CN103081281A - 电力管理*** - Google Patents

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Abstract

本发明是在可靠地防止过充电或过放电的同时进行充放电的电力管理***，控制由多个蓄电池单元构成的蓄电池***(22)的充放电。综合蓄电池单元管理部(16)检测构成蓄电池***(22)的蓄电池包的电压、构成蓄电池包的单位单电池的电压、串联连接多个蓄电池包而成的蓄电部(24)的串联电压，在它们的任一者的电压超过上限值的情况下停止充电，在它们的任一者的电压不足下限值的情况下停止放电。

Description

电力管理***
技术领域
本发明涉及电力管理***，特别涉及控制蓄电池的充放电的***。
背景技术
在电力管理中，按照负载的电力消耗量来进行发电、供电是适当的。在下述的专利文献1中，公开了下述构成：包括作为网络***的电源***的与通信线路连接的多个太阳光发电电源***、和测定日照量等气象信息并将其发送给太阳光发电电源***的信息源装置。
另一方面，为了对由太阳光发电产生的电力进行蓄电，并应对变动的负载的电力消耗量，使用由锂离子电池等构成的蓄电装置。在下述专利文献2中，公开了如下技术：作为锂离子电池的管理装置，基于锂离子电池的充放电电流的测定值、温度的测定值、商用电源的供电的信息，来判断锂离子电池的充放电的状态，算出锂离子电池的剩余容量。
先行技术文献
专利文献
专利文献1：JP特开2008-136259号公报
专利文献2：JP特开2006-140094号公报
发明的概要
发明要解决的课题
构成蓄电装置的锂离子电池等的二次电池中，一般被称作单位单电池(unit cell)的单位蓄电池的端子间电压为1V～4V程度，其容量也比较小。因此，需要使用多个单位单电池来构成蓄电池包，进而使用多个蓄电池包来构成蓄电装置。
如此，在使用多个蓄电池包的情况下，即使使用环境相同，在反复充放电循环的过程中，也可能因蓄电池包的个体差异显著化而在多个蓄电池包的特性中产生偏差。因此，在电力管理***中，为了高效地利用蓄电池，需要以产生多个蓄电池包的特性偏差为前提，考虑该前提来控制充放电。特别是，在蓄电装置如上述那样由多个蓄电池包构成、蓄电池包由多个单位单电池构成的阶层构造中，期望不管在哪个层发生异常的情况下都能可靠地检测该异常，来进行充放电控制。例如，即使在单位单电池中未发生异常，但在多个单位单电池的连接状态中发生异常的情况下，也无法作为蓄电池包发挥本来的功能，可能产生过充电或过放电。
发明内容
本发明的目的在于提供能可靠地防止蓄电装置的过充电和过放电的***。
解决课题的手段
本发明是一种电力管理***，控制通过来自电力源的电力进行充电并将积蓄的电力对负载进行放电的蓄电部的充放电，所述电力管理***的特征在于，所述蓄电部包括相互串联连接的多个蓄电池包，所述蓄电池包包括相互串联连接的多个单位单电池，所述电力管理***具备：检测部件，其检测所述单位单电池的电压以及所述蓄电池包的电压；和控制部件，其将检测出的所述单位单电池的电压以及所述蓄电池包的电压分别与上限值以及下限值进行比较，在所述单位单电池的电压或所述蓄电池包的电压的至少任一者超过上限值的情况下，停止所述蓄电部的充电处理，在所述单位单电池的电压或所述蓄电池包的电压的至少任一者不足下限值的情况下，停止所述蓄电部的放电处理。
在本发明的1个实施方式中，所述蓄电池包包括相互串联连接的m个(m为2以上的整数)单位单电池，所述控制部件将所述单位单电池的电压与所述上限值以及所述下限值进行比较，并将用所述蓄电池包的电压除以m而得到的电压与所述上限值以及所述下限值进行比较。
另外，本发明是一种电力管理***，控制通过来自电力源的电力进行充电并将积蓄的电力对负载进行放电的蓄电部的充放电，所述电力管理***的特征在于，所述蓄电部包括相互串联连接的多个蓄电池包，所述蓄电池包包括相互串联连接的多个单位单电池，所述电力管理***具备：检测部件，其检测所述单位单电池的电压以及所述串联连接的蓄电池包的串联电压；和控制部件，其将检测出的所述单位单电池的电压以及所述串联电压分别与上限值以及下限值进行比较，在所述单位单电池的电压或所述串联电压的至少任一者超过上限值的情况下，停止所述蓄电部的充电处理，在所述单位单电池的电压或所述串联电压的至少任一者不足下限值的情况下，停止所述蓄电部的放电处理。
在本发明的1个实施方式中，所述蓄电部包括相互串联连接的n个(n为2以上的整数)蓄电池包，所述蓄电池包包括相互串联连接的m个(m为2以上的整数)单位单电池，所述控制部件将所述单位单电池的电压与所述上限值以及所述下限值进行比较，并将用所述串联电压除以m×n而得到的电压与所述上限值以及所述下限值进行比较。
另外，本发明是一种电力管理***，控制通过来自电力源的电力进行充电并将积蓄的电力对负载进行放电的蓄电部的充放电，所述电力管理***的特征在于，所述蓄电部包括相互串联连接的多个蓄电池包，所述蓄电池包包括相互串联连接的多个单位单电池，所述电力管理***具备：检测部件，其检测所述蓄电池包的电压以及所述串联连接的蓄电池包的串联电压；和控制部件，其将检测出的所述蓄电池包的电压以及所述串联电压分别与上限值以及下限值进行比较，在所述蓄电池包的电压或所述串联电压的至少任一者超过上限值的情况下，停止所述蓄电部的充电处理，在所述蓄电池包的电压或所述串联电压的至少任一者不足下限值的情况下，停止所述蓄电部的放电处理。
在本发明的1个实施方式中，所述蓄电部包括相互串联连接的n个(n为2以上的整数)蓄电池包，所述蓄电池包包括相互串联连接的m个(m为2以上的整数)单位单电池，所述控制部件将用所述蓄电池包的电压除以m而得到的电压与所述上限值以及所述下限值进行比较，并将用所述串联电压除以m×n而得到的电压与所述上限值以及所述下限值进行比较。
另外，本发明是一种电力管理***，控制通过来自电力源的电力进行充电并将积蓄的电力对负载进行放电的蓄电部的充放电，所述电力管理***的特征在于，所述蓄电部包括相互串联连接的多个蓄电池包，所述蓄电池包包括相互串联连接的多个单位单电池，所述电力管理***具备：检测部件，其检测所述单位单电池的电压、所述蓄电池包的电压、以及所述串联连接的蓄电池包的串联电压；和控制部件，其将检测到的所述单位单电池的电压、所述蓄电池包的电压、以及所述串联电压分别与上限值以及下限值进行比较，在所述单位单电池的电压、所述蓄电池包的电压、所述串联电压的至少任一者超过上限值的情况下，停止所述蓄电部的充电处理，在所述单位单电池的电压、所述蓄电池包的电压、所述串联电压的至少任一者不足下限值的情况下，停止所述蓄电部的放电处理。
在本发明的1个实施方式中，所述蓄电部包括相互串联连接的n个(n为2以上的整数)蓄电池包，所述蓄电池包包括相互串联连接的m个(m为2以上的整数)单位单电池，所述控制部件将所述单位单电池的电压与所述上限值以及所述下限值进行比较，将用所述蓄电池包的电压除以m而得到的电压与所述上限值以及所述下限值进行比较，并将用所述串联电压除以m×n而得到的电压与所述上限值以及所述下限值进行比较。
发明的效果
根据本发明，能可靠地防止蓄电部的过充电或过放电。
附图说明
图1是电力管理***的基本构成图。
图2是蓄电池包的内部构成图。
图3是蓄电部的内部构成图。
图4A是充放电控制的整体处理流程图(其1)。
图4B是充放电控制的整体处理流程图(其2)。
图5是充电时的时间序列说明图。
图6是放电时的时间序列说明图。
图7是SOC的算出处理流程图。
图8是表示SOC的算出方法的时间图。
具体实施方式
下面，基于附图来说明本发明的实施方式。
1.***的基本构成
首先，说明本实施方式中的电力管理***的基本构成。
在图1中示出本实施方式中的电力管理***的整体构成图。电力管理***包括：被提供来自外部商用电源10的电力的PCS总控盘(integrationboard)12、功率调节器(PCS)14、综合蓄电池单元管理部16、***管理部18、综合电力监视装置20、和蓄电池***22。该电力管理***为了向一般照明、一般空调、厨房器具、服务器、个人计算机等的办公设备的负载提供需要的电力而设置在工厂设施等。对这些负载的电力的提供既可以从该电力管理***提供全部的电力，也可以并用该电力管理***和外部商用电源。
外部商用电源10是单相或三相的交流电力源，根据电力供求的变动，对以火力发电、水力发电、核能发电等的各种发电方式发电而得到的电力进行组合来从外部的电力公司进行提供。
PCS总控盘12切换外部商用电源10与蓄电池***22之间的连接。即，在充放电时，PCS总控盘12为了连接外部商用电源10的交流***和蓄电池***22而切换开关，在充放电禁止时，为了切断外部商用电源10的交流***与蓄电池***22的连接而切换开关。在PCS总控盘12的开关连接外部商用电源10的交流***和蓄电池***22的情况下，若蓄电池***22的电位高于外部商用电源12的电位，则积蓄在蓄电池***22中的电力被放出，若蓄电池***22的电位低于外部商用电源12的电位，则从外部商用电源12对蓄电池***22进行充电。PCS总控盘12通过来自综合蓄电池单元管理部16的控制指令来进行开关控制，并基于来自综合蓄电池管理单元管理部16的控制指令来对功率调节器14输出充放电的指令。
功率调节器14具备双向AC/DC转换器，在充电时，将来自外部商用电源10的交流电变换为直流电并提供给蓄电池***22，另外，在放电时将来自蓄电池***22的直流电变换为交流电并提供给交流负载。另外，也可以在功率调节器14的DC***侧设置未图示的DC/DC转换器，在放电时将来自蓄电池***22的直流电变换成相对低压的直流电压来提供给直流负载。功率调节器14对于多个蓄电池***22公共地设置，一并进行这些多个蓄电池***22的电力变换。功率调节器14既可以是单个，也可以是多个，多个功率调节器的每一个对多个蓄电池***22进行一并控制。单个或多个功率调节器14通过来自PCS总控盘12的控制指令而被控制。
综合蓄电池单元管理部16基于来自***管理部18的充放电控制指令、和来自蓄电池***22的各蓄电单元22-1、22-2…的数据，来判定能否直接执行来自***管理部18的充放电控制指令，基于判定结果将充电指令或放电指令输出给功率调节器14，并对各蓄电单元22-1、22-2…的蓄电池单元管理部28输出充电指令或放电指令。综合蓄电池单元管理部16中的是否执行充放电的判定按照各蓄电单元22-1、22-2…中的充电状态和电压来决定。在后面进一步说明该处理。
***管理部18基于来自综合电力监视装置20的管理信息，将充放电控制指令输出给综合蓄电池单元管理部16。即，综合电力监视装置20取得与负载侧所需要的电力以及蓄电池侧的电力相关的数据，输出管理信息，***管理部18基于该管理信息来决定应该对蓄电池***22进行充电还是放电，并输出充放电控制指令。充放电控制指令例如如“以**kW充电**秒钟”、“以**kW放电**秒钟”等那样，用电力值和时间来表示充放电条件，也可以如“以**kW进行充电(放电)直到电压成为**V为止”、“以**kW进行充电(放电)直到SOC成为**％为止”等那样，以电力值、和终止的电压或SOC来表示充放电条件。***管理部18为了抑制因负载的消耗电力变动而引起的外部商用电源10的峰值电力变得过大，预先在预想成为峰值电力的定时前，将来自外部商用电源10的交流电变换为直流电并对蓄电池***22进行充电，在成为峰值电力的定时从蓄电装置22向负载放电并调度充放电，以使外部商用电源10的电力平滑化。来自***管理部18的充放电控制指令在需要的定时不定期地输出给综合蓄电池单元管理部16。因此，本电力管理***在某定时为充电状态，在其它的定时为放电状态，在再其它的定时为既不执行充电也不执行放电的待机状态，在这3个状态间迁移。
蓄电池***22由多个蓄电单元22-1、22-2…构成，例如由5个蓄电单元22-1、22-2、…、22-5构成。各蓄电单元22-1、22-2…为相同的构成。若以蓄电单元22-1为例，则蓄电单元22-1包括蓄电部24、电力***切换电路26、和蓄电池单元管理部28。
蓄电部24由多个蓄电池包构成，各蓄电池包由多个单位单电池构成。单位单电池由锂离子二次电池构成。关于蓄电部24的构成在后面进一步叙述。
电力***切换电路26是切换放电和充电的电路。在蓄电池***22的充电时，接通充电开关，断开放电开关。在蓄电池***22的放电时，断开充电开关，接通放电开关。充电开关以及放电开关的接通/断开通过来自蓄电池单元管理部28的指令来进行控制。
蓄电池单元管理部28从构成蓄电部24的多个蓄电池包的各蓄电池包接收充电率SOC等的数据，作为充电状态，将该SOC等的数据输出给综合蓄电池单元管理部16。在此，SOC是用百分率来表征可放电容量(剩余容量)相对于满充电容量的比的参数。综合蓄电池单元管理部16基于从各蓄电单元22-1、22-2、…、22-5的各自的蓄电池单元管理部28提供的SOC等的数据来判定能否执行充放电，基于判定结果对各蓄电单元22-1、22-2、…、22-5的蓄电池单元管理部28发出充放电指令。蓄电池单元管理部28响应于该充放电指令，在充电指令的情况下对充电开关进行接通控制，在放电指令的情况下对放电开关进行接通控制。
在图2中示出构成蓄电部24的蓄电池包25的内部构成。蓄电池包25串联以及并列连接多个锂离子单位单电池25a而构成。例如将多个单位单电池25a并联连接24个，并将它们的并联体串联连接13级来构成。蓄电池包25除了这些多个单位单电池25a以外，还由包含参数算出部25b的包信息控制部25c构成。
参数算出部25b测定将单位单电池并联连接的各级的电流值以及电压值，并测定蓄电池包+-电极间的电流值以及电压值、蓄电池包的SOC、每个蓄电池包的温度，将它们输出给包信息控制部25c。SOC除了根据充放电电流的累计值来求取以外，还能通过参照预先决定的表示开放端电压与SOC的关系的计算式或表来求取。关于SOC的算出方法在后面进一步叙述。由于在蓄电池包存在内部电阻以及内部电容，因此存在难以正确求取开放端电压的情况。存在无法求取可放电容量的情况。通过根据状况分开或组合使用上述的SOC算出手法，能更正确地求取表示可放电容量的SOC。
在图3中示出蓄电部24的内部构成。蓄电池部24串联以及并联多个图2所示的蓄电池包25而构成。即，例如，将多个蓄电池包25串联连接5个，并将它们的串联体相互并联连接4列而构成。来自各蓄电池包25的包信息控制部25c的数据、即每个单位单电池的电流值以及电压值、每个蓄电池包的电流值以及电压值、每个蓄电池包的SOC、每个蓄电池包的温度介由通信线被输出给蓄电池单元管理部28。
2.***的基本充放电控制
接下来，在上述那样的构成中，对***的基本的充放电控制进行说明。在图4A、图4B示出本实施方式的处理流程图。图4A表示使用SOC的平均值的充放电控制的处理流程图，图4B表示使用单电池电压、包电压、5串联电压的充放电控制的处理流程图。在本实施方式的电力管理***中，基于这两个流程图的充放电控制并行进行，构成为在任一方的流程图中成为充电禁止、或放电禁止的状态时，电力管理***禁止充电或放电。
首先，说明图4A所示的使用SOC的平均值的充放电控制的处理流程图。
***管理部18决定进行充电还是进行放电，并将充放电控制指令输出给综合蓄电池单元管理部16(S101)。接下来，综合蓄电池单元管理部16基于充放电控制指令来判定是充电或放电的哪一者(S102)。下面，分为充电指令和放电指令来进行说明。
<充电指令的情况>
在是充电指令的情况下，综合蓄电池单元管理部16对各蓄电单元22-1、22-2、…、22-5的蓄电池单元管理部28设定第1阈值(S103)。此时，将比充电前算出的平均SOC高的值设定为第1阈值。第1阈值是充电的目标值，通过后面的处理，进行充电到平均SOC成为第1阈值为止。
综合蓄电池单元管理部16从各蓄电单元22-1、22-2、…、22-5的蓄电池单元管理部28取得每个蓄电池包的SOC(S104)。然后，算出蓄电池***22的平均SOC(S105)。蓄电池***22由5个蓄电单元22-1、22-2、…、22-5构成，在各蓄电单元22-1、22-2、…、22-5分别由5串联4并联的蓄电池包25构成的情况下，从全部的蓄电池单元管理部28向综合蓄电池单元管理部16输出合计5×5×4＝100个的SOC的数据，因此，综合蓄电池单元管理部16算出这100个SOC的数据的平均值(平均SOC)。即，是蓄电***22内的全部的蓄电池包25的平均SOC。
在算出平均SOC后，综合蓄电池单元管理部16判定算出的平均SOC是否超过第1阈值(S106)。在S106中判断为是、即超过第1阈值的情况下，由于达到了充电的目标值，因此禁止充电(S114)。
另一方面，在平均SOC为规定的第1阈值以下的情况下，综合蓄电池单元管理部16执行充电(S107)。
另外，在将平均SOC例如控制在30％～70％的范围内来进行充放电的情况下，可将第1阈值设定为70％。
<放电指令的情况>
在是放电指令的情况下，综合蓄电池单元管理部16对各蓄电单元22-1、22-2、…、22-5的蓄电池单元管理部28设定第2阈值(S109)。此时，将比放电前算出的平均SOC低的值设定为第2阈值。第2阈值是放电的目标值，通过后面的处理，进行放电直到平均SOC到达第2阈值为止。
综合蓄电池单元管理部16从各蓄电单元22-1、22-2、…、22-5的蓄电池单元管理部28取得每个蓄电池包的SOC(S110)。然后，算出蓄电池***22的全部的蓄电池包25的平均SOC(S111)。
在算出平均SOC后，综合蓄电池单元管理部16判定算出的平均SOC是否不足第2阈值(S112)。第2阈值是小于第1阈值的值。在S112中判定为是、即不足第2阈值的情况下，认为放电不适当，从而不执行放电指令(S114)。
另一方面，在平均SOC为规定的第2阈值以上的情况下，综合蓄电池单元管理部16执行放电(S113)。
另外，在将平均SOC例如控制在30％～70％的范围内来进行充放电的情况下，可将第2阈值设定为30％。
接下来，说明图4B所示的使用单电池电压、包电压、5串联电压的充放电控制的处理流程图。单电池电压是图2所示的构成蓄电池包25的各单位单电池25a的电压，包电压是蓄电池包25的电压，5串联电压是将图3所示的蓄电池包25串联连接5个的情况下的整体的电压。在串联连接13个单位单电池25a的情况下，单电池电压＝包电压/13＝5串联电压/(13×5)的关系成立。
综合蓄电池单元管理部16从各蓄电单元22-1、22-2、…、22-5的蓄电池单元管理部28取得单电池电压、包电压、5串联电压(S151)。然后，算出单电池电压、包电压、5串联电压的各自的最大值、最小值(S152)。蓄电池***22由5个蓄电单元22-1、22-2、…、22-5构成，在各蓄电单元22-1、22-2、…、22-5分别由5串联4并联的蓄电池包25构成的情况下，从全部的蓄电池单元管理部28向综合蓄电池单元管理部16输出合计5×5×4＝100个的包电压的数据，因此，综合蓄电池单元管理部16算出这100个SOC的数据的最大值和最小值。同样地，对单电池电压、5串联电压，也根据多个电压值来分别算出最大值和最小值。
在算出单电池电压、包电压、5串联电压的各自的最大值、最小值后，综合蓄电池单元管理部16判定算出的电压的最大值是否超过预先设定的规定的电压上限值(S153)。在S153中判断为是、即超过上限值的情况下，认为进行充电不适当，从而禁止充电(S156)。S156的充电的禁止例如能通过设定充电禁止的标志来实现。此时，充电禁止的标志既可以使用与在图4A所记载的处理流程图中使用的充电禁止的标志相同的标志，也可以设为其它的标志。另外，电压上限值只要设定为为了防止过充电而需要的电压值即可。
接下来，综合蓄电池单元管理部16判定算出的电压的最小值是否不足预先设定的规定的电压下限值(S154)。在S154中判断为是、即不足下限值的情况下，认为进行放电不适当，从而禁止放电(S157)。S157的放电的禁止例如能通过设定放电禁止的标志来实现。此时，放电禁止的标志既可以使用与在图4A所记载的处理流程图中使用的放电禁止的标志相同的标志，也可以设为其它的标志。另外，电压下限值只要设定为为了防止过放电而需要的电压值即可。
在综合蓄电池单元管理部16所算出的单电池电压、包电压、5串联电压的各自的最大值不满足S153的条件的情况下，不设定充电禁止的标志或放电禁止的标志，继续充放电状态(S155)。通过例如1秒钟一次等以一定间隔执行图4B所记载的处理流程图来进行充放电的控制。
仅通过图4A所记载的使用平均SOC的充放电控制，可能出现无法检测出在单位单电池间的串联连接中发生异常的情况、或在蓄电池包间的串联连接中发生异常的情况这样的情况。因此，通过并行地执行图4B所记载的充放电控制，来相互独立地将单电池电压、包电压、5串联电压与上限值比较大小，在它们当中的任一者超过电压上限值的情况下判定为发生了某种异常。具体地，如图4B所记载的处理流程图所示那样，使用公共的电压上限值分别对最大单电池电压与电压上限值、最大包电压/13与电压上限值、最大5串联电压/(13×5)与电压上限值比较大小，在任一者超过电压上限值的情况下，认为有可能过充电，从而不执行充电。另外，例如也可以个别地设定单电池电压、包电压以及5串联电压的上限值，例如在将单电池电压的上限值设为4.2V的情况下，将包电压的上限值设定为53V，将5串联电压的上限值设定为250V。
在图5以及图6中按时间序列示出充放电处理。图5是充电状态，图6是放电状态。作为示例假设使用包电压的最大值和最小值的情况，在两图中，man、min分别表示包电压的最大值、包电压的最小值，圆圈表示平均SOC。为了方便，以百分率来表示包电压的电压值。首先，对图5进行说明。如图5(a)所示，在平均SOC为第1阈值即70％以下、包电压的最大值为上限值以下的情况下执行充电指令，成为充电状态。
若充电进行、SOC增大而最终如图5(b)所示那样平均SOC到达第1阈值70％，则禁止充电。另外，即使如图5(c)所示那样，平均SOC未达到第1阈值70％，但若蓄电池包25间的偏差增大而包电压的最大值到达上限值，则为了防止过充电而禁止充电。另外，虽未图示，但即使平均SOC未达到第1阈值70％、且包电压的最大值未达到上限值，在最大单电池电压、最大5串联电压的任一者达到了电压上限值的情况下，在该时间点也禁止充电。
接下来，说明图6。如图6(a)所示，在平均SOC为第2阈值即30％以上、包电压的最小值为下限值以上的情况下执行放电指令，成为放电状态。
若放电进行、SOC减少而最终如图6(b)所示那样平均SOC到达第2阈值30％，则禁止放电。另外，即使如图6(c)所示那样，平均SOC未达到第2阈值30％，但若蓄电池包25间的偏差增大而包电压的最小值到达下限值，则为了防止过放电而禁止放电。另外，虽未图示，但即使平均SOC未达到第2阈值30％、且包电压的最小值未达到下限值，在最小单电池电压、最小5串联电压的任一者达到了电压下限值的情况下，在该时间点也禁止放电。
通过这些处理，按照使平均SOC处于30％～70％的范围内的方式来进行充放电控制，并可靠地防止由于蓄电池包25间的特性的偏差、蓄电池包25内的不良状况或蓄电池25间的串联连接的不良状况等所引起的过充电或过放电。另外，即使在不至于过充电的情况下，若在将蓄电池包25充电到接近过充电的高电压的状态下放置，电池寿命也会显著缩短。通过这些处理，通过防止在高电压的状态下放置蓄电池包25，能防止电池的劣化并延长电池的寿命。
3.SOC算出处理
如以上那样，综合蓄电池单元管理部16判定是否执行充放电控制指令来执行充电或放电，在执行充电或放电时，算出蓄电池***22的SOC(图4A中的S104、S110)。在下面，详细说明该SOC算出处理。
一般，作为算出蓄电池的SOC的方法，已知下面的2个方法。
(1)A方法
A方法是基于出入蓄电池的电流量来进行计算的方法。在流过一定以上的电流的情况下，能比较正确地算出SOC的增减量。具体地，对于某时间点的SOC，对该时间点以后的充电电流进行时间积分并进行加法运算，对放电电流进行时间积分并进行减法运算，由此来算出任意的时间点的SOC。但是，在该方法中，存在无法探测一定量以下的微小的电流的情况，由此，在以恒压模式进行充电的情况下等可能不能探测电流，计算值与实际的SOC之间的误差有可能会累积。由于蓄电池内部的自身放电等也可能产生同样的影响。
(2)B方法
B方法是通过以蓄电池的开放端电压以及温度为参数的函数来进行计算的方法。具体地，在开放端电压以及温度、与SOC之间存在一定的相关，预先将开放端电压与温度以及SOC的关系作为函数或表保存在存储器中，检测某时间点的开放端电压和温度，算出与此对应的SOC。在SOC为一定以上、温度为室温程度的情况下，由于温度带给SOC的影响与开放端电压相比要小，因此也可以无视温度而仅将开放端电压作为参数。另外，由于该关系可能因蓄电池的劣化或记忆效应而发生变化，因此还提出定期进行更新。在该方法中，不管怎样的电压、电流都能算出SOC。但是，在充放电运行时推定开放端电压较困难，此外，在刚开始充放电后、刚从充放电状态迁移到待机状态后，由于滞后作用(即使电流变化电压也不立即跟随，而是缓慢地变化的状态)的影响，正确地推定开放端电压较困难。
如此，由于在A方法以及B方法中各有长短，在仅用任一者的方法来算出SOC时，难以随着反复进行蓄电池***22的充放电而算出正确的SOC，进而难以正确地执行充放电控制。
因此，在本实施方式中，组合两个方法来算出SOC。具体地，本实施方式的管理***如所述那样，从***管理部18不定期地输出充放电控制指令，在充电状态、放电状态、待机状态这3个状态间迁移，鉴于此，在充电状态、放电状态中用A方法算出SOC，通过将充放电时的充放电电流的累计值与当前的SOC相加、相减来算出SOC。另外，在待机状态持续了一定时间以上的情况下，考虑到滞后作用的影响消失，能正确地算出SOC来进行误差补正，由此用B方法算出SOC。
另外，在充放电时，在用B方法来算出SOC的情况下，若在蓄电池***22的充放电中测量开放端电压，则有可能不能正确地测定开放端电压，不能算出正确的SOC。因此，在蓄电池***22的充放电中算出SOC的情况下，暂且中断充放电处理，在算出SOC后重新开始充放电处理比较合适。在充电中中断充电处理的情况姑且不论，若在放电中中断放电处理，则有可能会造成应提供给负载的电力不足，因此，这种情况下，将外部商用电源10的电力提供给负载来进行补充比较合适。还能将外部商用电源10作为中断时的备用电源来使用。
顺带一提，A方法能由各蓄电池包25的参数算出部25b执行来算出SOC。算出的每个蓄电池包25的SOC如前述那样被提供给综合蓄电池单元管理部16。B方法能预先将开放电压与温度以及SOC的函数或表保存在综合蓄电池单元管理部16的存储器中，由综合蓄电池单元管理部16执行来算出SOC。综合蓄电池单元管理部16切换A方法以及B方法来算出SOC。
在图7中示出本实施方式中的SOC算出处理的流程图。另外，综合蓄电池单元管理部16判定是否是本电力管理***的启动时(S201)。在是***起动时的情况下，综合蓄电池单元管理部16用B方法来算出SOC(S205)。***起动时算出的SOC作为SOC初始值而成为以后的SOC算出的基准值。
在不是***起动时的情况下，接下来判定蓄电池***22是否处于充电状态或放电状态(S202)。在正在执行充电指令或放电指令的情况下，判定为“是”，综合蓄电池单元管理部16用A方法来算出SOC(S203)。即对直到即将中断前为止的充放电电流值进行累积，将累积结果与用B方法算出的SOC进行加法运算、减法运算，由此来算出SOC。
另一方面，在S202中不是充电状态或放电状态的任一者的情况下，即是待机状态的情况下，综合蓄电池单元管理部16接下来判定该待机状态是否持续了一定时间(S204)。在待机状态未持续一定时间的情况下，认为还有滞后作用的影响，用A方法算出SOC(S203)。另外，在判定为待机状态持续了一定时间的情况下，判定为滞后作用的影响消失，电压的变化追随电流的变化，能比较正确地检测出开放端电压，用B方法来算出SOC(S205)。开放端电压的算出方法为公知，由于在内部电阻R、输出电压V、开放端电压Vo、放电电流I之间有V＝Vo+IR的关系，因此通过检测(I，V)的成对数据来进行绘制，从而能算出开放端电压Vo。另外，关于使用开放端电压Vo的SOC的计算，例如在与本申请的申请人有关的日本特开2006-194789号公报中也有公开。
在图8中按时间序列示出了本实施方式中的SOC算出处理。在图中，符号100表示实际的SOC的时间变化，符号200表示本实施方式中算出的SOC的时间变化，符号300表示为了比较而仅用A方法算出的SOC的时间变化。在充电处理或放电处理中，中断充电处理或放电处理来用A方法算出SOC。这种情况下，能比较高精度地算出SOC，与实际的SOC几乎没有误差。
然而，若迁移到待机状态，则虽然实际的SOC由于自身放电等而慢慢降低，但在仅用A方法时，在待机状态下由于视作SOC没有变化，因此与实际的SOC的误差会累积。另一方面，在本实施方式中，由于若待机状态持续一定时间，则不是用A方法而是切换为B方法来算出SOC，因此能补正与实际的SOC的误差。在待机状态进一步持续的情况下，反复用B方法来算出SOC。
若待机状态结束而执行充电处理或放电处理，则再度用A方法来算出SOC。
根据图8可知，在本实施方式中，在充电处理或放电处理中中断充电处理或放电处理来算出SOC，在待机状态中，在持续一定时间为待机状态的情况下，切换为B方法来算出SOC从而进行补正，因此能得到与实际的SOC大致相等的SOC。
4.变形例
以上，说明了本发明的实施方式，但本发明并不限定于此，能有各种的变形。
例如，在本实施方式中，作为电力源，除了外部商用电源10外，也可以并用太阳能电池(太阳光发电***)等。将由太阳能电池发电而得到的电力提供给蓄电池***22来对蓄电池***22进行充电。在这种情况下，也是用A方法在算出SOC时中断充放电处理来算出SOC比较合适。在中断放电处理的情况下，也可以使用太阳能电池作为备用电源。
另外，在本实施方式中，算出蓄电池***22内的全部的蓄电池包25的平均SOC，将该平均SOC与第1阈值或第2阈值进行大小比较，但也可以算出蓄电池***22内的全部的蓄电池包25的平均电压，取代平均SOC，将平均电压与第1电压阈值或第2电压阈值进行大小比较。
另外，也可以算出蓄电池***22内的全部的蓄电池包25的平均SOC并算出平均电压，在平均SOC或平均电压的至少任一者超过第1阈值或第1电压阈值的情况下禁止充电处理，在平均SOC或平均电压的至少任一者不足第2阈值或第2电压阈值的情况下，禁止放电处理。
另外，在本实施方式中，在最大SOC超过上限值的情况下禁止充电，在最小SOC不足下限值的情况下禁止放电，但也可以取代最大SOC而使用全部的蓄电池包25的最大电压，也可以取代最小SOC而使用全部的蓄电池包25的最小电压。
另外，在本实施方式中，在最大单电池电压、最大包电压、最大5串联电压的至少任一者超过电压上限值的情况下禁止充电，在最小单电池电压、最小包电压、最小5串联电压的至少任一者不足电压下限值的情况下禁止放电，但也可以组合单电池电压、包电压、5串联电压中的任意2者来实现过充电保护或过放电保护。例如，单电池电压和5串联电压、单电池电压和包电压、包电压和5串联电压等。在使用单电池电压和5串联电压的情况下，在图4B的S153的处理中，判定最大单电池电压或最大5串联电压的任一者是否超过电压上限值，在超过的情况下禁止充电处理。另外，在图4B的S154的处理中，判定最小单电池电压或最小5串联电压的任一者是否不足电压下限值，在不足的情况下禁止放电处理。
进而，在本实施方式中，作为蓄电池包25的充电状态，使用将满充电状态作为100的相对的充电率SOC(％)，但也可以取代充电率SOC(％)而使用剩余容量值(A·h)。
符号的说明
10   外部商用电源
12   PCS总控盘
14   功率调节器
16   综合蓄电池单元管理部
18   ***管理部
20   综合电力监视装置
22   蓄电池***
24   蓄电部
25   蓄电池包
26   电力***切换电路
28   蓄电池单元管理部

Claims (8)

1.一种电力管理***，控制通过来自电力源的电力进行充电并将积蓄的电力对负载进行放电的蓄电部的充放电，所述电力管理***的特征在于，
所述蓄电部包括相互串联连接的多个蓄电池包，
所述蓄电池包包括相互串联连接的多个单位单电池，
所述电力管理***具备：
检测部件，其检测所述单位单电池的电压以及所述蓄电池包的电压；和
控制部件，其将检测出的所述单位单电池的电压以及所述蓄电池包的电压分别与上限值以及下限值进行比较，在所述单位单电池的电压或所述蓄电池包的电压的至少任一者超过上限值的情况下，停止所述蓄电部的充电处理，在所述单位单电池的电压或所述蓄电池包的电压的至少任一者不足下限值的情况下，停止所述蓄电部的放电处理。
2.根据权利要求1所述的电力管理***，其特征在于，
所述蓄电池包包括相互串联连接的m个单位单电池，其中m为2以上的整数，
所述控制部件将所述单位单电池的电压与所述上限值以及所述下限值进行比较，并将用所述蓄电池包的电压除以m而得到的电压与所述上限值以及所述下限值进行比较。
3.一种电力管理***，控制通过来自电力源的电力进行充电并将积蓄的电力对负载进行放电的蓄电部的充放电，所述电力管理***的特征在于，
所述蓄电部包括相互串联连接的多个蓄电池包，
所述蓄电池包包括相互串联连接的多个单位单电池，
所述电力管理***具备：
检测部件，其检测所述单位单电池的电压以及所述串联连接的蓄电池包的串联电压；和
控制部件，其将检测出的所述单位单电池的电压以及所述串联电压分别与上限值以及下限值进行比较，在所述单位单电池的电压或所述串联电压的至少任一者超过上限值的情况下，停止所述蓄电部的充电处理，在所述单位单电池的电压或所述串联电压的至少任一者不足下限值的情况下，停止所述蓄电部的放电处理。
4.根据权利要求3所述的电力管理***，其特征在于，
所述蓄电部包括相互串联连接的n个蓄电池包，其中n为2以上的整数，所述蓄电池包包括相互串联连接的m个单位单电池，其中m为2以上的整数，
所述控制部件将所述单位单电池的电压与所述上限值以及所述下限值进行比较，并将用所述串联电压除以m×n而得到的电压与所述上限值以及所述下限值进行比较。
5.一种电力管理***，控制通过来自电力源的电力进行充电并将积蓄的电力对负载进行放电的蓄电部的充放电，所述电力管理***的特征在于，
所述蓄电部包括相互串联连接的多个蓄电池包，
所述蓄电池包包括相互串联连接的多个单位单电池，
所述电力管理***具备：
检测部件，其检测所述蓄电池包的电压以及所述串联连接的蓄电池包的串联电压；和
控制部件，其将检测出的所述蓄电池包的电压以及所述串联电压分别与上限值以及下限值进行比较，在所述蓄电池包的电压或所述串联电压的至少任一者超过上限值的情况下，停止所述蓄电部的充电处理，在所述蓄电池包的电压或所述串联电压的至少任一者不足下限值的情况下，停止所述蓄电部的放电处理。
6.根据权利要求5所述的电力管理***，其特征在于，
所述蓄电部包括相互串联连接的n个蓄电池包，其中n为2以上的整数，所述蓄电池包包括相互串联连接的m个单位单电池，其中m为2以上的整数，
所述控制部件将用所述蓄电池包的电压除以m而得到的电压与所述上限值以及所述下限值进行比较，并将用所述串联电压除以m×n而得到的电压与所述上限值以及所述下限值进行比较。
7.一种电力管理***，控制通过来自电力源的电力进行充电并将积蓄的电力对负载进行放电的蓄电部的充放电，所述电力管理***的特征在于，
所述蓄电部包括相互串联连接的多个蓄电池包，
所述蓄电池包包括相互串联连接的多个单位单电池，
检测部件，其检测所述单位单电池的电压、所述蓄电池包的电压、以及所述串联连接的蓄电池包的串联电压；和
控制部件，其将检测到的所述单位单电池的电压、所述蓄电池包的电压、以及所述串联电压分别与上限值以及下限值进行比较，在所述单位单电池的电压、所述蓄电池包的电压、所述串联电压的至少任一者超过上限值的情况下，停止所述蓄电部的充电处理，在所述单位单电池的电压、所述蓄电池包的电压、所述串联电压的至少任一者不足下限值的情况下，停止所述蓄电部的放电处理。
8.根据权利要求7所述的电力管理***，其特征在于，
所述蓄电部包括相互串联连接的n个蓄电池包，其中n为2以上的整数，所述蓄电池包包括相互串联连接的m个单位单电池，其中m为2以上的整数，
所述控制部件将所述单位单电池的电压与所述上限值以及所述下限值进行比较，将用所述蓄电池包的电压除以m而得到的电压与所述上限值以及所述下限值进行比较，并将用所述串联电压除以m×n而得到的电压与所述上限值以及所述下限值进行比较。
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