TW202410525A - 二次電池的活化系統 - Google Patents

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丹野諭
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日商東洋體系股份有限公司
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Abstract

二次電池(30)的活化系統(1)的電力轉換控制部(2)係在1個以上的活化裝置單元(10)執行放電工程的狀況中，蓄電部(3)的電壓(Vbat)為所定上限值(V_H)以下時，執行將從活化裝置單元(10)放出的電力充電至蓄電部(3)的第1控制，在1個以上的活化裝置單元(10)執行充電工程的狀況中，電壓(Vbat)為所定下限值(V_L)以上時，執行將蓄電部(3)的電力供給至執行充電工程的活化裝置單元(10)的第2控制。

Description

二次電池的活化系統
本發明係關於執行二次電池的活化處理之二次電池的活化系統。
作為二次電池的活化系統，公知有日本特開2021-182525號公報所記載者。該活化系統係二次電池的製造時，執行所組裝之二次電池的活化處理者，具備3個第1～第3載置棚、3個第1～第3充放電裝置及控制裝置等。第1～第3充放電裝置分別具有電源。
在該活化系統中，作為活化處理，執行前期工程、中期工程及後期工程。在此前期工程中，藉由第1充放電裝置，對於被收容於第1載置棚的二次電池，執行充電處理，在中期工程中，藉由第2充放電裝置，對於被收容於第2載置棚的二次電池，執行重複進行充電與放電的充放電處理。
進而，在後期工程中，藉由第3充放電裝置，對於被收容於第3載置棚的二次電池，執行重複進行比中期工程還高電力等級之充電與放電的充放電處理。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2021-182525號公報
[發明所欲解決之課題]
在二次電池的活化系統中，一般作為執行二次電池的放電工程的手法，公知使用放電電路將電力轉換成熱能的手法。在此手法的狀況中，無法再次利用蓄積於二次電池內的電力。此外，在將放電電力轉換成熱能而進行處理的關係上，起因於需要用以處理排熱之空調用的電力等，電力消費量會增大。
又，作為執行二次電池的放電工程的其他手法，也公知組合商用地交流電源及雙向AC/DC轉換器而作為電源使用，並且將二次電池的放電電力透過雙向AC/DC轉換器轉換成交流電力並再生的手法。在此手法的狀況中，二次電池的電壓低時，將二次電池的放電電力透過雙向AC/DC轉換器轉換成交流電力之際的電力轉換效率低，故無法有效獲得再生電力。
本發明係為了解決前述課題所發明者，目的為提供在充電工程時可再利用活化二次電池之際的放電工程時的放電電力，可謀求節約能源化之二次電池的活化系統。 [用以解決課題之手段]
為了達成前述目的，請求項1的發明是一種二次電池的活化系統，係藉由包含執行二次電池的充電之充電工程與執行自該二次電池的放電之放電工程的活化工程，使該二次電池活化之二次電池的活化系統，其特徵為具備：蓄電部，係可對電力進行充放電；N個(N為複數)活化裝置單元，係分別連接於複數二次電池，構成為可執行充電工程及放電工程；活化控制器，係控制該N個活化裝置單元之充電工程及放電工程的執行；控制電路部，係連接於蓄電部及N個活化裝置單元，構成為可執行蓄電部與活化裝置單元之間的電力收授動作；及電路控制器，係控制該控制電路部所致之電力收授動作；電路控制器，係在以N個活化裝置單元的至少1個即第1活化裝置單元執行放電工程之方式藉由活化控制器控制的狀況中，蓄電部的電壓及充電率的一方即剩餘容量參數表示在蓄電部為可充電的狀態之所定上限值以下的範圍內時，以從第1活化裝置單元放出的電力充電至蓄電部之方式，執行控制控制電路部的第1控制，在以N個活化裝置單元的至少1個即第2活化裝置單元執行充電工程之方式藉由活化控制器控制的狀況中，剩餘容量參數表示在蓄電部為可放電的狀態之所定下限值以上的範圍內時，以蓄電部的電力供給至第2活化裝置單元之方式，執行控制控制電路部的第2控制。
依據此二次電池的活化系統，在以N個活化裝置單元的至少1個即第1活化裝置單元執行放電工程之方式藉由活化控制器控制的狀況中，蓄電部的電壓及充電率的一方即剩餘容量參數表示在蓄電部為可充電的狀態之所定上限值以下的範圍內時，藉由電路控制器，以從第1活化裝置單元放出的電力充電至蓄電部之方式，執行控制控制電路部的第1控制。藉此，在蓄電部為可充放電的狀態時，從在於放電工程的第1活化裝置單元放出的電力會被充電至蓄電部。
又，在以N個活化裝置單元的至少1個即第2活化裝置單元執行充電工程之方式藉由活化控制器控制的狀況中，蓄電部的剩餘容量參數表示在蓄電部為可放電的狀態之所定下限值以上的範圍內時，以藉由電路控制器，將蓄電部的電力供給至第2活化裝置單元之方式，執行控制控制電路部的第2控制。藉此，在蓄電部為可充放電的狀態時，蓄電部的電力會被充電至在於充電工程的第2活化裝置單元。
如上所述，在蓄電部為可充放電的狀態時，可將從在於放電工程的活化裝置單元的複數二次電池放出的電力充電至蓄電部，並且可將蓄電部的電力供給至在於充電工程的活化裝置單元的複數二次電池。所以，可將來自在於放電工程之活化裝置單元的複數二次電池的放電電力，有效地再利用於對在於充電工程之活化裝置單元的複數二次電池的充電。
請求項2的發明係於請求項1所記載之二次電池的活化系統中，更具備：放電電路，係用以將N個活化裝置單元之各複數二次電池的電力轉換成熱能並進行放電；電路控制器，係在蓄電部的剩餘容量參數超過所定上限值時，中止第1控制；活化控制器，係在以執行放電工程之方式控制第1活化裝置單元的狀況中，電路控制器中止第1控制時，以第1活化裝置單元之複數二次電池的電力透過放電電路放電之方式控制放電電路。
依據此二次電池的活化系統，藉由電路控制器，在蓄電部的剩餘容量參數超過所定上限值時，也就是說蓄電部為無法充電的狀態時，中止第1控制。然後，在第1活化裝置單元執行放電工程的狀況中，電路控制器中止第1控制時，藉由活化控制器，以第1活化裝置單元之複數二次電池的電力透過放電電路放電之方式控制放電電路。藉此，在蓄電部無法充電的狀態時，透過中止蓄電部的充電，可迴避蓄電部成為過充電狀態，可保護蓄電部。
請求項3的發明係於請求項1或2所記載之二次電池的活化系統中，控制電路部連接電源；控制電路部，係在第2活化裝置單元執行充電工程的狀況中，蓄電部的剩餘容量參數為未滿所定下限值時，中止第2控制，並且電源的電力被供給至第2活化裝置單元。
依據此二次電池的活化系統，在第2活化裝置單元執行充電工程的狀況中，蓄電部的剩餘容量參數為未滿所定下限值時，藉由控制電路部，中止第2控制，並且電源的電力被供給至第2活化裝置單元。所以，即使在因為蓄電部是無法放電的狀態，中止來自蓄電部之對第2活化裝置單元的電力供給的狀況中，也可藉由來自電源的電力供給，適切執行第2活化裝置單元之充電工程。此外，可將放電工程時之來自二次電池的放電電力有效地再利用於充電工程之對二次電池的充電，因此可抑制來自電源的電力供給。結果，作為系統整體，可進行電力負擔的均等化。
請求項4的發明係於請求項3所記載之二次電池的活化系統中，電源係為商用交流電源；控制電路部，係具有包含將來自商用交流電源的交流電力轉換成直流電力之AC/DC轉換器的AC/DC電源電路。
依據此二次電池的活化系統，可將來自商用交流電源的交流電力透過AC/DC電源電路的AC/DC轉換器轉換成直流電力，使用其直流電力，執行活化裝置單元的充電工程。藉此，可容易確保使用於充電工程的電力。
請求項5的發明係於請求項1或2所記載之二次電池的活化系統中，控制電路部連接商用交流電源；控制電路部，係具有：雙向DC/DC電路，係連接於蓄電部與N個活化裝置單元，包含雙向DC/DC轉換器；及AC/DC電源電路，係連接於商用交流電源，包含AC/DC轉換器；電路控制器，係以第1控制的執行中，從第1活化裝置單元放出的電力藉由雙向DC/DC電路被供給至蓄電部之方式，控制控制電路部，在以第2活化裝置單元執行充電工程之方式藉由活化控制器控制的狀況中，蓄電部的剩餘容量參數為未滿所定下限值時，以中止第2控制，並且商用交流電源的交流電力藉由AC/DC電源電路被轉換成直流電力而被供給至第2活化裝置單元之方式，控制控制電路部。
依據此二次電池的活化系統，在第1控制的執行中，蓄電部為可充放電的狀態時，可將從在於放電工程的第1活化裝置單元放出的電力充電至蓄電部。另一方面，在第2活化裝置單元正在執行充電工程的狀況中，蓄電部是無法放電的狀態時，可藉由來自商用交流電源的電力供給，執行第2活化裝置單元的充電工程。進而、可使用包含雙向DC/DC轉換器的雙向DC/DC電路與包含AC/DC轉換器的AC/DC電源電路，來實現可獲得以上之作用效果的控制電路部。此外，可將放電工程時之來自二次電池的放電電力有效地再利用於充電工程之對二次電池的充電，因此可抑制來自商用交流電源的電力供給，結果，作為系統整體，可進行電力負擔的均等化。
以下，一邊參照圖式，一邊針對本發明的一執行形態之二次電池的活化系統進行說明。本實施形態的圖1所示的活化系統1係執行二次電池30的製造時所組裝之二次電池30的活化處理者，具備電力轉換控制部2、蓄電部3、控制管理裝置4、個人電腦5及N個(N為複數)活化裝置單元10(僅圖示2個)等。
在該活化系統1的狀況中，於電力轉換控制部2電性連接蓄電部3、商用交流電源6及N個活化裝置單元10。又，於控制管理裝置4電性連接個人電腦5及N個活化裝置單元10。
蓄電部3係組合了大容量電池及電性電路(都未圖示)者，如後述般，以伴隨電力轉換控制部2的控制，在與至少1個活化裝置單元10之間執行電力收授之方式構成。
電力轉換控制部2係如後述般，以執行蓄電部3與活化裝置單元10之間的電力收授的控制，與從商用交流電源6對活化裝置單元10的電力供給的控制之方式構成。再者，在本實施形態中，電力轉換控制部2相當於控制電路部。
控制管理裝置4係例如由具備CPU、記憶體、儲存器及輸出入介面等的微電腦所構成，在活化裝置單元10與個人電腦5之間執行各種訊號的發送接收。具體來說，控制管理裝置4係將來自活化裝置單元10的各種檢測資料等發送至個人電腦5，並且將來自個人電腦5的後述之指令訊號發送至活化裝置單元10。
個人電腦5係用以控制活化裝置單元10的活化處理者。如後述般，個人電腦5係依據從控制管理裝置4接收的各種檢測資料等，決定各活化裝置單元10的活化處理的工程，將表示其的指令訊號，透過控制管理裝置4發送至各活化裝置單元10。藉此，控制各活化裝置單元10之活化處理的執行狀態。再者，在本實施形態中，個人電腦5相當於活化控制器。
如圖2所示，電力轉換控制部2係將1個雙向DC/DC控制電路21、1個AC/DC電源電路22及1個逆流防止電路23作為1組，具備N組的電力控制電路部20。1組電力控制電路部20係如後述般，以控制蓄電部3與1個活化裝置單元10之間的電力收授之方式構成。
如圖3所示，雙向DC/DC控制電路21係具備電路控制器21a及雙向DC/DC電路21b，設置在蓄電部3與活化裝置單元10之間，並且電性連接於兩者。在以下的說明中，將雙向DC/DC控制電路21與活化裝置單元10的後述的充放電電源部11之間的電流路徑之電壓稱為「匯流排電壓Vbus」。
電路控制器21a係例如由具備CPU、記憶體、儲存器及輸出入介面等的微電腦所構成。於該電路控制器21a，連接蓄電部電壓感測器21d及匯流排電壓感測器21e。
該蓄電部電壓感測器21d係檢測蓄電部3的電壓(以下稱為「電池電壓Vbat」)，將表示其的檢測訊號輸出至電路控制器21a。再者，在本實施形態中，電池電壓Vbat相當於剩餘容量參數。
又，匯流排電壓感測器21e係檢測匯流排電壓Vbus，將表示其的檢測訊號輸出至電路控制器21a。再者，將匯流排電壓感測器21e連接於後述的充放電控制器12，以將表示匯流排電壓Vbus的訊號從充放電控制器12輸入至電路控制器21a之方式構成亦可。
雙向DC/DC電路21b係具備雙向DC/DC轉換器21c及各種電性電路(未圖示)。雙向DC/DC轉換器21c係藉由電路控制器21a控制，執行將來自蓄電部3的直流電力進行變壓並供給至活化裝置單元10的放電動作，與將來自活化裝置單元10的直流電力進行變壓並供給至蓄電部3的充電動作。
電路控制器21a係如後述般，依據電池電壓Vbat及活化裝置單元10的動作狀態，控制雙向DC/DC轉換器21c，藉此控制蓄電部3與活化裝置單元10之間的充放電。
又，AC/DC電源電路22係設置在商用交流電源6與逆流防止電路23之間，連接於兩者。AC/DC電源電路22具備AC/DC轉換器22a及各種電性電路(未圖示)，以將從商用交流電源6輸入的交流電壓藉由AC/DC轉換器22a轉換成直流電壓，時常輸出至逆流防止電路23之方式構成。在以下的說明中，將AC/DC電源電路22之輸出側的電壓稱為「電源電壓V1」。
進而，逆流防止電路23係組合二極體及FET者，其輸出端電性連接於雙向DC/DC控制電路21與活化裝置單元10的充放電電源部11之間的電流路徑。
該逆流防止電路23係以在電源電壓V1未滿匯流排電壓Vbus時，時刻阻止來自電流路徑的直流電流流通至AC/DC電源電路22側，另一方面，在電源電壓V1為匯流排電壓Vbus以上時，將來自AC/DC電源電路22的直流電流，時刻流通於電流路徑側之方式構成。
以下，針對活化裝置單元10進行說明。如圖1所示，活化裝置單元10具備M(M為複數)個充放電電源部11(僅圖示2個)。該充放電電源部11係執行二次電池30的活化處理者，在活化處理之際，活化對象的二次電池30被連接於各充放電電源部11。亦即，活化裝置單元10以可同時執行M個二次電池30的活化處理之方式構成。
又，作為活化處理，於1週期的活化處理中，依序執行充電工程、休止工程、放電工程及休止工程。此時，對於二次電池30，執行1週期以上的活化處理。該充電工程係為執行二次電池30的充電的工程，放電工程係為執行來自二次電池30的放電的工程。
本實施形態的狀況中，作為放電工程，如後述般，依據蓄電部3是否是可充電的狀態，執行第1放電工程或第2放電工程。該第1放電工程係蓄電部3為可充電的狀態時，將從二次電池30放出的電力充電至蓄電部3的工程。又，該第2放電工程係蓄電部3為無法充電的狀態時，將從二次電池30放出的電力透過後述的放電電路13a轉換成熱能並進行放電的工程。
又，休止工程係為停止二次電池30的充電及來自二次電池30的放電的工程。再者，於1週期的活化處理中，以依序執行放電工程、休止工程、充電工程及休止工程之方式構成亦可。
如圖4所示，充放電電源部11具備充放電控制器12及充放電控制電路13。充放電控制電路13具備放電電路13a及各種電性電路(未圖示)，連接於充放電控制器12及二次電池30。充放電控制電路13係藉由被充放電控制器12控制，執行連接於充放電控制電路13之二次電池30的充放電動作。
又，放電電路13a係在上述的第2放電工程的執行中，將連接於充放電控制電路13之二次電池30的電力轉換成熱能並進行放電。
另一方面，充放電控制器12係由具備CPU、記憶體、儲存器及輸出入介面等的微電腦所構成。於該充放電控制器12，電性連接電池電壓感測器14、電池充放電電流感測器15及電池溫度感測器16。再者，電池溫度感測器16以代替充放電控制器12，電性連接於控制管理裝置4之方式構成。
電池電壓感測器14係檢測連接於充放電電源部11之二次電池30的電壓Vsb(以下稱為「電池電壓Vsb」)，將表示其的檢測訊號輸出至充放電控制器12。又，電池充放電電流感測器15係檢測連接於充放電電源部11之二次電池30的充電電流或放電電流(以下稱為「充放電電流Isb」)，將表示其的檢測訊號輸出至充放電控制器12。
進而，電池溫度感測器16係檢測連接於充放電電源部11之二次電池30的溫度Tsb(以下稱為「電池溫度Tsb」)，將表示其的檢測訊號輸出至充放電控制器12。
充放電控制器12係依據以上的3個感測器14～16的檢測訊號，取得電池電壓Vsb、充放電電流Isb及電池溫度Tsb，將包含該等資料的各種檢測資料，透過控制管理裝置4，發送至個人電腦5。
接著，一邊參照圖5～6一邊針對工程決定處理進行說明。該工程決定處理係於個人電腦5中，依據預先設定的條件及前述的各種檢測資料，決定活化裝置單元10的活化處理的工程者。更具體來說，該工程決定處理係針對各活化裝置單元10以所定控制週期執行。再者，後述的各種旗標之值設為被記憶於個人電腦5內的記憶裝置者。
在該工程決定處理中，首先判定本次的控制時序是否是控制開始時(圖5/STEP1)。該判定為肯定(圖5/STEP1...YES)，本次的控制時序是控制開始時的時候，充電工程旗標F_CHARGE、休止工程旗標F_STOP、第1放電工程旗標F_DISCHA_1及第2放電工程旗標F_DISCHA_2都被設定為「0」，並且放電工程結束旗標F_END被設定為「1」(圖5/STEP2)。
另一方面，前述的判定為否定(圖5/STEP1... NO)，本次的控制時序不是控制開始時的時候，或如上所述般執行5個旗標的設定處理之後，判定放電工程結束旗標F_END是否為「1」(圖5/STEP3)。該放電工程結束旗標F_END如上所述般在控制開始時被設定為「1」，並且如後述般，控制對象的活化裝置單元10在於放電工程結束後的休止工程時被設定為「1」。
該判定為肯定(圖5/STEP3...YES)時，亦即是控制開始時的時候，或控制對象的活化裝置單元10在於放電工程結束後的休止工程時，判定充電開始條件是否成立(圖5/STEP4)。
該充電開始條件係為活化裝置單元10之充電工程的開始條件，在後述的(c1)～(c2)的條件都成立時，判定為充電開始條件成立，在其以外時，則判定為充電開始條件不成立。
(c1)為了實施活化處理，二次電池30的電池電壓Vsb在所定電壓範圍內。 (c2)為了實施活化處理，二次電池30的電池溫度Tsb在所定溫度範圍內。
前述的判定為否定(圖5/STEP4...NO)，充電開始條件不成立時，指令訊號被輸出至控制管理裝置4(圖5/STEP6)。該指令訊號包含前述5個旗標之值。之後，結束本處理。
另一方面，該判定為肯定(圖5/STEP4... YES)，充電開始條件成立時，為了表示其狀況，充電旗標F_CHARGE被設定為「1」，並且放電工程結束旗標F_END被設定為「0」(圖5/STEP5)。此時，如後述般，充電工程旗標F_CHARGE=1時，於活化裝置單元10中執行充電工程。
接下來，如上所述，指令訊號被輸出至控制管理裝置4(圖5/STEP6)，之後，結束本處理。
另一方面，前述的判定為否定(圖5/STEP3... NO)，放電工程結束旗標F_END=0時，判定充電工程旗標F_CHARGE是否為「1」(圖5/STEP7)。
該判定為肯定(圖5/STEP7...YES)，於活化裝置單元10中執行充電工程時，判定充電結束條件是否成立(圖5/STEP8)。該充電結束條件係為活化裝置單元10之充電工程的結束條件，在後述的(c3)～(c4)的條件成立時，判定為充電結束條件成立，在其以外時，則判定為充電結束條件不成立。
(c3)電池電壓Vsb達到所定滿充電值。 (c4)充電工程開始後經過所定設定時間。
該判定為否定(圖5/STEP8...NO)，充電結束條件不成立時，如上所述，指令訊號被輸出至控制管理裝置4(圖5/STEP6)，之後，結束本處理。
另一方面，該判定為肯定(圖5/STEP8... YES)，充電結束條件成立時，為了表示應結束充電工程而執行休止工程一事，充電旗標F_CHARGE被設定為「0」，並且休止工程旗標F_STOP被設定為「1」(圖5/STEP9)。
接下來，如上所述，指令訊號被輸出至控制管理裝置4(圖5/STEP6)，之後，結束本處理。
另一方面，前述的判定為否定(圖5/STEP7... NO)，於活化裝置單元10中並未執行充電工程時，判定休止工程旗標F_STOP是否為「1」(圖6/STEP10)。
該判定為肯定(圖6/STEP10...YES)，充電工程後之休止工程的執行中時，判定放電開始條件是否成立(圖6/STEP11)。
該放電開始條件係為活化裝置單元10之放電工程的開始條件，在後述的(c5)～(c6)的條件成立時，判定為放電開始條件成立，在其以外時，則判定為放電開始條件不成立。
(c5)電池溫度Tsb成為所定判定值以下。 (c6)電池電壓Vsb在所定電壓範圍內。
該判定為否定(圖6/STEP11...NO)，放電開始條件不成立時，如上所述，指令訊號被輸出至控制管理裝置4(圖5/STEP6)，之後，結束本處理。
另一方面，該判定為肯定(圖6/STEP11... YES)，放電開始條件成立時，判定匯流排電壓Vbus是否大於所定值Vref(圖6/STEP12)。
該判定為否定(STEP12...NO)時，為了表示應結束休止工程而開始第1放電工程一事，休止工程旗標F_STOP被設定為「0」，並且第1放電工程旗標F_DISCHA_1被設定為「1」(圖6/STEP13)。此時，如後述般，第1放電工程旗標F_DISCHA_1=1時，於活化裝置單元10中執行第1放電工程。
接下來，如上所述，指令訊號被輸出至控制管理裝置4(圖5/STEP6)，之後，結束本處理。
另一方面，該判定為肯定(圖6/STEP12... YES)，Vbus＞Vref成立時，為了表示應停止休止工程而執行第2放電工程一事，休止工程旗標F_STOP被設定為「0」，並且第2放電工程旗標F_DISCHA_2被設定為「1」(圖6/STEP14)。此時，如後述般，第2放電工程旗標F_DISCHA_2=1時，於活化裝置單元10中執行第2放電工程。
接下來，如上所述，指令訊號被輸出至控制管理裝置4(圖5/STEP6)，之後，結束本處理。
另一方面，前述的判定為否定(圖6/STEP10... NO)，正在執行第1放電工程或第2放電工程時，判定放電結束條件是否成立(圖6/STEP15)。
該放電結束條件係為活化裝置單元10之第1放電工程或第2放電工程的結束條件，在後述的(c7)～(c8)的條件成立時，判定為放電結束條件成立，在其以外時，則判定為放電結束條件不成立。
(c7)電池電壓Vsb成為所定結束值以下。該所定結束值被設定為比前述之所定滿充電值還小之值。 (c8)放電工程開始後經過所定設定時間。
該判定為肯定(圖6/STEP15...YES)，放電結束條件成立時，為了表示應停止第1放電工程或第2放電工程而執行休止工程一事，第1放電工程旗標F_DISCHA_1及第2放電工程旗標F_DISCHA_2被設定為「0」，並且放電工程結束旗標F_END被設定為「1」(圖6/STEP16)。
接下來，如上所述，指令訊號被輸出至控制管理裝置4(圖5/STEP6)，之後，結束本處理。
另一方面，該判定為否定(圖6/STEP15...NO)，放電結束條件不成立時，判定匯流排電壓Vbus是否大於所定值Vref(圖6/STEP17)。
該判定為否定(圖6/STEP17...NO)，Vbus≦Vref成立時，為了表示應執行第1放電工程一事，第1放電工程旗標F_DISCHA_1被設定為「1」，並且第2放電工程旗標F_DISCHA_2被設定為「0」(圖6/STEP18)。
接下來，如上所述，指令訊號被輸出至控制管理裝置4(圖5/STEP6)，之後，結束本處理。
另一方面，該判定為肯定(圖6/STEP17... YES)，Vbus＞Vref成立時，為了表示應執行第2放電工程一事，第2放電工程旗標F_DISCHA_2被設定為「1」，並且第1放電工程旗標F_DISCHA_1被設定為「0」(圖6/STEP19)。
接下來，如上所述，指令訊號被輸出至控制管理裝置4(圖5/STEP6)，之後，結束本處理。
接著，一邊參照圖7，一邊針對活化裝置單元10之活化處理進行說明。在該活化處理中，如以下所述，依據來自個人電腦5的指令訊號所包含之前述的5個旗標之值，執行活化處理的各工程，於活化裝置單元10的M個充放電控制器12中同時執行。
如圖7所示，首先讀取包含於指令訊號的5個旗標之值(圖7/STEP31)。
接下來，判定前述的充電工程旗標F_CHARGE是否為「1」(圖7/STEP32)。
該判定為肯定(圖7/STEP32...YES)，充電工程旗標F_CHARGE為1時，執行充電工程控制(圖7/STEP33)。在該充電工程控制中，以來自電力轉換控制部2的電力被供給至二次電池30之方式，控制活化裝置單元10的充放電控制電路13。亦即，執行活化裝置單元10之充電工程。如以上所述般執行充電工程控制之後，結束本處理。
另一方面，前述的判定為否定(圖7/STEP32... NO)，充電工程旗標F_CHARGE=0時，判定第1放電工程旗標F_DISCHA_1是否為「1」(圖7/STEP34)。
該判定為肯定(圖7/STEP34...YES)，第1放電工程旗標F_DISCHA_1=1時，執行第1放電工程控制(圖7/STEP35)。在該第1放電工程控制中，以連接於活化裝置單元10之二次電池30的電力被放出至電力轉換控制部2側之方式，控制活化裝置單元10的充放電控制電路13。亦即，執行活化裝置單元10之放電工程(第1放電工程)。如以上所述般執行第1放電工程控制之後，結束本處理。
另一方面，前述的判定為否定(圖7/STEP34... NO)，第1放電工程旗標F_DISCHA_1=0時，判定第2放電工程旗標F_DISCHA_2是否為「1」(圖7/STEP36)。
該判定為肯定(圖7/STEP36...YES)，第2放電工程旗標F_DISCHA_2=1時，執行第2放電工程控制(圖7/STEP37)。在該第2放電工程控制中，藉由控制活化裝置單元10的充放電控制電路13之放電電路13a，連接於活化裝置單元10之二次電池30的電力透過放電電路13a被轉換成熱能而放出至外部。亦即，執行活化裝置單元10之放電工程(第2放電工程)。如以上所述般執行第2放電工程控制之後，結束本處理。
另一方面，前述的判定為否定(圖7/STEP36... NO)，第2放電工程旗標F_DISCHA_2=0時，亦即休止工程旗標F_STOP=1或放電工程結束旗標F_END=1時，執行休止工程(圖7/STEP38)。在該休止工程中，停止活化裝置單元10的充放電控制電路13的動作。藉此，在活化裝置單元10與電力轉換控制部2之間成為電力不流通的狀態。如以上所述般執行休止工程之後，結束本處理。
接著，一邊參照圖8，一邊針對電力轉換控制部2之充放電控制處理進行說明。該充放電控制處理係控制各電力控制電路部20與連接於其之活化裝置單元10之間的充放電，藉由各電路控制器21a執行。
如圖8所示，在該充放電控制處理中，首先判定連接於電力控制電路部20的活化裝置單元10是否在放電工程中(圖8/STEP51)。該判定係依據匯流排電壓Vbus的變化來執行。
該判定為肯定(STEP51...YES)，活化裝置單元10為放電工程中時，判定電池電壓Vbat是否為所定上限值V_H以下(圖8/STEP52)。該所定上限值V_H係表示蓄電部是可充電的狀態的閾值。
該判定為肯定(圖8/STEP52...YES)，Vbat≦V_H成立時，執行第1控制(圖8/STEP53)。在該第1控制中，來自活化裝置單元10的電力藉由雙向DC/DC轉換器21c進行電壓轉換，充電至蓄電部3。如以上所述般，執行第1控制之後，結束本處理。
另一方面，前述的判定為否定(圖8/STEP52... NO)，Vbat＞V_H成立時，停止對蓄電部3的充電動作(圖8/STEP54)。藉此，成為充電電流不會透過雙向DC/DC轉換器21c流通的狀態。之後，結束本處理。
再者，如此在活化裝置單元10為放電工程中的狀況下，停止電力轉換控制部2之對蓄電部3的充電動作時，因為發生前述之匯流排電壓Vbus超過所定值Vref的狀態，於活化裝置單元10中，執行第2放電工程。
另一方面，前述的判定為否定(STEP51... NO)，活化裝置單元10並不在放電工程中時，判定活化裝置單元10是否為充電工程中(圖8/STEP55)。該判定係依據前述之匯流排電壓Vbus的變化來執行。
該判定為否定(圖8/STEP55...NO)，活化裝置單元10都未執行充電工程及放電工程時，亦即活化裝置單元10為休止工程中時，如上所述，停止充放電動作(圖8/STEP54)。之後，結束本處理。
另一方面，該判定為肯定(圖8/STEP55... YES)，活化裝置單元10為充電工程中時，判定電池電壓Vbat是否為所定下限值V_L以上(圖8/STEP56)。該所定下限值V_L係表示蓄電部是可放電的狀態的閾值。
該判定為肯定(圖8/STEP56...YES)，Vbat≧V_L成立時，執行第2控制(圖8/STEP57)。在該第2控制中，蓄電部3的電力藉由雙向DC/DC轉換器21c進行電壓轉換，被供給至活化裝置單元10。如以上所述般，執行第2控制之後，結束本處理。
另一方面，該判定為否定(圖8/STEP56...NO)，Vbat＜V_L成立時，如上所述般，停止充放電動作(圖8/STEP54)。之後，結束本處理。
再者，如此在活化裝置單元10為充電工程中的狀況下，停止電力轉換控制部2之充放電動作時，因為匯流排電壓Vbus降低，電源電壓V1成為匯流排電壓Vbus以上，來自AC/DC電源電路22的直流電力會供給至活化裝置單元10。
接著，一邊參照圖9，一邊針對執行以上圖5～圖8的各種控制處理時的控制結果之一例進行說明。圖9中的W表示任意活化裝置單元10之電力的變化量。更具體來說，變化量W為正值表示電力從二次電池30放出，變化量W為負值表示電力被充電至二次電池30，變化量W為值0表示停止對於二次電池30的充放電。
如同圖9所示，在活化裝置單元10在於休止工程的狀況中，在充電工程的充電開始條件成立的時序(時刻t1)，充電工程旗標F_CHARGE被設定為「1」，之後，執行充電工程。
然後，伴隨充電工程的進行，二次電池30的充電進行，在充電結束條件成立的時序(時刻t2)，休止工程旗標F_STOP被設定為「1」，之後，執行休止工程。
之後，在充放電電源部11在於充電工程結束後的休止工程的狀況中，在放電開始條件成立的時序(時刻t3)，Vbus≦Vref成立時，第1放電工程旗標F_DISCHA_1被設定為「1」，之後，執行第1放電工程。另一方面，在放電開始條件成立的時序(時刻t3)，Vbus＞Vref成立時，第2放電工程旗標F_DISCHA_2被設定為「1」，之後，執行第2放電工程。再者，圖9係揭示Vbus≦Vref在時刻t3～t4之間持續成立的狀況的範例。
然後，伴隨Vbus≦Vref的狀態持續而第1放電工程進行，在放電結束條件成立的時序(時刻t4)，放電工程結束旗標F_END被設定為「1」，之後，執行休止工程。藉由以上內容，結束1週期份的活化處理。
之後，於休止工程中，在充電工程的充電開始條件成立的時序(時刻t5)，充電工程旗標F_CHARGE被設定為「1」，之後，執行充電工程。
然後，伴隨充電工程的進行，二次電池30的充電進行，在充電結束條件成立的時序(時刻t6)，休止工程旗標F_STOP被設定為「1」，之後，執行休止工程。
之後，在充放電電源部11在於休止工程的狀況中，在放電開始條件成立的時序(時刻t7)，Vbus≦Vref成立時，第1放電工程旗標F_DISCHA_1被設定為「1」，之後，執行第1放電工程。另一方面，在放電開始條件成立的時序(時刻t7)，Vbus＞Vref成立時，第2放電工程旗標F_DISCHA_2被設定為「1」，之後，執行第2放電工程。再者，圖9係揭示Vbus＞Vref在時刻t7～t8之間持續成立的狀況的範例。
然後，伴隨Vbus＞Vref的狀態持續而第2放電工程進行，在放電結束條件成立的時序(時刻t8)，放電工程結束旗標F_END被設定為「1」，之後，執行休止工程。藉由以上內容，結束1週期份的活化處理。
再者，以上的圖9係對於二次電池30執行2週期份的活化處理的範例，但是，如上所述般，活化處理的週期數並不限於此，以1週期以上的活化處理對於二次電池30執行之方式構成即可。
接著，一邊參照圖10，一邊針對各活化裝置單元10中活化處理如以上所述般執行時之活化系統1的動作結果之一例說明。再者，同圖10係揭示於第1個、第2個及第N個活化裝置單元10中依序執行活化處理時的動作例。
又，圖10中的W_1、W_2、W_N分別表示第1個、第2個及第N個活化裝置單元10整體之電力的變化量。更具體來說，變化量W_1為正值表示電力從第1個活化裝置單元10放出，變化量W_1為負值表示電力被充電至第1個活化裝置單元10。進而，變化量W為值0表示停止第1個活化裝置單元10的充放電。
如圖10所示，於第1個、第2個及第N個活化裝置單元10中，依序執行充電工程，伴隨藉由N個雙向DC/DC控制電路21，自動執行前述的第2控制，蓄電部3的充電殘量降低，導致電池電壓Vbat降低。
然後，在Vbat＜V_L成立的時序(時刻t10)，於前述之圖8的充放電控制處理中，停止第2控制，蓄電部3成為待機狀態。伴隨該狀況，因為匯流排電壓Vbus降低，V1≧Vbus成立，來自AC/DC電源電路22的直流電流流通至活化裝置單元10側。
再者，假設在Vbat＜V_L成立的時序(時刻t10)，前述的第2控制並未停止時，蓄電部3係如圖10中虛線所示般，3個活化裝置單元10都到成為休止工程的時序(時刻t11)為止執行放電動作。
相對於此，在本實施形態的活化系統1中，可知因為前述第2控制的停止，蓄電部3成為待機狀態，藉此可迴避蓄電部3成為過放電狀態。
然後，於第1個活化裝置單元10中，開始第1放電工程的時序(時刻t12)之後，於前述之圖8的充放電控制處理中，伴隨執行第1控制，蓄電部3的充電殘量會上升。
然後，伴隨第1放電工程的進行，在Vbat＞V_L成立的時序(時刻t13)，停止前述的第1控制，蓄電部3成為待機狀態。
伴隨該狀況，因為匯流排電壓Vbus上升，Vbus＞Vref成立，之後，於3個活化裝置單元10中，執行前述的第2放電工程。
再者，假設在Vbat＞V_H成立的時序(時刻t13)，並未藉由3個雙向DC/DC控制電路21，停止前述的第1控制時，蓄電部3係如圖10中虛線所示般，3個活化裝置單元10都到成為休止工程的時序(時刻t14)為止執行充電動作。
相對於此，在本實施形態的活化系統1中，可知因為前述第1控制的停止，蓄電部3成為待機狀態，藉此可迴避蓄電部3成為過充電狀態。
然後，於第1個活化裝置單元10中，於休止工程結束而開始充電工程之後的期間(時刻t15～t21)中，執行與以上相同的動作。
如上所述，依據本實施形態的活化系統1，在N個活化裝置單元10中至少1個執行第1放電工程的狀況中，電池電壓Vbat為所定上限值V_H以下時，於圖8的充放電控制處理中，執行第1控制。藉此，從正執行第1放電工程的活化裝置單元10放出的電力會被充電至蓄電部3。亦即，在蓄電部3為可充電的狀態時，從在於第1放電工程的第1活化裝置單元10放出的電力會被充電至蓄電部3。
又，在N個活化裝置單元10中至少1個執行充電工程的狀況中，電池電壓Vbat為所定下限值V_L以上時，於圖8的充放電控制處理中，執行第2控制。藉此，蓄電部3的電力會供給至正執行充電工程的活化裝置單元10。亦即，在蓄電部3為可放電的狀態時，蓄電部3的電力會供給至在於充電工程的活化裝置單元10。
所以，在蓄電部3為可充電的狀態時，可將從在於第1放電工程的活化裝置單元10放出的電力充電至蓄電部3，並且在蓄電部3為可放電的狀態時，可將蓄電部3的電力供給至在於充電工程的活化裝置單元10。結果，可將第1放電工程中從活化裝置單元10放電的電力，有效地再利用於對在於充電工程之活化裝置單元10的充電。
又，因為電池電壓Vbat超過所定上限值V_H，蓄電部3為無法充電的狀態時，於圖8的充放電控制處理中，中止第1控制。此時，於活化裝置單元10中，放電開始條件成立時，因為發生匯流排電壓Vbus超過所定值Vref的狀態，執行第2放電工程。亦即，以活化裝置單元10之複數二次電池30的電力透過放電電路13a放電之方式，控制放電電路13a。如上所述，在蓄電部3無法充電的狀態時，透過中止蓄電部3的充電，可迴避蓄電部3成為過充電狀態，可保護蓄電部3。
進而，依據本實施形態的活化系統1，在至少1個活化裝置單元10執行充電工程的狀況中，電池電壓Vbat未滿所定下限值V_L時，於圖8的充放電控制處理中，中止第2控制，並且商用交流電源6的交流電力透過AC/DC電源電路22及逆流防止電路23，供給至第2活化裝置單元10。
所以，即使在因為蓄電部3是無法放電的狀態，對於正執行充電工程的活化裝置單元10，來自蓄電部3的電力供給的狀況中，也可藉由來自商用交流電源6的電力供給，適切執行活化裝置單元10之充電工程。此外，如上所述，可將放電工程時之來自二次電池30的放電電力有效地再利用於充電工程之對二次電池30的充電，因此可抑制來自商用交流電源6的電力供給。結果，作為系統整體，可進行電力負擔的均等化。
再者，實施形態係作為活化控制器，使用個人電腦5的範例，但本發明的活化控制器並不限於此，只要是可控制活化裝置單元10之充電工程及放電工程的執行者即可。例如，作為活化控制器，使用具備CPU、記憶體、儲存器及輸出入介面等的微電腦亦可。
又，實施形態係以活化系統1具備1台個人電腦5、N個充放電控制器12及N個電路控制器21a之方式構成的範例，但是，以1個上位控制器兼用於個人電腦5、N個充放電控制器12及N個電路控制器21a的功能之方式構成亦可。此時，以1個上位控制器控制N個活化裝置單元10的動作，並且控制N個雙向DC/DC電路21b的動作之方式構成即可。
又，以1個上位控制器兼用於個人電腦5及N個充放電控制器12的功能之方式構成亦可。此時，以1個上位控制器直接控制N個活化裝置單元10的動作之方式構成即可。進而，以1個電路控制器兼用於N個電路控制器21a的功能之方式構成亦可。此時，以1個電路控制器控制N個雙向DC/DC控制電路21的動作之方式構成即可。
進而，實施形態係以使用1台個人電腦5，控制N個活化裝置單元10之方式構成的範例，但是，以對應各活化裝置單元10設置個人電腦5及控制管理裝置4，並且藉由1台個人電腦5，透過1個控制管理裝置4，控制1個活化裝置單元10之方式構成亦可。
另一方面，實施形態係作為電源使用商用交流電源的範例，但是，代替其，作為電源使用直流發電機、交流發電機或大容量電池等亦可。
又，以藉由電路控制器21a，計算出作為剩餘容量參數的充電率SOC(State of Charge)，藉由將該充電率SOC和所定下限值SOC_L及所定上限值SOC_H進行比較，執行、停止活化裝置單元10與蓄電部3之間的充放電控制之方式構成亦可。
進而，實施形態係以1組電力控制電路具備逆流防止電路23之方式構成的範例，但是，代替該逆流防止電路23，使用繼電器等的電性電路，藉由利用充放電控制器12控制該電性電路的動作，控制從AC/DC電源電路22輸出之電力對活化裝置單元10側的供給/停止之方式構成亦可。
另一方面，實施形態係將放電電路13a設置在活化裝置單元10內的範例，但是，代替其，以將放電電路13a設置在活化裝置單元10的外部之方式構成亦可。
1:活化系統 2:電力轉換控制部(控制電路部) 3:蓄電部 4:控制管理裝置 5:個人電腦(活化控制器) 6:商用交流電源 10:活化裝置單元 11:充放電電源部 12:充放電控制器 13:充放電控制電路 13a:放電電路 14:電池電壓感測器 15:電池充放電電流感測器 16:電池溫度感測器 20:電力控制電路部 21:雙向DC/DC控制電路 21a:電路控制器 21b:雙向DC/DC電路 21c:雙向DC/DC轉換器 21d:蓄電部電壓感測器 21e:匯流排電壓感測器 22:AC/DC電源電路 22a:AC/DC轉換器 23:逆流防止電路 30:二次電池 Isb:充放電電流 Tsb:電池溫度 V1:電源電壓 Vbat:蓄電部的電壓(剩餘容量參數) Vbus:匯流排電壓 Vref:所定值 Vsb:電池電壓 V_H:所定上限值 V_L:所定下限值
[圖1]揭示本發明的一實施形態之二次電池的活化系統的構造的區塊圖。 [圖2]揭示電力轉換控制部的構造的區塊圖。 [圖3]揭示雙向DC/DC控制電路的構造的區塊圖。 [圖4]揭示充放電電源部的構造的區塊圖。 [圖5]揭示工程決定處理的流程圖。 [圖6]揭示圖5的後續的流程圖。 [圖7]揭示活化處理的流程圖。 [圖8]揭示充放電控制處理的流程圖。 [圖9]揭示活化裝置單元之活化處理的執行狀態的時序圖。 [圖10]揭示活化系統之活化處理的執行狀態的時序圖。
11:充放電電源部
12:充放電控制器
13:充放電控制電路
13a:放電電路
14:電池電壓感測器
15:電池充放電電流感測器
16:電池溫度感測器
Vbus:匯流排電壓

Claims (5)

  1. 一種二次電池的活化系統，係藉由包含執行二次電池的充電之充電工程與執行自該二次電池的放電之放電工程的活化工程，使該二次電池活化之二次電池的活化系統，其特徵為具備： 蓄電部，係可對電力進行充放電； N個(N為複數)活化裝置單元，係分別連接於複數前述二次電池，構成為可執行前述充電工程及前述放電工程； 活化控制器，係控制該N個活化裝置單元之前述充電工程及前述放電工程的執行； 控制電路部，係連接於前述蓄電部及前述N個活化裝置單元，構成為可執行前述蓄電部與前述活化裝置單元之間的電力收授動作；及 電路控制器，係控制該控制電路部所致之前述電力收授動作； 前述電路控制器，係在以前述N個活化裝置單元的至少1個即第1活化裝置單元執行前述放電工程之方式藉由前述活化控制器控制的狀況中，前述蓄電部的電壓及充電率的一方即剩餘容量參數表示在前述蓄電部為可充電的狀態之所定上限值以下的範圍內時，以從前述第1活化裝置單元放出的電力充電至前述蓄電部之方式，執行控制前述控制電路部的第1控制， 在以前述N個活化裝置單元的至少1個即第2活化裝置單元執行前述充電工程之方式藉由前述活化控制器控制的狀況中，前述剩餘容量參數表示在前述蓄電部為可放電的狀態之所定下限值以上的範圍內時，以前述蓄電部的電力供給至前述第2活化裝置單元之方式，執行控制前述控制電路部的第2控制。
  2. 如請求項1所記載之二次電池的活化系統，其中，更具備： 放電電路，係用以將前述N個活化裝置單元之各前述複數二次電池的電力轉換成熱能並進行放電； 前述電路控制器，係在前述蓄電部的前述剩餘容量參數超過前述所定上限值時，中止前述第1控制； 前述活化控制器，係在以執行前述放電工程之方式控制前述第1活化裝置單元的狀況中，前述電路控制器中止前述第1控制時，以前述第1活化裝置單元之前述複數二次電池的電力透過前述放電電路放電之方式控制前述放電電路。
  3. 如請求項1或2所記載之二次電池的活化系統，其中， 前述控制電路部連接電源； 前述電路控制器，係在以前述第2活化裝置單元執行前述充電工程之方式藉由前述活化控制器控制的狀況中，前述蓄電部的前述剩餘容量參數為未滿前述所定下限值時，以中止前述第2控制，並且前述電源的電力被供給至前述第2活化裝置單元之方式，控制前述控制電路部。
  4. 如請求項3所記載之二次電池的活化系統，其中， 前述電源係為商用交流電源； 前述控制電路部，係具有包含將來自該商用交流電源的交流電力轉換成直流電力之AC/DC轉換器的AC/DC電源電路。
  5. 如請求項1或2所記載之二次電池的活化系統，其中， 前述控制電路部連接商用交流電源； 前述控制電路部，係具有： 雙向DC/DC電路，係連接於前述蓄電部與前述N個活化裝置單元，包含雙向DC/DC轉換器；及 AC/DC電源電路，係連接於前述商用交流電源，包含AC/DC轉換器； 前述電路控制器，係以前述第1控制的執行中，從前述第1活化裝置單元放出的電力藉由前述雙向DC/DC電路被供給至前述蓄電部之方式，控制前述控制電路部， 在以前述第2活化裝置單元執行前述充電工程之方式藉由前述活化控制器控制的狀況中，前述蓄電部的前述剩餘容量參數為未滿所定下限值時，以中止前述第2控制，並且前述商用交流電源的交流電力藉由前述AC/DC電源電路被轉換成直流電力而被供給至前述第2活化裝置單元之方式，控制前述控制電路部。
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