JP2016101086A - 電池キャビネット管理方法、装置及び電池管理システム - Google Patents

Abstract

【課題】電池キャビネット管理方法、電池キャビネット管理装置及び電池管理システムを提供する。【解決手段】電池キャビネット管理方法は、電池キャビネットアレイにおける各電池キャビネットをリアルタイムに検出するステップと、故障していると検出された電池キャビネットを電池キャビネットアレイから退出するステップと、電池キャビネットアレイのパラメータ算出から、故障した電池キャビネットを除外するステップとを備える。【選択図】図１

Description

本願は、エネルギー蓄積技術分野に関し、特に、電池キャビネット管理方法、装置及び電池管理システムに関する。

電池エネルギー蓄積システムは、新エネルギー発電、電気自動車充電のランダム性、波動性との問題を解決し、新エネルギー発電による円滑な出力を実現し、新エネルギー発電及び電気自動車充電による電力網における電圧、周波数及び位相の変化を効果的に調節することができる。関連技術における電池エネルギー蓄積システムは、ＥＭＳ（Ｅｎｅｒｇｙ Ｍａｎａｇｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ，エネルギー管理システム）、ＰＣＳ（Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ、パワー変換システム）及びエネルギー蓄積ユニットを備え、ＰＣＳは、スイッチング素子により互いに接続されたパワー変換部及びコントローラを備え、エネルギー蓄積ユニットは、動力線により互いに接続された電池パック及びＢＭＳ（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｇａｇｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ、電池管理システム）を備える。

関連技術においては、電池の設置、点検及びメンテナンスを便利にするために、電池キャビネットでエネルギー蓄積ユニットを実現し、電池キャビネットに標準の取付構造を設置すると共に、動力線及び電池インターフェースを配設することにより、電池モジュールの挿抜を実現することができる。また、関連技術においては、複数の電池キャビネットを接続し、アレイを構成することにより、電池エネルギー蓄積システムにおけるエネルギー蓄積ユニットを実現することができる。

しかしながら、発明者は、関連技術における電池キャビネットアレイにおいて、ある電池キャビネットが、故障したとき、電池エネルギー蓄積システム全体は、稼動を停止する必要があるため、システムの信頼性に対する要求を満たすことができないとわかった。

関連技術における問題を解決するために、本願は、電池キャビネット管理方法、装置及び電池管理システムを提供する。

本願実施例の第１の態様によれば、電池キャビネットアレイにおける各電池キャビネットをリアルタイムに検出するステップと、故障していると検出された電池キャビネットを電池キャビネットアレイから退出するステップと、電池キャビネットアレイのパラメータ算出から故障した電池キャビネットを除外するステップとを備える電池キャビネット管理方法が提供される。

本願実施例の第２の態様によれば、電池キャビネットアレイにおける各電池キャビネットをリアルタイムに検出するための第１検出モジュールと、故障していると検出された電池キャビネットを電池キャビネットアレイから退出する電池キャビネット退出モジュールと、電池キャビネットアレイのパラメータ算出から故障した電池キャビネットを除外するための除外モジュールと備える電池キャビネット管理装置が提供される。

本願実施例の第３の態様によれば、プロセッサと、プロセッサが実行可能な指令を記憶するためのメモリとを備えるＢＭＳが提供され、ここで、プロセッサは、電池キャビネットアレイにおける各電池キャビネットをリアルタイムに検出し、故障していると検出された電池キャビネットを電池キャビネットアレイから退出し、電池キャビネットアレイのパラメータ算出から故障した電池キャビネットを除外するように配置されている。

本願の実施例が提供する技術方案は、下記のような有益な効果を有する。
電池エネルギー蓄積システムにおける電池キャビネットアレイにおいては、ある電池キャビネットが故障したとき、当該故障した電池キャビネットを自動的に退出することができるため、電池エネルギー蓄積システム全体の正常稼動に影響を与えない。
以上の一般な説明及び以下の詳細な説明は単なる例示および解釈に過ぎず、本願を限定するものではないことを理解すべきである。

ここでの図面は明細書に取り込まれて本明細書の一部を構成し、本発明に合致する実施例を示し、明細書と共に本発明の原理の解釈に用いられる。
１つの例示的な実施例が示す電池キャビネット管理方法のフローチャートである。 図１の実施例が示す電池エネルギー蓄積システムの概念図である。 もう１つの例示的な実施例が示す電池キャビネット管理方法のフローチャートである。 図３の実施例が示す電池エネルギー蓄積システムにおける全ての電池キャビネットが充放電可能である、システムのアーキテクチャ図の概念図である。 １つの例示的な実施例が示す電池キャビネット管理装置により当該機能を実現する概念ブロック図である。 もう１つの例示的な実施例が示す電池キャビネット管理装置により当該機能を実現する詳細なブロック図である。 １つの例示的な実施例が示すエネルギー蓄積システムの構成ブロック図である。

ここでは、例示的な実施例について詳細な説明を行う。このような例示は図面に表される。以下における説明が図面に関わるとき、特に示さない限り、異なる図面における同じ数字は、同じ又は類似の要素を表す。また、以下の例示的な実施例において説明される実施形態は、本発明と相一致する全ての実施形態を代表するものではなく、これは特許請求の範囲において詳述した、本発明の一部と相一致する装置と方法の例に過ぎない。

図１は、１つの例示的な実施例が示す電池キャビネット管理方法のフローチャートであり、次のステップを備える。

ステップＳ１０においては、電池キャビネットアレイにおける各電池キャビネットの稼動状態をリアルタイムに検出する。

ＢＭＳを用いて各電池キャビネットの電圧、電流及び通信状態をリアルタイムにモニタリングし、故障していると検出された電池キャビネットに対して標識を付与することが好ましい。

電圧、電流及び通信状態は、電池エネルギー蓄積システムが正常に稼動できるかどうかに関わる主な指標である。この好ましい実施例においては、電池キャビネットにおけるこれらの指標をリアルタイムにモニタリングすることにより、電池エネルギー蓄積システム全体の正常稼動に影響を与える可能性のある電池キャビネットをリアルタイムに発見することを確保することができる。

また、ＢＭＳを用いてシステムの稼動状態をリアルタイムにモニタリングすることにより、自動的にモニタリングすることができ、人工的にモニタリングする負担を低減することができる。

ステップＳ２０においては、故障していると検出された電池キャビネットを電池キャビネットアレイから退出する。

本実施例が関連技術との１つの重要な相違点は、次の通りである。本実施例においては、故障した電池キャビネットのみを退出し、電池エネルギー蓄積システム全体の稼動を停止しないため、システム稼動の信頼性を大幅に向上させる。

ＢＭＳがパワー変換システムＰＣＳに対して充放電停止を要求し、全ての電池キャビネットの高圧を切断し、ＢＭＳがＰＣＳに対して標識が付与された、故障した電池キャビネットを除いた電池キャビネットに高圧を出力するように要求し、ＢＭＳがＰＣＳに対して充放電許可を要求することが好ましい。

図２は、図１の実施例が示す電池エネルギー蓄積システムの概念図であり、図における高圧母線×は、充放電電流がなく、電池キャビネット退出に成功したことを示す。１＃ＳＢＭＵ（Ｓｕｂ Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｇａｇｅｍｅｎｔ Ｕｎｉｔ、子電池管理ユニット）は、１号の電池キャビネットを示し、２＃ＳＢＭＵは、２号の電池キャビネットを示し、Ｎ＃ＳＢＭＵは、Ｎ号の電池キャビネットを示し、ＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ、コントローラエリアネットワーク）バスは、通信回線であり、ＭＢＭＵ（Ｍａｉｎ Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｇａｇｅｍｅｎｔ Ｕｎｉｔ，主電池管理ユニット）は、管理用の主電池キャビネットであり、ＣＡＮバスによりＰＣＳと通信する。

ステップＳ３０においては、電池キャビネットアレイのパラメータ算出から故障した電池キャビネットを除外する。

図３は、もう１つの例示的な実施例が示す電池キャビネット管理方法のフローチャートであり、次のステップを更に備える。

ステップＳ４０においては、故障した電池キャビネットが正常回復しているかどうかを検出する。

ＢＭＳを用いて故障した電池キャビネットの電圧、電流及び通信状態があらかじめ設定されたキャビネットへの参入条件を満たすかどうかを検出し、あらかじめ設定されたキャビネットへの参入条件を満たした場合、故障した電池キャビネットが正常に回復していると確認し、正常に回復した電池キャビネットに対して付与された故障標識をクリアすることが好ましい。

電圧、電流及び通信状態は、電池エネルギー蓄積システムが正常に稼動できるかどうかに関わる主な指標である。この好ましい実施例は、電池キャビネットにおけるこれらの指標をリアルタイムにモニタリングすることにより、電池キャビネットが正常に回復しているかどうかをリアルタイムに検出することができる。例えば、キャビネットへの参入条件を満たすと判断し、放電過程、充電過程及び静置状態における電圧差は、異なるはずである。パワーオンされた電池キャビネットの電圧はＵｏｎであり、パワーオンされなかった電池キャビネットの電圧は、Ｕｏｆｆである。充電過程においては、Ｕｏｎ＞Ｕｏｆｆ且つＵｏｎ-Ｕｏｆｆ＜１５Ｖであり、放電過程においては、Ｕｏｎ＜Ｕｏｆｆであり、且つＵｏｆｆ-Ｕｏｎ＜１５Ｖであり、静置した状態においては、ＵｏｎとＵｏｆｆとの間における電圧差は８Ｖよりも小さい。上述した電圧差を満たしたとき、パワーオンを試みることができる。

ＢＭＳを用いてリアルタイムにモニタリングすることにより、自動的にモニタリングすることができ、人工的にモニタリングする負担を低減することができる。

ステップＳ５０においては、正常に回復した電池キャビネットを電池キャビネットアレイに参入させる。

ＢＭＳを用いてＰＣＳに対して充放電停止を要求し、高圧を切断し、ＢＭＳがＰＣＳに対して全ての電池キャビネットに高圧を出力するように要求し、ＢＭＳがＰＣＳに対して充放電許可を要求することが好ましい。

図４は、図３の実施例が示す電池エネルギー蓄積システムの概念図であり、図における⇔標識は、高圧システム回路が充放電可能であると示し、故障した２＃ＳＢＭＵが自動的に電池キャビネットに参入することに成功し、正常に電流を充放電することができ、システムが正常に稼動していることを示す。

上述した好ましい実施例においては、充放電が停止された状態で、電池キャビネットから退出する、又は電池キャビネットに参入するため、電流が流れたままの状態で継電器を開閉することが許可されない。

ステップＳ６０においては、正常に回復した電池キャビネットを電池キャビネットアレイのパラメータ算出に参入させる。

パワーダウンで稼動することが実現できるかどうかは、システムのパラメータ次第であり、システムのパラメータは、標定／読み書きされても良い。本願実施例は、電池キャビネットからの退出及び電池キャビネットへの参入において、故障した電池キャビネットをパラメータ算出からタイムリーに除外し、又は、正常に回復した電池キャビネットをパラメータ算出にタイムリーに参入させるため、電池エネルギー蓄積システムが適切なパワーで正常に稼動するようにすることができる。

図５は、１つの例示的な実施例が示す電池キャビネット管理装置のブロック図である。当該電池キャビネット管理装置は、電池キャビネットアレイにおける各電池キャビネットをリアルタイムに検出するための第１検出モジュール１０と、故障していると検出された電池キャビネットを電池キャビネットアレイから退出するための電池キャビネット退出モジュール２０と、電池キャビネットアレイのパラメータ算出から故障した電池キャビネットを除外するための除外モジュール３０とを備える。

本実施例における電池キャビネット管理装置は、ある電池キャビネットが故障した場合、当該故障した電池キャビネットを自動的に退出するため、電池エネルギー蓄積システム全体の正常稼動に影響を与えない。

図６は、もう１つの例示的な実施例が示す電池キャビネット管理装置のブロック図である。当該電池キャビネット管理装置は、故障した電池キャビネットが正常に回復しているかどうかを検出するための第２検出モジュール４０と、正常に回復した電池キャビネットを電池キャビネットアレイに参入させる電池キャビネット参入モジュール５０と、正常に回復した電池キャビネットを電池キャビネットアレイのパラメータ算出に参入させるための参入モジュール６０とを更に備える。

本実施例の電池キャビネット管理装置は、故障した、ある電池キャビネットが正常に回復したとき、当該電池キャビネットを自動的に参入させることができるため、電池エネルギー蓄積システム全体の正常稼動に影響を与えない。

図７は、１つの例示的な実施例が示す１つのＢＭＳのブロック図である。ＢＭＳ１９００は、１つ又は複数のプロセッサをさらに備える処理モジュール１９２２と、例えば、アプリケーションプログラムである、処理モジュール１９２２が実行可能な指令を記憶し、メモリリソースを代表するメモリ１９３２とを備える。メモリ１９３２に記憶されているアプリケーションプログラムは、それぞれが１グループ分の指令に対応する１つ又は１つ以上のモジュールを含んでも良い。なお、処理モジュール１９２２は、電池キャビネットアレイにおける各電池キャビネットをリアルタイムに検出し、故障していると検出された電池キャビネットを電池キャビネットアレイから退出し、電池キャビネットアレイのパラメータ算出から故障した電池キャビネットを除外する指令を実行するように配置されている。

上述したＢＭＳにおいては、処理モジュール１９２２はさらに、故障した電池キャビネットが正常に回復しているかどうかを検出し、正常に回復した電池キャビネットを電池キャビネットアレイに参入させ、正常に回復した電池キャビネットを電池キャビネットアレイのパラメータ算出に参入させる指令を実行するように配置されている。

装置１９００は、装置１９００の電源管理をするように配置されている１つの電源モジュール１９２６と、装置１９００をネットワークに接続するように配置されている１つの有線又は無線ネットワークインターフェース１９５０と、１つの入出力（Ｉ/Ｏ）インターフェース１９５８とを更に含んでも良い。装置１９００は、メモリ１９３２に記憶されている以下のようなオペレーティングシステムを操作することができ、例えば、Ｗｉｎｄｏｗｓ(登録商標) Ｓｅｒｖｅｒ、Ｍａｃ ＯＳ Ｘ、Ｕｎｉｘ(登録商標)、Ｌｉｎｕｘ(登録商標)、ＦｒｅｅＢＳＤ又は類似するものである。

例示的な実施例においては、非臨時的なコンピュータによる読取可能な記憶媒体を提供し、前記記憶媒体における指令がＢＭＳのプロセッサにより実行されるとき、ＢＭＳは１つの電池キャビネット管理方法を実行することができる。前記方法は、電池キャビネットアレイにおける各電池キャビネットをリアルタイムに検出するステップと、故障していると検出された電池キャビネットを電池キャビネットアレイから退出するステップと、電池キャビネットアレイのパラメータ算出から故障した電池キャビネットを除外するステップとを備える。また、前記方法は、故障した電池キャビネットが正常に回復しているかどうかを検出するステップと、正常に回復した電池キャビネットを電池キャビネットアレイに参入させるステップと、正常に回復した電池キャビネットを電池キャビネットアレイのパラメータ算出に参入させるステップとを更に備える。

上述した内容から、当業者は、本発明の上述した実施例が下記のような有益な効果を有することが分かった。
１．電池キャビネットアレイにおいて、ある電池キャビネットが故障したとき、当該故障した電池キャビネットを自動的に退出することができるため、電池エネルギー蓄積システム全体の正常稼動に影響を与えない。
２．故障した電池キャビネットが正常に回復した後、システムは、稼動要求を満たす電池キャビネットを自動的に判断し、システム全体に参入させ、人が介入する必要はない。

当然、当業者が理解すべきことは、上述した本願における各モジュール又は各ステップは、汎用のコンピュータ装置により実現することができ、それらは１つのコンピュータ装置に集約されても良く、又は、複数のコンピュータ装置からなるネットワークに分布しても良い。選択的に、それらは、コンピュータ装置が実行可能なプログラムコードにより実現することができ、そのため、それらを記憶装置に記憶してコンピュータにより実行し、それらをそれぞれ各集積回路モジュールとし、又は、それらにおける複数のモジュール又はステップを１つの集積回路モジュールとすることができる。このように、本願は、如何なる特定のハードウェア及びソフトウェアに限定されるものではない。

当業者は明細書を検討し、ここで開示した発明を実践した後、本発明のその他の実施方案を容易に想到することができる。本願は本発明の全ての変更、用途又は適応性の変化を含む。これらの変更、用途又は適応性の変化は本発明の一般的な原理に従っており、本発明に未開示の本技術分野における周知技術又は慣用技術手段を含む。明細書及び実施例は例示的なものに過ぎず、本発明の真の範囲及び主旨は以下の特許請求の範囲によって示される。

本発明は、上記で説明した、また図面において示した精確な構造に限定されず、その範囲を逸脱しない前提のもとで種々の変更及び修正を行うことができることを理解すべきである。本発明の範囲は付された特許請求の範囲によってのみ限定される。

Claims (10)

1. 電池キャビネットアレイにおける各電池キャビネットの稼動状態をリアルタイムに検出するステップと、
   故障していると検出された電池キャビネットを前記電池キャビネットアレイから退出するステップと、
   前記電池キャビネットアレイのパラメータ算出から、前記故障した電池キャビネットを除外するステップとを備えることを特徴とする電池キャビネット管理方法。
2. 前記故障した電池キャビネットが正常に回復しているかどうかを検出するステップと、
   前記正常に回復した電池キャビネットを前記電池キャビネットアレイに参入させるステップと、
   前記正常に回復した電池キャビネットを前記電池キャビネットアレイのパラメータ算出に参入させるステップとを更に備えることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 電池管理システムＢＭＳを用いて前記各電池キャビネットの電圧、電流及び通信状態をリアルタイムにモニタリングし、故障していると検出された電池キャビネットに対して標識を付与することを特徴とする請求項２に記載の方法。
4. 故障していると検出された電池キャビネットを前記電池キャビネットアレイから退出するステップは、前記ＢＭＳがパワー変換システムＰＣＳに対して充放電停止を要求し、全ての電池キャビネットの高圧を切断するステップと、前記ＢＭＳが前記ＰＣＳに対して前記標識が付与された、故障した電池キャビネットを除いた電池キャビネットに高圧を出力するように要求するステップと、前記ＢＭＳが前記ＰＣＳに対して前記標識が付与された、故障した電池キャビネットを除いた電池キャビネットに対して充放電を再開するように要求を送信するステップとを備えることを特徴とする請求項３に記載の方法。
5. 前記故障した電池キャビネットが正常に回復しているかどうかを検出するステップは、前記ＢＭＳが、前記故障した電池キャビネットの電圧、電流及び通信状態が予め設定されたキャビネットへの参入条件を満たすかどうかを検出するステップと、前記予め設定されたキャビネットへの参入条件を満たした場合、前記故障した電池キャビネットが正常に回復していると確認し、前記正常に回復した電池キャビネットに対して付与された前記標識をクリアするステップとを備えることを特徴とする請求項３に記載の方法。
6. 前記正常に回復した電池キャビネットを前記電池キャビネットアレイに参入させるステップは、前記ＢＭＳが前記ＰＣＳに対して充放電停止を要求し、高圧を切断するステップと、前記ＢＭＳが前記ＰＣＳに対して全ての前記電池キャビネットに高圧を出力するように要求するステップと、前記ＢＭＳが前記ＰＣＳに対して充放電許可を要求するステップとを備えることを特徴とする請求項５に記載の方法。
7. 電池キャビネットアレイにおける各電池キャビネットの稼動状態をリアルタイムに検出するための第１検出モジュールと、
   故障していると検出された電池キャビネットを前記電池キャビネットアレイから退出するための電池キャビネット退出モジュールと、
   前記電池キャビネットアレイのパラメータ算出から前記故障した電池キャビネットを除外するための除外モジュールとを備えることを特徴とする電池キャビネット管理装置。
8. 前記故障した電池キャビネットが正常に回復しているかどうかを検出するための第２検出モジュールと、
   前記正常に回復した電池キャビネットを前記電池キャビネットアレイに参入させるための電池キャビネット参入モジュールと、
   前記正常に回復した電池キャビネットを前記電池キャビネットアレイのパラメータ算出に参入させるための参入モジュールとを更に備えることを特徴とする請求項７に記載の装置。
9. プロセッサと、
   プロセッサが実行可能な指令を記憶するためのメモリとを備え、
   前記プロセッサは、電池キャビネットアレイにおける各電池キャビネットをリアルタイムに検出し、故障していると検出された電池キャビネットを前記電池キャビネットアレイから退出し、前記電池キャビネットアレイのパラメータ算出から前記故障した電池キャビネットを除外するように配置されていることを特徴とする電池管理システム。
10. 前記プロセッサは更に、前記故障した電池キャビネットが正常に回復しているかどうかを検出し、前記正常に回復した電池キャビネットを前記電池キャビネットアレイに参入させ、前記正常に回復した電池キャビネットを前記電池キャビネットアレイのパラメータ算出に参入させるように配置されていることを特徴とする請求項９に記載の電池管理システム。

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