CN102577010B - 控制装置、控制装置网以及控制方法 - Google Patents
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Abstract
提供一种容易使二次电池的SOC接近目标值的控制装置、控制装置网以及充放电控制方法。顺序设置指标含有SOC(充电状态)的目标值SOCt与SOC的计算值SOCm之间的差ΔSOCm=SOCt-SOCm来作为主因子,该顺序设置指标反映NaS电池的充电优先顺序以及放电优先顺序。另外,按照充电优先顺序从高到低的顺序对NaS电池分配充电功率,按照放电优先顺序从高到低的顺序对NaS电池分配放电功率。
Description
技术领域
本发明涉及用于对多个二次电池(Rechargeable battery,充电电池)的充放电进行控制的控制装置、具有多个对多个充放电单位的充放电进行控制的控制装置的控制装置网以及对多个二次电池的充放电进行控制的控制方法。
背景技术
专利文献1涉及多个二次电池的充放电的控制。在专利文献1中,记载了对多个二次电池(二次电池模块7a、7b)设置充电优先顺序以及放电优先顺序的技术(第0090段等)、按照充电优先级从高到低的顺序对二次电池分配充电功率并且按照放电优先级从高到低的顺序对二次电池分配放电功率的技术(第0107段)、根据与内部电阻相关的量来调整充放电功率(第0080段等)的技术等。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本专利第3599387号公报。
发明内容
发明要解决的问题
但是,在专利文献1的多个二次电池的充放电的控制中,对多个二次电池设置的充电优先顺序以及放电优先顺序是固定的(第0090段等)。
另一方面,在具有多个二次电池的电力存储装置中,有时多个二次电池的SOC(State of Charge:充电状态)已接近目标值。例如,电力存储装置在平滑运转电力的情况下,大多将SOC的目标值设为约50%。另外,在充电末期对二次电池的放电容量的计算值进行修正时,暂时将SOC的目标值设定在100%附近,在放电末期对二次电池的放电容量的计算值进行修正时,暂时将SOC的目标值设在0%附近。
但是,在专利文献1等以往的多个二次电池的充放电的控制中,有时难以使二次电池的SOC接近目标值。
本发明用于解决该问题,目的在于,提供一种能够容易地使二次电池的SOC接近目标值的控制装置、控制装置网以及控制方法。
用于解决问题的手段
下面说明用于解决上述问题的手段。
第1发明是一种控制装置,用于对多个二次电池的充放电进行控制,其特征在于,具有:充放电电流计测部,其计测多个二次电池各自的充放电电流,双向转换器,其控制多个二次电池各自的充放电,使得充放电功率达到指令值,放电容量计算部,其对由所述充放电电流计测部计测出的充放电电流的计测值进行累计,从而计算多个二次电池各自的放电容量,充电状态计算部,其根据由所述放电容量计算部计算出的放电容量的计算值,来计算多个二次电池各自的充电状态,优先级决定部,其基于第1指标决定多个二次电池各自的充电优先级以及放电优先级,功率分配部,其按照由所述优先级决定部决定的充电优先级从高到低的顺序对二次电池分配充电功率,按照由所述优先级决定部决定的放电优先级从高到低的顺序对二次电池分配放电功率,充放电指令部,其向所述双向转换器发送由所述功率分配部分配的充放电功率的充放电的指令;作为第1指标的因子,包括充电状态的目标值与由所述充电状态计算部计算出的充电状态的计算值之间的差;充电状态的目标值与由所述充电状态计算部计算出的充电状态的计算值之间的差越大,则所述优先级决定部越提高充电优先级并且降低放电优先级。
第2发明是在第1发明的控制装置中,还具有温度传感器,该温度传感器计测多个二次电池各自的温度,多个二次电池是如果进行放电则发生放热反应的二次电池,作为第1指标的因子,含有由所述温度传感器计测出的温度的计测值,所述温度传感器计测出的温度的计测值越高,则所述优先级决定部越降低放电优先级。
第3发明是在第1发明的控制装置中,还具有温度传感器,该温度传感器计测多个二次电池各自的温度,多个二次电池是如果进行充电则发生放热反应的二次电池,作为第1指标的因子,包括由所述温度传感器计测出的温度的计测值,所述温度传感器计测出的温度的计测值越高,则所述优先级决定部越降低充电优先级。
第4发明是在第1发明的控制装置中,所述功率分配部,分别对多个二次电池分配第1上限值以下的放电功率,所述控制装置还具有:温度传感器,其计测多个二次电池各自的温度,上限值计算部,其分别针对多个二次电池,根据由所述温度传感器计测出的温度的计测值以及由所述放电容量计算部计算出的放电容量的计算值,来计算放电功率的第2上限值,该放电功率的第2上限值用于使温度保持在上限温度以下;作为所述第1指标的因子,包括由所述上限值计算部计算出的第2上限值相对于第1上限值的比,所述上限值计算部计算出的第2上限值相对于第1上限值的比越大,则所述优先级决定部越提高放电优先级。
第5发明是在第1至第4中任意一项发明的控制装置中,还具有要否判断部,该要否判断部分别针对多个二次电池,判断是否需要修正充电末期的放电容量的计算值,作为第1指标的因子,包括所述要否判断部的判断结果,如果所述要否判断部判断为需要修正充电末期的放电容量的计算值,则所述优先级决定部提高充电优先级并且降低放电优先级。
第6发明是在第1至第4中任意一项发明的控制装置中,还具有要否判断部,该要否判断部分别针对多个二次电池,判断是否需要修正充电末期的放电容量的计算值,作为第1指标的因子,包括所述要否判断部的判断结果,如果所述要否判断部判断为需要修正充电末期的放电容量的计算值,则所述优先级决定部降低充电优先级并且提高放电优先级。
第7发明是在第1至第6中任意一项的发明的控制装置中,还具有充电末期检测部,该充电末期检测部分别针对多个二次电池,检测是否到达进行放电容量的计算值的修正的充电末期,作为第1指标的因子,包括所述充电末期检测部的检测结果,如果所述充电末期检测部检测出到达充电末期,则所述优先级决定部降低充电优先级并且提高放电优先级。
第8发明是在第1至第6中任意一项的发明的控制装置中,还具有充电末期检测部,该充电末期检测部分别针对多个二次电池,检测是否到达进行放电容量的计算值的修正的充电末期,作为第1指标的因子,还包括所述充电末期检测部的检测结果,如果所述充电末期检测部检测出到达充电末期,则所述优先级决定部提高充电优先级并且降低放电优先级。
第9发明是在第1至第8中任意一项的发明的控制装置中,还具有使用履历反映量计算部,该使用履历反映量计算部计算反应映多个二次电池各自的使用履历的量,作为第1指标的因子,包括由所述使用履历反映量计算部计算出的反映使用履历的量,使用履历越少,则所述优先级决定部越提高充电优先级以及放电优先级。
第10发明是在第1发明的控制装置中,所述优先级决定部具有顺序设置部,该顺序设置部基于第1指标,分别对多个二次电池设置充电优先顺序以及放电优先顺序,所述功率分配部,按照由所述顺序设置部设置的充电优先顺序从高到低的顺序对二次电池分配充电功率,按照由所述顺序设置部设置的放电优先顺序从高到低的顺序对二次电池分配放电功率。
第11发明是在第1发明的控制装置中,所述优先级决定部具有区分决定部,该区分决定部根据第1指标对多个二次电池进行分级,由此来决定多个二次电池各自所属的充电优先级区分以及放电优先级区分;所述控制装还置具有区分内顺序设置部,该区分内顺序设置部基于与第1指标不同的第2指标,针对每个充电优先级区分,分别对各二次电池设置区分内充电优先顺序,针对每个放电优先级区分,分别对各二次电池设置区分内放电优先顺序;所述功率分配部,按照由所述区分决定部决定的所属的充电优先级区分从高到低的顺序对二次电池分配充电功率,按照由所述区分决定部决定的所属的放电优先级区分从高到低的顺序对二次电池分配放电功率;所述功率分配部,针对所属的充电优先级区分相同的二次电池,按照由所述区分内顺序设置部设置的区分内充电优先顺序从高到低的顺序对二次电池分配充电功率,针对所属的放电优先级区分相同的二次电池,按照由所述区分内顺序设置部设置的区分内放电优先顺序从高到低的顺序对二次电池分配放电功率。
第12发明是在第11发明的控制装置中,还具有温度传感器,该温度传感器计测多个二次电池各自的温度,多个二次电池是如果进行放电则发生放热反应的二次电池,作为第2指标的因子,包括所述温度传感器计测出的温度的计测值,所述温度传感器计测出的温度的计测值越高,则所述区分内顺序设置部越降低区分内放电优先顺序。
第13发明是在第11发明的控制装置中,还具有温度传感器,该温度传感器计测多个二次电池各自的温度,多个二次电池是如果进行充电则发生放热反应的二次电池,作为第2指标的因子,包括所述温度传感器计测出的温度的计测值,所述温度传感器计测出的温度的计测值越高,则所述区分内顺序设置部越降低区分内充电优先顺序。
第14发明是在第11至第13中任意一项的发明的控制装置中,还具有要否判断部,该要否判断部分别针对多个二次电池,判断是否需要修正充电末期的放电容量的计算值,作为第2指标的因子,包括所述要否判断部的判断结果,如果所述要否判断部判断为需要修正充电末期的放电容量的计算值,则所述区分内顺序设置部提高区分内充电优先顺序并且降低区分内放电优先顺序。
第15发明是在第11至第13中任意一项的发明的控制装置中,还具有要否判断部,该要否判断部分别针对多个二次电池,判断是否需要修正放电末期的放电容量的计算值,作为第2指标的因子,包括所述要否判断部的判断结果,如果所述要否判断部判断为需要修正放电末期的放电容量的计算值,则所述区分内顺序设置部降低区分内充电优先顺序并且提高区分内放电优先顺序。
第16发明是在第11至第15中任意一项的发明的控制装置中,还具有充电末期检测部,该充电末期检测部分别针对多个二次电池,检测是否到达进行放电容量的计算值的修正的充电末期,作为第2指标的因子,包括所述充电末期检测部的检测结果,如果由所述充电末期检测部检测出到达充电末期,则所述区分内顺序设置部降低区分内充电优先顺序并且提高区分内放电优先顺序。
第17发明是在第11至第15中任意一项的发明的控制装置中,还具有放电末期检测部,该放电末期检测部分别针对多个二次电池,检测是否到达进行放电容量的计算值的修正的放电末期,作为第2指标的因子,包括所述放电末期检测部的检测结果,如果由所述放电末期检测部检测出到达放电末期,则所述区分内顺序设置部提高区分内充电优先顺序并且降低区分内放电优先顺序。
第18发明是在第11至第17中任意一项的发明的控制装置中,还具有使用履历反映量计算部,该使用履历反映量计算部计算反映多个二次电池各自的使用履历的量,作为第2指标的因子,包括由所述使用履历反映量计算部计算出的反映使用履历的量,使用履历越少,则所述区分内顺序设置部越提高区分内充电优先顺序以及区分内放电优先顺序。
第19发明是在第11至第18中任意一项的发明的控制装置中,所述区分内顺序设置部,对多个二次电池中的特定的二次电池,设置最高的区分内充电优先顺序以及区分内放电优先顺序。
第20发明是在第1发明的控制装置中,所述优先级决定部具有区分决定部,该区分决定部根据第1指标对多个二次电池进行分级,由此来决定多个二次电池各自所属的充电优先级区分以及放电优先级区分;所述控制装置还具有区分内顺序设置部,该区分内顺序设置部,针对每个充电优先级区分,分别对各二次电池设置充电优先顺序,如果经过了时间,则循环交替充电优先顺序,并且,针对每个放电优先级区分,分别对各二次电池设置放电优先顺序,如果经过了时间,则循环交替放电优先顺序;所述功率分配部,按照由所述区分决定部决定的所属的充电优先级区分从高到低的顺序对二次电池分配充电功率,按照由所述区分决定部决定的所属的放电优先级区分从高到低的顺序对二次电池分配放电功率;所述功率分配部,针对所属的充电优先级区分相同的二次电池,按照由所述区分内顺序设置部设置的区分内充电优先顺序从高到低的顺序对二次电池分配充电功率,针对所属的放电优先级区分相同的二次电池,按照由所述区分内顺序设置部设置的区分内放电优先顺序从高到低的顺序对二次电池分配放电功率。
第21发明是在第11至第20中任意一项的发明的控制装置中,与所述区分决定部提高充电优先级区分时的第1指标的阈值相比,所述区分决定部降低充电优先级区分时的第1指标阈值向充电优先级低的一方偏移。
第22发明是在第1至第21中任意一项的发明的控制装置中,所述功率分配部,在根据由所述优先级决定部决定的充电优先级的变化,需要将充电功率的分配目标从第1二次电池变更为第2二次电池的情况下,通过减少全充电功率从而使分配至第1二次电池的充电功率消失,然后将充电优先级的变化反映到充电功率的分配中,在根据由所述优先级决定部决定的放电优先级的变化,需要将放电功率的分配目标从第1二次电池变更为第2二次电池的情况下,通过减少全放电功率从而使分配至第1二次电池的放电功率消失,然后将放电优先级的变化反映到放电功率的分配中。
第23发明是在第1至第22中任意一项的发明的控制装置中,所述功率分配部,在根据由所述优先级决定部决定的充电优先级的变化,需要将充电功率的分配目标从第1二次电池变更为第2二次电池的情况下,逐渐将充电功率的分配目标从第1二次电池变更为第2二次电池,在根据由所述优先级决定部决定的放电优先级的变化,需要将放电功率的分配目标从第1二次电池变更为第2二次电池的情况下,逐渐将放电功率的分配目标从第1二次电池变更为第2二次电池。
第24发明是在第1至第23中任意一项的发明的控制装置中,所述优先级决定部,将多个二次电池中的特定的二次电池的充电优先级以及放电优先级设为最高。
第25发明是在第1至第24中任意一项的发明的控制装置中,所述充放电指令部,使第一特定的双向转换器的全部或一部分停止运转,所述第一特定的双向转换器用于,对没有由所述功率分配部分配充电功率或放电功率的二次电池的充放电进行控制。
第26发明是在第25发明的控制装置中,所述充放电指令部,使除第二特定的双向转换器以外的双向转换器的全部或一部分停止运转,所述第二特定的双向转换器用于,在没有由所述功率分配部分配充电功率或放电功率的二次电池中,对充电优先级或放电优先级最高的二次电池的充放电进行控制。
第27发明是在第25发明的控制装置中,所述充放电指令部,使第二特定的双向转换器停止运转,并且在重新分配充电功率或放电功率之前,使所述第二特定的双向转换器再次运转,所述第二特定的双向转换器用于,在没有由所述功率分配部分配充电功率或放电功率的二次电池中,对充电优先级或放电优先级最高的二次电池的充放电进行控制。
第28发明是一种控制装置网,具有多个用于对多个充放电单位的充放电进行控制的控制装置,其特征在于,具有:上位控制装置,其对多个第1充放电单位的充放电进行控制,下位控制装置,其分别设在全部所述第1充放电单位或一部分所述第1充放电单位中,用于对第2充放电单位的充放电进行控制;所述上位控制装置具有:第1通信部,其与所述下位控制装置进行通信,将所分配的充电功率以及放电功率发送至所述下位控制装置,从所述下位控制装置接收用于反映充电优先级以及放电优先级的指标或用于确定指标的必要信息,功率分配决定部,其基于由所述第1通信部接收的指标,或基于根据用于确定指标的必要信息而确定的指标,来决定第1充放电单位的充电优先级以及放电优先级,按照充电优先级从高到低的顺序对第1充放电单位分配充电功率,按照放电优先级从高到低的顺序对充放电单位分配放电功率;所述下位控制装置具有第2通信部,所述第2通信部与所述上位控制装置进行通信,从所述上位控制装置接收所分配的充电功率以及放电功率,向上位控制装置发送指标或用于确定指标的必要信息;作为指标的因子,包括充电状态的目标值与充电状态的计算值之间的差;充电状态的目标值与充电状态的计算值之间的差越大,则所述功率分配部越提高充电优先级并且降低放电优先级。
第29发明是一种控制方法,用于对多个二次电池的充放电进行控制,其特征在于,包括:工序(a),计测多个二次电池各自的充放电电流,工序(b),对在所述工序(a)中计测出的充放电电流的计测值进行累计,由此计算多个二次电池各自的放电容量,工序(c),根据在所述工序(b)中计算出的放电容量的计算值,来计算多个二次电池各自的充电状态,工序(d),基于第1指标决定多个二次电池各自的充电优先级以及放电优先级,工序(e),按照在所述工序(d)中决定的充电优先级从高到低的顺序对二次电池分配充电功率,按照在所述工序(d)中决定的放电优先级从高到低的顺序对二次电池分配放电功率,工序(f),发出在所述工序(e)中分配的充放电功率的充放电的指令,工序(g),控制多个二次电池各自的充放电,使得充放电功率达到在所述工序(f)中发出的指令的指令值;作为第1指标的因子,包括充电状态的目标值与在所述工序(c)中计算出的充电状态的计算值之间的差;在所述工序(d)中,充电状态的目标值与在所述工序(c)中计算出的充电状态的计算值之间的差越大,则越提高充电优先级并且降低放电优先级。
发明效果
通过本发明,对充电状态的计算值远低于目标值的二次电池优先分配充电功率,对充电状态的计算值远高于目标值的二次电池优先分配放电功率,因此,能够容易地使充电状态接近目标值。
通过第2至第3发明,以使温度高时放热反应的发生频度少的方式对二次电池进行充放电,使二次电池的温度稳定。
通过第4发明,对温度达到上限温度的可能性低的二次电池优先分配放电功率,因此,能够抑制二次电池的温度达到上限温度。
通过第5发明,对需要修正充电末期的放电容量的计算值的二次电池优先分配充电功率,对不需要修正充电末期的放电容量的计算值的二次电池优先分配放电功率,因此,能够迅速地修正充电末期的放电容量的计算值。
通过第6发明,对不需要修正放电末期的放电容量的计算值的二次电池优先分配充电功率,对需要修正放电末期的放电容量的计算值的二次电池优先分配放电功率,因此,能够迅速修正放电末期的放电容量的计算值。
通过第7发明,对尚未到达充电末期的二次电池优先分配充电功率,对已到达充电末期的二次电池优先分配放电功率,因此,能够容易地在修正放电容量的计算值之后使充电状态接近目标值。
通过第8发明,对已到达放电末期的二次电池优先分配充电功率,对尚未到达放电末期的二次电池优先分配放电功率,因此,能够容易地在修正放电容量的计算值之后使充电状态接近目标值。
通过第9发明,对使用履历少的二次电池优先分配充电功率以及放电功率,因此,使二次电池的使用履历均等,使二次电池的损耗均等,能够防止多个二次电池中某个电池在早期发生因损耗导致的故障。
通过第11发明,一般来说,即使第1指标稍有变化,所属的充电优先级区分以及放电优先级区分也不会变化,因此,能够抑制因充电优先级以及放电优先级频繁变化而导致的不良。另外,将与第1指标不同的第2指标反映在区分内充电优先顺序以及区分内放电优先顺序中,因此,能够更恰当地分配充电功率以及放电功率。
通过第12至第13发明,以使温度高时放热反应的发生频度少的方式,对二次电池进行充放电,因此,能够使二次电池的温度稳定。
通过第14发明,对需要修正充电末期的放电容量的计算值的二次电池优先分配充电功率,对不需要修正充电末期的放电容量的计算值的二次电池优先分配放电功率,因此,能够迅速修正充电末期的放电容量的计算值。
通过第15发明,对不需要修正放电末期的放电容量的计算值的二次电池优先分配充电功率,对需要修正放电末期的放电容量的计算值的二次电池优先分配放电功率,因此,能够迅速修正放电末期的放电容量的计算值。
通过第16发明,对尚未到达对放电容量的计算值进行修正的充电末期的二次电池优先分配充电功率,对已到达对放电容量的计算值进行修正的充电末期的二次电池优先分配放电功率,因此,能够容易地在修正放电容量的计算值之后使充电状态接近目标值。
通过第17发明,对已到达对放电容量的计算值进行修正的放电末期的二次电池优先分配充电功率,对尚未到达对放电容量的计算值进行修正的放电末期的二次电池优先分配放电功率,因此,能够容易地在修正放电容量的计算值之后使充电状态接近目标值。
通过第18发明,对使用履历少的二次电池优先分配充电功率以及放电功率,因此,使二次电池的使用履历均等,使二次电池的损耗均等,能够防止多个二次电池中某个电池在早期发生因损耗导致的故障。
通过第19发明,对特定的二次电池优先分配充电功率以及放电功率,因此,能够将损耗的二次电池集中在特定的二次电池上,从而容易保全。
通过第20发明,一般来说,即使第1指标稍有变化,所属的充电优先级区分以及放电优先级区分也不会变化,因此,能够抑制因充电优先级区分以及放电优先级区分频繁变化而导致的不良。另外,使二次电池的使用履历均等,使二次电池的损耗均等,能够防止多个二次电池中的某个电池在早期发生因损耗导致的故障。
通过第21发明,能够抑制因充电优先级区分以及放电优先级区分频繁变化而导致的不良。
通过第22至第23发明,能够抑制急剧进行放电功率或充电功率的分配或其撤消,因此,能够使全充电功率或全放电功率稳定。
通过第24发明,对特定的二次电池优先分配充电功率以及放电功率,因此,将损耗的二次电池集中特定的二次电池上,从而容易保全。
通过第25发明,不需要用于使双向转换器待机的电力,从而能够减少双向转换器的电力消耗。
通过第26至第27发明,能够减少用于使双向转换器待机的电力,并且,能够迅速对充电优先级或放电优先级最高的二次电池重新分配充电功率或放电功率。
通过第28发明,能够减少一个控制装置所进行的处理,因此,能够容易地控制多个二次电池的充放电。
对于这些以及这些之外的本发明的目的、特征、方面以及优点,在结合附图考虑时,通过下述本发明的详细说明会更加清楚。
附图说明
图1是第1实施方式的电力存储装置的框图。
图2是NaS电池(纳硫电池)的模块的电路图。
图3是控制部的框图。
图4是例示出描述NaS电池的DOD与温度之间的关系的信息的图。
图5是例示出描述NaS电池的DOD与温度之间的关系的信息的图。
图6是用于说明将充电优先顺序以及放电优先顺序反映到充电功率以及放电功率分配中的图。
图7是用于说明将充电优先顺序反映到充电功率分配中的曲线图
图8是表示NaS电池的放电深度与电压之间的关系的曲线图
图9是在第2实施方式中采用的结构要素的框图。
图10是用于说明第2实施方式的充电优先级区分的图。
图11是用于说明第3实施方式的区分内充电优先顺序以及区分内放电优先顺序的顺序设置的图。
图12是用于说明第4实施方式的充电优先顺序以及放电优先顺序的顺序设置的图。
图13是用于说明决定第5实施方式的充电优先级区分以及放电优先级区分的图。
图14是用于说明第6实施方式的区分内充电优先顺序以及区分内放电优先顺序的顺序设置的图。
图15是用于说明对将第7实施方式的充电优先顺序反映到充电功率分配中的曲线图
图16是用于说明对将第8实施方式的充电优先顺序反映到充电功率分配中的曲线图
图17是用于说明第9实施方式的充电优先级区分的图。
图18是第10实施方式的电力存储网的框图。
图19是第10实施方式的上位控制装置以及下位控制装置的框图。
图20是第11实施方式的微网络(micro grid)的框图。
具体实施方式
<1.第1实施方式>
(第1实施方式的概括)
第1实施方式涉及电力存储装置1002。在第1实施方式中,将顺序设置指标反映至NaS电池1004的充电优先顺序以及放电优先顺序中,该顺序设置指标含有SOC(充电状态)的目标值SOCt与SOC的计算值SOCm之间的差ΔSOCm=SOCt-SOCm来作为主因子(principaldivisor)。另外,按照充电优先顺序从高到低的顺序,对各NaS电池1004分配充电功率,按照放电优先顺序从高到低的顺序,对各NaS电池1004分配放电功率。
(电力存储装置1002的概括)
图1是第1实施方式的电力存储装置1002的框图。
如图1所示,电力存储装置1002具有:NaS电池1004,其用于存储电力;连接线1006,其用于连接系统1902和NaS电池1004;电流检测器1008,其用于计测NaS电池1004的充放电电流;温度传感器1010,其用于计测NaS电池1004的温度;双向转换器1012,其用于将从NaS电池1004向系统1902供给的电力从直流转换为交流,将从系统1902向NaS电池1004供给的电力从交流转换为直流;变压器1014,其用于对从NaS电池1004向系统1902供给的电力进行升压,对从系统1902向NaS电池1004供给的电力进行降压;控制部1016,其用于控制电力存储装置1002;显示部1018,其用于显示信息;操作部1020,其用于接受操作。
针对多个NaS电池1004中的每个电池NaS电池1004,分别设有一个连接线1006、一个电流检测器1008、一个温度传感器1010、一个双向转换器1012以及一个变压器1014,电流检测器1008、双向转换器1012以及变压器1014插在连接线1006上。电流检测器1008插在双向转换器1012的直流侧,变压器1014插在双向转换器1012的交流侧。
4个NaS电池1004分别构成能够独立充放电的充放电单位。图1虽然示出了4个NaS电池1004,但NaS电池1004的个数可以根据电力存储装置1002的规格来进行增减。也可以取代NaS电池1004而采用其它种类的二次电池。
电流检测器1008、温度传感器1010、双向转换器1012、变压器1014、控制部1016、显示部1018以及操作部1020,构成了用于对多个NaS电池1004的充放电进行控制的控制装置。控制部1016分别对多个NaS电池1004中的每个电池分配充电功率以及放电功率,使得全部NaS电池1004的充放电功率(下面,称为“全充放电功率”)为设定值。就全充放电功率的设定值而言,有时从操作部1020输入,也有时从具有电力存储装置1002的微网络的微网络控制系统,经由通信线路来输入。有时,不直接将所输入的充放电功率的输入值作为设定值,而是以能够确保电力存储装置1002中消耗的电力的方式来设定设定值。
(NaS电池1004)
图2是NaS电池1004的模块1102的电路图。
如图2所示,模块1102是串联连接了电池块1104而构成的串联连接体,电池块1104是并联连接了组列1106而构成的并联连接体,组列1106是串联连接单电池1108而构成的串联连接体。电池块1104的串联连接数、组列1106的并联连接数以及单电池1108的串联连接数可以根据模块1102的规格来增减。
NaS电池1004具有1个以上的模块1102。模块1102的个数可以根据NaS电池1004的规格来增减。
(电流检测器1008)
电流检测器1008对多个NaS电池1004中的每个电池的充放电电流进行计测。也可以不直接对充放电功率进行计测,而间接进行计测。例如,计测充放电功率,将充放电功率的计测值换算为充放电电流。在要将充放电功率的计测值换算为充放电电流的情况下,例如,在双向转换器1012的交流侧计测交流充放电功率,在双向转换器1012的直流侧计测直流充放电电压,根据交流充放电功率的计测值以及直流充放电电压的计测值来计算出充放电电流。
(双向转换器1012)
双向转换器1012根据充放电的指令来分别使多个NaS电池1004充放电,并分别控制多个NaS电池1004的充放电而使得充放电功率达到指令值。
双向转换器1012被称为“PCS(Power Conversion System:功率转换系统)”、“交直转换器”等。双向转换器1012中的直流与交流的相互转换能够通过PWM(Pulse Width Modulation:脉冲宽度调制)反相器(inverter)等执行。
(双向转换器1012的运转停止)
也可以使得对没有分配充电功率或放电功率的NaS电池1004(下面,称为“未分配NaS电池”)的充放电进行控制的双向转换器1012停止运转。由此,不需要使双向转换器1012待机的电力,能够减少控制装置的消耗电力。
在停止双向转换器1012的运转的情况下,可以使对未分配NaS电池的充放电进行控制的双向转换器112全部停止运转,也可以使得除特定双向转换器1012以外的一部分双向转换器1012停止运转,所述特定双向转换器1012是对未分配NaS电池中的对充电优先顺序或放电优先顺序最高的NaS电池1004的充放电进行控制的双向转换器1012。由此,能够迅速对充电优先顺序或放电优先顺序最高的NaS电池1004重新分配充电功率或放电功率。
也可以使对充电优先顺序或放电优先顺序最高的NaS电池1004的充放电进行控制的双向转换器1012停止运转,在对该NaS电池1004重新分配充电功率或放电功率之前使该双向转换器1012再次运转。由此,能够迅速对充电优先顺序或放电优先顺序最高的NaS电池1004重新分配充电功率或放电功率。
根据使双向转换器1012再次运转所需的时间和重新分配充电功率或放电功率所需的时间的预想值,来决定再次运转的时刻。根据全部充放电功率的预测值、由运转中的双向转换器1012来进行充放电控制的NaS电池1004的能够进行充放电的电力和SOC,来计算重新分配充电功率或放电功率所需的时间的预想值。
(温度传感器1010)
温度传感器1010分别计测多个NaS电池1004的温度。
(控制部1016的概括)
图3是控制部1016的框图。控制部1016的各功能,可以通过在具有CPU以及存储器的组装计算机中执行控制程序来实现,也可以通过硬件来实现。
如图3所示,控制部1016具有:放电容量计算部1202,其用于计算NaS电池1004的放电容量;SOC计算部1204,其用于计算NaS电池1004的SOC;累计充放电功率计算部1206,其用于计算NaS电池1004的累计充放电功率;要否判断部1208,其用于判断是否需要修正NaS电池1004的放电容量的计算值;充电末/放电末检测部1210,其用于检测到达对放电容量的计算值进行修正的充电末(充电末期)或放电末(放电末期);顺序设置部1212,其用于对NaS电池1004设置充电优先顺序以及放电优先顺序;功率分配部1214,其用于对NaS电池1004分配充电功率以及放电功率;充放电指令部1216,其用于对双向转换器1012发出NaS电池1004的充放电的指令。所谓“计算”,不仅是通过计算式进行的计算,还包括通过数值表进行的转换、通过模拟计算电路进行的计算等处理。
(放电容量计算部1202)
放电容量计算部1202,将由电流检测器1008计测出的充放电电流的计测值Im(m=1、2、3、4;m表示NaS电池1004的编号)从前一次放电容量的计算值的修正开始累计到当前,从而计算出多个NaS电池1004各自的放电容量。
所谓“累计”,有时是指被累计值的时间间隔离散的情况下的总和,有时也指被累计值的时间间隔非离散的情况下的积分。关于此点,下面也是同样的。
(SOC计算部1204)
SOC计算部1204根据由放电容量计算部1202计算出的放电容量的计算值Cm与额定容量,来计算多个NaS电池1004各自的SOC。“SOC”是残存容量相对于额定容量的比,但也可以将与该比一对一对应的量视作“SOC”。
(累计充放电功率计算部1206)
累计充放电功率计算部1206将多个NaS电池1004各自的充放电功率从使用NaS电池1004开始累计到当前为止,由此计算多个NaS电池1004各自的累计充放电功率。所累计的累计充放电功率也可以是在双向转换器1012中计算出的计算值Pm,也可以是由插在连接线1006上的电力计所计测出的计测值Pm。累计充放电功率是反映NaS电池1004的使用履历的量的一例。因此,也可以取代累计充放电功率计算部1206,而设置用于计算累计充放电电流的累计充放电电流计算部。所累计的充放电电流也可以是在双向转换器1012中计算出的计算值Im,也可以是由电流检测器1008计测出的计测值Im。更通常来说,设置使用履历反映量计算部,其根据电力计、电流检测器1008等的用于检测NaS电池1004的使用状态的检测体的检测结果,来计算用于反映NaS电池1004的使用履历的量。
(要否判断部1208)
要否判断部1208分别对多个NaS电池1004来判断是否需要修正充电末期或放电末期的放电容量的计算值。就判断是否需要修正放电容量的计算值的处理而言,既可以按顺序逐台对多个NaS电池1004的放电容量的计算值判断是否需要修正,也可以推定多个NaS电池1004各自的放电容量的计算值的误差,对推定出的误差变大的NaS电池1004的放电容量的计算值判断是否需要修正。
(充电末/放电末检测部1210)
充电末/放电末检测部1210监视多个NaS电池1004各自的电压,分别针对多个NaS电池1004,检测是否到达需要修正放电容量的计算值的充电末期或放电末期。
(顺序设置部1212)
顺序设置部1212,按照公式(1)所示的充电优先顺序设置指标ICm来分别针对各NaS电池1004设置充电优先顺序,按照公式(3)所示的放电优先顺序设置指标IDm来分别针对多个NaS电池1004设置放电优先顺序。顺序设置部1212的设置方法为,充电优先顺序设置指标ICm越大,则越充电优先顺序越高(提前),放电优先顺序设置指标IDm越大,则越放电优先顺序越高(提前)。
【数1】
ICm=AC×ΔSOCm
+BC×ΔTm
+CC×IPm
+DC×Sm …(1)
【数2】
BC=f(SOCm)…(2)
【数3】
IDm=AD×ΔSOCm
+BD×ΔTm
+CD×IPm
+DD×Sm …(3)
【数4】
BD=f’(SOCm)…(4)
(主因子)
充电优先顺序设置指标ICm以及放电优先顺序设置指标IDm,在第1项中所含的主因子是SOC的目标值SOCt与由SOC计算部1204计算出的SOC的计算值SOCm之间的差ΔSOCm=SOCt-SOCm。充电优先顺序设置指标ICm的第1项的系数AC取正值,放电优先顺序设置指标IDm的第1项的系数AD取负值。由此,差ΔSOCm越大,则充电优先顺序越高且放电优先顺序越低,针对SOC的计算值SOCm远低于目标值SOCt的NaS电池1004优先分配充电功率,针对SOC的计算值SOCm远高于目标值SOCt的NaS电池1004优先分配放电功率,由此,能够容易地使SOC接近目标值SOCt。
(第1副因子)
充电优先顺序设置指标ICm以及放电优先顺序设置指标IDm,在第二项中所含的第1副因子是由温度传感器1010计测出的温度的计测值Tm。优选如公式(2)所示那样,充电优先顺序设置指标ICm的第2项的系数BC是SOC的计算值SOCm的函数f(SOCm),充电优先顺序设置指标ICm的第2项是温度的目标值Tt与计测值Tm之间的差ΔTm=Tt-Tm乘以系数BC乘以而得的积。
优选SOC的计算值SOCm越大,则越函数f(SOCm)越大。在SOCm相对小时,即使差ΔT大,也难以发生因温度限制而不得不停止放电的情形,因此,此时优选使系数BC相对小。另外,在SOCm相对大时,如果差ΔT变大,则容易发生因温度限制而不得不停止放电的情形,因此,此时优选使系数BC相对大。
优选根据电力存储装置1002所要求的充放电功率的时间变化的实际情况或预测(值),来调整第2项的系数。
说明其理由。如果将第2项的系数BC置为负值,则温度的计测值Tm高的NaS电池1004优先被充电。如果NaS电池1004被充电,则随着NaS电池1004的温度下降,ΔSOCm变小,因此,能够使NaS电池1004放电的放电时间以及放电功率的范围被放大。因此,从放大能够使NaS电池1004放电的放电时间以及放电功率的范围的观点来说,优选将第2项的系数BC置为负值。
另一方面,如果NaS电池1004被充电,则有放电优先顺序提高的倾向,因此,对被充电的NaS电池1004分配放电功率的可能性变高。由此,如果将第2项的系数BC置为负值,则会产生如下问题:温度的计测值Tm高的NaS电池1004被重复充放电,温度的计测值Tm高的NaS电池1004的温度因焦耳热而进一步变高。
相反,如果将第2项的系数BC置为正值,则温度的计测值Tm高的NaS电池1004难以被充电。在未对NaS电池1004进行充放电的期间内,因放热而导致NaS电池1004的温度逐渐降低。没有充放电的期间内的NaS电池1004的温度下降速度,比进行充电的期间内的NaS电池1004温度下降速度慢。因此,从短期看来,与没有充放电的期间相比,在进行充电的期间内能够使NaS电池1004放电的放电时间以及放电功率的范围更大。
但是,在没有充放电的期间内,不产生焦耳热,因此,从长期看来,与重复充放电的情况相比,在没有进行充放电的情况下能够使NaS电池1004放电的放电时间以及放电功率的范围更大。
这些意味着,能够对可使NaS电池1004放电的放电时间以及放电功率的范围进行放大的第2项的系数BC,因电力存储装置1002所要求的充放电功率的时间变化而异。因此,优选以如下方式设定第2项的系数,即,根据电力存储装置1002所要求的充放电功率的时间变化的实际情况或预测值,能够放大可使NaS电池1004放电的放电时间以及放电功率的范围。此外,即使将第2项的系数置为“0”,电力存储装置1002也基本能够正常运转。
但是,也有时因NaS电池1004的规格,没有进行充放电的期间内的NaS电池1004的温度下降速度比进行充电的期间内的NaS电池1004的温度下降速度快。在这样的情况下等,优选第2项的系数BC为正值。由此,温度的计测值Tm越高则充电优先顺序越低。另外,第2项的系数BC也并不必须是SOC的计算值SOCm的函数。
如公式(4)所示,优选放电优先顺序设置指标IDm的第2项的系数BD是SOC的计算值SOCm的函数,并且是正值,优选放电优先顺序设置指标IDm的第2项是系数BD与差ΔTm=Tt-Tm之间的乘积。由此,温度的计测值Tm越高则放电优先顺序越低。
优选SOC的计算值SOCm越大,则越函数f’(SOCm)越小。在SOCm相对小的情况下,即使差ΔT大,也难以发生因温度限制导致不得不停止放电的情形,因此,优选函数f’(SOCm)相对大。另外,在SOCm相对大时,如果差ΔT大,则容易发生因温度限制导致不得不停止放电的情形,因此,优选函数f’(SOCm)相对小。
为了防止温度的计测值Tm高的NaS电池1004的温度进一步变高,也可以针对温度的计测值Tm比阈值高的NaS电池1004设置放电优先顺序。但是,在没有设置放电优先顺序的情况下也允许设置充电优先顺序。
NaS电池1004是二次电池,如果对其进行充电则会发生吸热反应,使其放电则会发生放热反应,由此,需要在温度高时以使放热反应的发生频度低的方式来对NaS电池1004进行充放电,使NaS电池1004的温度稳定。
在采用如果充电则发生放热反应并且如果放电则发生吸热反应的二次电池的情况下,温度的计测值Tm越高则充电优先顺序应该越低,因此,使充电优先顺序设置指标ICm的第2项的系数BC为正值。如公式(2)所示,优选第2项的系数BC是SOC的计算值SOCm的函数。优选SOC的计算值SOCm越大,则越函数f(SOCm)越小。在SOCm相对大时,即使差ΔTm大,也难以发生因温度限制导致不得不停止充电的情形,因此,优选使函数f(SOCm)相对大。另外,在SOCm相对小的情况下,如果差ΔTm大,则容易发生因温度限制而导致不得不停止充电的情形,因此,优选使函数f(SOCm)相对小。
也可以取代公式(3)所示的放电优先顺序设置指标IDm,而使用公式(5)所示的放电优先顺序设置指标IDm。在公式(5)所示的放电优先顺序设置指标IDm中,将公式(3)的第2项BD×ΔTm替换为SOC的计算值SOCm以及温度的计测值Tm的函数f”(SOCm,Tm)。
【数5】
IDm=AD×ΔSOCm
+f”(SOCm,Tm)
+CD×IPm
+DD×Sm …(5)
在使用公式(5)所示的放电优先顺序设置指标IDm的情况下,分别对多个NaS电池1004中的每个电池设定放电功率的第1上限值U1m以及第2上限值U2m。第1上限值U1m是由NaS电池1004的规格或从NaS电池1004引出的放电线路的规格所决定的放电功率的最大值,功率分配部1214分别对多个NaS电池1004分配第1上限值U1m以下的放电功率。第2上限值U2是用于使NaS电池1004的温度保持在上限温度以下的放电功率的最大值。第2上限值U2m被设定为第1上限值U1m以下。也可以针对全部NaS电池1004而设定相同的第1上限值U1m,也可以使多个NaS电池1004中的全部或一部分的第1上限值U1m不同。也可以针对全部NaS电池1004而设定相同的第2上限值U2m,也可以使多个NaS电池1004中的全部或一部分的第2上限值U2m不同。
作为函数f”(SOCm,Tm)的因子,包括“比U2m/U1m”,比U2m/U1m越大,则越大函数f”(SOCm,Tm)的值越大,其中,所述比U2m/U1m是第2上限值U2m相对于第1上限值U1m的比。因此,比U2m/U1m越大,则越放电优先顺序越提高。
第2上限值U2m是能够连续放电直到DOD(放电深度)达到100%为止的放电功率的最大值。
图4是例示出描述顺序设置部1212所参照的放电时的NaS电池1004的DOD与温度之间关系的信息的图。在图4中,横轴表示DOD,纵轴表示温度,DOD-温度特性线1912、1914、1916分别表示从DOD为0%且温度为300℃的初始状态开始分别放出1.0MW、0.8MW、0.6MW的放电功率的情况下的DOD以及温度的变化,DOD-温度特性线1918表示从DOD为30%且温度为305℃的初始状态开始放出0.8MW的放电功率的情况下的DOD以及温度的变化。
顺序设置部1212参照描述了图4所示的NaS电池1004的DOD与温度之间关系的参照信息,能够得到如下结论:温度的计测值Tm为300℃,DOD的计算值DODm为0%,则只要使放电功率在0.6MW以下,就能够在温度保持在上限温度的340℃以下的情况下连续放电直到DOD达到100%为止,即,根据DOD-温度特性线1916可知第2上限值U2m应置为0.6MW。另外,如果温度的计测值Tm为305℃,DOD的计算值DOD为30%,则只要使放电功率在0.8MW以下,就能够在温度保持在上限温度的340℃以下的情况下连续放电直到DOD达到100%为止,即,根据DOD-温度特性线1918可知第2上限值U2m应置为0.8MW。
一般而言,从温度为计测值Tm且DOD为计算值DODm的初始状态开始,到温度为上限温度以下且DOD为100%的末期状态为止,在此范围内确定DOD-温度特性线,沿着所确定的DOD-温度特性线,来确定使NaS电池1004的温度和DOD变化的放电功率,由此,确定能够在将温度保持在上限温度以下的情况下连续放电直到DOD达到100%为止的放电功率的第2上限值U2m。
DOD-温度特性线1920,表示使放电功率与第1上限值U1m一致时的NaS电池1004的温度和DOD的变化,示出了达到温度为上限温度且DOD为100%的末期状态。范围1922的温度比DOD-温度特性线1920的温度低。初始状态处于范围1922内的NaS电池1004,即使连续放出与第1上限值U1m一致的放电功率直到DOD为100%为止,其温度也不会达到上限温度,因此,使其第2上限值U2m与第1上限值U1m一致。
NaS电池1004的温度保持在下限温度与上限温度之间,NaS电池1004的DOD在0%与100%之间。
受NaS电池1004的热容量以及热电阻的影响,即使停止从NaS电池1004放电,NaS电池1004的温度也不会立刻停止上升,因此,优选将“上限温度”设定得比NaS电池1004正常动作的最高温度低。
如图5所示,即使是NaS电池1004的状态变化大致趋近于直线状的DOD-温度特性线1924,也能够计算出高精度的第2上限值U2m,但是,如果针对使NaS电池1004的状态具有严格变化趋势的曲线状的DOD-温度特性线1926,则能够计算出更高精度的第2上限值U2m。图5所示的DOD-温度特性线1926为弓形,其初始状态之后温度相对于DOD的变化率变低。初始状态之后温度相对于DOD的变化率变低的原因在于,受到NaS电池1004的热容量以及热电阻的影响。
也可以取代能够连续放电直到DOD达到100%为止的放电功率的最大值,而将能够连续放电维持所设定的时间的放电功率的最大值设为第2上限值U2m。
(第2副因子)
就充电优先顺序设置指标ICm以及放电优先顺序设置指标IDm而言,第3项含有由累计充放电功率计算部1206计算出的累计充放电功率的计算值IPm来作为第2副因子。充电优先顺序设置指标ICm的第3项的系数CC以及放电优先顺序设置指标IDm的第3项的系数CD取负值。由此,累计充放电功率的计算值IPm越小则充电优先顺序以及放电优先顺序越高。由此,对累计充放电功率少的NaS电池1004优先分配充电功率以及放电功率,因此,使NaS电池1004的累计充放电功率均等,使NaS电池1004的损耗均等。
在取代累计充放电功率计算部1206而设置累计充放电电流计算部的情况下,在充电优先顺序设置指标ICm以及放电优先顺序设置指标IDm中,取代累计充放电功率的计算值IPm而含有累计充放电电流的计算值来作为副因子,由此对累计充放电电流少的NaS电池1004优先分配充电功率以及放电功率。更一般而言,在充电优先顺序设置指标ICm以及放电优先顺序设置指标IDm中,含有由使用履历反映量计算部计算出的用于反映使用履历的量来作为第2副因子,由此对使用履历少的NaS电池1004优先分配充电功率以及放电功率。
(第3以及第4副因子)
要在充电末期对放电容量的计算值进行修正的情况下,就充电优先顺序设置指标ICm以及放电优先顺序设置指标IDm而言,在第4项中含有要否判断部1208的判断结果来作为第3因子,在第4项中含有充电末/放电末检测部1210的检测结果来作为第4因子。充电优先顺序设置指标ICm的第4项的系数DC取负值,放电优先顺序设置指标IDm的第4项的系数DD取正值。如果要否判断部1208判断为需要修正充电末期的放电容量的计算值,则表示放电容量的计算值的修正状态的值Sm从0变为-1;如果充电末/放电末检测部1210检测出到达充电末期,则表示放电容量的计算值的修正状态的值Sm从-1变为1;如果SOC接近目标值SOCt,则表示放电容量的计算值的修正状态的值Sm从1变为0。由此,如果要否判断部1208判断为需要修正充电末期的放电容量的计算值,则充电优先顺序提高,放电优先顺序降低。另外,如果充电末/放电末检测部1210检测出到达充电末期,则充电优先顺序降低,放电优先顺序提高。由此,对需要修正充电末期的放电容量的计算值的NaS电池1004优先分配充电功率,对不需要修正充电末期的放电容量的计算值的NaS电池1004优先分配放电功率,因此,能够迅速修正充电末期的放电容量的计算值。另外,对未到达充电末期的NaS电池1004优先分配充电功率,对到达充电末期的NaS电池1004优先分配放电功率,由此,能够容易地在修正了充电末期的放电容量的计算值之后使SOC接近目标值。
要在放电末期对放电容量的计算值进行修正的情况下,如果要否判断部1208判断为需要修正放电末期的放电容量的计算值,则充电优先顺序应该降低,放电优先顺序应该提高。另外,如果充电末/放电末检测部1210检测出到达放电末期,则充电优先顺序应该提高,放电优先顺序应该降低。因此,充电优先顺序设置指标ICm的第4项的系数DC取正值,放电优先顺序设置指标IDm的第4项的系数DD取负值,如果要否判断部1208判断为需要修正放电末期的放电容量的计算值,则表示放电容量的计算值的修正状态的值Sm从0变为-1,如果充电末/放电末检测部1210检测出到达放电末期,则表示放电容量的计算值的修正状态的值Sm从-1变为1,如果SOC接近目标值SOCt,则表示放电容量的计算值的修正状态的值Sm从1变为0。由此,对不需要修正放电末期的放电容量的计算值的NaS电池1004优先分配充电功率,对需要修正放电末期的放电容量的计算值的NaS电池1004优先分配放电功率,因此,能够迅速修正放电末期的放电容量的计算值。另外,对到达放电末期的NaS电池1004优先分配充电功率,对未到达放电末期的NaS电池1004优先分配放电功率,由此,能够容易地在修正了放电容量的计算值之后使SOC接近目标值。
(因子贡献(作用)的大小)
系数AC、BC、CC、DC的绝对值分别表示主因子、第1副因子、第2副因子、第3以及第4副因子对充电优先顺序做出的贡献的大小。另外,系数AD、BD、CD、DD的绝对值分别表示主因子、第1副因子、第2副因子、第3以及第4副因子对充电优先顺序做出的贡献的大小。在充电优先顺序设置指标ICm越小则充电优先顺序越高的情况下,使系数AC、BC、CC、DC的正负相反;在放电优先顺序设置指标IDm越小则放电优先顺序越高的情况下,使系数AD、BD、CD、DD的正负相反。
(因子的删除以及追加)
公式(1)所示的充电优先顺序设置指标ICm以及公式(3)所示的放电优先顺序设置指标IDm是例示,可以根据电力存储装置1002的规格来进行变更。特别地,当然也可以预先决定删除第1至第3副因子的全部或一部分,以及追加除了第1至第3副因子以外的副因子。
(充电优先顺序设置指标ICm和放电优先顺序设置指标IDm的共通化)
在公式(1)所示的充电优先顺序设置指标ICm以及公式(3)所示的放电优先顺序设置指标IDm所含的因子中,混合存在如下两种因子:使充电优先顺序和放电优先顺序中的一个顺序提高而使另一个顺序降低的因子,使充电优先顺序和放电优先顺序两者提高或降低的因子。因此,要分别决定充电优先顺序设置指标ICm和放电优先顺序设置指标IDm。
但是,如果要消除这种混合存在的情况,可以使充电优先顺序设置指标ICm和放电优先顺序设置指标IDm共通化。但是,在共通化的情况下,要求共通化后的指标越大,则越充电优先顺序越高并且放电优先顺序越低,或者要求共通化后的指标越小则充电优先顺序越高且放电优先顺序越低。
(功率分配部1214)
功率分配部1214,按照由顺序设置部1212设置的充电优先顺序从高到低的顺序,对NaS电池1004分配充电功率,按照由顺序设置部1212设置的放电优先顺序从高到低的顺序,对NaS电池1004分配放电功率。在分别针对多个NaS电池1004分配充电功率时,在未分配的充电功率比NaS电池1004的最大充电功率多的情况下,分配最大充电功率,在未分配的充电功率与NaS电池1004的最大充电功率相同或者比NaS电池1004的最大充电功率少的情况下,分配全部的未分配的充电功率。同样地,在分别针对多个NaS电池1004分配放电功率时,在未分配的放电功率比NaS电池1004的最大放电功率多的情况下,分配最大放电功率,在未分配的放电功率与NaS电池1004的最大放电功率相同或者比NaS电池1004的最放充电功率少的情况下,分配全部的未分配的放电功率。
例如,在必须分配的全充电功率为1.5MW并且多个NaS电池1004各自的最大充电功率为1MW的情况下,对充电优先顺序为第1位的NaS电池1004分配与最大充电功率相同的1MW的充电功率,对充电优先顺序为第2位的NaS电池1004分配剩余的0.5MW的充电功率,不对充电优先顺序为第3位以及第4位的NaS电池1004分配充电功率。
(将充电优先顺序以及放电优先顺序反映到充电功率以及放电功率分配中)
图6是用于说明将充电优先顺序以及放电优先顺序反映到充电功率以及放电功率分配中的曲线图。图7是用于说明将充电优先顺序反映到充电功率分配中的曲线图。在图6以及图7的曲线图中,时间是横轴,全充放电功率为纵轴。正的全充放电功率表示全充电功率,负的充放电功率表示全放电功率。在图6以及图7的曲线图中,分别用固有的影线(hatching)表示对NaS电池A、B、C、D分配的充电功率以及放电功率。
如图6所示,在充电优先顺序按照NaS电池A、B、C、D的顺序变低的情况下,如果全充电功率增加,则按照NaS电池A、B、C、D的顺序分配充电功率,如果全充电功率减少,则按照NaS电池D、C、B、A的顺序撤消充电功率的分配。
同样地,如图6所示,在放电优先顺序按照NaS电池D、C、B、A的顺序变低的情况下,如果全放电功率增加,则按照NaS电池D、C、B、A的顺序分配放电功率,如果全放电功率减少,则按照NaS电池A、B、C、D的顺序撤消放电功率的分配。
如图7所示,在时刻T,从充电优先顺序按照NaS电池A、B、C、D的顺序变低的状态变为按照NaS电池B、A、C、D的顺序变低的状态的情况下,充电优先顺序的变化立刻反映到充电功率的分配上。这在放电功率的分配中也是同样的。但是,虽然说“立刻”,但也允许反映延迟了计测、计算等处理所需时间。
(充放电指令部1216)
充放电指令部1216对双向转换器1012发出由功率分配部1214分配的充放电功率的充放电指令。
另外,充放电指令部1216对双向转换器1012输出特定指令,该特定指令用于,使由要否判断部1208判断为需要修正放电容量的计算值的NaS电池1004一直充放电,直到修正放电容量的计算值的充电末期或放电末期为止。
进而,充放电指令部1216控制双向转换器1012的运转停止以及再次运转。
(放电容量的计算值的修正)
图8是表示NaS电池1004的放电深度与电压之间的关系的曲线图。
图8所示,在钠硫化物(Na2S5)以及单体硫(S)作为正极活性物质存在的二相区的充电末期(图8的曲线图的左端附近),随着充电的进行,NaS电池1004的电压升高。在充电末期以外的二相区中,电压不受放电深度影响而大致恒定。在只有钠硫化物(Na2Sx)作为正极活性物质存在的一相区的放电末期(图8的曲线图的右端附近),随着放电的进行,NaS电池1004的电压降低。
在NaS电池1004进行充电直到充电末期的状态下,或者在NaS电池1004进行放电直到放电末期(一相区所含的放电深度)的状态下,修正放电容量的计算值。
(电力存储装置1002的运转以及SOC的目标值SOCt)
在电力存储装置1002的运转方式中,大致分为模式运转与电力平滑运转。
模式运转是指,根据1日的电力需要的变动来进行充放电的运转。例如,一般进行这样的模式运转:在电力需要少的夜间进行充电,在电力需要多的白天进行放电。在进行模式运转的情况下,常常预先决定每个小时的充放电功率。
电力平滑运转是指,根据更短的电力需要的变动而进行充放电的运转。电力存储装置1002在进行电力平滑运转的情况下,常常将SOC的目标值SOCt设定为约50%。
此外,无论是模式运转还是电力平滑运转,在充电末期对NaS电池1004的放电容量的计算值进行修正时,都暂时将SOC的目标值SOCt设定在100%附近,在放电末期对NaS电池1004的放电容量的计算值进行修正时,都将SOC的目标值SOCt暂时设定在0%附近。
(电力存储装置1002的手动运转)
也可以分别对多个NaS电池1004手动分配充电功率以及放电功率。
为了能够这样手动分配充电功率以及放电功率,电力存储装置1002利用显示部1115显示放电优先顺序以及充电优先顺序,利用操作部1020来接受充电功率以及放电功率分配的输入。在放电优先顺序以及充电优先顺序的基础上,还可以在显示部1115上显示推荐的充电功率以及放电功率的分配。在操作部1020接受了输入的充电功率以及放电功率被发送至充放电指令部1236。
<2.第2实施方式>
(第2实施方式的概括)
在第2实施方式中,取代第1实施方式的顺序设置部1212以及功率分配部1214,而采用区分决定部2004、区分内顺序设置部2006以及功率分配部2008。第1实施方式与第2实施方式的主要区别在于,决定NaS电池1004的充电优先级以及放电优先级的方式。在第2实施方式中,区分决定指标Jm含有SOC的目标值SOCt与SOC的计算值SOCm之间的差ΔSOCm=SOCt-SOCm来作为主因子,该区分决定指标Jm反映NaS电池1004所属的充电优先级区分以及放电优先级区分,区分内优先顺序设置指标Km反映NaS电池1004的区分内充电优先顺序以及区分内放电优先顺序。另外,按照所属的充电优先级区分从高到低的顺序,对NaS电池1004分配充电功率;按照所属的放电优先级区分从高到低的顺序,对NaS电池1004分配放电功率。进而,针对所属的充电优先级区分相同的NaS电池1004,按照区分内充电优先顺序从高到低的顺序,对NaS电池1004分配充电功率;针对所属的放电优先级区分相同的NaS电池1004,按照区分内放电优先顺序从高到低的顺序,对NaS电池10044分配放电功率。
第1实施方式中的“充电优先级”和“放电优先级”分别是“充电优先顺序”和“放电优先顺序”,在第1实施方式中,没有针对2台以上的NaS电池1004重复设置相同的“充电优先顺序”以及“放电优先顺序”。另一方面,第2实施方式中的“充电优先级”和“放电优先级”分别是“充电优先级区分”以及“放电优先级区分”,在第2实施方式中,有时2台以上的NaS电池1004重复属于相同的“充电优先级区分”以及“放电优先级区分”。
(概括)
如图9所示,在第2实施方式中,设有如下部件:区分决定部2004,其决定NaS电池1004所属的充电优先级区分以及放电优先级区分;区分内顺序设置部2006,其针对每个充电优先级区分以及放电优先级区分,对NaS电池1004设置区分内充电优先顺序以及区分内放电优先顺序;功率分配部2008,其对NaS电池1004分配充电功率以及放电功率。
(区分决定部2004)
区分决定部2004,基于公式(6)所示的区分决定指标Jm,对多个NaS电池1004进行分级,从而决定多个NaS电池1004各自所属的充电优先级区分以及放电优先级区分。区分决定部2004的分级方式为,区分决定指标Jm越大,则充电优先级区分越高,放电优先级区分越低。
【数6】
Jm=ΔSOCm …(6)
(区分决定指标Jm)
区分决定指标Jm,在第1项中含有SOC的目标值SOCt与SOC计算部1204计算出的SOC的计算值SOCm之间的差ΔSOCm=SOCt-SOCm来作为主因子。由此,差ΔSOCm越大,则充电优先级区分越高,放电优先级区分越低,对SOC的计算值SOCm远低于目标值SOCt的NaS电池1004优先分配充电功率,对SOC的计算值SOCm远高于目标值SOCt的NaS电池1004优先分配放电功率,由此,能够容易地使SOC接近目标值SOCt。
区分决定指标Jm也可以含有与第1实施方式的充电优先顺序设置指标ICm以及放电优先顺序设置指标IDm所含的副因子相同的副因子。但是,在此情况下,如在第1实施方式的“充电优先顺序设置指标ICm以及放电优先顺序设置指标IDm的共通化”的栏中进行说明的那样,有时需要使得用于设置充电优先级区分的指标与用于设置放电优先级区分的指标不同。
(充电优先级区分以及放电优先级区分)
图10是用于说明第2实施方式的充电优先级区分的图。
多个充电优先级区分被区分决定指标Jm的阈值所划分。例如,如图10所示,在有3个充电优先级区分的情况下,将用于划分第1位的充电优先级区分与第2位的充电优先级区分的阈值TH12设为20%,将用于划分第2位的充电优先级区分与第3位的充电优先级区分的阈值TH23设为-20%。此时,ΔSOCm≥20%的NaS电池1004属于第1充电优先级区分,20%≥ΔSOCm≥-20%的NaS电池1004属于第2充电优先级区分,-20%≥ΔSOCm的NaS电池1004属于第3充电优先级区分。
放电优先级区分也与充电优先级区分同样地,由区分决定指标Jm的阈值进行划分。
由此,一般而言,即使区分决定指标Jm稍稍变化,所属的充电优先级区分以及放电优先级区分也不会变化,因此,能够抑制因充电优先级度区分以及放电优先级区分的频繁变化导致的不良。
(区分内顺序设置部2006)
区分内顺序设置部2006,基于公式(7)所示的区分内顺序设置指标Km,针对每个充电优先级区分,对NaS电池1004各自设置区分内充电优先顺序,针对每个放电优先级区分,对NaS电池1004各自设置区分内放电优先顺序。区分内顺序设置部2006的设置方式为,区分内顺序设置指标Km越小则区分内充电优先顺序以及区分内放电优先顺序越高。
【数7】
Km=IPm …(7)
(区分内顺序设置指标Km)
区分内顺序设置指标Km含有由累计充放电功率计算部1206计算出的累计充放电功率的计算值IPm来作为第1因子。由此,累计充放电功率的计算值IPm越小,则区分内充电优先顺序以及区分内放电优先顺序越高。由此,对累计充放电功率少的NaS电池1004优先分配充电功率以及放电功率,因此,能够使NaS电池1004的累计充放电功率均等,使NaS电池1004的损耗均等。在区分内顺序设置指标Km中,也可以取代累计充放电功率,而含有用于反映累计充放电电流等的使用履历的量来作为第1因子,对使用履历少的NaS电池1004优先分配充电功率以及放电功率。
(区分决定指标Jm与区分内顺序设置指标Km之间的关系)
区分内顺序设置指标Km是与区分决定指标Jm不同的指标,区分内顺序设置指标Km所含的因子与区分决定指标Jm所含的因子不重复。由此,与区分决定指标Jm不同的区分内顺序设置指标Km能够反映区分内充电优先顺序以及区分内放电优先顺序,因此能够更恰当地分配充电功率以及放电功率。
(区分内顺序设置指标Km所含的其它因子)
只要区分内顺序设置指标Km是与区分决定指标Jm不同的指标,则在区分内顺序设置指标Km中可以取代第1因子或在第1因子的基础上,含有以下的第2至第4因子,也可以含有以下的第2至第4因子以外的因子。但是,在此情况下,如在第1实施方式的“充电优先顺序设置指标ICm以及放电优先顺序设置指标IDm的共通化”的栏中说明的那样,有时需要使得用于设置区分内充电优先顺序的指标与用于设置区分内放电优先顺序的指标不同。
即,区分内顺序设置指标Km也可以含有由温度传感器1010计测出的温度的计测值Tm来作为第2因子,区分内顺序设置部2006的设置方式也可以为,温度的计测值Tm越高则区分内充电优先顺序越高,区分内放电优先顺序越低。
在充电末期修正放电容量的计算值的情况下,作为区分内顺序设置指标Km的第3因子,可以包括要否判断部1208的判断结果,如果要否判断部1208判断为需要修正充电末期的放电容量的计算值,则区分内顺序设置部2006可以提高区分内充电优先顺序并且降低区分内放电优先顺序。
另外,在充电末期需要修正放电容量的计算值的情况下,作为区分内顺序设置指标Km的第4因子,可以包括充电末/放电末检测部1210的检测结果,如果充电末/放电末检测部1210检测出到达充电末期,则区分内顺序设置部2006可以降低区分内充电优先顺序并且提高区分内放电优先顺序。
在采用一充电就发生放热反应并且一放电就发生吸热反应的二次电池的情况下,区分内顺序设置部2006的设置方式为,温度的计测值Tm越高则区分内充电优先顺序越低。
要在放电末期修正放电容量的计算值的情况下,区分内顺序设置部2006的设置方式为,如果要否判断部1208判断为需要修正放电末期的放电容量的计算值,则降低区分内充电优先顺序并且提高区分内放电优先顺序。
另外,要在放电末期修正放电容量的计算值的情况下,区分内顺序设置部2006的设置方式为,如果充电末/放电末检测部1210检测出到达放电末期,则提高区分内充电优先顺序并且降低区分内放电优先顺序。
区分内顺序设置指标Km所含的因子,能够起到与第1实施方式的充电优先顺序设置指标ICm以及放电优先顺序设置指标IDm含有该因子时同样的效果。
(功率分配部2008)
功率分配部2008,按照由区分决定部2004决定的所属的充电优先级区分从高到低的顺序,对NaS电池1004分配充电功率,按照由区分决定部2004决定的所属的放电优先级区分从高到低的顺序,对NaS电池1004分配放电功率。另外,功率分配部2008,针对所属的充电优先级区分相同的NaS电池1004,按照由区分内顺序设置部2006设置的区分内充电优先顺序从高到低的顺序,对NaS电池1004分配充电功率;针对所属的放电优先级区分相同的NaS电池1004,按照由区分内顺序设置部2006设置的区分内放电优先顺序从高到低的顺序,对NaS电池1044分配放电功率。
<3.第3实施方式>
在第3实施方式中,取代第2实施方式的区分内充电优先顺序以及区分内放电优先顺序的顺序设置,而采用另一种区分内充电优先顺序以及区分内放电优先顺序的顺序设置。
图11是用于说明第3实施方式的区分内充电优先顺序的顺序设置的图。图11表示时间经过了T1、T2、T3、T4......时的NaS电池1、2、......、n的区分内充电优先顺序。
如图11所示,在进行第3实施方式的区分内充电优先顺序的顺序设置时,如果经过了(规定)时间,则区分内充电优先顺序循环交替。区分内充电优先顺序的顺序设置也是同样的。
<4.第4实施方式>
在第4实施方式中,取代第1实施方式的充电优先顺序以及放电优先顺序的顺序设置,而采用另一种充电优先顺序以及放电优先顺序的顺序设置。
图12是用于说明第4实施方式的充电优先顺序以及放电优先顺序的顺序设置的图。在图12中,表示m个特定的NaS电池1004(下面,称为“特定NaS电池”)以及特定NaS电池以外的NaS电池1004(下面,称为“非特定NaS电池”)的充电优先顺序以及放电优先顺序。
如图12所示,在进行第4实施方式的充电优先顺序以及放电优先顺序的顺序设置时,对特定NaS电池设置最高的充电优先顺序以及放电优先顺序。即,对特定NaS电池设置从第1位到第m位的充电优先顺序以及放电优先顺序,对非特定NaS电池设置从第m+1位到第m+n位的充电优先顺序以及放电优先顺序。由此,对特定NaS电池优先分配充电功率以及放电功率,因此,能够使损耗的NaS电池1004集中在特定NaS电池上,容易保全。
对特定NaS电池设置的充电优先顺序以及放电优先顺序,可以是固定的,但也可以反映充电优先顺序设置指标ICm以及放电优先顺序设置指标IDm,也可以如果经过(规定)时间则循环交替。
对于非特定NaS电池,与第1实施方式同样地,基于充电优先顺序设置指标ICm以及放电优先顺序设置指标IDm设置充电优先顺序以及放电优先顺序。
虽然特定NaS电池可以是预先选择的NaS电池1004,但是,如果将单电池发生故障的NaS电池1004设为特定NaS电池,则能够将损耗集中在所构成的单电池发生故障的NaS电池1004上,从而容易保全。
<5.第5实施方式>
在第5实施方式,取代第2实施方式的放电优先级区分以及充电优先级区分的决定方式,而采用另一种充电优先级区分以及放电优先级区分的决定方式。
图13是用于说明第5实施方式的充电优先级区分以及放电优先级区分的决定方式的图。在图13中,表示m个特定的特定NaS电池以及n个非特定NaS电池的充电优先级区分以及放电优先级区分。
如图13所示,在决定第5实施方式的充电优先级区分以及放电优先级区分时,将特定NaS电池所属的放电优先级区分以及充电优先级区分,决定为最高的第1位的放电优先级区分以及充电优先级区分。由此,对特定NaS电池优先分配充电功率以及放电功率,因此,使损耗的NaS电池1004集中在特定NaS电池上,从而容易保全。
对特定NaS电池设置的区分内充电优先顺序以及区分内放电优先顺序,可以是固定的,但也可以反映区分内顺序设置指标Km,也可以如果经过(规定)时间则循环交替。
与第2实施方式同样地,基于区分决定指标Jm决定非特定NaS电池所属的放电优先级区分以及充电优先级区分;对于非特定NaS电池,与第2实施方式同样地,基于区分内顺序设置指标Km设置区分内充电优先顺序以及区分内放电优先顺序。
<6.第6实施方式>
在第6实施方式中,取代第2实施方式的区分内充电优先顺序以及区分内放电优先顺序的顺序设置,而采用另一种区分内充电优先顺序以及区分内放电优先顺序的顺序设置。
图14是用于说明第6实施方式的区分内充电优先顺序以及区分内放电优先顺序的顺序设置的图。在图14中,表示属于一个充电优先级区分以及放电优先级区分中的m个特定的特定NaS电池以及n个非特定NaS电池的区分内充电优先顺序以及区分内放电优先顺序。
如图14所示,在进行第6实施方式的区分内充电优先顺序以及区分内放电优先顺序的顺序设置时,对特定NaS电池设置最高的区分内充电优先顺序以及区分内放电优先顺序。即,对特定NaS电池设置第1位至第m位的区分内充电优先顺序以及区分内放电优先顺序,对非对特定NaS电池设置第m+1位至第m+n位的区分内充电优先顺序以及区分内放电优先顺序。由此,对特定NaS电池优先分配充电功率以及放电功率,因此,将损耗的NaS电池1004集中在特定NaS电池上,从而容易保全。
对特定NaS电池设置的区分内充电优先顺序以及区分内放电优先顺序,可以是固定的,也可以反映区分内顺序设置指标Km,也可以如果经过(规定)时间则循环交替。
对于非特定NaS电池,与第2实施方式同样地,基于区分内顺序设置指标Km,来设置区分内充电优先顺序以及区分内放电优先顺序。
<7.第7实施方式>
在第7实施方式中,取代对第1实施方式的充电优先顺序的充电功率分配的反映方式以及对放电优先顺序的放电功率分配的反映方式,而采用另一种对充电优先顺序的充电功率分配的反映方式以及对放电优先顺序的放电功率分配的反映方式。
图15是用于说明对第7实施方式的充电优先顺序的充电功率分配的反映方式的曲线图。在图15的曲线图中,时间是横轴,全充放电功率是纵轴。正的全充放电功率表示充电功率,负的充放电功率表示放电功率。在图15的曲线图中,分别用固有的影线表示对NaS电池A、B、C、D分配的充电功率。
在时刻T,从充电优先顺序按照NaS电池A、B、C、D的顺序变低的状态变为充电优先顺序按照NaS电池A、C、B、D的顺序变低的状态,在此情况下,需要通过交替NaS电池B、C的充电优先顺序,将充电功率的分配目标从NaS电池B变更为NaS电池C。但是,如果将充电优先顺序的变化立刻反映到充电功率的分配中,则NaS电池B、C的充电功率会发生急剧变化。因此,优选进行延迟处理,在该延迟处理中,如图15所示,通过减少全充电功率,使对NaS电池B分配的充电功率消失,然后将变化后的充电优先顺序反映到充电功率的分配中。由此,能够抑制急剧进行充电功率的分配或其撤消,从而使全充电功率稳定。
针对反映放电优先顺序的放电功率的分配的处理,优选也进行同样的延迟处理。针对第2实施方式的将充电优先级区分以及区分内充电优先顺序反映到充电功率分配中的反映方式,以及将放电优先级区分以及区分内放电优先顺序反映到放电功率分配中的反映方式,优选也进行同样的延迟处理。
<8.第8实施方式>
在第8实施方式中,取代第1实施方式的将充电优先顺序反映到充电功率分配中的反映方式以及将放电优先顺序放映到放电功率分配中的反映方式,而采用另一种将充电优先顺序反映到充电功率分配中的反映方式以及将放电优先顺序放映到放电功率分配中的反映方式。
图16是用于说明第8实施方式的将充电优先顺序反映到充电功率分配中的反映方式的曲线图。在图16的曲线图中,时间是横轴,全充放电功率是纵轴。正的全充放电功率表示充电功率,负的充放电功率表示放电功率。在图16的曲线图中,分别用固有的影线表示对NaS电池A、B、C、D分配的充电功率。
在时刻T,从充电优先顺序按照NaS电池A、B、C、D的顺序变低的状态变为NaS充电优先顺序变低按照电池A、C、B、D的顺序低的状态,在此情况下,需要通过交替NaS电池B、C的充电优先顺序,将充电功率的分配目标从NaS电池B变更为NaS电池C。但是,如果将充电优先顺序的变化立刻反映到充电功率的分配中,则NaS电池B、C的充电功率会发生急剧变化。因此,如图16所示,优选进行延迟处理,在该延迟处理中,从NaS电池B向NaS电池C,逐渐变更充电功率的分配目标。由此,能够抑制急剧进行充电功率的分配或其撤消,从而使全充电功率稳定。
对于将放电优先顺序反映到放电功率分配中的反映方式,优选也进行同样的延迟处理。对于第2实施方式的将充电优先级区分以及区分内充电优先顺序反映到充电功率分配中的反映方式,以及将放电优先级区分以及区分内放电优先顺序反映到放电功率分配中的反映方式,优选也进行同样的延迟处理。
<9.第9实施方式>
在第9实施方式中,取代第2实施方式的充电优先级区分以及放电优先级区分,而采用另一种充电优先级区分以及放电优先级区分。
图17是用于说明第9实施方式的充电优先级区分的图。
在第9实施方式中,多个充电优先级区分也由区分决定指标Jm的阈值所划分。但是,与提高充电优先级区分时的阈值相比,降低充电优先级区分时的阈值向充电优先级低的一方偏移;与提高放电优先级区分时的阈值相比,降低放电优先级区分时的阈值向放电优先级低的一方偏移。由此,能够抑制因充电优先级区分以及放电优先级区分频繁变化而导致的不良。
例如,在有3个充电优先级区分的情况下,如图17所示,将充电优先级区分从第2位提高到第1位时的阈值TH12U被设为21%,将充电优先级区分从第1位降低至第2位时的阈值TH12D被设为19%。另外,将充电优先级区分从第3位降低至第2位时的阈值TH23U被设为-19%,将充电优先级区分从第2位提高到第3位时的阈值被设为-21%。
<10.第10实施方式>
第10实施方式涉及电力存储网10002。在第10实施方式的电力存储网10002中,设有用于对多个充放电单位的充放电进行控制的控制装置。多个控制装置构成阶层控制装置网,从下位控制装置向上位控制装置,通知指标或用于决定指标的必要信息、最大充电功率以及最大放电功率;从上位控制装置向下位控制装置,通知充电功率以及放电功率的分配方式。“充放电单位”是独立进行充放电的单位,有时也表示具有控制装置的电力存储装置,有时也表示不具有控制装置的NaS电池本身。
图18是第10实施方式的电力存储网10002的框图。
如图18所示,控制装置10006对多个NaS电池10004的充放电进行控制,控制装置10010对多个NaS电池10008的充放电进行控制。多个NaS电池10004以及控制装置10006构成充放电单位10012,多个NaS电池10008以及控制装置10010也构成充放电单位10014。控制装置10018对充放电单位10012、10014的充放电和其自身构成充放电单位的NaS电池10016的充放电进行控制。充放电单位10012、10014、NaS电池10016以及控制装置10018进一步构成大的充放电单位10020。
同样地,控制装置10024对多个NaS电池10022的充放电进行控制。多个NaS电池10022以及控制装置10024构成充放电单位10026。控制装置10030对充放电单位10026的充放电和其自身构成充放电单位的NaS电池10028的充放电进行控制。充放电单位10026、NaS电池10028以及控制装置10030进一步构成大的充放电单位10032。
控制装置10034对充放电单位10020、10032的充放电进行控制。
控制装置10006、10010、10018、10024、10030、10034,将充放电单位视作NaS电池,与第1实施方式的控制装置同样地,或与在第1实施方式的控制装置的基础上添加了第2实施方式至第10实施方式说明的变形的控制装置同样地,对充放电单位的充放电进行控制。
电力存储网10002所具备的NaS电池以及控制装置的数目可以根据电力存储网10002的规格来进行增减,控制装置网中的阶层的数目也可以根据电力存储网10002的规格来进行增减。
图19是表示第1充放电单位所具备的下位控制装置10102以及对多个第1充放电单位的充放电进行控制的上位控制装置10104的框图。在电力存储网10002中,例如,控制装置10006为下位控制装置10102,控制装置10018为上位控制装置10104,充放电单位10012、10014以及NaS电池10016为第1充放电单位。
如图19所示,上位控制装置10104具有:通信部10106,其与下位控制装置10102进行通信;功率分配决定部10108,其决定向第1充放电单位分配充电功率以及放电功率的方式。
通信部10106,将所分配的充电功率以及放电功率发送至下位控制装置10102,从下位控制装置10102接收用于反映充电优先级以及放电优先级的指标或用于确定指标的必要信息、最大充电功率、最大放电功率。“用于确定指标的必要信息”中例如包括指标所含的因子。
功率分配决定部10108将第1充放电单位视作NaS电池,基于由通信部10106接收的指标或根据用于确定指标的必要信息而确定的指标,决定第1充放电单位的充电优先级以及放电优先级,按照充电优先级从高到低的顺序对第1充放电单位分配充电功率,按照放电优先级从高到低的顺序对充放电单位分配放电功率。
下位控制装置10102具有:通信部10110,其与上位控制装置10104进行通信;功率分配决定部10112,其决定对由下位控制装置10102控制充放电的第2充放电单位分配充电功率以及放电功率的方式。
通信部10110,从上位控制装置10104接收所分配到的充电功率以及放电功率,将指标或用于确定指标的必要信息、最大充电功率以及最大放电功率发送至上位控制装置10104。通信部10110所发送的最大充电功率,是多个第2充放电单位各自的最大充电功率的合计;通信部10110所发送的最大放电功率,是多个第2充放电单位各自的最大放电功率的合计。
功率分配决定部10112,将从通信部10102接收的所分配到的充电功率和放电功率进行分割后分配至第2充放电单位。
这样一来,设置多个控制装置,在上位控制装置10104与下位控制装置10102之间进行信息交换,由此,能够减少一个控制装置所进行的处理,从而能够容易地控制多个NaS电池的充放电。
<11.第11实施方式>
第11实施方式涉及含有电力存储装置11002的微网络11004。
图20是第11实施方式的微网络11004的框图。“微网络”是指,在电力需要地点设置了分散型电源的小规模电力供给网,也称为“分散型能量系统”等。
如图20所示,在微网络11004中,分散型电源11006、负荷11008以及电力存储装置11002连接在系统11010上。微网络控制系统11012控制分散型电源11006、负荷11008以及电力存储装置11002的运转。
作为分散型电源11006,没有特别限制,但优选是使用太阳光及其它自然能量的发电机,例如使用太阳能发电装置。也可以使用燃料电池等来作为分散型电源11006,该燃料电池所用的燃料气体是以生活垃圾、废木料、废塑料等作为原料制造的。
分散型电源11006所发出的电力的全部或一部分,经由系统11010而被发送至电力存储装置11002,并存储在电力存储装置11002中。
对于电力存储装置,采用第1实施方式的电力存储装置1002,或采用在第1实施方式的电力存储装置1002的基础上添加了第2实施方式至第9实施方式说明的变形的电力存储装置。
<12.其它>
虽然详细说明了本发明,但上述说明在全部方面皆为例示,本发明并非限于上述说明。未例示的无数变形例均包含在本发明的范围中。特别地,当然可以将所说明的事项进行组合。
Claims (29)
1.一种控制装置,用于对多个二次电池的充放电进行控制,其特征在于,
具有:
充放电电流计测部,其计测多个二次电池各自的充放电电流,
双向转换器,其控制多个二次电池各自的充放电,使得充放电功率达到指令值,
放电容量计算部,其对由所述充放电电流计测部计测出的充放电电流的计测值进行累计,从而计算多个二次电池各自的放电容量,
充电状态计算部,其根据由所述放电容量计算部计算出的放电容量的计算值,来计算多个二次电池各自的充电状态,
优先级决定部,其基于第1指标决定多个二次电池各自的充电优先级以及放电优先级,
功率分配部,其按照由所述优先级决定部决定的充电优先级从高到低的顺序对二次电池分配充电功率,按照由所述优先级决定部决定的放电优先级从高到低的顺序对二次电池分配放电功率,
充放电指令部,其向所述双向转换器发送由所述功率分配部分配的充放电功率的充放电的指令;
作为第1指标的因子,包括充电状态的目标值与由所述充电状态计算部计算出的充电状态的计算值之间的差;
充电状态的目标值与由所述充电状态计算部计算出的充电状态的计算值之间的差越大,则所述优先级决定部越提高充电优先级并且降低放电优先级。
2.如权利要求1所述的控制装置,其特征在于,
还具有温度传感器,该温度传感器计测多个二次电池各自的温度,
多个二次电池是如果进行放电则发生放热反应的二次电池,
作为第1指标的因子,含有由所述温度传感器计测出的温度的计测值,
所述温度传感器计测出的温度的计测值越高,则所述优先级决定部越降低放电优先级。
3.如权利要求1所述的控制装置,其特征在于,
还具有温度传感器,该温度传感器计测多个二次电池各自的温度,
多个二次电池是如果进行充电则发生放热反应的二次电池,
作为第1指标的因子,包括由所述温度传感器计测出的温度的计测值,
所述温度传感器计测出的温度的计测值越高,则所述优先级决定部越降低充电优先级。
4.如权利要求1所述的控制装置,其特征在于,
所述功率分配部,分别对多个二次电池分配第1上限值以下的放电功率,
所述控制装置还具有:
温度传感器,其计测多个二次电池各自的温度,
上限值计算部,其分别针对多个二次电池,根据由所述温度传感器计测出的温度的计测值以及由所述放电容量计算部计算出的放电容量的计算值,来计算放电功率的第2上限值,该放电功率的第2上限值用于使温度保持在上限温度以下;
作为所述第1指标的因子,包括由所述上限值计算部计算出的第2上限值相对于第1上限值的比,
所述上限值计算部计算出的第2上限值相对于第1上限值的比越大,则所述优先级决定部越提高放电优先级。
5.如权利要求1所述的控制装置,其特征在于,
还具有要否判断部,该要否判断部分别针对多个二次电池,判断是否需要修正充电末期的放电容量的计算值,
作为第1指标的因子,包括所述要否判断部的判断结果,
如果所述要否判断部判断为需要修正充电末期的放电容量的计算值,则所述优先级决定部提高充电优先级并且降低放电优先级。
6.如权利要求1所述的控制装置,其特征在于,
还具有要否判断部,该要否判断部分别针对多个二次电池,判断是否需要修正放电末期的放电容量的计算值,
作为第1指标的因子,包括所述要否判断部的判断结果,
如果所述要否判断部判断为需要修正放电末期的放电容量的计算值,则所述优先级决定部降低充电优先级并且提高放电优先级。
7.如权利要求1所述的控制装置,其特征在于,
还具有充电末期检测部,该充电末期检测部分别针对多个二次电池,检测是否到达进行放电容量的计算值的修正的充电末期,
作为第1指标的因子,包括所述充电末期检测部的检测结果,
如果所述充电末期检测部检测出到达充电末期,则所述优先级决定部降低充电优先级并且提高放电优先级。
8.如权利要求1所述的控制装置,其特征在于,
还具有放电末期检测部,该放电末期检测部分别针对多个二次电池,检测是否到达进行放电容量的计算值的修正的放电末期,
作为第1指标的因子,还包括所述放电末期检测部的检测结果,
如果所述放电末期检测部检测出到达放电末期,则所述优先级决定部提高充电优先级并且降低放电优先级。
9.如权利要求1所述的控制装置,其特征在于,
还具有使用履历反映量计算部,该使用履历反映量计算部计算反映多个二次电池各自的使用履历的量,
作为第1指标的因子,包括由所述使用履历反映量计算部计算出的反映使用履历的量,
使用履历越少,则所述优先级决定部越提高充电优先级以及放电优先级。
10.如权利要求1所述的控制装置,其特征在于,
所述优先级决定部具有顺序设置部,该顺序设置部基于第1指标,分别对多个二次电池设置充电优先顺序以及放电优先顺序,
所述功率分配部,按照由所述顺序设置部设置的充电优先顺序从高到低的顺序对二次电池分配充电功率,按照由所述顺序设置部设置的放电优先顺序从高到低的顺序对二次电池分配放电功率。
11.如权利要求1所述的控制装置,其特征在于,
所述优先级决定部具有区分决定部,该区分决定部根据第1指标对多个二次电池进行分级,由此来决定多个二次电池各自所属的充电优先级区分以及放电优先级区分,
所述控制装置还具有区分内顺序设置部,该区分内顺序设置部基于与第1指标不同的第2指标,针对每个充电优先级区分,分别对各二次电池设置区分内充电优先顺序,针对每个放电优先级区分,分别对各二次电池设置区分内放电优先顺序,
所述功率分配部,按照由所述区分决定部决定的所属的充电优先级区分从高到低的顺序对二次电池分配充电功率,按照由所述区分决定部决定的所属的放电优先级区分从高到低的顺序对二次电池分配放电功率,
所述功率分配部,针对所属的充电优先级区分相同的二次电池,按照由所述区分内顺序设置部设置的区分内充电优先顺序从高到低的顺序对二次电池分配充电功率,针对所属的放电优先级区分相同的二次电池,按照由所述区分内顺序设置部设置的区分内放电优先顺序从高到低的顺序对二次电池分配放电功率。
12.如权利要求11所述的控制装置,其特征在于,
还具有温度传感器,该温度传感器计测多个二次电池各自的温度,
多个二次电池是如果进行放电则发生放热反应的二次电池,
作为第2指标的因子,包括所述温度传感器计测出的温度的计测值,
所述温度传感器计测出的温度的计测值越高,则所述区分内顺序设置部越降低区分内放电优先顺序。
13.如权利要求11所述的控制装置,其特征在于,
还具有温度传感器,该温度传感器计测多个二次电池各自的温度,
多个二次电池是如果进行充电则发生放热反应的二次电池,
作为第2指标的因子,包括所述温度传感器计测出的温度的计测值,
所述温度传感器计测出的温度的计测值越高,则所述区分内顺序设置部越降低区分内充电优先顺序。
14.如权利要求11所述的控制装置,其特征在于,
还具有要否判断部,该要否判断部分别针对多个二次电池,判断是否需要修正充电末期的放电容量的计算值,
作为第2指标的因子,包括所述要否判断部的判断结果,
如果所述要否判断部判断为需要修正充电末期的放电容量的计算值,则所述区分内顺序设置部提高区分内充电优先顺序并且降低区分内放电优先顺序。
15.如权利要求11所述的控制装置,其特征在于,
还具有要否判断部,该要否判断部分别针对多个二次电池,判断是否需要修正放电末期的放电容量的计算值,
作为第2指标的因子,包括所述要否判断部的判断结果,
如果所述要否判断部判断为需要修正放电末期的放电容量的计算值,则所述区分内顺序设置部降低区分内充电优先顺序并且提高区分内放电优先顺序。
16.如权利要求11所述的控制装置,其特征在于,
还具有充电末期检测部,该充电末期检测部分别针对多个二次电池,检测是否到达进行放电容量的计算值的修正的充电末期,
作为第2指标的因子,包括所述充电末期检测部的检测结果,
如果由所述充电末期检测部检测出到达充电末期,则所述区分内顺序设置部降低区分内充电优先顺序并且提高区分内放电优先顺序。
17.如权利要求11所述的控制装置,其特征在于,
还具有放电末期检测部,该放电末期检测部分别针对多个二次电池,检测是否到达进行放电容量的计算值的修正的放电末期,
作为第2指标的因子,包括所述放电末期检测部的检测结果,
如果由所述放电末期检测部检测出到达放电末期,则所述区分内顺序设置部提高区分内充电优先顺序并且降低区分内放电优先顺序。
18.如权利要求11所述的控制装置,其特征在于,
还具有使用履历反映量计算部,该使用履历反映量计算部计算反映多个二次电池各自的使用履历的量,
作为第2指标的因子,包括由所述使用履历反映量计算部计算出的反映使用履历的量,
使用履历越少,则所述区分内顺序设置部越提高区分内充电优先顺序以及区分内放电优先顺序。
19.如权利要求11所述的控制装置,其特征在于,
所述区分内顺序设置部,对多个二次电池中的特定的二次电池,设置最高的区分内充电优先顺序以及区分内放电优先顺序。
20.如权利要求1所述的控制装置,其特征在于,
所述优先级决定部具有区分决定部,该区分决定部根据第1指标对多个二次电池进行分级,由此来决定多个二次电池各自所属的充电优先级区分以及放电优先级区分,
所述控制装置还具有区分内顺序设置部,该区分内顺序设置部,针对每个充电优先级区分,分别对各二次电池设置充电优先顺序,如果经过了时间,则循环交替充电优先顺序,并且,针对每个放电优先级区分,分别对各二次电池设置放电优先顺序,如果经过了时间,则循环交替放电优先顺序,
所述功率分配部,按照由所述区分决定部决定的所属的充电优先级区分从高到低的顺序对二次电池分配充电功率,按照由所述区分决定部决定的所属的放电优先级区分从高到低的顺序对二次电池分配放电功率,
所述功率分配部,针对所属的充电优先级区分相同的二次电池,按照由所述区分内顺序设置部设置的区分内充电优先顺序从高到低的顺序对二次电池分配充电功率,针对所属的放电优先级区分相同的二次电池,按照由所述区分内顺序设置部设置的区分内放电优先顺序从高到低的顺序对二次电池分配放电功率。
21.如权利要求11所述的控制装置,其特征在于,
与所述区分决定部提高充电优先级区分时的第1指标的阈值相比,所述区分决定部降低充电优先级区分时的第1指标阈值向充电优先级低的一方偏移。
22.如权利要求1至21中任意一项所述的控制装置,其特征在于,
所述功率分配部,
在根据由所述优先级决定部决定的充电优先级的变化,需要将充电功率的分配目标从第1二次电池变更为第2二次电池的情况下,通过减少全充电功率从而使分配至第1二次电池的充电功率消失,然后将充电优先级的变化反映到充电功率的分配中,
在根据由所述优先级决定部决定的放电优先级的变化,需要将放电功率的分配目标从第1二次电池变更为第2二次电池的情况下,通过减少全放电功率从而使分配至第1二次电池的放电功率消失,然后将放电优先级的变化反映到放电功率的分配中。
23.如权利要求1至21中任意一项所述的控制装置,其特征在于,
所述功率分配部,
在根据由所述优先级决定部决定的充电优先级的变化,需要将充电功率的分配目标从第1二次电池变更为第2二次电池的情况下,逐渐将充电功率的分配目标从第1二次电池变更为第2二次电池,
在根据由所述优先级决定部决定的放电优先级的变化,需要将放电功率的分配目标从第1二次电池变更为第2二次电池的情况下,逐渐将放电功率的分配目标从第1二次电池变更为第2二次电池。
24.如权利要求1至21中任意一项所述的控制装置,其特征在于,
所述优先级决定部,将多个二次电池中的特定的二次电池的充电优先级以及放电优先级设为最高。
25.如权利要求1至21中任意一项所述的控制装置,其特征在于,
所述充放电指令部,使第一特定的双向转换器的全部或一部分停止运转,所述第一特定的双向转换器用于,对没有由所述功率分配部分配充电功率或放电功率的二次电池的充放电进行控制。
26.如权利要求25的控制装置,其特征在于,
所述充放电指令部,使除第二特定的双向转换器以外的双向转换器的全部或一部分停止运转,所述第二特定的双向转换器用于,在没有由所述功率分配部分配充电功率或放电功率的二次电池中,对充电优先级或放电优先级最高的二次电池的充放电进行控制。
27.如权利要求25的控制装置,其特征在于,
所述充放电指令部,使第二特定的双向转换器停止运转,并且在重新分配充电功率或放电功率之前,使所述第二特定的双向转换器再次运转,所述第二特定的双向转换器用于,在没有由所述功率分配部分配充电功率或放电功率的二次电池中,对充电优先级或放电优先级最高的二次电池的充放电进行控制。
28.一种控制装置网,具有多个用于对多个充放电单位的充放电进行控制的控制装置,其特征在于,
具有:
上位控制装置,其对多个第1充放电单位的充放电进行控制,
下位控制装置,其分别设在全部所述第1充放电单位或一部分所述第1充放电单位中,用于对第2充放电单位的充放电进行控制;
所述上位控制装置具有:
第1通信部,其与所述下位控制装置进行通信,将所分配的充电功率以及放电功率发送至所述下位控制装置,从所述下位控制装置接收用于反映充电优先级以及放电优先级的指标或用于确定指标的必要信息,
功率分配决定部,其基于由所述第1通信部接收的指标,或基于根据用于确定指标的必要信息而确定的指标,来决定第1充放电单位的充电优先级以及放电优先级,按照充电优先级从高到低的顺序对第1充放电单位分配充电功率,按照放电优先级从高到低的顺序对充放电单位分配放电功率;
所述下位控制装置具有第2通信部,所述第2通信部与所述上位控制装置进行通信,从所述上位控制装置接收所分配的充电功率以及放电功率,向上位控制装置发送指标或用于确定指标的必要信息;
作为指标的因子,包括充电状态的目标值与充电状态的计算值之间的差;
充电状态的目标值与充电状态的计算值之间的差越大,则所述功率分配决定部越提高充电优先级并且降低放电优先级。
29.一种控制方法,用于对多个二次电池的充放电进行控制,其特征在于,
包括:
工序(a),计测多个二次电池各自的充放电电流,
工序(b),对在所述工序(a)中计测出的充放电电流的计测值进行累计,由此计算多个二次电池各自的放电容量,
工序(c),根据在所述工序(b)中计算出的放电容量的计算值,来计算多个二次电池各自的充电状态,
工序(d),基于第1指标决定多个二次电池各自的充电优先级以及放电优先级,
工序(e),按照在所述工序(d)中决定的充电优先级从高到低的顺序对二次电池分配充电功率,按照在所述工序(d)中决定的放电优先级从高到低的顺序对二次电池分配放电功率,
工序(f),发出在所述工序(e)中分配的充放电功率的充放电的指令,
工序(g),控制多个二次电池各自的充放电,使得充放电功率达到在所述工序(f)中发出的指令的指令值;
作为第1指标的因子,包括充电状态的目标值与在所述工序(c)中计算出的充电状态的计算值之间的差;
在所述工序(d)中,充电状态的目标值与在所述工序(c)中计算出的充电状态的计算值之间的差越大,则越提高充电优先级并且降低放电优先级。
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