A到黑圆圈C之间的区间。即，在通常的使用状态下，公称容量下剩余容量换算值在25Ah到75Ah的宽度为50Ah的区域中运转。

在此，在本实施方式的电力积蓄系统中，在用第二蓄电模块311替换第一蓄电模块301的至少一部分的情况下，在第二蓄电模块311中，以相当于实际剩余容量百分率SOC50％的公称容量下剩余容量换算值75Ah为中心，在上下25Ah的区间、即公称容量下剩余容量换算值为50Ah到100Ah的50Ah宽度的区域中运转。该范围成为绘制线322上的白圆圈a到白圆圈c之间的区间。

在图9中，如从绘制线321向322标记了箭头那样，第一蓄电模块301中的用黑圆圈A表示的公称容量下剩余容量换算值25Ah下的电压、和第二蓄电模块311中的用白圆圈a表示的公称容量下剩余容量换算值50Ah下的电压相同。同样，第一蓄电模块301中的公称容量下剩余容量换算值50Ah下的电压（黑圆圈B）和第二蓄电模块311中的公称容量下剩余容量换算值75Ah下的电压（白圆圈b）、进而第一蓄电模块301中的公称容量下剩余容量换算值75Ah下的电压（黑圆圈C）和第二蓄电模块311中的公称容量下剩余容量换算值100Ah下的电压（白圆圈c）分别相等。

如上所述，在本实施方式的电力积蓄系统中，第一蓄电模块301和第二蓄电模块311之间基于端子电压和剩余容量的关系来近似，由此进行控制。这样，对于第一蓄电模块301和第二蓄电模块311的双方，以实际剩余容量百分率SOC为基准进行使各蓄电模块组的蓄电量一致的控制，由此，与构成蓄电模块的电池组的种类无关，可以容易地组合具备不同种类的电池组的蓄电模块，在电力积蓄系统中使用。特别是可以不变更控制电力积蓄系统全体的控制单元中的控制内容，统一地将不同种类的蓄电模块视为相同来控制其串联连接体，因此，在具备多个蓄电单元的电力积蓄系统中，使用具备不同充电特性的蓄电模块作为蓄电单元，可以容易地进行电力积蓄系统全体的控制。

因此，例如以由于法律规定或产品的改良等而无法将一部分蓄电模块更换为不同规格的蓄电模块的情况为首，在从最初就无法作为全部的蓄电模块使用相同规格的蓄电模块的情况下，也发挥高的实用性。另外，不限于变更蓄电模块的情况、或者使不同规格的蓄电模块共存的情况，即使在使用相同种类的蓄电模块的情况下，例如由于电力积蓄系统的动作时间经过，各个蓄电模块的输入输出特性发生变化的情况下，也具备可以统一地进行电力积蓄系统全体的控制这样的实用性。

此外，在本实施方式中说明了两种蓄电模块共存来使用的例子，但是本实施方式的电力积蓄系统不限于此，在同时使用3种以上的蓄电模块的情况下也可以良好的应用。

如上所述，本发明的电力积蓄系统中，起到可以简单地对多个蓄电体全体进行统一控制这样的特别的作用效果。特别是在应该更换电力积蓄系统的蓄电体得至少一部分的情况下，必须同时使用不同种类的蓄电体的情况下，可以发挥该效果。即，在本发明的电力积蓄系统中，在应该从最初的蓄电体中更换一部分的情况下，可以将更换的蓄电模块的电力的输入输出特性近似为蓄电单元或其它蓄电模块的输入输出特性，因此，无论该蓄电模块具备的蓄电元件的特性如何，都能够不对电力积蓄系统具备的电力变换装置的控制加以变更地更换蓄电体。

另外，根据本发明的电力积蓄系统，可以具备电流的绕行功能和热损失功能，从均等充电有差异的蓄电元件的保护、或充放电效率的提高的观点出发，也可以设为优选的电力积蓄系统。

而且，根据本发明的蓄电模块的控制方法，在蓄电单元或具备别的蓄电元件的不同蓄电模块之间，可以使电力的输入输出特性良好地近似。

此外，在上述第一实施方式中，作为在电力积蓄系统中使用的蓄电单元，举例表示了用木框扎紧多个铅蓄电池所得的蓄电单元的例子。作为本发明的电力积蓄系统中使用的蓄电单元中使用的蓄电元件，不限于铅蓄电池，也可以使用镍铬蓄电池、镍氢蓄电池、锂离子蓄电池、双电层蓄电器、锂离子双电层蓄电器、飞轮蓄电装置等各种蓄电元件。

另外，作为电力积蓄系统，使用图2说明了全体被配置在系统建筑物内，在多层的电池架中配置蓄电体的电力积蓄系统的例子。但是，本发明的电力积蓄系统不限于这种比较大规模的系统，例如可以应用于在电池盒内容纳多个蓄电体，具备控制来自该蓄电体的电力的输入输出的控制装置和电力变换装置的家庭用的电力积蓄系统、对特定的电气设备附带配置的比较小规模的电力积蓄系统。

而且，在蓄电模块中，作为构成电池组的蓄电元件，除了举例表示的锂离子电池以外，可以使用镍氢蓄电池、双电层蓄电器、锂离子双电层蓄电器、飞轮蓄电装置等各种二次电池。

另外，在本发明的电力积蓄系统中，通过使用蓄电模块，有可能有效地消除与电力积蓄系统中使用的蓄电体相关的各种问题，即制造者的差异导致的输入输出特性的差异、采用材料或预想用途等的设计因素、制造时期等导致的特性的差异、作为实际工作状态中的各种特性变化的结果而产生的输入输出特性的差异、特别是端子电压的蓄电量或电流、温度、使用或保存引起的劣化等导致的变化。

另外，针对由于化学电池中产生的极化的影响，发生具有从数毫秒到数天间的时间常数的电压变化的问题，通过考虑这些特性在输入输出特性调整部中调整蓄电模块的输入输出特性，可以引向解决。

此外，例如以铅蓄电池或镍铬蓄电池、镍氢蓄电池等的运用为前提的电力积蓄系统的情况下，电力变换装置多数情况下具有进行过充电的一种、即均等充电控制的结构。在使这种电力积蓄系统对应于如锂离子蓄电池那样具备不对应均等充电的蓄电元件的蓄电模块的情况下，蓄电模块的电力变换功能可以具备使均等充电电流绕行，好像接受均等充电那样发挥作用的功能。

产业上的可利用性

本申请，作为能够充放电的电力积蓄系统，或者作为在该电力积蓄系统中使用的蓄电体的蓄电模块的控制方法，同样可以有效地用于各种发电设备或电力设备中。

Claims (11)

1.一种电力积蓄系统，具备：分别能够积蓄预定的电力的多个蓄电体；对所述蓄电体进行电力的输入输出的电力变换装置；控制所述电力变换装置的动作的控制装置，所述电力积蓄系统的特征在于，

所述蓄电体的至少一部分是蓄电模块，该蓄电模块具备：能够积蓄电力的蓄电元件；控制通过所述蓄电元件产生的电力的输入输出特性的输入输出特性调整部。

2.根据权利要求1所述的电力积蓄系统，其特征在于，

替换组合蓄电元件而形成的蓄电单元来配置所述蓄电模块，所述蓄电模块的所述输入输出特性调整部使所述蓄电模块的输入输出特性近似于被替换的所述蓄电单元的实际工作状态下的输入输出特性。

3.根据权利要求1所述的电力积蓄系统，其特征在于，

作为所述蓄电体，具有能够通过第一蓄电元件积蓄电力的第一蓄电模块、能够通过具有与所述第一蓄电元件不同的特性的第二蓄电元件积蓄电力的第二蓄电模块，所述第二蓄电模块的所述输入输出特性调整部使所述第二蓄电模块的输入输出特性近似于所述第一蓄电模块的输入输出特性。

4.根据权利要求3所述的电力积蓄系统，其特征在于，

替换所述第一蓄电模块来配置所述第二蓄电模块。

5.根据权利要求1至4中任意一项所述的电力积蓄系统，其特征在于，

所述输入输出特性调整部根据来自所述蓄电模块的外部的操作而使所述蓄电模块的输入输出特性变化。

6.一种蓄电模块的控制方法，所述蓄电模块具备能够积蓄电力的蓄电元件和控制通过所述蓄电元件产生的电力的输入输出特性的输入输出特性调整部，并在电力积蓄系统中作为通过电力变换装置进行电力的输入输出的蓄电体来使用，所述蓄电模块的控制方法的特征在于，

所述输入输出特性调整部使所述蓄电模块的输入输出特性近似于在所述电力积蓄系统中使用的其他蓄电体的输入输出特性。

7.根据权利要求6所述的蓄电模块的控制方法，其特征在于，

在替换其他蓄电体而将所述蓄电模块配置在所述电力积蓄系统内的情况下，使所述蓄电模块的输入输出特性近似于被替换的所述其他蓄电体的输入输出特性。

8.根据权利要求7所述的蓄电模块的控制方法，其特征在于，

用所述蓄电模块替换的所述其他蓄电体是组合蓄电元件而形成的蓄电单元。

9.根据权利要求7所述的蓄电模块的控制方法，其特征在于，

用所述蓄电模块替换的所述其他蓄电体是与所述蓄电模块不同的蓄电模块，具备：具有与在所述蓄电模块中使用的所述蓄电元件不同的输入输出特性的其他蓄电元件；控制该输入输出特性的输入输出特性调整部。

10.根据权利要求9所述的蓄电模块的控制方法，其特征在于，

基于被替换的所述不同的蓄电模块中的端子电压和剩余容量之间的关系，来近似所述蓄电模块的端子电压。

11.根据权利要求10所述的蓄电模块的控制方法，其特征在于，

以被替换的所述不同的蓄电模块具有预定的剩余容量时的端子电压值作为基准，上下具有预定幅度地近似所述蓄电模块的端子电压。

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