CN107431258B - 蓄电池控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及蓄电池控制装置。蓄电池控制装置(10A)具有散热控制部(28A)。散热控制部(28A)具有：放电结束时温度预测部(100)，其在蓄电池(12)放电时，每隔单位时间预测放电结束时温度；放电结束时温度比较部(102)，其对预测出的放电结束时温度(放电结束时预测温度(Te))与预先设定的放电结束时目标温度(Tte)进行比较；以及散热驱动部(104A)，其基于放电结束时温度比较部(102)中的比较结果来驱动或停止散热装置(22)。

Description

蓄电池控制装置
技术领域
本发明涉及蓄电池控制装置，涉及例如适合应用于高温工作型蓄电池的蓄电池控制装置。
背景技术
通常，电力系统的频率调整、电力系统的需求电力和供给电力的调整是通过系统内的多个发电机或蓄电池等实施的。另外，来自天然能源发电装置的发电电力与计划输出电力之差的调整或来自天然能源发电装置的发电电力的变动缓和也往往通过多个发电机或蓄电池等实施。蓄电池与通常的发电机相比，能够高速地变更输出电力，在电力系统的频率调整、来自天然能源发电装置的发电电力与计划输出电力之差的调整、电力系统的需求电力和供给电力的调整方面是有效的。此外，蓄电池在电力系统中发生停电事故时，作为替代电力系统向电力负载供给电力的备份电源也是有效的。
作为这样的蓄电池，高温工作型蓄电池、例如钠硫电池(以下记作NaS电池)是有效的。NaS电池是通过固体电解质管对作为活性物质的金属钠和硫进行隔离收纳而构成的二次电池。因此，NaS电池在加热为高温时，通过熔融的两活性物质的电化学反应而产生预定的能量。此外，NaS电池通常以将多个单电池竖立设置集合并相互连接的蓄电池的方式来使用(参照国际公开2013/111426号)。
但是，关于NaS电池等高温工作型蓄电池，如国际公开2013/111426号记载的那样，由于不希望蓄电池的壳体内部的温度上升过多，在壳体的盖体设置冷却结构。该冷却结构具有进气口、空气室和排气口。
发明内容
在国际公开2013/111426号记载的与冷却相关的运转方法中，判定是否需要进行蓄电池的壳体内部的冷却，在判定为需要进行壳体内部的冷却的情况下，生成空气流，提供给冷却结构。具体而言，在由设置于壳体内部的温度传感器所测出的温度为基准以上的情况下，判定为需要进行壳体内部的冷却。即，在壳体内部的温度为基准温度A以上的情况下，判定为需要冷却，在壳体内部的温度为基准温度B以下的情况下，判定为不需要冷却。
在这样的情况下，若将基准温度A和B设定为稍低的温度，有可能对壳体内部过度地冷却，从而不必要地消耗用于冷却的电力。另外，在高温工作型电池的情况下，存在因过度冷却而使得用于维持电池温度的加热单元的功耗增多这样的问题。
另一方面，在将基准温度A和B设定为稍高的温度的情况下，存在壳体内部的温度达到允许范围的上限的频度增多这样的问题。
本发明是鉴于这样的课题而做出的，其目的在于，提供一种蓄电池控制装置，其能够降低因对蓄电池的壳体内部过度冷却而无用地消耗用于冷却的电力或加热单元的功耗的频度，并且，能够降低壳体内部的温度达到允许温度的上限的频度。
[1]本发明涉及的蓄电池控制装置是控制蓄电池的蓄电池控制装置，所述蓄电池具有：内置有由多个单电池构成的组合电池的壳体，；以及使壳体内的温度维持在一定的温度范围的装置，所述使壳体内的温度维持在一定的温度范围的装置至少具有散热装置，所述蓄电池控制装置的特征在于，所述蓄电池控制装置具有控制所述散热装置的散热控制部，所述散热控制部在将来到来的时期中的所述蓄电池的预想温度高于预先设定的规定温度的情况下，在所述时期之前，控制所述散热装置，增大散热量。
由此，在将来到来的时期中的所述蓄电池的预想温度高于预先设定的规定温度的情况下，在将来到来的所述时期之前，增大散热量，因此能够使所述时期中的蓄电池的预想温度接近规定温度，能够避免对蓄电池的壳体内部过度冷却。其结果是，能够降低无用地消耗用于冷却的电力或加热单元的功耗的频度，并且，能够降低壳体内部的温度达到允许温度的上限的频度。
[2]在本发明中，所述散热控制部可以在所述蓄电池放电时，每隔单位时间预测放电结束时温度，在预测出的所述放电结束时温度高于预先设定的放电结束时目标温度的情况下，驱动所述散热装置。即，所述放电结束时对应于将来到来的所述时期，所述放电结束时目标温度对应于所述规定温度。
由此，能够防止壳体内部的温度因放电中的反应发热而超过允许范围的上限(＞放电结束时目标温度)，而且还能够避免对壳体内部过度冷却。其结果是，能够使基于加热器进行的加热时间缩短或变为零。这能够使得蓄电池运转时的功耗降低，能够实现系统效率的提高。
[3]在本发明中，所述散热控制部可以在所述蓄电池放电时，每隔单位时间预测以此时的放电电力持续进行放电的情况下的放电末期温度，在预测出的所述放电末期温度高于预先设定的目标温度的情况下，驱动所述散热装置。
在放电电力并非一定而随着时间发生变化的情况下，可以预测以单位时间的平均放电电力持续进行放电的情况下的放电末期温度。在以放电中的放电电力进行放电的情况下，在作为最长时间放电的情况下的时刻的放电末期时刻的温度也高于放电末期目标温度的情况下，驱动散热装置，由此，能够降低电池温度达到允许温度上限的可能性。通过仅在放电末期时的温度高于放电末期目标温度的情况下，驱动散热装置，能够防止不必要地对电池进行冷却。
[4]在本发明中，可以在所述蓄电池的放电以外的期间，每隔单位时间预测下一放电开始时的温度，在预测出的所述温度高于预先设定的目标温度的情况下，驱动所述散热装置。即，所述下一放电开始时对应于将来到来的所述时期，所述目标温度对应于所述规定温度。
在放电开始时的温度高于目标温度的情况下，壳体内部的温度达到允许温度的上限的频度增多。因此，在预测出的所述温度高于预先设定的目标温度的情况下，驱动散热装置，由此，能够使放电开始时的温度接近目标温度，能够使壳体内部的温度难以达到允许温度的上限。
另外，存在如下情况：在放电开始时温度每当经过充放电循环而上升时，放电结束时温度也与其相应地上升，在循环数十次或循环数百次之后放电结束时温度超过允许范围的上限温度。在这样的情况下，有可能需要在放电中始终驱动散热装置，功耗升高。另外，在放电以外的期间，若持续地驱动散热装置，会导致对壳体内部过度冷却，引起基于加热器进行的长时间加热，功耗升高。
对此，本发明在蓄电池的放电以外的期间，每隔单位时间预测下一放电开始时温度，在预测出的放电开始时温度(放电开始时预测温度)高于放电开始时目标温度的情况下，驱动散热装置。因此，避免了放电开始时温度每当经过充放电循环则上升的情况。而且，能够使基于加热器进行的加热时间缩短或变为零。这能够使得蓄电池运转时的功耗降低，实现系统效率的提高。
[5]在本发明中，可以具有规划创建部，所述规划创建部基于预先设定的充放电规划，创建在所述蓄电池的温度因与所述蓄电池的充放电相伴的发热而升高的时期之前增大散热量的规划，所述散热控制部基于创建的所述规划来控制所述散热装置。
由此，即使充放电规划发生变更，也能够使散热装置的功耗接近最小。而且，能够防止壳体内部的温度因放电中的反应发热而超过允许范围的上限的情况，同时还能够避免对壳体内部过度冷却的情况。其结果是，能够使得蓄电池运转时的功耗下降，能够实现系统效率的提高。
[6]在该情况下，所述规划创建部可以创建如下散热规划：基于所述充放电规划，计算使散热量最小的情况下的各时刻的电池温度，在所述各时刻中，存在计算出的电池温度超过允许范围的上限的、1个以上的特定时刻的情况下，到所述特定时刻的电池温度变为允许范围的上限以下为止，将特定时刻以前的散热量变更为比最小散热量大且为最大散热量以下的值，使针对变更后的特定时刻的散热量为散热量下限值、使特定时刻以前的设定散热量为散热量下限值以上，所述散热控制部基于创建的所述散热规划来控制所述散热装置。
[7]或者，具有测量所述壳体内的电池温度的温度传感器，所述规划创建部创建如下电池温度规划：基于所述充放电规划，计算使散热量最小的情况下的各时刻的电池温度，在所述各时刻中，计算出的电池温度超过允许范围的上限的、1个以上的特定时刻存在的情况下，到所述特定时刻的电池温度变为允许范围的上限以下为止，将所述特定时刻以前的散热量变更为比最小散热量大且为最大散热量以下的值，再次计算基于变更后的散热量的各所述时刻的电池温度，使针对各所述时刻的目标电池温度为再次计算出的所述电池温度以下，所述散热控制部控制所述散热装置，使得来自所述温度传感器的各所述时刻的电池温度接近与创建的所述电池温度规划的各所述时刻对应的所述目标电池温度。
[8]在[6]或[7]中，所述蓄电池是放电时的发热量比充电时的发热量多的蓄电池，所述散热控制部基于所述充放电规划来控制所述散热装置，使得放电开始时的电池温度为允许范围下限以上且接近允许范围下限。
由此，通过使放电开始时的电池温度接近允许范围下限，与放电开始前电池温度变为允许范围下限的情况相比，能够降低放电开始前的用于冷却的电力和用于电池温度维持的电力。另外，由于放电开始时的电池温度为允许范围下限，因而能够降低电池温度达到允许范围上限的可能性。
根据本发明涉及的蓄电池控制装置，能够降低因对蓄电池的壳体内部过度冷却而无用地消耗用于冷却的电力或加热单元的功耗的频度，并且，能够降低壳体内部的温度达到允许温度的上限的频度。
附图说明
图1是将本实施方式涉及的蓄电池控制装置的结构与蓄电池一同表示的框图。
图2是将蓄电池的构成的一部分省略而进行表示的纵剖视图。
图3是将箱体内收纳的组合电池一部分省略而表示的电路图。
图4是表示第1实施方式涉及的蓄电池控制装置(第1控制装置)的构成的框图。
图5是表示第1控制装置的处理动作的流程图。
图6是表示第1控制装置的处理动作的时序图。
图7是表示第2实施方式涉及的蓄电池控制装置(第2控制装置)的构成的框图。
图8是表示第2控制装置的处理动作的流程图。
图9是表示第2控制装置的处理动作的时序图。
图10是表示第3实施方式涉及的蓄电池控制装置(第3控制装置)的构成的框图。
图11是表示第4实施方式涉及的蓄电池控制装置(第4控制装置)的构成的框图。
图12是表示第4控制装置的处理动作的流程图。
图13是表示第4控制装置的处理动作的时序图。
图14是表示第5实施方式涉及的蓄电池控制装置(第5控制装置)的构成的框图。
图15是表示第5控制装置的处理动作的流程图。
图16是表示第5控制装置的处理动作的时序图。
具体实施方式
以下，参照图1～图16，对本发明涉及的蓄电池控制装置的实施方式例子进行说明。
本实施方式涉及的由蓄电池控制装置10控制的蓄电池12具有：壳体18，其内置由多个单电池14(参照图3)构成的组合电池16；以及温度维持单元20，其用于将壳体18内部的温度维持在一定的允许范围(工作温度范围)。作为温度维持单元20，设置有散热装置22和加热器24，但如果壳体18的隔热效果较好，也可以省略加热器24。此外，还设置有用于测量当前壳体18内部的温度的温度传感器26。
而且，蓄电池控制装置10还具有散热控制部28，散热控制部28在蓄电池12的温度由于伴随着蓄电池12的充放电的发热而升高的时期之前，以增大散热量的方式来控制散热装置22。
此处，参照图2和图3，对具备散热装置22的蓄电池12的1个具体例进行说明。
如图2所示，蓄电池12具有：例如由钢材构成的基台40；载置固定在该基台40上的箱体42；由收纳在箱体42内的多个单电池14构成的组合电池16；以及封闭箱体42的开口的盖体44。单电池14例如具有圆筒状，其轴向朝垂直方向而收纳在箱体42内。由箱体42和盖体44构成了蓄电池12的壳体18。
另外，在箱体42的底面和内壁面分别设置有在使箱体42内的温度上升时使用的加热器24。而且，在箱体42与组合电池16的间隙填充有硅砂46，使得加热器24的热传导到单电池14，并能够吸收单电池14的发热。
箱体42例如具有接近长方体的形状，具有4个侧壁和底壁，上表面设为开口。箱体42例如由不锈钢构成的板材构成，其自身形成为具有中空部48的箱状。中空部48是气密密封的密闭空间，且构成为通过未图示出的真空阀使中空部48与外部空间能够连通的结构。在中空部48装填由粘结剂将玻璃纤维固化为板状而成的多孔的真空隔热板50，使箱体42成为真空隔热结构。
盖体44被设置为具有顶壁52和檐部54，且将箱体42的上表面开口封闭。盖体44也与上述箱体42同样地，例如由不锈钢构成的板材构成，其自身形成为具有中空部56的箱状。中空部56是气密地密封的密闭空间，且构成为通过未图示出的真空阀使中空部56与外部空间能够连通的结构。在中空部56装填由粘结剂将玻璃纤维固化为板状的多孔的真空隔热板58，使盖体44成为真空隔热结构。
另一方面，如图3所示，组合电池16由2个以上的组块64从正极外部端子60朝向负极外部端子62串联连接而构成。各组块64由2个以上的由2个以上的单电池14串联连接的电路(电路串66)并联连接而构成。正极外部端子60经由箱体42的第1侧壁68a向外部突出，负极外部端子62经由箱体42的第2侧壁68b(与第1侧壁68a相对的侧壁)向外部突出。
并且，如图2所示，散热装置22具有：金属制管道72，其至少设置在箱体42与盖体44之间，使流体70流过内部；板部件74，其设置在组合电池16与管道72之间，至少具有电绝缘性；以及风扇76，其设置在箱体42的外部，使流体70流向管道72。另外，在本实施方式中，作为流过管道72的流体70，可以使用空气、氮气、氦气等气体。
管道72具有：金属制的流体导入部78，其导入流体70；金属制的热输送部80，其设置在流体导入部78的下游侧且盖体44与箱体42之间，至少将箱体42内产生的热与流体70一同进行输送；以及金属制的热散出部82，其设置在热输送部80的下游侧，使热与流体70一同释放到外部。
流体导入部78沿着箱体42的第1侧壁68a且朝向盖体44的檐部54和箱体42的第1侧壁68a之间进行设置。尤其是，在流体导入部78与箱体42的第1侧壁68a之间，夹置有缓冲材料84(隔热材料)，流体导入部78与箱体42的第1侧壁68a分离地设置。作为缓冲材料84，优选具有隔热功能。在本实施方式中，使用了隔热材料。
该流体导入部78具有：流体供给部86，来自设置于外部的风扇76的流体70被供给至流体供给部86；以及流体引导部88，其与流体供给部86连通，将供给至流体供给部86的流体70引导至热输送部80。流体供给部86具有气室90。气室90的管路具有朝向流体引导部88而逐渐扩大的形状。
另一方面，热输送部80被设置在盖体44的顶壁52与箱体42之间。热输送部80的下表面80a的形状是与箱体42的开口形状相同的长方形，该下表面80a的尺寸与箱体42的开口的尺寸大致相同。另外，在热输送部80的下表面80a(与组合电池16(或板部件74)相对的面)设置有朝向组合电池16(或板部件74)延伸的多个鳍片92。
在热输送部80的管路94内，设置有用于维持管路94的形状的多个支承部(未图示)。作为支承部，可以使用平板状、波状、片状的部件。
散热部82从箱体42的第2侧壁68b与盖体44的檐部54之间沿着箱体42的第2侧壁68b进行设置，尤其是，与箱体42的第2侧壁68b接触进行设置。
并且，如后述那样，蓄电池控制装置10的散热控制部28驱动风扇76，由此，向管道72供给与风扇76的驱动相伴的较冷的流体70。通过向管道72内供给流体70，使得箱体42内的热通过热输送部80向流体70移动，使流体70高温化。高温化的流体70通过热散出部82释放到箱体42外部。即，对壳体18内部进行散热。由此，壳体18内部被强制冷却，即使是箱体42和盖体44均为隔热性较高的结构，壳体18内部也被高效地冷却。其结果是，即使放电输出高或者时间长，也能够使壳体18内部的温度维持在允许范围，能够使箱体42内的组合电池16在最佳的工作环境中运转。
接下来，参照图4～图16，对蓄电池控制装置10的几个具体例进行说明。
如图4所示，第1具体例涉及的蓄电池控制装置(记作第1控制装置10A)具有第1散热控制部28A。该第1散热控制部28A具有：放电结束时温度预测部100，其在蓄电池12放电时，每隔单位时间预测放电结束时温度；放电结束时温度比较部102，其对预测出的放电结束时温度(放电结束时预测温度Te)与预先设定的放电结束时目标温度Tte进行比较；以及第1散热驱动部104A，其基于放电结束时温度比较部102中的比较结果，驱动或停止散热装置22。
参照图5的流程图，对第1控制装置10A中的处理动作进行说明。
首先，在步骤S1中，第1散热控制部28A在放电开始时刻启动放电结束时温度预测部100。
在步骤S2中，放电结束时温度预测部100等待经过单位时间。在经过了单位时间的阶段进入下一步骤S3，放电结束时温度预测部100预测放电结束时温度。该预测是基于当前温度和到放电结束时为止的温度变化而进行的。
当前温度是从温度传感器26得到的。到放电结束时为止的温度变化是通过将到放电结束时为止的发热量和散热量的热收支除以组合电池16的热容量而得到的。
发热量是由加热器24产生的通电发热值(电力换算)加上组合电池16的反应发热值(电力换算)而得到的值乘以到放电结束时为止的剩余时间而得到的。如果没有设置加热器24，则仅是由组合电池16的反应发热产生的发热量。散热量是通过将由散热装置22产生的散热值(电力换算)乘以到放电结束时为止的剩余时间而得到的。如果未驱动散热装置22，则散热量变为最小。
在步骤S4中，放电结束时温度比较部102对预测出的放电结束时温度(放电结束时预测温度Te)与预先设定的放电结束时目标温度Tte进行比较。
如果比较结果是Te＞Tte，则进入步骤S5，第1散热驱动部104A对散热装置22进行驱动(ON)。另一方面，如果比较结果是Te≤Tte，则进入步骤S6，第1散热驱动部104A停止散热装置22(OFF)。
然后，在步骤S7中，第1散热控制部28A判别是否存在针对第1控制装置10A的结束请求(断开电源、保养等)。如果没有结束请求，则返回到步骤S2，反复进行该步骤S2以后的处理。
在上述的步骤S7中，如果存在结束请求，则结束该第1控制装置10A中的处理。然后，如果再次开始放电，则反复进行上述基于第1控制装置10A进行的处理动作。
此处，参照图6的时序图，对第1控制装置10A中的处理动作的一例进行说明。
例如，在图6的时刻t1、即在从放电开始时刻ts起经过了单位时间Ta的时刻t1，放电结束时温度预测部100预测出的放电结束时预测温度Te1高于放电结束时目标温度Tte的情况下，第1散热驱动部104A驱动散热装置22(在图6中，记做“ON”)。同样，在从时刻t1起经过了单位时间Ta的时刻t2，放电结束时预测温度Te2高于放电结束时目标温度Tte的情况下，第1散热驱动部104A持续地驱动散热装置22。然后，在从时刻tj-1起经过了单位时间Ta的时刻tj，放电结束时预测温度Tej为放电结束时目标温度Tte以下的情况下，第1散热驱动部104A停止散热装置22(在图6中记做“OFF”)。然后，如果每隔单位时间Ta，放电结束时预测温度Te为放电结束时目标温度Tte以下，则第1散热驱动部104A使散热装置22持续停止。当然，在从时刻tj起到放电结束时刻te之间，放电结束时预测温度Te再次高于放电结束时目标温度Tte的情况下，与上述时刻t1或时刻t2同样地，第1散热驱动部104A驱动散热装置22。
在该第1控制装置10A中，在蓄电池12放电时，每隔单位时间Ta预测放电结束时温度，在预测出的放电结束时温度(放电结束时预测温度Te)高于放电结束时目标温度Tte的情况下，驱动散热装置22。因此，能够防止壳体18内部的温度因放电中的反应发热而超过允许范围的上限(＞放电结束时目标温度Tte)的情况，而且还能够避免对壳体18内部过度冷却的情况。其结果是，能够使基于加热器24进行的加热时间缩短或变为零。这能够使得蓄电池12运转时的功耗下降，实现系统效率的提高。
在电力系统中发生停电事故的情况下，由于在停电中不清楚停电事故何时消除而再次供电，因而在使用蓄电池作为备份电源的情况下，在放电中不清楚何时放电结束。这样，由于预先不清楚何时放电结束，因而在无法预测放电结束时温度的情况下，在上述的第1控制装置10A中，第1散热控制部28A在蓄电池12放电时，可以每隔单位时间预测以此时的放电电力持续进行放电的情况下的放电末期温度，在预测出的放电末期温度也高于预先设定的放电末期目标温度的情况下，驱动散热装置22。放电末期是指蓄电池的剩余容量变得没有的状态。这样，在预先不清楚何时放电结束的情况下，通过预测放电末期温度，能够降低电池温度达到允许温度上限的可能性。
在放电电力并非一定而随着时间发生变化的情况下，可以预测以单位时间的平均放电电力持续进行放电的情况下的放电末期温度。在以放电中的放电电力进行放电的情况下，在作为最长时间放电的情况下的时刻的放电末期时刻的温度也高于放电末期目标温度的情况下，驱动散热装置22，由此，能够降低电池温度达到允许温度上限的可能性。通过仅在放电末期时的温度高于放电末期目标温度的情况下，驱动散热装置22，能够防止不必要地对电池进行冷却。
接下来，参照图7～图9，对第2实施方式涉及的蓄电池控制装置(记做第2控制装置10B)进行说明。
如图7所示，第2控制装置10B具有第2散热控制部28B。该第2散热控制部28B具有：放电开始时温度预测部106，其在蓄电池12的放电以外的期间内，每隔单位时间Ta预测下一放电开始时的温度；放电开始时温度比较部108，其对预测出的温度(放电开始时预测温度Ts)与预先设定的放电开始时目标温度Tts进行比较；以及第2散热驱动部104B，其基于放电开始时温度比较部108中的比较结果，驱动或停止散热装置22。
参照图8的流程图，对第2控制装置10B中的处理动作进行说明。
首先，在步骤S101中，第2散热控制部28B在放电结束时刻启动放电开始时温度预测部106。
在步骤S102中，放电开始时温度预测部106从温度传感器26取得放电结束时刻的当前温度(放电结束时温度)，并作为上次的当前温度进行存储。
在步骤S103中，放电开始时温度预测部106等待经过单位时间。在经过了单位时间的阶段进入下一步骤S104，取得当前温度，并作为本次的当前温度进行存储。
在步骤S105中，放电开始时温度预测部106预测下一放电开始时的温度作为放电开始时预测温度。该预测例如可基于下述运算式求出。
放电开始时预测温度＝本次的当前温度+降温斜率×到下一放电开始为止的剩余时间
降温斜率是通过计算{(本次的当前温度-上次的当前温度)/单位时间}得到的。
上述运算仅为一例，当然也可以使用其它运算式。
在步骤S106中，放电开始时温度比较部108对放电开始时预测温度Ts与预先设定的放电开始时目标温度Tts进行比较。
如果比较结果为Ts＞Tts，则进入步骤S107，第2散热驱动部104B驱动散热装置22。另一方面，如果比较结果为Ts≤Tts，则进入步骤S108，第2散热驱动部104B停止散热装置22。
在步骤S109中，放电开始时温度预测部106所存储的当前温度作为上次的当前温度重新进行存储。
然后，在步骤S110中，第2散热控制部28B判别是否存在针对第2控制装置10B的结束请求(断开电源、保养等)。如果没有结束请求，则返回到步骤S103，反复进行该步骤S103以后的处理。
在上述步骤S110中，如果存在结束请求，则该第2控制装置10B中的处理结束。然后，再次开始放电，如果结束放电，则反复进行上述基于第2控制装置10B的处理动作。
此处，参照图9的时序图，对第2控制装置10B中的处理动作的一例进行说明。
例如，在图9的时刻t11、即从放电结束时刻te起经过了单位时间Ta的时刻t11，在放电开始时温度预测部106预测出的放电开始时预测温度Ts11高于放电开始时目标温度Tts的情况下，第2散热驱动部104B驱动散热装置22(在图9中，记做“ON”)。同样，在从时刻t11起经过了单位时间Ta的时刻t12，在放电开始时预测温度Ts12高于放电开始时目标温度Tts的情况下，第2散热驱动部104B持续地驱动散热装置22。然后，在时刻tk，放电开始时预测温度Tsk为放电开始时目标温度Tts以下的情况下，第2散热驱动部104B停止散热装置22(在图9中记做“OFF”)。然后，每隔单位时间Ta，如果放电开始时预测温度Ts为放电开始时目标温度Tts以下，则第2散热驱动部104B使散热装置22持续停止。
然后，例如在从充电开始时刻tss起经过了单位时间Ta的时刻t13，在放电开始时预测温度Ts13高于放电开始时目标温度Tts的情况下，第2散热驱动部104B再次驱动散热装置22。
这样，每隔单位时间Ta，如果放电开始时预测温度Ts高于放电开始时目标温度Tts，则第2散热驱动部104B驱动散热装置22，如果为放电开始时目标温度Tts以下，则第2散热驱动部104B停止散热装置22。
通常，存在如下情况：在放电开始时温度每当经过充放电循环而上升时，放电结束时温度也与其相应地上升，在循环数十次或循环数百次后之后放电结束时温度超过允许范围的上限温度。在这样的情况下，有可能需要在放电中始终驱动散热装置22，功耗升高。另外，在放电以外的期间，若持续驱动散热装置22，会导致对壳体18内部过度冷却，引起基于加热器24进行的长时间加热，功耗升高。
与此相对，在该第2控制装置10B中，在蓄电池12的放电以外的期间，每隔单位时间Ta预测下一放电开始时温度，在预测出的放电开始时温度(放电开始时预测温度Ts)高于放电开始时目标温度Tts的情况下，驱动散热装置22。因此，避免了放电开始时温度每当经过充放电循环则上升的情况。而且，能够使基于加热器24进行的加热时间缩短或变为零。这能够使得蓄电池12运转时的功耗下降，实现系统效率的提高。
接下来，如图10所示，第3实施方式涉及的蓄电池控制装置(记做第3控制装置10C)具有第3散热控制部28C。该第3散热控制部28C具有上述第1散热控制部28A和第2散热控制部28B。根据该第3控制装置10C，能够同时具有上述第1控制装置10A的作用效果和第2控制装置10B的作用效果，能够实现放电中的功耗下降、放电以外的期间中的功耗下降。
而且，由于能够使放电结束时温度接近放电结束时目标温度Tte，能够使下一放电开始时温度接近放电开始时目标温度Tts，因而能够使每次充放电循环在最优的动作范围内运转。这适合应用于例如从蓄电池12的放电开始起到下一放电开始为止的时间为24小时，且其间仅进行1次放电、1次充电的系统。当然，在放电时间为4小时以内的短时间运转或放电时间为12小时左右的长时间运转等也是最合适的。
接下来，如图11所示，第4实施方式涉及的蓄电池控制装置(记做第4控制装置10D)与上述第1控制装置10A～第3控制装置10C不同，具有散热规划创建部110和第4散热控制部28D。
散热规划创建部110基于预先设定的充放电规划112，创建在蓄电池12的温度因与蓄电池12的充放电相伴的发热而升高的时期之前增大散热量的散热规划114。第4散热控制部28D基于创建的散热规划114来控制(驱动和停止)散热装置22。
在此，充放电规划是指规划期间内的各时刻的充放电电力的预定值。根据蓄电池的使用目的，存在实际的充放电电力与充放电规划的充放电电力一致的情况，也存在不一致的情况。
例如以在电费便宜的夜间充电而在电费高的白天放电的电力负载的均衡化为目的而使用蓄电池12的情况下，按照设定的充放电规划来实施实际的充放电。因此，实际的充放电电力与充放电规划的充放电电力一致。
例如在蓄电池12被用于太阳能发电电力的电力稳定化的情况下，根据太阳能发电机的发电电力的预测值设定充放电规划，但由于实际的蓄电池12的充放电电力会根据实际的太阳能发电电力发生增减，因而实际的蓄电池12的充放电电力大多是与充放电规划的值接近的值，不一定是一致的。
而且，散热规划创建部110具有：规划读出部116，其从存储器读出预先设定的充放电规划112；电池温度计算部118，其基于充放电规划112，计算使散热量最小的情况下的各时刻的电池温度；特定时刻检测部120，其检测各时刻中的、计算出的电池温度超过允许范围的上限Tth的、1个以上的时刻(以下，记作特定时刻)；以及第1散热量变更部122，其到检测出的特定时刻的电池温度变为允许范围的上限以下为止，将特定时刻以前的散热量变更为比最小散热量大且为最大散热量以下。
通过该第1散热量变更部122，创建能够在蓄电池12运转中使壳体18内部的温度维持在一定的允许范围的基础上，使散热装置22的功耗最小的基准散热规划124。
此外，散热规划创建部110具有第2散热量变更部126，第2散热量变更部126基于基准散热规划124，使针对变更后的各时刻的散热量为散热量下限值，使各特定时刻以前的设定散热量为散热量下限值以上。通过该第2散热量变更部126创建最终的散热规划114。
此处，参照图12的流程图，对第4控制装置10D中的处理动作进行说明。
首先，在步骤S201中，规划读出部116从例如存储器读出预先设定的充放电规划112。
在步骤S202中，电池温度计算部118基于充放电规划112，计算使散热量最小的情况下的各时刻的电池温度。使散热量最小是指，例如可举出在散热值(电力换算)中为0.5kW。
电池温度能够通过以下的运算式(1)求出。
[式1]
Figure GDA0002119709220000181
作为初始温度，例如可举出允许范围的下限(例如305℃等)。
电池温度计算部118根据充放电规划112的各时刻的充放电电力预定值，计算各时刻的通电发热量和反应发热量，从规划期间最初开始到时刻t为止，对从各时刻的通电发热量与反应发热量之和减去最小的散热量而得到的值进行进行积分。将该积分值除以热容量而得到的值(从规划期间最初开始的温度上升值)加上初始温度(规划期间的最初的温度)，得到各时刻的电池温度。
作为各时刻，可举出从开始时刻起每经过规定时间的时刻。作为规定时间，可举出为1分钟、10分钟、15分钟、20分钟、30分钟、45分钟、1小时等。另外，在基于可再生能源的发电电力的电力稳定化的情况下，作为规定时间，例如设定1分钟、10分钟以下的较短时间。
在步骤S203中，特定时刻检测部120检测各时刻中的、计算出的电池温度超过允许范围的上限Tth的、1个以上的特定时刻。例如在图13的例子中，作为特定时刻，检测出t22、t25和t28。
在步骤S204中，第1散热量变更部122到各时刻的电池温度变为允许范围的上限以下为止，将特定时刻以前的散热量变更为比最小散热量大且为最大散热量以下的值。
例如如图13所示，例如从特定时刻t22、t25和t28的各自之前的时刻t21、t24和t27起到各自对应的特定时刻t22、t25和t28为止，计算以最小的散热值以上且最大的散热值以下的调整散热值进行散热的情况下的各时刻t21～t29中的电池温度。电池温度的计算方法与电池温度计算部118同样，使用上述运算式(1)来进行，但散热量不是电池温度计算部118的情况下的最小散热量，而作为调整散热值进行计算。关于调整散热值的设定，优选从最小的散热值逐渐提高。对调整散热值进行变更，直到计算出的各时刻的电池温度分别变为允许范围的上限以下为止。进而，在各时刻的电池温度变为允许范围的上限以下的阶段，将此时的各调整散热值作为基准散热规划124进行登记。
在该阶段，将各特定时刻以前的散热量设定为基于各自对应的调整散热值的散热量，创建将各时刻中除特定时刻以外的时刻以前的散热量设定为最小的散热量的基准散热规划124。如上所述，该基准散热规划124是能够在蓄电池12运转中使壳体18内部的温度为电池温度在允许范围的上限以下、使散热装置22的功耗最小的规划。
在步骤S205中，第2散热量变更部126使针对基准散热规划124的各时刻的散热量为散热量下限值，使各时刻的设定散热量为散热量下限值以上。通过该处理，创建散热规划114。
具体而言，第2散热量变更部126例如根据以下的条件创建散热规划114。
(a-1)创建散热规划114，使得放电开始时的电池温度为允许范围的下限以上且接近允许范围的下限。
(a-2)根据预想的充放电规划的充放电电力与实际的充放电电力之差，创建散热规划114。在充放电规划的精度较低、发热量增多的可能性较高的情况下，将散热量设定地稍多，降低电池温度达到上限的可能性。
在步骤S206中，第4散热控制部28D基于创建的散热规划114来控制(驱动和停止)散热装置22。当然，也可以基于在步骤S204中创建的基准散热规划124来控制散热装置22。
在该第4控制装置10D中，创建能够在蓄电池12运转中使壳体18内部的温度维持在一定的允许范围的基础上，使散热装置22的功耗最小的基准散热规划124。因此，之后，即使根据设置蓄电池12的环境或来自用户的要求等，散热规划114发生变更，也能够使散热装置22的功耗接近最小。而且，防止壳体18内部的温度因放电中的反应发热超过允许范围的上限，同时还能够避免对壳体18内部过度冷却的情况。其结果是，能够使得蓄电池12运转时的功耗下降，能够实现系统效率的提高。
接下来，如图14所示，第5实施方式涉及的蓄电池控制装置(记做第5控制装置10E)具有电池温度规划创建部130和第5散热控制部28E。
与上述同样地，电池温度规划创建部130基于预先设定的充放电规划112，创建至少在发热量增多的时期之前增大散热量的基准散热规划124。因此，电池温度规划创建部130具有上述规划读出部116、电池温度计算部118、特定时刻检测部120和第1散热量变更部122。
此外，电池温度规划创建部130具有：电池温度再次计算部134，其基于创建的基准散热规划124，再次计算基于变更后的散热量的各时刻的电池温度，创建基准电池温度规划132；以及电池温度变更部136，其使针对各时刻的目标电池温度Tta(参照图16)为各自对应的时刻的再次计算出的电池温度以下。通过该电池温度变更部136，创建最终的电池温度规划138。
第5散热控制部28E基于创建的电池温度规划138来控制(驱动和停止)散热装置22，使得各时刻的电池温度接近目标电池温度Tta。
此处，参照图15的流程图，对第5控制装置10E中的处理动作进行说明。
首先，在步骤S301～S304中，与上述图12所示的步骤S201～S204同样地创建基准散热规划124(参照图16)。
在步骤S305中，电池温度再次计算部134基于创建的基准散热规划124，再次计算基于变更后的散热量的各时刻的电池温度。该计算基于上述运算式(1)进行。由此，创建基准电池温度规划132。该基准电池温度规划132是能够在蓄电池12运转中、使壳体18内部的温度维持在一定的允许范围的基础上，能够使散热装置22的功耗最小的规划。
在步骤S306中，电池温度变更部136创建针对各时刻的目标电池温度Tta为各自对应的时刻的电池温度(再次计算出的电池温度)以下的电池温度规划138。
具体而言，电池温度变更部136例如根据以下的条件，创建电池温度规划138。
(b-1)创建电池温度规划138，使得放电开始时的电池温度为允许范围的下限以上且接近允许范围的下限。
(b-2)根据预想的充放电规划的充放电电力与实际的充放电电力之差，创建电池温度规划138。在充放电规划的精度较低、发热量增多的可能性较高的情况下，将散热量设定地稍多，降低电池温度达到上限的可能性。
在步骤S307中，第5散热控制部28E基于创建的电池温度规划138来控制(驱动和停止)散热装置22，使得各时刻的电池温度、即由温度传感器26所测出的电池温度接近目标电池温度Tta。该控制方法可以采用第1控制装置10A的第1散热控制部28A或第2控制装置10B的第2散热控制部28B中的控制方法。
在该第5控制装置10E中，创建能够在蓄电池12运转中，使壳体18内部的温度维持在一定的允许范围的基础上，能够使散热装置22的功耗最小的基准电池温度规划132。由此，电池温度规划138即使后来根据设置蓄电池12的环境或来自用户的要求等发生变更，也能够使散热装置22的功耗接近最小。而且，能够防止壳体18内部的温度因放电中的反应发热超过允许范围的上限Tth，同时还能够避免对壳体18内部过度冷却的情况。其结果是，能够使得蓄电池12运转时的功耗下降，能够实现系统效率的提高。
在上述第4控制装置10D和第5控制装置10E中，如果蓄电池12是放电时的发热量比充电时的发热量多的蓄电池，则第4散热控制部28D和第5散热控制部28E可以基于充放电规划112来控制散热装置22，使得放电开始时的电池温度为允许范围的下限以上且接近允许范围的下限。在该情况下，可以采用上述第2控制装置10B的第2散热控制部28B中的控制方法。
或者，如上所述，在第2散热量变更部126中，可以变更散热规划114，在电池温度变更部136中，可以变更电池温度规划138，使得放电开始时的电池温度为允许范围的下限以上且接近允许范围的下限。
由此，通过使放电开始时的电池温度接近允许范围下限，与放电开始前电池温度变为允许范围下限的情况相比，能够降低放电开始前的用于冷却的电力和用于电池温度维持的电力。另外，由于放电开始时的电池温度为允许范围下限，因而能够降低电池温度达到允许范围上限的可能性。
另外，在第4控制装置10D和第5控制装置10E中，在实际的充放电电力与充放电规划112的充放电电力一致时，由于实际的电池温度为接近目标电池温度Tta的温度，因而是最合适的。即使实际的充放电电力与充放电规划112的充放电电力不一致，如果是接近的值，则实际的电池温度为接近目标电池温度Tta的温度，因而是合适的。
尤其是，在第5控制装置10E中，在一部分时刻中实际的充放电电力与充放电规划112的充放电电力之差较大的情况下或者在大部分时刻中实际的充放电电力与充放电规划112的充放电电力存在较小的差的情况下，即使在实际的通电发热量和反应发热量与电池温度规划138创建时的通电发热量和反应发热量的计算值产生差，由于以实际的电池温度接近目标电池温度Tta的方式控制冷却装置，因而能够降低过度地冷却电池或者电池温度达到允许范围上限的可能性。
另外，本发明涉及的蓄电池控制装置不限于上述的实施方式，在不脱离本发明的主旨的情况下，当然可以采用各种结构。例如，在上述的例子中，使箱体和盖体均为真空隔热结构，但也可以使箱体和盖体均为大气隔热结构。当然，也可以使盖体为大气隔热结构、使箱体为真空隔热结构，或者使盖体为真空隔热结构、使箱体为大气隔热结构。

Claims (5)

1.一种蓄电池控制装置，其控制蓄电池(12)，所述蓄电池(12)具有：
内置有由多个单电池(14)构成的组合电池(16)的壳体(18)；以及
使壳体(18)内的温度维持在一定的温度范围的装置，所述使壳体(18)内的温度维持在一定的温度范围的装置至少具有散热装置(22)，
所述蓄电池控制装置的特征在于，
所述蓄电池控制装置具有控制所述散热装置(22)的散热控制部(28)，
所述散热控制部(28)在预先设定的将来到来的时期中的所述蓄电池(12)的预想温度高于预先设定的规定温度的情况下，在所述时期之前，控制所述散热装置(22)，增大散热量，
所述蓄电池控制装置具有规划创建部(110)，所述规划创建部(110)创建如下规划：基于预先设定的充放电规划(112)，在所述蓄电池(12)的温度因与所述蓄电池(12)的充放电相伴的发热而升高的时期之前，增大散热量，
所述散热控制部(28)基于创建的所述规划来控制所述散热装置(22)，
所述规划创建部(110)创建如下的散热规划(114)：
基于所述充放电规划(112)，计算使散热量最小的情况下的各时刻的电池温度，在所述各时刻中，存在计算出的电池温度超过允许范围的上限的、1个以上的特定时刻的情况下，到所述特定时刻的电池温度变为允许范围的上限以下为止，将特定时刻以前的散热量变更为比最小散热量大且为最大散热量以下的值，使针对变更后的特定时刻的散热量为散热量下限值，使特定时刻以前的设定散热量为散热量下限值以上，
所述散热控制部(28)基于创建的所述散热规划(114)，控制所述散热装置(22)。
2.一种蓄电池控制装置，其控制蓄电池(12)，所述蓄电池(12)具有：
内置有由多个单电池(14)构成的组合电池(16)的壳体(18)；以及
使壳体(18)内的温度维持在一定的温度范围的装置，所述使壳体(18)内的温度维持在一定的温度范围的装置至少具有散热装置(22)，
所述蓄电池控制装置的特征在于，
所述蓄电池控制装置具有控制所述散热装置(22)的散热控制部(28)，
所述散热控制部(28)在预先设定的将来到来的时期中的所述蓄电池(12)的预想温度高于预先设定的规定温度的情况下，在所述时期之前，控制所述散热装置(22)，增大散热量，
所述蓄电池控制装置具有规划创建部(110)，所述规划创建部(110)创建如下规划：基于预先设定的充放电规划(112)，在所述蓄电池(12)的温度因与所述蓄电池(12)的充放电相伴的发热而升高的时期之前，增大散热量，
所述散热控制部(28)基于创建的所述规划来控制所述散热装置(22)，
所述蓄电池控制装置具有测量所述壳体(18)内的电池温度的温度传感器(26)，
所述规划创建部(110)创建如下电池温度规划(124)：
基于所述充放电规划(112)，计算使散热量最小的情况下的各时刻的电池温度，在所述各时刻中，计算出的电池温度超过允许范围的上限的、1个以上的特定时刻存在的情况下，到所述特定时刻的电池温度变为允许范围的上限以下为止，将所述特定时刻以前的散热量变更为比最小散热量大且为最大散热量以下的值，再次计算基于变更后的散热量的各所述时刻的电池温度，使针对各所述时刻的目标电池温度为再次计算出的所述电池温度以下，
所述散热控制部(28)控制所述散热装置(22)，使得来自所述温度传感器(26)的各所述时刻的电池温度接近与创建的所述电池温度规划(124)的各所述时刻对应的所述目标电池温度。
3.根据权利要求1或2所述的蓄电池控制装置，其特征在于，
所述蓄电池(12)是放电时的发热量比充电时的发热量多的蓄电池，
所述散热控制部(28)基于所述充放电规划(112)，控制所述散热装置(22)，使得放电开始时的电池温度为允许范围下限以上且接近允许范围下限。
4.根据权利要求1或2所述的蓄电池控制装置，其特征在于，
所述单电池(14)是放电时发生发热反应、充电时发生吸热反应的电池。
5.根据权利要求3所述的蓄电池控制装置，其特征在于，
所述单电池(14)是放电时发生发热反应、充电时发生吸热反应的电池。
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