CN107592953A - 充放电控制装置、移动体及电力分担量确定方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种充放电控制装置、移动体及电力分担量确定方法。本发明的充放电控制装置，其为充放电系统的充放电控制装置，所述充放电系统具备：能够在与负载之间充放电的第一蓄电装置；及第二蓄电装置，能够在与负载之间充放电且特性与第一蓄电装置不同，并且，所述充放电控制装置具备：充电率获取部，获取第二蓄电装置的充电率；分担率设定部，计算对第一蓄电装置的基于充电率的电力的分担率；及指令值生成部，根据基于充电率的分担率生成对第一蓄电装置的充放电中的电力的指令值。
Description
技术领域
本发明涉及一种充放电控制装置、移动体及电力分担量确定方法。
本申请主张基于2015年2月18日于日本申请的日本专利申请2015-029728号的优先权，并将其内容援用于此。
背景技术
为了提高基于环境保护和油耗提高的寿命周期成本(LCC：Life Cycle Cost)，逐步推进利用电池等并实现了再生电力的再利用的设备的产品化。例如，也存在搭载电池并将再生电力储存到该电池中从而能够减少对系统的负载的电缆卷筒式电池辅助RTG(轮胎式龙门起重机(Rubber Tired Gantry Crane))等。
然而，电池与将汽油等作为燃料的发电机相比成本高，并且寿命只有短短几年，因此不易回收初期投资。
作为使用了电池的系统的投资回收不易的理由，可举出要求规格。例如，起重机所要求的输出性能为300kW且10秒，容量性能上为10kWh的值，既要求高输出又要求高容量。
电池的高容量化比较容易，在容量上过剩，但输出特性不太高，设计上，很多时候输出性能成为瓶颈。另一方面，使用锂离子电容器和EDLC(Electric Double-LayerCapacitor)时，高输出化比较容易且在输出上过剩，但相反地很多时候容量性能成为瓶颈。
因此，若能够并用电池等高容量设备和电容器等高输出设备，则对上述那样的要求规格也能够构成最佳的系统，且能够期待成本降低和投资回收提前。
并用高容量设备和高输出设备而向负载供电时，为了将系统最佳化并降低价格，如何对高容量设备和高输出设备分配电力的分担量至关重要。例如，专利文献1中记载有，若负载要求最大输出，则将来自高容量设备的输出设定为最大，并将不足的量由来自高输出设备的输出弥补的电力的分担方法。
以往技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2013-059223号公报
发明内容
发明要解决的技术课题
但是，专利文献1中记载的方法存在如下问题：即使在耐重复充放电的高输出设备的充电率绰绰有余的情况下，也无法加大高输出设备的分担量，因此无法最大限度地利用设备的特性，从而无法将系统最佳化的问题。
本发明提供一种能够解决上述课题的充放电控制装置、移动体及电力分担量确定方法。
用于解决技术课题的手段
根据本发明的第1方式，充放电控制装置为充放电系统的充放电控制装置，所述充放电系统具备：第一蓄电装置，能够在与负载之间充放电；及第二蓄电装置，能够在与负载之间充放电且特性与所述第一蓄电装置不同，并且，所述充放电控制装置具备：充电率获取部，获取所述第二蓄电装置的充电率；分担率设定部，根据所述充电率计算对所述第一蓄电装置的基于充电率的电力的分担率；及指令值生成部，根据基于所述充电率的分担率生成对所述第一蓄电装置的充放电中的电力的指令值。
根据本发明的第2方式，所述分担率设定部根据预先设定的第二蓄电装置的充电率的目标值与所述所获取的第二蓄电装置的充电率之差计算基于所述充电率的分担率。
根据本发明的第3方式，所述充电率获取部获取所述第一蓄电装置的充电率，所述分担率设定部根据预先设定的第一蓄电装置的充电率的目标值与所述所获取的第一蓄电装置的充电率之差及预先设定的第二蓄电装置的充电率的目标值与所述所获取的第二蓄电装置的充电率之差计算基于所述充电率的分担率。
根据本发明的第4方式，在将所述预先存储的第一蓄电装置的充电率的目标值与所述所获取的第一蓄电装置的充电率之差设为SOCLIBDIF，并将所述预先设定的第二蓄电装置的充电率的目标值与所述所获取的第二蓄电装置的充电率之差设为SOCLICDIF，并将a0、a1、a2及a3设为常数时，所述分担率设定部通过以下式计算基于所述充电率的分担率。
[数式1]
根据本发明的第5方式，所述充放电控制装置还具备：温度获取部，获取所述第一蓄电装置及所述第二蓄电装置的温度，所述分担率设定部根据所述所获取的第一蓄电装置的温度与预先设定的所述第一蓄电装置的温度的目标值之差及所述所获取的第二蓄电装置的温度与预先设定的所述第二蓄电装置的温度的目标值之差计算对所述第一蓄电装置的基于温度的电力的分担率，所述指令值生成部根据基于所述充电率的电力的分担率和基于所述温度的电力的分担率的加权平均计算对第一蓄电装置的所述指令值。
根据本发明的第6方式，所述充放电控制装置还具备：劣化度计算部，计算所述第一蓄电装置及所述第二蓄电装置的劣化度，所述分担率设定部根据所述计算出的第一蓄电装置的劣化度与预先设定的所述第一蓄电装置的劣化度的目标值之差及所述所获取的第二蓄电装置的劣化度与预先设定的所述第二蓄电装置的劣化度的目标值之差计算对所述第一蓄电装置的基于劣化度的电力的分担率，所述指令值生成部根据基于所述充电率的电力的分担率与基于所述劣化度的电力的分担率的加权平均计算对第一蓄电装置的所述指令值。
根据本发明的第7方式，所述充放电控制装置还具备：温度获取部，获取所述第一蓄电装置及所述第二蓄电装置的温度；及劣化度计算部，计算所述第一蓄电装置及所述第二蓄电装置的劣化度，所述分担率设定部计算基于所述所获取的第一蓄电装置的温度与预先设定的所述第一蓄电装置的温度的目标值之差及所述所获取的第二蓄电装置的温度与预先设定的所述第二蓄电装置的温度的目标值之差的对所述第一蓄电装置的基于温度的电力的分担率、基于所述计算出的第一蓄电装置的劣化度与预先设定的所述第一蓄电装置的劣化度的目标值之差及所述所获取的第二蓄电装置的劣化度与预先设定的所述第二蓄电装置的劣化度的目标值之差的对所述第一蓄电装置的基于劣化度的电力的分担率，所述指令值生成部根据基于所述充电率的电力的分担率、基于所述温度的电力的分担率及基于所述劣化度的电力的分担率的加权平均计算对所述第一蓄电装置的所述指令值。
根据本发明的第8方式，所述充放电控制装置中，所述第一蓄电装置的特性与所述第一蓄电装置相比为高容量，所述第二蓄电装置的特性与所述第一蓄电装置相比为高输出。
根据本发明的第9方式，所述充放电控制装置中，所述第二蓄电装置的特性与所述第一蓄电装置相比，充放电性能高。
根据本发明的第10方式，移动体具备上述任一方式所述的充放电控制装置。
根据本发明的第11方式，电力分担量确定方法在具备能够在与负载之间充放电的第一蓄电装置及能够在与负载之间充放电且特性与所述第一蓄电装置不同的第二蓄电装置的充放电系统中，获取所述第二蓄电装置的充电率，根据所述充电率计算对所述第一蓄电装置的基于充电率的电力的分担率，根据基于所述充电率的分担率生成对所述第一蓄电装置的充放电中的电力的指令值。
发明效果
根据上述充放电控制装置、移动体及电力分担量确定方法，能够将具备不同特性的蓄电装置的充放电系统设为有效发挥各蓄电装置的特性的最佳的系统。
附图说明
图1为表示本发明的第一实施方式中的充放电系统的结构的一例的概略框图。
图2为表示本发明的第一实施方式中的充放电控制装置的一例的框图。
图3为说明在本发明的第一实施方式中的充放电控制装置的处理中用到的参数的图。
图4为表示本发明的第一实施方式中的充放电控制装置的处理流程的图。
图5为说明本发明的第一实施方式中的电力分担控制的第一图。
图6A为说明本发明的第一实施方式中的电力分担控制的第二图。
图6B为说明本发明的第一实施方式中的电力分担控制的第三图。
图7为表示本发明的第二实施方式中的充放电控制装置的一例的框图。
图8为说明在本发明的第二实施方式中的充放电控制装置的处理中用到的参数的图。
图9为表示本发明的第二实施方式中的充放电控制装置的处理流程的图。
图10A为说明并用了高容量设备和高输出设备的充放电系统中的以往的电力分担控制的第一图。
图10B为说明并用了高容量设备和高输出设备的充放电系统中的以往的电力分担控制的第二图。
具体实施方式
＜第一实施方式＞
以下，参考图1～图6B对本发明的一实施方式的充放电控制装置进行说明。
图1为表示本发明的第一实施方式中的充放电系统的结构的一例的概略框图。如图1所示，充放电系统1具备充电设备110和移动体170。移动体170具备充放电控制装置100、DC/DC转换器120、锂离子电池130、锂离子电容器140、负载150及直流母线160。充电设备110、DC/DC转换器120、锂离子电容器140及负载150分别与直流母线160连接。DC/DC转换器120还与锂离子电池130连接。以下，将锂离子电池130记为Li电池130，将锂离子电容器140记为Li电容器140。
充放电系统1包括使用充电式的蓄电装置而工作的移动体170和充电设备110而构成。所谓移动体170例如为RTG(Rubber Tired Gantry Crane，轮胎式龙门起重机)或铁道车辆等。
负载150为消耗电力的装置。负载150例如为使RTG的起重机工作的马达及逆变器或照明装置和通信设备等辅助设备或它们的组合等，将消耗电力的各种装置视为负载150。
充电设备110具备用于将电力供给至外部的端子，并经由直流母线160向Li电池130、Li电容器140供给电力。Li电池130、Li电容器140储藏从充电设备110供给的电力，并向负载150供给电力。充电设备110可以一直向直流母线160输出电力，也可以间歇性地进行输出。例如，移动体170为火车时，仅在停靠在站点时与充电设备110连接并进行充电。例如，为与地面供电设备(充电设备110)连接的电池辅助RTG等时，能够一直进行充电。
Li电池130在与直流母线160之间进行充放电。Li电池130为高容量设备的一例。
DC/DC转换器120设置于Li电池130与直流母线160之间，并进行母线电压与电池电压的电压转换。
Li电容器140与直流母线160直接连接，并在与直流母线160之间进行充放电。Li电容器140为高输出设备的一例。
充放电控制装置100控制Li电池130和Li电容器140的充放电。充放电控制装置100控制DC/DC转换器120，从而控制Li电池130和Li电容器140在充放电中的电力分担。
如上所述，直流母线160与负载150连接，并且能够从充电设备110接受电力。Li电池130和Li电容器140在与直流母线160之间进行充放电。在此，Li电容器140例如与Li电池130等蓄电池相比，输出特性优异，能够输出更大的电力。另一方面，Li电池130与Li电容器140相比，在容量特性上具有优异的特性。如此，并用不同特性的Li电池130和Li电容器140而用作动力源，从而能够构筑最佳的系统。例如，通过具备Li电容器140，从而与仅具有输出特性存在课题的Li电池130的结构相比，能够减少Li电池130的峰值输出。只要Li电池130的峰值输出小，便能够将配合峰值电力而变成大容量的Li电池130设为更小的容量。还能够使DC/DC转换器120的输出变小。由此，充放电系统1中，能够减少制造成本和运用成本。本实施方式的充放电控制装置100控制电力分担以有效发挥Li电池130和Li电容器140的特性，并将充放电系统1最佳化。另外，图2中设为将DC/DC转换器设置于Li电池130的结构，但也可以设为在Li电容器140也设置DC/DC转换器的结构。例如，负载150为通用的逆变器等，且在直流母线160的电压的变动幅度上具有很大限制时，能够设为在Li电池130和Li电容器140上均连接DC/DC转换器的结构。
在此，利用图10A、图10B对并用了Li电池130和Li电容器140的供电系统的以往的控制方法的问题进行说明。
图10A为说明并用了高容量设备和高输出设备的充放电系统中的以往的电力分担控制的第一图。
图10B为说明并用了高容量设备和高输出设备的充放电系统中的以往的电力分担控制的第二图。
图10A为说明对负载所要求的电力设置阈值，且阈值以下的电力由高容量设备分担，由高输出设备分担超过阈值的电力的控制方法的图。
图10A中，纵轴表示负载所要求的电力，横轴表示时间。阈值41表示电力的阈值。第1次输出中，输出42B所表示的输出为由Li电池分担的输出。另一方面，输出42A所表示的输出为由Li电容器分担的输出。第2次输出43其值为阈值41以下，因此输出43由Li电池分担。
该控制方法中，对Li电池的输出值设定限度，对于不足部分由Li电容器来弥补，从而能够弥补输出性能易成为瓶颈的Li电池的缺陷。但是，存在如下问题：即使在耐重复充放电的Li电容器的充电率绰绰有余的情况下，也无法加大Li电容器的分担量，因此无法进行发挥设备的特性的分担，从而无法将系统最佳化。
图10B为说明首先使用Li电容器且若充电率下降则使用Li电池的控制方法的图。与图10A相同，纵轴表示负载所要求的电力，横轴表示时间。图10B的第1次输出中，输出44A所表示的输出为由Li电容器分担的输出。在此，通过输出44A的输出而使得Li电容器的充电率下降。输出44B所表示的输出及第2次输出45不得不由Li电池来分担。
该控制方法中，优先使用耐重复充放电的Li电容器，从而成为有效发挥高输出设备的特性的控制。但是，该控制方法中，无法由Li电容器输出之后的输出不得不由Li电池来分担。因此，可能要求Li电池具有高输出性能。Li电池的输出性能易成为瓶颈，因此根据所要求的输出而无法应用该控制方法或即便能够应用也有可能因Li电池的高输出化而难以减少系统成本。
因此，本实施方式中，提供有效发挥Li电池130和Li电容器140这两者的特性的电力分担的确定方法，而不是如图10A、图10B中所例示的控制方法。
图2为表示本发明的第一实施方式中的充放电控制装置100的一例的框图。充放电控制装置100为具备能够在与负载之间充放电的第一蓄电装置(Li电池130)和能够在与负载之间充放电且特性与第一蓄电装置不同的第二蓄电装置(Li电容器140)的充放电系统的充放电控制装置。
如图2所示，充放电控制装置100至少具备充电率获取部11、分担率设定部12、指令值生成部13、动力再生判定部14及存储部15。
充电率获取部11获取Li电池130和Li电容器140的充电率。关于充电率的获取，例如能够通过测定Li电池130的开路电压并指定与该开路电压相对应的充电率来进行。对于Li电容器140也相同。
分担率设定部12根据由充电率获取部11获取的充电率设定Li电池130在充放电中的电力的分担率即“基于充电率的分担率”。
指令值生成部13根据由分担率设定部12设定的基于充电率的分担率生成针对Li电池130的充放电的电力指令值。
动力再生判定部14根据来自负载150的要求负载、Li电池130及Li电容器140的充电率等判定是进行动力运行还是再生运行。
存储部15存储在基于充电率的分担率的设定中用到的各种参数等。另外，以下有时将充电率标记为SOC(充电状态(state of charge))。
图3为说明在本发明的第一实施方式中的充放电控制装置的处理中用到的参数的图。
参数“Powering”及“Breaking”为区分动力运行还是再生运行的标志。例如，动力再生判定部14若判定为进行动力运行，则对“Powering”的值设定真(true)，并对“Breaking”的值设定伪(false)。另外，“Breaking”＝真时，视为包括再生运行时及充电时这两个状态。以下，将这些参数称为动力/再生标志。
“SOCLIB”为当前的Li电池130的SOC。“SOCLIC”为当前的Li电容器140的SOC。充电率获取部11获取Li电池130的SOC，并对“SOCLIB”设定该值。充电率获取部11获取Li电容器140的SOC，并对“SOCLIC”设定该值。“SOCLIB”、“SOCLIC”例如用“50％”等表示。
这些“Powering”～“SOCLIC”的参数为从运行中的充放电系统1中获取的变量。
“SOCLIBDT”为表示动力运行时的Li电池130的目标SOC的常数。“SOCLICDT”为表示动力运行时的Li电容器140的目标SOC的常数。“SOCLIBCT”为表示再生运行时的Li电池130的目标SOC的常数。“SOCLICCT”为表示再生运行时的Li电容器140的目标SOC的常数。
“a0”及“a1”为用于计算后述Li电池130的分担系数α的系数。“a0”的值越大，越能够加大Li电容器140的电力的分担。“a1”的值越大，则在Li电池130或Li电容器140的当前的SOC与目标SOC的偏差大时，越能够加大偏差小的那一方的电力的分担。
这些“SOCLIBDT”～“a1”的参数被预先设定，并记录于存储部15中。“SOCLIBDT”～“SOCLICCT”的值为按每个蓄电设备设定的值。“a0”、“a1”为按每个移动体170设定的值，例如在铁道和RTG中，“a0”、“a1”的值可以不同。
从上到下“Powering”～“a1”的参数为由分担率设定部12在分担系数α的计算中用到的输入参数。
“SOCLIBDIF”为Li电池130的当前的充电率即SOCLIB与目标SOC(SOCLIBDT或SOCLIBCT)的偏差。“SOCLICDIF”为Li电容器140的当前的充电率即SOCLIC与目标SOC(SOCLICDT或SOCLICCT)的偏差。具体而言，Powering＝真、Breaking＝伪，即为动力时，如下定义SOCLIBDIF、SOCLICDIF。
SOCLIBDIF＝SOCLIB-SOCLIBDT……(1)
SOCLICDIF＝SOCLIC-SOCLICDT……(2)
除上述以外的情况下，如下定义。
SOCLIBDIF＝SOCLIBCT-SOCLIB……(3)
SOCLICDIF＝SOCLICCT-SOCLIC……(4)
“α”为Li电池130(第一蓄电装置)的分担系数。分担系数α为表示充放电中的Li电池130所分担的电力的比例的值。分担率设定部12利用SOCLIBDIF、SOCLICDIF，例如用以下式计算分担系数α。
[数式2]
图4为表示本发明的第一实施方式中的充放电控制装置的处理流程的图。
利用图4对充放电控制装置100计算电力分担量的处理进行说明。
首先，假定存在来自负载150的输出要求。指令值生成部13获取来自负载的要求电力。充电率获取部11获取Li电池130和Li电容器140的SOC(步骤S11)。充电率获取部11将所获取的SOC输出至分担率设定部12。分担率设定部12将所获取的Li电池130的SOC设定为SOCLIB，并将所获取的Li电容器140的SOC设定为SOCLIC。
接着，由动力再生判定部14判定是动力运行还是再生运行，并将该结果设定为动力/再生标志。分担率设定部12获取动力再生判定部14所设定的动力/再生标志(步骤S12)。接着，关于Li电池130和Li电容器140，分担率设定部12计算目标SOC与当前的SOC的偏差(步骤S13)。具体而言，在步骤S12中表示动力/再生标志为动力运行的情况下(Powering＝真及Breaking＝伪)，分担率设定部12从存储部15中读取动力运行时的Li电池130的目标SOC即SOCLIBDT和Li电容器140的目标SOC即SOCLICDT。关于Li电池130，分担率设定部12通过上述式(1)计算与目标SOC的偏差SOCLIBDIF。关于Li电容器140，分担率设定部12通过上述式(2)计算与目标SOC的偏差SOCLICDIF。
另一方面，在表示动力/再生标志为再生运行的情况下(除Powering＝真及Breaking＝伪以外的情况)，分担率设定部12从存储部15读取再生运行时的Li电池130的目标SOC即SOCLIBCT和Li电容器140的目标SOC即SOCLICCT。关于Li电池130，分担率设定部12通过式(3)计算与目标SOC的偏差SOCLIBDIF。关于Li电容器140，分担率设定部12通过式(4)计算SOCLICDIF。
接着，分担率设定部12计算分担系数α(步骤S14)。具体而言，分担率设定部12从存储部15读取参数a0、a1，并将a0、a1和在步骤S13中计算出的SOCLIBDIF、SOCLICDIF代入式(5)而求出分担系数α。分担率设定部12将分担系数α输出至指令值生成部13。接着，指令值生成部13计算来自负载150的要求电力乘以α的值，并将计算出的值作为电力指令值输出至DC/DC转换器120(步骤S15)。DC/DC转换器120根据电力指令值调整电压，并控制对直流母线160的供给电力。Li电池130中通过DC/DC转换器120的控制而消耗与分担系数α相应的电力。Li电容器140中消耗从要求电力中减去由Li电池130分担的电力量的电力。由此，Li电池130和Li电容器140的电力分担量被控制。
另外，充电时，指令值生成部13进行对充电设备110进行几千瓦的充电的充电指令。指令值生成部13计算对充电设备110指令的充电电力和乘以分担系数α而由Li电池130充电的电力，并向DC/DC转换器120输出电力指令值。DC/DC转换器120控制施加于Li电池130的电压，并以与分担系数α相应的量被充电到Li电池130中且剩余部分被充到Li电容器140的方式控制。
图5为说明本发明的第一实施方式中的电力分担量控制的第一图。
图5的上图表示进行了本实施方式的电力分担量控制时的Li电池130和Li电容器140的分担量的变化的一例。图5的上图中，纵轴表示负载所要求的电力，横轴表示时间。以电力51A表示的分担分界线55的上侧的区域表示Li电容器140所分担的电力。以电力51B表示的分担分界线55的下侧的区域表示Li电池130所分担的电力。同样，以电力52A表示的区域表示Li电容器140所分担的电力，以电力52B表示的区域表示Li电池130所分担的电力。图5的上图表示如下工作，在第1次输出中，输出的最初的阶段由容器140分担负载所要求的一半左右的电力，随着输出，Li电容器140的分担量逐渐减少，并由Li电池130分担该量的工作。
图5的下图表示Li电池130及Li电容器140的SOC的变化的一例。图5的下图中，纵轴表示SOC，横轴表示时间。线53表示Li电池130的SOC的变化。线54表示Li电容器140的SOC的变化。如图5的下图所示，表示即使输出前Li电池130与Li电容器140的SOC为相同值，Li电容器140也迅速放电，因此SOC的下降比Li电池130快，与其相比，Li电池130的SOC的下降缓慢。
回到图5的上图，对动力运行时的与Li电池130相关的与目标SOC的偏差SOCLIBDIF和与Li电容器140相关的与目标SOC的偏差SOCLICDIF进行比较。Li电容器140比Li电池130放电急剧，因此即使正当进行第1次输出时SOCLICDIF的值也逐渐变得更小。可知，若将此应用到式(5)中并求出α，则可获得大于输出开始时的α的值。即，Li电池130的分担量根据输出而增加，因此例如可获得如图5的上图那样的分担量的变化。
另外，式(5)中，若对a0的值设定更大的值，则分担系数α的值变小，从而能够进一步加大Li电容器140的分担量。该情况下，图5的上图中，分担分界线55向箭头57的方向移动。相反，若对a0的值设定较小的值，则分担分界线55向箭头56的方向移动。即，通过调整a0的值，能够容易通过Li电容器140而分担电力。
图6A为说明本发明的第一实施方式中的电力分担控制的第二图。
图6A为说明对式(5)中的a1的影响的图。图6A中，纵轴表示负载所要求的电力，横轴表示时间。电力61A表示Li电容器140所分担的电力，电力61B表示Li电池130所分担的电力。线62、63表示分担分界线的一例。式(5)中，若将a1的值设定得较大，则计算出如使与目标SOC的偏差即SOCLIBDIF和SOCLICDIF的值较小的一方分担得更多的分担系数α。例如，动力运行时，若优先使用Li电容器140，则SOCLIC下降，若与SOCLICDT之差变小，则基于式(5)的分担系数α的值变大，Li电池130的分担增加，但a1的值越大，分担系数α的增加越急剧。图6A的例中，a1的值较大时，成为迅速校正SOCLIBDIF与SOCLICDIF的偏差的α，例如成为如线62那样的分担分界线。另一方面，若a1的值较小，则成为缓慢校正SOCLIBDIF与SOCLICDIF的偏差的α，例如成为如线63那样的分担分界线。即，通过调整a1的值，能够在Li电容器140的SOC绰绰有余时(SOCLICDIF较大时)使Li电容器140分担更多的电力，在Li电池130的SOC绰绰有余时(SOCLIBDIF较大时)使Li电池130分担更多的电力。
图6B为说明本发明的第一实施方式中的电力分担控制的第三图。
图6B为对通过上述式(5)确定了负载分担时，如导致分担的电力超过阈值情况下的控制进行说明的图。本实施方式中，纵轴表示负载所要求的电力，横轴表示时间。阈值65表示Li电池130所分担的电力的阈值。阈值65是例如照虚线66所示那样进行电力分担，则为了避免Li电池130的容量变得不足等的状况而设置的限度。该阈值例如与SOC建立对应关联而预先记录于存储部15。分担率设定部12将计算出的分担系数α和要求负载相乘而与阈值进行比较。相乘的值大于阈值时，分担率设定部12将该阈值除以要求负载的值作为校正后的分担系数α而输出至指令值生成部13。由此，能够将Li电池130所分担的电力设定在阈值以内，并将剩余部分分担给Li电容器140。
根据本实施方式，通过调整a0、a1，在具有耐重复充放电的特性的Li电容器140绰绰有余时，能够将更多的电力分担给Li电容器140，且能够设为考虑设备特性/状态的电力分担。通过调整a0、a1，能够防止Li电容器140停止充电，因此无需使Li电池130分担全部，而能够减少系统成本。通过根据负载的特性来调整a0、a1，从而将充放电的效率最佳化。
另外，上述例中，以作为第一蓄电装置的一例使用了高容量设备(Li电池130)且作为第二蓄电装置的一例使用了高输出设备(Li电容器140)的情况为例进行了说明，但并不限定于此。例如可以设为第一蓄电装置和第二蓄电装置均为Li电池，将相对为高容量的Li电池与第一蓄电装置建立对应关联，且将相对高输出的Li电池与第二蓄电装置建立对应关联的结构。可以设为将高容量/高输出但经不住重复充放电的蓄电设备与第一蓄电装置建立对应关联，且将相对地低容量/低输出但耐重复充放电的蓄电设备与第二蓄电装置建立对应关联的结构。可以设为将充电所需时间长的蓄电设备与第一蓄电装置建立对应关联，且将充电所需时间短的蓄电设备与第二蓄电装置建立对应关联的结构。另外，本说明书中将耐重复充放电的蓄电设备或充电所需时间短的蓄电设备称为充放电性能高。
作为第一实施方式的变形例，在作为第一蓄电装置使用了高容量设备且作为第二蓄电装置使用了高输出设备的充放电系统中，只获取高输出设备的SOC，另一方面，高容量设备的SOC视为恒定，且还能够通过式(5)设定电力分担。该情况下，式(5)中，SOCLIBDIF的值成为常数，根据SOCLICDIF的值设定电力分担。
将式(5)进一步一般化，还能够设为在SOCLICDIF和SOCLIBDIF上加以偏移值的以下式。另外，a2、a3为常数。
[数式3]
＜第二实施方式＞
以下，参考图7～图9对本发明的第二实施方式的充放电控制装置进行说明。
第二实施方式还考虑温度和设备的劣化度而设定电力分担。Li电池130及Li电容器140的特性通过温度和劣化度而变化。因此，本实施方式中，除了第一实施方式的SOC之外，还使用这些参数设定电力分担。此外，由于时间常数不同，因此SOC、温度、设备劣化度通过赋予将时间常数和影响度考虑在内的加权而确定电力分担量。例如，SOC以秒单位变化，且影响度较大。温度以时间单位变化，影响度为中等程度。劣化度以月单位变化，且影响度为最低。
图7为表示本发明的第二实施方式中的充放电控制装置的一例的框图。
如图7所示，本实施方式中的充放电控制装置100具备温度获取部16和劣化度计算部17。本实施方式的负载率设定部12a除了基于SOC的分担系数α之外，还计算基于温度的分担系数β和基于劣化度的分担系数γ。本实施方式的指令值生成部13a计算分担系数α、β、γ的加权平均，并根据计算出的加权平均生成电力指令值。其他结构与第一实施方式相同。
温度获取部16获取Li电池130及Li电容器140的温度。例如，温度获取部16获取由设置于各设备的温度传感器测定的温度。
劣化度计算部17获取Li电池130及Li电容器140的劣化度。关于劣化度的计算，例如可以根据充放电时的每单位时间的电压的变化和电流计算静电容量，并根据静电容量的减少程度计算。或者，可以根据充放电的总次数或使用时间计算劣化程度。
负载率设定部12a用以下式计算基于温度的分担系数β。
[数式4]
在此，β为对Li电池130(第一蓄电装置)的基于温度的分担系数。TLIBDIF为Li电池130的温度与Li电池130的目标温度的偏差的绝对值。TLICDIF为Li电容器140的温度与Li电容器140的目标温度的偏差的绝对值。
负载率设定部12a用以下式计算基于劣化度的分担系数γ。
[数式5]
在此，γ为对Li电池130(第一蓄电装置)的基于劣化度的分担系数。DLIBDIF为Li电池130的劣化度与Li电池130的目标劣化度的偏差的绝对值。DLICDIF为Li电容器140的劣化度与Li电容器140的目标劣化度的偏差的绝对值。
另外，基于温度的分担系数β的计算及基于劣化度的分担系数γ的计算中，动力与再生没有区别。关于a0、a1，与第一实施方式相同。
图8为说明在本发明的第二实施方式中的充放电控制装置的处理中用到的参数的图。
如图所示，参数“PLS”为负载所要求的电力。或者，由其他供电设备分担负载所要求的电力中的一部分时，PLS为从负载所要求的电力减去供电设备所分担的电力的值。
“WSOC”为对基于SOC的分担系数α的加权。“WT”为对基于温度的分担系数β的加权。“WD”为对基于劣化度的分担系数γ的加权。这些WSOC、WT、WD作为预先设定的常数而记录于存储部15中。这些常数中，SOC的影响最大，因此WSOC成为最大的值。基于温度的影响为中等程度，因此WT的大小成为中等程度。劣化度的影响最低，因此WD的值成为最小的值。
“α”为基于SOC的分担系数。“β”为基于温度的分担系数。“γ”为基于劣化度的分担系数。关于这些α、β、γ的计算方法如上所述。这些参数为变量。
“TLIB”为Li电池130的目标温度。“TLIC”为Li电容器140的目标温度。“DLIB”为Li电池130的目标劣化度。“DLIC”为Li电容器140的目标劣化度。这些参数作为预先设定的常数而预先记录于存储部15。
图9为表示本发明的第二实施方式中的充放电控制装置的处理流程的图。
利用图9对计算本实施方式的电力分担量的处理进行说明。
首先，与第一实施方式同样地存在来自负载150的输出要求时，指令值生成部13获取来自负载的要求电力(PLS)。充电率获取部11获取Li电池130和Li电容器140的SOC，负载率设定部12a计算基于SOC的分担系数α(步骤S21)。与此同时，温度获取部16获取Li电池130和Li电容器140的温度。温度获取部16将所获取的温度输出至负载率设定部12a。负载率设定部12a从存储部15读取TLIB来计算所获取的Li电池130的温度与TLIB的偏差的绝对值TLIBDIF。负载率设定部12a从存储部15读取TLIC来计算所获取的Li电容器140的温度与TLIC的偏差的绝对值TLICDIF。负载率设定部12a通过式(7)计算基于温度的分担系数β(步骤S22)。并且，与此同时，劣化度计算部17计算Li电池130和Li电容器140的劣化度。劣化度计算部17将计算出的劣化度输出至负载率设定部12a。负载率设定部12a从存储部15读取DLIB来计算所获取的Li电池130的劣化度与DLIB的偏差的绝对值DLIBDIF。负载率设定部12a从存储部15读取DLIC来计算所获取的Li电容器140的劣化度与DLIC的偏差的绝对值DLICDIF。负载率设定部12a通过式(8)计算基于劣化度的分担系数γ(步骤S23)。
接着，负载率设定部12a将计算出的α、β、γ输出至指令值生成部13。指令值生成部13从存储部15读取WSOC、WT、WD，用以下式计算对Li电池130的电力指令值(步骤S24)。
[数式6]
指令值生成部13以计算出的电力指令值PDCDC控制DC/DC转换器120。
根据本实施方式，能够设为除第一实施方式之外还将温度/劣化的状态考虑在内的分担，且还能够实现设备的长寿命化。
另外，优选考虑温度及劣化度的影响而计算电力分担，但可以仅根据SOC和温度控制电力分担，也可以仅根据SOC和劣化度控制电力分担。
此外，在不脱离本发明的宗旨的范围内，能够适当将上述实施方式中的构成要件替换成周知的构成要件。并且，该发明的技术范围并不限定于上述实施方式，在不脱离本发明的宗旨的范围内，能够加以各种变更。
产业上的可利用性
根据上述充放电控制装置、移动体及电力分担量确定方法，能够将具备不同特性的蓄电装置的充放电系统设为有效发挥各蓄电装置的特性的最佳的系统。
符号说明
100-充放电控制装置，110-充电设备，120-DC/DC转换器，130-锂离子电池，140-锂离子电容器，150-负载，160-母线，11-充电率获取部，12-分担率设定部，13-指令值生成部，14-动力再生判定部，15-存储部，16-温度获取部，17-劣化度计算部。
Claims (11)
1.一种充放电控制装置，其为充放电系统的充放电控制装置，所述充放电系统具备：第一蓄电装置，能够在与负载之间充放电；及第二蓄电装置，能够在与负载之间充放电且特性与所述第一蓄电装置不同，所述充放电控制装置具备：
充电率获取部，获取所述第二蓄电装置的充电率；
分担率设定部，根据所述充电率计算对所述第一蓄电装置的基于充电率的电力的分担率；及
指令值生成部，根据基于所述充电率的分担率生成对所述第一蓄电装置的充放电中的电力的指令值。
2.根据权利要求1所述的充放电控制装置，其中，
所述分担率设定部根据预先设定的第二蓄电装置的充电率的目标值与所述所获取的第二蓄电装置的充电率之差计算基于所述充电率的分担率。
3.根据权利要求1或2所述的充放电控制装置，其中，
所述充电率获取部获取所述第一蓄电装置的充电率，
所述分担率设定部根据预先设定的第一蓄电装置的充电率的目标值与所述所获取的第一蓄电装置的充电率之差及预先设定的第二蓄电装置的充电率的目标值与所述所获取的第二蓄电装置的充电率之差计算基于所述充电率的分担率。
4.根据权利要求3所述的充放电控制装置，其中，
在将所述预先存储的第一蓄电装置的充电率的目标值与所述所获取的第一蓄电装置的充电率之差设为SOCLIBDIF，并将所述预先设定的第二蓄电装置的充电率的目标值与所述所获取的第二蓄电装置的充电率之差设为SOCLICDIF，并将a0、a1、a2及a3设为常数时，所述分担率设定部通过以下式计算基于所述充电率的分担率，
[数式1]
<mrow>
<mi>&alpha;</mi>
<mo>=</mo>
<mfrac>
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<mrow>
<mo>(</mo>
<msub>
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<mrow>
<mi>L</mi>
<mi>I</mi>
<mi>B</mi>
<mi>D</mi>
<mi>I</mi>
<mi>F</mi>
</mrow>
</msub>
<mo>+</mo>
<msub>
<mi>a</mi>
<mn>3</mn>
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<mn>31</mn>
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<mrow>
<msub>
<mi>a</mi>
<mn>0</mn>
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<mo>&times;</mo>
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<mrow>
<mo>(</mo>
<msub>
<mi>SOC</mi>
<mrow>
<mi>L</mi>
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<mi>I</mi>
<mi>F</mi>
</mrow>
</msub>
<mo>+</mo>
<msub>
<mi>a</mi>
<mn>2</mn>
</msub>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mrow>
<mi>a</mi>
<mn>1</mn>
</mrow>
</msup>
<mo>+</mo>
<msup>
<mrow>
<mo>(</mo>
<msub>
<mi>SOC</mi>
<mrow>
<mi>L</mi>
<mi>I</mi>
<mi>B</mi>
<mi>D</mi>
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</mrow>
</msub>
<mo>+</mo>
<msub>
<mi>a</mi>
<mn>3</mn>
</msub>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mrow>
<mi>a</mi>
<mn>1</mn>
</mrow>
</msup>
</mrow>
</mfrac>
<mo>.</mo>
</mrow>
5.根据权利要求1至4中任一项所述的充放电控制装置，其还具备：
温度获取部，获取所述第一蓄电装置及所述第二蓄电装置的温度，
所述分担率设定部根据所述所获取的第一蓄电装置的温度与预先设定的所述第一蓄电装置的温度的目标值之差及所述所获取的第二蓄电装置的温度与预先设定的所述第二蓄电装置的温度的目标值之差计算对所述第一蓄电装置的基于温度的电力的分担率，
所述指令值生成部根据基于所述充电率的电力的分担率和基于所述温度的电力的分担率的加权平均计算对第一蓄电装置的所述指令值。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的充放电控制装置，其还具备：
劣化度计算部，计算所述第一蓄电装置及所述第二蓄电装置的劣化度，
所述分担率设定部根据所述计算出的第一蓄电装置的劣化度与预先设定的所述第一蓄电装置的劣化度的目标值之差及所述所获取的第二蓄电装置的劣化度与预先设定的所述第二蓄电装置的劣化度的目标值之差计算对所述第一蓄电装置的基于劣化度的电力的分担率，
所述指令值生成部根据基于所述充电率的电力的分担率与基于所述劣化度的电力的分担率的加权平均计算对第一蓄电装置的所述指令值。
7.根据权利要求1至4中任一项所述的充放电控制装置，其还具备：
温度获取部，获取所述第一蓄电装置及所述第二蓄电装置的温度；及
劣化度计算部，计算所述第一蓄电装置及所述第二蓄电装置的劣化度，
所述分担率设定部计算基于所述所获取的第一蓄电装置的温度与预先设定的所述第一蓄电装置的温度的目标值之差及所述所获取的第二蓄电装置的温度与预先设定的所述第二蓄电装置的温度的目标值之差的对所述第一蓄电装置的基于温度的电力的分担率、基于所述计算出的第一蓄电装置的劣化度与预先设定的所述第一蓄电装置的劣化度的目标值之差及所述所获取的第二蓄电装置的劣化度与预先设定的所述第二蓄电装置的劣化度的目标值之差的对所述第一蓄电装置的基于劣化度的电力的分担率，
所述指令值生成部根据基于所述充电率的电力的分担率、基于所述温度的电力的分担率及基于所述劣化度的电力的分担率的加权平均计算对所述第一蓄电装置的所述指令值。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的充放电控制装置，其中，
所述第一蓄电装置的特性与所述第一蓄电装置相比为高容量，所述第二蓄电装置的特性与所述第一蓄电装置相比为高输出。
9.根据权利要求1至7中任一项所述的充放电控制装置，其中，
所述第二蓄电装置的特性与所述第一蓄电装置相比，充放电性能高。
10.一种移动体，其具备权利要求1至9中任一项所述的充放电控制装置。
11.一种电力分担量确定方法，在具备能够在与负载之间充放电的第一蓄电装置及能够在与负载之间充放电且特性与所述第一蓄电装置不同的第二蓄电装置的充放电系统中，
获取所述第二蓄电装置的充电率，
根据所述充电率计算对所述第一蓄电装置的基于充电率的电力的分担率，
根据基于所述充电率的分担率生成对所述第一蓄电装置的充放电中的电力的指令值。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| REG | Reference to a national code |
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| GR01 | Patent grant | ||
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