CN107750413A - 控制装置、蓄电装置及蓄电*** - Google Patents
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Abstract
一种控制装置、蓄电装置以及蓄电***,当欲个别地更换已并联连接的蓄电模块的一个时,有必要在将新的蓄电模块安装于蓄电***之前,以较高的精度使新追加的蓄电模块的电压与剩余的其它蓄电模块的电压一致。所述控制装置具备控制部,该控制部以如下方式控制开关组件:(i)在配设于配线及蓄电部之间的开关组件的端子间电压满足预定条件的情况下,开关组件就电连接配线及蓄电部;以及(ii)在开关组件的端子间电压不满足预定条件的情况下,开关组件就电切断配线及蓄电部。
Description
技术领域
本发明涉及一种控制装置、蓄电装置及蓄电***。
背景技术
在具备有多个蓄电模块的蓄电***中,有时候该蓄电模块是并联连接的(例如,参照专利文献1)。
[现有技术文献]
[专利文献]
专利文献1:日本特开平11-98708号公报。
发明内容
(发明所要解决的问题)
然而,当欲个别地更换已并联连接的一个蓄电模块时,有必要在将新的蓄电模块安装于蓄电***之前,以较高的精度使新追加的蓄电模块的电压与剩余的其它蓄电模块的电压一致。
(解决问题的手段)
在本发明的第一方面中提供一种控制装置。所述控制装置可为控制在蓄电装置的蓄电部与配线之间流动的电流的控制装置,该蓄电装置构成为能够与其它电力供给装置并联连接,该配线电连接蓄电装置及其它电力供给装置。所述控制装置例如是具备控制部,该控制部以如下方式控制开关组件:(i)在配设于配线及蓄电部之间的开关组件的端子间电压满足预定条件的情况下,开关组件就电连接配线及蓄电部;以及(ii)在开关组件的端子间电压不满足预定条件的情况下,开关组件就电切断配线及蓄电部。
在所述控制装置中,控制部可具有判定部,该判定部判定开关组件的端子间电压是否在预定的范围内。在所述控置装置中的控制部可具有信号产生部,(i)在判定部已判定出开关组件的端子间电压在预定的范围内的情况下,产生用以使开关组件进行接通动作的信号,或是,(ii)在判定部已判定出开关组件的端子间电压未在预定的范围内的情况下,产生用以使开关组件进行断开动作的信号。
在所述控制装置中,信号产生部可在判定部已判定开关组件的端子间电压是否在预定的范围内,并经过预定的时间之后,产生信号。所述控制装置可更具备开关组件。在所述控置装置中,开关组件可具有并联连接的场效晶体管及继电器电路。
在所述控制装置中,控制部可具有第一信号接收部,该第一信号接收部接收第一信号,所述第一信号表示蓄电装置的端子间电压比其它电力供给装置的端子间电压小。在所述控制装置中,信号产生部也可在第一信号接收部已接收第一信号的情况下,产生用以使开关组件进行接通动作的信号。在所述控制装置中,控制部可具有第二信号接收部,该第二信号接收部接收第二信号,所述第二信号表示蓄电装置的端子间电压比其它电力供给装置的端子间电压大。在所述控制装置中,信号产生部可在第二信号接收部已接收第二信号的情况下,产生用以使开关组件进行接通动作的信号。
在所述控制装置中,控制部可具有第三信号接收部,该第三信号接收部接收第三信号,所述第三信号表示蓄电装置的端子间电压在预定的范围外。在所述控制装置中,信号产生部可在第三信号接收部已接收第三信号的情况下,产生用以使开关组件进行断开动作的信号。在所述控制装置中,蓄电部也可具有串联连接的多个蓄电池。所述控制装置可更具备使多个蓄电池的电压均等化的平衡修正部。
在所述控制装置中,其它电力供给装置也可包含与蓄电装置不同的其它蓄电装置。在所述控制装置中,蓄电部的劣化状态、与其它蓄电装置的蓄电部的劣化状态也可为不同。在所述控制装置中,蓄电部的种类、与其它蓄电装置的蓄电部的种类也可为不同。
所述控制装置也可更具备电池特性取得部,该电池特性取得部取得有关蓄电部的电池特性的信息。所述控置装置也可具备输出部,该输出部将电池特性取得部所取得的有关蓄电部的电池特性的信息,输出至控制装置的外部的机器。
在本发明的第二方面中提供一种蓄电装置。所述蓄电装置具备所述控制装置及蓄电部。
在本发明的第三方面中提供一种蓄电***。在所述蓄电***中并联连接有多个所述蓄电装置。
在本发明的四方面中提供一种蓄电***。在所述蓄电***中呈矩阵状连接有多个所述蓄电装置。
在本发明的第五方面中提供一种程序。所述程序也可为用以使计算机作为所述控制装置发挥功能的程序。也可提供一种储存所述程序的非暂时计算机可读介质(non-temporary computer readable media)。
另外,所述发明概要,并非是已列举本发明的全部特征。此外,这些特征群的子组合也能够成为发明。
附图说明
图1为概略地显示蓄电***100的***构成的一个例子。
图2为概略地显示蓄电模块110的***构成的一个例子。
图3为概略地显示模块控制部240的***构成的一个例子。
图4为概略地显示***控制部140的***构成的一个例子。
图5为概略地显示蓄电模块110的电路构成的一个例子。
图6为概略地显示切换部630的***构成的一个例子。
图7为概略地显示蓄电模块710的***构成的一个例子。
图8为概略地显示切换部730的***构成的一个例子。
图9为概略地显示蓄电***900的***构成的一个例子。
具体实施方式
以下,虽然是通过发明的实施方式来说明本发明,但是以下的实施方式并非是限定申请专利范围的发明。实施方式之中所说明的特征组合的全部不见得在发明的解决手段中是必须的。此外,虽然是参照图式针对实施方式加以说明,但是在图式的记载中,有时候会对同一或类似的部分附加同一参照编号并省略重复的说明。
图1概略地显示蓄电***100的***构成的一个例子。在一实施方式中,蓄电***100电连接于负载装置12,且对负载装置12供给电力(有时候称为蓄电***100的放电)。在其它实施方式中,蓄电***100电连接于充电装置14,且蓄积电性能量(有时候称为蓄电***的充电)。蓄电***100例如能利用于蓄电装置、电气机器、输送装置等。作为输送机器,可以例示电动车、混合动力车(hybrid vehicle)、电动二轮车、铁道车辆、飞机、升降机、起重机(crane)等。
在本实施方式中,蓄电***100具备:连接端子102;连接端子104;配线106,电连接连接端子102及连接端子104;蓄电模块110,具有正极端子112及负极端子114;蓄电模块120,具有正极端子122及负极端子124;以及***控制部140。蓄电模块110及蓄电模块120也可为构成为能够并联连接的蓄电装置的一个例子。例如,蓄电模块110也可为蓄电装置的一个例子,蓄电模块120也可为其它蓄电装置的一个例子。蓄电装置也可为电力供给装置的一个例子。***控制部140也可为电池特性取得部的一个例子。***控制部140也可为输出部的一个例子。
蓄电***100透过连接端子102及连接端子104来与负载装置12或充电装置14电连接。在本实施方式中,蓄电模块110及蓄电模块120使用配线106来并联连接。此外,蓄电模块110及蓄电模块120的各个装卸自如地保持于蓄电***100的框体。由此,可以个别地更换蓄电模块110及蓄电模块120的各个。
在本实施方式中,蓄电模块110及蓄电模块120的各个基于来自***控制部140的控制信号或用户的操作,可以来切换各个蓄电模块的蓄电部与配线106的连接关系。例如,蓄电模块110及蓄电模块120的各个基于来自***控制部140的控制信号、或用户的操作,来将各个蓄电模块的蓄电部电连接于配线106、或从配线106可以电切断各个蓄电模块的蓄电部。
由此,即便是在新安装于蓄电***100的蓄电模块的电压与已安装于蓄电***100的蓄电模块的电压不同的情况下,仍不用担心蓄电模块的破损或劣化,而可以个别地更换蓄电***100中所包含的多个蓄电模块的各个。其理由,例如如同下述。
随着近年来的锂离子电池的性能改善,锂离子电池的阻抗已变小至10mΩ左右。为此,例如,即便是在二个蓄电模块的电压差只有0.4V的情况下,当并联连接该二个蓄电模块时,40A的大电流就会从电压较大的蓄电模块朝向电压较小的蓄电模块流动。结果,蓄电模块会劣化,或破损。另外,蓄电模块的电压也可为蓄电模块的正极端子及负极端子之间的电压(有时候称为蓄电模块的端子间电压)。
以防止伴随蓄电模块的更换作业所带来的蓄电模块的劣化或破损为目的,在个别地更换并联连接的多个蓄电模块的一个的情况下,有考虑在实施蓄电模块的更换作业之前,花时间来调整两者的电压直至新安装的蓄电模块、与已安装的蓄电模块的电压差变得极小为止。通过将新安装的蓄电模块与已安装的蓄电模块的电压差形成极小,就可以防止较大的电流在更换蓄电模块时流动至各个蓄电模块。结果,可以抑制蓄电模块的劣化或破损。然而,随着锂离子电池的阻抗变小,新安装的蓄电模块与已安装的蓄电模块的电压差的容许值也会变小,且有使电压差的调整所需的时间变得非常长的可能性。
相对于此,依据本实施方式的蓄电***100,则蓄电模块110及蓄电模块120的各个可以基于来自***控制部140的控制信号及用户的操作,来切换各个蓄电模块的蓄电部与配线106之间的连接关系。然后,例如,可以通过以下的顺序来更换蓄电模块110。
首先,用户将旧的蓄电模块110从蓄电***100卸下。接着,用户在将新的蓄电模块110安装于蓄电***100之前,实施用以电切断新的蓄电模块110的蓄电部与配线106的操作。例如,手动操作已配设于蓄电模块110的正极端子112与蓄电部之间的开关组件,以电切断正极端子112和蓄电部。
之后,使用者将正极端子112和蓄电部已电切断的状态下的蓄电模块110安装于蓄电***100。此时,由于正极端子112和蓄电部已被电切断,所以即便蓄电模块110及蓄电模块120之间的电压差比较大,电流仍不会流动至蓄电模块110及蓄电模块120之间。之后,当蓄电模块110及蓄电模块120的电压差成为适当的值时,***控制部140就会执行用以电连接蓄电模块110和配线106的操作。另外,有关***控制部140的详细内容将于后述。
如同以上所述,依据本实施方式的蓄电***100则在更换或安装蓄电模块的情况下,就没有必要严格地调整新安装于蓄电***100的蓄电模块的电压、和已安装于蓄电***100的蓄电模块的电压。为此,可以既容易且迅速地更换、或安装蓄电模块。
***控制部140控制蓄电***100的各部。在一实施方式中,***控制部140决定蓄电***100的状态。作为蓄电***100的状态,可以例示充电状态、放电状态、待机状态(standby state)或停止状态等。
例如,***控制部140接收有关充放电事件(event)的信息,并基于有关充放电事件的信息,来决定蓄电***100的状态。作为有关充放电事件的信息可以例示:(i)来自负载装置12、充电装置14等外部机器的充电要求或放电要求;(ii)显示已连接有外部机器的信息;(iii)显示外部机器的种类的信息;(iv)显示外部机器的动作的信息;(v)显示外部机器的状态的信息;(vi)显示相对于外部机器的使用者的指示或操作的信息;(vii)显示相对于蓄电***100的用户的指示或操作的信息;以及(viii)此等组合等。
例如,***控制部140在已检测出负载装置12的连接的情况下、或是在已接收显示负载装置12的种类的信息的情况下,判断蓄电***100处于放电状态。***控制部140也可在已从负载装置12接收显示使用电力的信号的情况下,判断蓄电***100处于放电状态。作为显示使用电力的信号可以例示:显示使负载装置12的电源呈接通(ON)的信号;显示负载装置12的电源已变成接通的信号;显示使负载装置12移行至运转模式的信号;以及显示负载装置12已移行至运转模式的信号等。
***控制部140也可在已检测出充电装置14连接的情况下、或是在已接收显示充电装置14的种类的信号的情况下,判断蓄电***100处于充电状态。***控制部140也可在已从充电装置14接收显示开始充电的信号的情况下,判断蓄电***100处于充电状态。***控制部140在已从负载装置12接收显示已发生再生电流或有发生再生电流的可能性的信号的情况下,判断蓄电***100处于充电状态。
在其它实施方式中,***控制部140监视蓄电模块110及蓄电模块120的各自的状态。***控制部140,也可收集有关蓄电模块110及蓄电模块120的各个中所包含的蓄电部的电池特性的信息。有关蓄电部的电池特性的信息,也可为从蓄电部的电压值、流动于蓄电部的电流值、蓄电部的电池容量、蓄电部的温度、蓄电部的劣化状态、以及蓄电部的SOC(StateOf Charge;充电状态)中选出的至少一个。
有关蓄电部的电池特性(有时候称为蓄电模块的电池特性。蓄电部的电池特性可为构成蓄电模块的多个单电池中的单一单电池的电池特性,也可为该多个单电池组合的电池特性。)的信息也可包含有关蓄电部的规格的信息、有关蓄电部的劣化状态的信息的至少一方。作为有关蓄电部的规格的信息可以例示有关蓄电部的种类或型式、蓄电部的连接状态、可以使蓄电部充电的充电方式的种类、无法使蓄电部充电的充电方式的种类、额定电池容量(有时候被称为额定容量)、额定电压、额定电流、能量密度、最大充放电电流、充电特性、充电温度特性、放电特性、放电温度特性、自我放电特性、充放电周期特性、初期状态中的等效串联电阻、初期状态中的电池容量、初期状态中的SOC[%]、蓄电电压[V]等的信息。作为充电方式可以例示CCCV(Constant Current Constant Voltage;定电流定电压)方式、CC(Constant Current;定电流)方式、涓流充电(trickle charging)方式等。
作为蓄电部的连接状态可以例示构成蓄电部的单位电池的种类、该单位电池的数目、该单位电池的连接形式等。作为单位电池的连接形式可以例示串联连接的单位电池的数目、并联连接的单位电池的数目等。能量密度可为体积能量密度[Wh/m3],也可为重量能量密度[Wh/kg]。
作为有关蓄电部的劣化状态的信息可以例示任意时间点的蓄电部的信息,并可以例示有关(i)充满电状态的电池容量、(ii)预定温度条件下的SOC;(iii)SOH(State OfHealth;健康状态)、(iv)等效串联电阻(即DCR(Direct Current Resistance;直流电阻),有时候也称为内部电阻)、(v)从初期状态或预定时序开始累计的使用时间、充电次数、充电量、放电量、充放电周期数、温度应力组件及过电流应力组件的至少一个等的信息。有关蓄电部的电池特性的信息也可使有关蓄电部的劣化状态的信息、和有关已取得该信息的时刻的信息赋予对应关系并予以储存。有关蓄电部的电池特性的信息也可储存多个时刻中的有关蓄电部的劣化状态的信息。
SOH[%]例如是能表示为劣化时的充满电容量(例如,现在的充满电容量)[Ah]÷初期的充满电容量[Ah]×100。虽然SOH的算出方法或推算方法并无特别限定,例如蓄电部的SOH能基于该蓄电部的直流电阻值及开放电压值的至少一方来计算或推定。SOH也可为利用任意的换算式等来换算成预定温度条件下的值所得的值。
蓄电部的劣化状态的判定方法并无特别限定,可以利用现在所知、或将来所开发出的判定方法。一般而言,随着蓄电部的劣化推进能够利用的电池容量会减少,等效串联电阻则会增加。为此,例如可以通过比较现在的电池容量、SOC或等效串联电阻与初期状态的电池容量、SOC或等效串联电阻,来判定电池的劣化状态。
SOC[%]例如是能表示为剩余容量[Ah]÷充满电容量[Ah]×100。SOC的算出方法或推算方法并无特别限定,SOC例如也可为基于(i)蓄电部的电压的测定结果、(ii)蓄电部的电压的I-C特性数据及(iii)蓄电部的电流值的累计值的至少一个来算出或推定。SOC也可为利用任意的换算式等换算成预定温度条件下的值所换算的值。
有关蓄电部的电池特性的信息也可为有关该蓄电部的充电时间及放电时间的至少一方的信息。蓄电部的充电时间及放电时间也可分别为包含该蓄电部的蓄电模块的充电时间及放电时间。一般而言,随着蓄电部的劣化推进,能够利用的电池容量会减少,充电时间及放电时间的至少一方则会变短。
有关蓄电部的充电时间的信息也可包含显示该蓄电部的充电时间对蓄电***100的充电时间的比例的信息。有关蓄电部的充电时间的信息也可包含显示蓄电***100的充电时间的信息、以及显示该蓄电部的充电时间的信息。所述充电时间可为(i)在一次的充电动作中,对蓄电***100或蓄电部施加有电流或电压的时间,也可为(ii)在预定期间内的一个或多个充电动作中,对蓄电***100或蓄电部施加有电流或电压的时间的总和。
有关蓄电部的充电时间的信息也可包含显示该期间内的该蓄电部的充电次数对预定期间内的蓄电***100的充电次数的比例的信息。有关蓄电部的充电时间的信息也可包含显示预定期间内的蓄电***100的充电次数的信息、以及显示该期间内的该蓄电部的充电次数的信息。
有关蓄电部的放电时间的信息也可包含显示该蓄电部的放电时间对蓄电***100的放电时间的比例的信息。有关蓄电部的放电时间的信息也可包含蓄电***100的放电时间、以及该蓄电部的放电时间。所述放电时间可为(i)在一次的放电动作中,蓄电***100或蓄电部已供给电流或电压的时间,也可为(ii)在预定期间内的一个或多个放电动作中,蓄电***100或蓄电部已供给电流或电压的时间的总和。
有关蓄电部的放电时间的信息也可包含该时间内的该蓄电部的放电次数对预定期间内的蓄电***100的放电次数的比例的信息。有关蓄电部的放电时间的信息也可包含预定期间内的蓄电***100的放电次数、以及该期间内的该蓄电部的放电次数。
***控制部140可将有关蓄电模块110中所包含的蓄电部的电池特性的信息、以及有关蓄电模块120中所包含的蓄电部的电池特性的信息的至少一方,发送至外部的机器。由此,外部的机器可以利用有关蓄电部210的电池特性的信息。作为外部的机器可以例示负荷装置12、充电装置14等。外部的机器也可为对用户输出信息的输出装置。作为输出装置可以例示显示器等显示设备、或麦克风等声音输出装置。输出装置可为输出部的一个例子。
***控制部140可基于有关蓄电模块的电池特性的信息,来判定该蓄电模块的性能。***控制部140也可在蓄电模块的电池特性不满足预定判定条件的情况下,输出显示该蓄电模块性能不足的信息。***控制部140也可基于蓄电***100的用途来决定判定条件。
在本实施方式中,已针对***控制部140收集有关蓄电模块110中所包含的蓄电部的电池特性的信息、以及有关蓄电模块120中所包含的蓄电部的电池特性的信息的至少一方,且将所收集到的信息发送至外部的机器的情况加以说明。然而,蓄电***100并不限定于本实施方式。在其它实施方式中,蓄电模块110及蓄电模块120的各个也可收集各个蓄电模块中所包含的蓄电部的电池特性的信息,并将所收集到的信息发送至外部的机器。
在本实施方式中,***控制部140基于各个蓄电模块的蓄电部的电压,来决定使各个蓄电模块的蓄电部电连接于配线106的顺序。例如,在开始蓄电***100的动作的情况下,蓄电***100的状态从充电状态开始的情况时,***控制部140从电压较小的蓄电模块的蓄电部,电连接于配线106。另一方面,在开始蓄电***100的动作的情况下,蓄电***100的状态从放电状态开始的情况时,***控制部140从电压较大的蓄电模块的蓄电部电连接于配线106。另外,***控制部140也可基于各个蓄电模块的端子间电压来决定将各个蓄电模块的蓄电部电连接于配线106的顺序。
在一实施方式中,***控制部140也可将用以使蓄电部连接于配线106的信号,按照所决定出的顺序来发送至各个蓄电模块。在其它实施方式中,***控制部140也可选择电压或SOC最小的蓄电模块、或是电压或SOC最大的蓄电模块,并仅对所选出的蓄电模块发送用以使蓄电部连接于配线106的信号。
***控制部140可通过硬件来实现,也可通过软件来实现。此外,也可通过硬件与软件组合来实现。在一实施方式中,***控制部140也可通过模拟电路、数字电路、或是模拟电路及数字电路组合来实现。在其它实施方式中,***控制部140可通过在具备具有CPU(Central Processing Unit;中央处理单元)、ROM(Read Only Memory;只读存储器)、RAM(Random Access Memory;随机存取存储器)、通信接口等的数据处理装置等的一般信息处理装置中,执行用以控制***控制部140的各部的程序来实现。
安装于计算机而使计算机作为本实施方式的***控制部140的一部分发挥功能的程序可具备限定***控制部140的各部的动作的模块。此等程序或模块对CPU等做工,且使计算机分别作为***控制部140的各部发挥功能。
此等程序中所描述的信息处理被读入计算机,作为软件和所述各种硬件资源协同动作的具体手段而发挥功能。通过此等具体手段来实现与本实施方式中的计算机的使用目的相应的信息的运算或加工,由此就可以建构相应于使用目的的特有的装置。程序可存储于计算机可读介质,也可存储于与网络连接的存储装置。
另外,所谓“电连接”,并不限定于特定的组件与其它组件直接连接的情况。在特定的组件与其它组件之间也可夹设第三组件。此外,特定的组件和其它组件并不限定于物理连接的情况。例如,虽然变压器的输入线圈和输出线圈并未物理连接,而是电连接。更且,不仅是特定的组件和其它组件现实上电连接的情况也包含在蓄电池和平衡修正部已电连接时,特定的组件和其它组件电连接的情况。此外,所谓“串联连接”是显示特定的组件和其它组件串联地电连接,所谓“并联连接”是显示特定的组件和其它组件并联地电连接。
在本实施方式中,已针对蓄电***100具备并联连接的二个蓄电模块的情况加以说明。然而,蓄电***100并不限定于本实施方式。在其它实施方式中,蓄电***100也可具有并联连接的三个以上的蓄电模块。
在本实施方式中,已针对在将蓄电模块110安装于蓄电***100之前,用户实施用以电切断新的蓄电模块110的蓄电部和配线106的操作的情况加以说明。然而,蓄电模块110的安装方法或更换方法并不限定于本实施方式。在其它实施方式中,使用者例如是操作蓄电***100的输入部(未图示),来输入用以开始蓄电模块110的更换作业的指示。作为输入部可以例示键盘(keyboard)、指向装置(pointing device)、触控面板(touch panel)、麦克风、声音辨识***、手势(gesture)输入***等。
***控制部140当受理用以开始蓄电模块110的更换作业的指示时,就实施用以电切断与蓄电模块110并联连接的蓄电模块(在本实施方式的情况下,为蓄电模块120)的蓄电部和配线106的操作。此时,***控制部140也可实施用以电切断蓄电模块110的蓄电部和配线106的操作。例如,***控制部140将用以使配设于各个蓄电模块的正极端子与蓄电部之间的开关组件进行断开动作的信号发送至该开关组件。
***控制部140当检测出旧的蓄电模块110被取出且已安装新的蓄电模块110时,就取得各个蓄电模块的蓄电部的电压。在新的蓄电模块110的蓄电部和配线106已电连接着的情况下,***控制部140例如是仅利用蓄电模块110来运用蓄电***100,直至蓄电模块110与蓄电模块120的电压差成为适当的值为止。然后,当蓄电模块110与蓄电模块120的电压差成为适当的值时,***控制部140就执行用以电连接蓄电模块120和配线106的操作。
另一方面,在新的蓄电模块110的蓄电部和配线106并未电连接的情况下,***控制部140基于各个蓄电模块的蓄电部的电压,来决定使各个蓄电模块的蓄电部电连接于配线106的顺序。之后,***控制部140按照所决定后的顺序使各个蓄电模块的蓄电部电连接于配线106。另外,在新的蓄电模块110的蓄电部和配线106已电连接着的情况下,***控制部140首先也可电切断新的蓄电模块110的蓄电部和配线106。之后,也可基于各个蓄电模块的蓄电部的电压来决定使各个蓄电模块的蓄电部电连接于配线106的顺序,且按照所决定后的顺序使各个蓄电模块的蓄电部电连接于配线106。
[蓄电***100的应用例]
如同所述般,依据本实施方式的蓄电***100则不用在意二个蓄电模块间的电压差,而可以在任意的时序安装、或更换并联连接于负载装置12或充电装置14的蓄电模块110及蓄电模块120的至少一方。在此,蓄电模块110及蓄电模块120的电压差,不仅能通过二个蓄电模块的充电状态或放电状态的差异而产生也能通过二个蓄电模块的电池特性的差异而产生。蓄电模块的电池特性也可与所述蓄电部的电池特性同样。蓄电模块的电池特性也可为作为蓄电部的电池特性所例示的特性的至少一个。
为此,依据本实施方式的蓄电***100,即便是在蓄电模块110的电池特性与蓄电模块120的电池特性不同的情况下,仍可以一边防止蓄电模块110或蓄电模块120的劣化或破损,一边将蓄电模块110及蓄电模块120并联连接于负载装置12或充电装置14。另外,在本实施方式的蓄电***100中,蓄电模块110的电池特性与蓄电模块120的电池特性可为相同,也可为不同。在蓄电模块110及蓄电模块120包含二次电池的情况下,构成蓄电模块110的蓄电部的二次电池的电池特性、与构成蓄电模块120的蓄电部的二次电池的电池特性可为相同,也可为不同。
此外,也可通过与蓄电***100同样的构成,来建构能够并联连接电池特性不同的多个电力供给模块的电力供给***。由此,可以一边抑制各个电力供给模块的劣化或破损,一边在任意的时序安装、或更换各个电力供给模块。采用与蓄电***100同样的构成在电力供给***为通过二个端子来与外部的充电装置或负载装置电连接的***的情况特别有用。
电力供给模块可为对其它机器供给电力的电力供给装置的一个例子。蓄电模块110及蓄电模块120可为电力供给模块的一个例子。蓄电***100可为构成为能够并联连接有多个电力供给装置的电力供给***的一个例子。蓄电部及二次电池可为成为电力供给装置的电力供给源的电力供给部的一个例子。
电力供给装置的电池特性因(i)电力供给部的劣化状态、(ii)电力供给部的种类、(iii)容量及SOC的平衡状态等的要因而变动。依据一实施方式则能提供一种能够并联连接劣化状态不同的多个电力供给装置的电力供给***。虽然有关所述电力供给***的详细内容将于后述,但是依据该实施方式,例如可以利用电力供给模块的二次利用品(也有时候称为中古品、再利用品等)来建构电力供给***。
依据其它实施方式,则能提供一种能够并联连接种类不同的多个电力供给装置的电力供给***。由此,与组合单一种类的电力供给装置来建构电力供给***的情况相较,可以建构寿命、可靠度、充电性能、放电性能、能源效率、温度特性及经济性的至少一个优异的电力供给***。有关所述电力供给***的详细内容将于后述。
在本实施方式的蓄电***100中,已针对构成蓄电***100的多个电力供给模块为蓄电模块110及蓄电模块120的情况加以说明。然而,构成蓄电***100的多个电力供给模块并不限定于本实施方式。在其它实施方式中,多个电力供给模块的至少一个可包含一次电池,也可包含燃料电池。在其它实施方式中,多个电力供给模块的至少一个也可包含一次电池或燃料电池,且多个电力供给模块的至少一个也可包含二次电池。蓄电部、一次电池及燃料电池也可为电力供给部的一个例子。
在此等情况下,包含一次电池或燃料电池的电力供给模块可通过与蓄电模块110及蓄电模块120同样的构成,基于来自***控制部140的控制信号或用户的操作,来切换该电力供给模块的一次电池或燃料电池、与配线106之间的连接关系。例如,电力供给模块在已从***控制部140接收显示放电动作被检测出的信号的情况下,电连接该电力供给模块的一次电池或燃料电池、和配线106。另一方面,电力供给模块在已从***控制部140接收显示充电动作被检测出的信号的情况下,切断该电力供给模块的一次电池或燃料电池、和配线106之间的电连接。由此,可以防止一次电池或燃料电池的破损或劣化。
[蓄电***100的第一应用例]
在一实施方式中,蓄电***100具备多个电力供给装置。多个电力供给装置可包含电力供给部的劣化状态不同的二个电力供给装置。多个电力供给装置可并联连接于负载装置12或充电装置14。蓄电***100可通过二个端子来与负载装置12或充电装置14电连接。多个电力供给装置的至少一个可装卸自如地保持于蓄电***100的框体。由此,可以个别地更换各个电力供给装置。蓄电***100可具备至少一个蓄电模块。
作为劣化装置不同的电力供给装置可以例示使用履历不同的电力供给装置。例如,蓄电***100具有新品的电力供给装置和二次利用品的电力供给装置。蓄电***100也可具有使用履历不同的多个二次利用品。
近年来,在(i)电动车、PHEV(Plug-in Hybrid Electric Vehicle;插电式混合动力车辆)等的动力源、(ii)可再生能源的输出安定化装置、(iii)智能电网(Smart grid)用的蓄电装置、(iv)用以在电费便宜的时区储存电力的蓄电装置、(v)如充电站般专为临时需要较大的电流的用途的蓄电装置等的用途中,蓄电池的需要已快速提高。此外,到了更新时期的蓄电池的数目也在增加。
在此,蓄电池所要求的性能依用途而异。为此,即便是在特定用途中所利用的蓄电池劣化,而无法满足该用途中的要求性能的情况下,有时候仍可以再利用该蓄电池。此外,在改善蓄电池的性能后,结果也有该蓄电池的寿命比组入蓄电池后的制品的寿命更长的情况。在这样的情况下,理想的是再利用蓄电池,而不是抛弃蓄电池。
在再利用蓄电池的情况下,劣化状态会依每一蓄电池而不同。为此,以往在再利用蓄电池之前,已检查该蓄电池的电池特性。此外,基于检查结果将电池特性满足特定的条件的蓄电池彼此组合在一起,由此就能建构电力供给***。然而,为了检查电池特性,在使蓄电池充满电之后,有必要使该蓄电池放电,费事且费时。
相对于此,依据本实施方式,则可以轻易地建构并联连接有劣化状态不同的多个电力供给装置的蓄电***100。此外,也可以一边运用蓄电***100一边个别地安装、或卸下各个电力供给装置。更且,在将再利用的电力供给装置组入蓄电***100之前,可以省略该电力供给装置的检查的至少一部分。
依据本实施方式,则各个电力供给装置可以基于来自***控制部140的控制信号或用户的操作,来切换各个电力供给装置的电力供给部与配线106的连接关系。由此,即便是在事前并未检查再利用的电力供给装置的电池特性,仍可以安全地运用蓄电***100。此外,可以一边运用蓄电***100,一边调查该电力供给装置的电池特性。另外,可以在电力供给装置的电池特性不足的情况下,轻易地更换该电力供给装置。
[蓄电***100的第二应用例]
在其它实施例中,蓄电***100具备多个电力供给装置。多个电力供给装置可包含电力供给部的种类不同的二个电力供给装置。多个电力供给装置可并联连接于负载装置12或充电装置14。蓄电***100可通过二个端子来与负载装置12或充电装置14电连接。多个电力供给装置的至少一个可装卸自如地保持于蓄电***100的框体。由此,可以个别地更换各个电力供给装置。蓄电***100可具备至少一个蓄电模块。
作为电力供给部的种类可以例示一次电池、二次电池、燃料电池等。作为二次电池的种类可以例示锂电池、锂离子电池、锂硫电池(lithium-sulfur battery)、钠硫电池(sodium sulfur battery)、铅电池、镍氢电池、镍镉电池(nickel-cadmium battery)、氧化还原液流电池(redox flow battery)、金属空气电池等。锂离子电池的种类并无特别限定。作为锂离子电池的种类,可以例示磷酸铁系、锰(mangan)系、钴(cobalt)系、镍系、三元系等。
在二个电力供给装置之间,各个电力供给装置中所包含的电力供给部的种类有所不同的情况下,有时候该二个电力供给装置的额定电压的差会超过预定值。此外,有时候二个电力供给装置的充电特性及放电特性的至少一方的差,不会满足预定条件。以往,是找出符合于特定的条件的电力供给装置,并将其等组合在一起,由此来建构电力供给***。为此,最初就不存在这样的欲并联连接二个电力供给装置的想法。
相对于此,依据本实施方式,可以轻易地建构并联连接有种类不同的多个电力供给装置的蓄电***100。此外,也可以一边运用蓄电***100,一边个别地安装、或卸下各个电力供给装置。更且,通过电力供给装置中所包含的电力供给部的种类,就可以在蓄电***100进行充电动作时,切断该电力供给部、与负载装置12或充电装置14的电连接关系。
依据本实施方式,各个电力供给装置可以基于来自***控制部140的控制信号或用户的操作来切换各个电力供给装置的电力供给部与配线106的连接关系。由此,即便是在蓄电***100中所包含的二个电力供给装置的额定电压的差超过预定值的情况下、或是该二个电力供给装置的充电特性及放电特性的至少一方的差不满足预定条件的情况下,仍可以安全地运用蓄电***100。
此外,依据本实施方式,则与将单一种类的电力供给装置组合在一起以建构电力供给***的情况相较,还可以建构寿命、可靠度、充电性能、放电性能、能源效率、温度特性及经济性的至少一个优异的电力供给***。例如,通过组合(i)包含虽然在比较宽的温度范围内动作但是充放电的能源效率比较低的铅电池的电力供给模块、和(ii)包含虽然充放电的能源效率比较高但是在低温区域及高温区域下的动作中具有课题的锂离子电池的电力供给模块,就可以建构一边在较宽的温度范围内动作一边能源效率较高的电力供给***。
图2概略地显示蓄电模块110的***构成的一个例子。在本实施方式中,蓄电模块110具备:具有正极端子212及负极端子214的蓄电部210;切换部230;模块控制部240;保护部250;以及平衡修正部260。又在本实施方式中,蓄电部210具备蓄电池222及蓄电池224。切换部230可为开关组件的一个例子。模块控制部240可为控制部的一个例子。模块控制部240可为控制装置的一个例子。模块控制部240可为电池特性取得部的一个例子。模块控制部240可为输出部的一个例子。
蓄电部210的阻抗可为100mΩ以下。蓄电部210的阻抗可为10mΩ以下,也可为1mΩ以下,也可为0.8mΩ以下,也可为0.5mΩ以下。蓄电部210的阻抗可为0.1mΩ以上。蓄电部210的阻抗可为0.1mΩ以上100mΩ以下,也可为0.1mΩ以上10mΩ以下,也可为0.1mΩ以上1mΩ以下。
依据本实施方式的蓄电***100例如也可在更换并联连接的多个蓄电模块中的一个的情况下,以较高的精度使新追加于蓄电***的蓄电模块的电压与剩余的其它蓄电模块的电压不一致。为此,即便是在蓄电部210的阻抗较小的情况下,仍可以既轻易且迅速地更换蓄电模块110。
在本实施方式中,蓄电池222及蓄电池224串联连接。蓄电池222及蓄电池224可为二次电池或电容器。蓄电池222及蓄电池224的至少一方可为锂离子电池。蓄电池222及蓄电池224的至少一方可在该蓄电池的内部包含更进一步串联连接、并联连接或连接成矩阵状的多个蓄电池。
在本实施方式中,蓄电部210的正极端子212透过蓄电模块110的正极端子112及切换部230来与配线106电连接。另一方面,蓄电部210的负极端子214透过蓄电模块110的负极端子114来与配线106电连接。然而,蓄电模块110并不限定于本实施方式。在其它实施方式中,蓄电部210的负极端子214透过蓄电模块110的负极端子114及切换部230来与配线106电连接。另一方面,蓄电部210的正极端子212透过蓄电模块110的正极端子112来与配线106电连接。
切换部230配设于配线106及蓄电部210之间。在本实施方式中,切换部230基于模块控制部240所产生的信号来切换配线106及蓄电部210的连接状态。由此,可以使蓄电部210电连接于配线106,或将蓄电部210从配线106电切断。在将蓄电模块110安装于蓄电***100的情况下,蓄电模块110可在通过切换部230来电切断蓄电部210和配线106后的状态下,安装于蓄电***100。由此,可以防止蓄电模块110的破损或劣化。
切换部230可通过硬件来实现,也可通过软件来实现,也可通过硬件与软件组合来实现。切换部230也可通过模拟电路、数字电路、或模拟电路及数字电路组合来实现。切换部230可具有一个以上的组件。切换部230可具有一个以上的开关组件。一个以上的开关组件的各个可配设于正极端子112及正极端子212之间、或负极端子114及负极端子214之间。作为开关组件可以例示继电器、闸流体(thyristor)、晶体管等。闸流体也可为双向性闸流体(有时候称为双向硅控整流器(TRIAC))。晶体管也可为半导体晶体管。半导体晶体管可为双载子晶体管,也可为场效晶体管。场效晶体管也可为MOSFET(Metal-Oxide SemiconductorField-Effect Transistor;金属氧化物半导体场效晶体管)。
模块控制部240控制在蓄电模块110的蓄电部210与配线106之间流动的电流。在本实施方式中,模块控制部240在切换部230的端子间电压(在本实施方式中为正极端子112及正极端子212之间的电压)满足预定条件的情况下,以切换部230电连接蓄电部210及配线106的方式来控制切换230。切换部230可通过电连接蓄电部210及正极端子112来电连接蓄电部210及配线106。
另一方面,在切换部230的端子间电压不满足预定条件的情况下,以切换部230电切断蓄电部210及配线106或正极端子112的方式来控制切换部230。切换部230可通过电切断蓄电部210及正极端子112来电切断蓄电部210及配线106。
预定条件可为切换部230的端子间电压的绝对值在预定的范围内的条件。预定的范围可为1V以下,也可为0.1V以下,也可为10mV以下,也可为1mV以下。此外,预定的范围可为1mV以上1V以下,也可为1mV以上0.1V以下,也可为1mV以上10mV以下,也可为10mV以上1V以下,也可为10mV以上0.1V以下,也可为0.1V以上1V以下。另外,切换部230的端子间电压可为正极端子112及正极端子212之间的电压,也可为配线106及蓄电部210之间的电压。
预定的范围也可基于蓄电部210的阻抗而设定。预定的范围可基于蓄电部210的额定电流或容许电流而设定。预定的范围可基于蓄电部210的阻抗、和蓄电部210的额定电流或容许电流而设定。预定的范围可基于构成蓄电模块110的组件中的额定电流或容许电流最小的组件的额定电流或容许电流而设定。预定的范围可基于蓄电模块110的阻抗、和构成蓄电模块110的组件中的额定电流或容许电流最小的组件的额定电流或容许电流而设定。
由此,在更换蓄电模块的情况下,可以维持配线106和新安装的蓄电模块的蓄电部210被电切断后的状态,直至新安装的蓄电模块、与已安装的蓄电模块的电压差成为预定的范围内为止。另外,当通过已安装的蓄电模块的充电或放电使新安装的蓄电模块、与已安装的蓄电模块的电压差成为预定的范围内时,新安装的蓄电模块的蓄电部就电连接于配线106。如此,依据本实施方式,可以自动地连接新安装的蓄电模块和其它蓄电模块。
在本实施方式中,模块控制部240从***控制部140接收显示蓄电模块110的端子间电压比其它蓄电模块的端子间电压小的信号。模块控制部240当在蓄电***100移行至充电状态的时候接收所述信号时,就以切换部230电连接蓄电部210及配线106的方式来控制切换部230。由此,可以效率佳地使并联连接的多个蓄电模块110充电。
在本实施方式中,模块控制部240从***控制部140接收显示蓄电模块110的端子间电压比其它蓄电模块的端子间电压大的信号。模块控制部240当在蓄电***100移行至放电状态的时候接收所述信号时,就以切换部230电连接蓄电部210及配线106的方式来控制切换部230。由此,可以效率佳地使并联连接的多个蓄电模块110放电。
在本实施方式中,模块控制部240从保护部250接收显示蓄电池222或蓄电池224的端子间电压未在预定的范围内的信号。模块控制部240当接收该信号时,就以切换部230电切断蓄电部210及配线106的方式来控制切换部230。由此,可以抑制通过过充电或过放电所引起的蓄电部210的劣化或损伤。
在本实施方式中,模块控制部240受理使用者的操作并从使用者接收使切换部230进行接通动作或断开动作的意旨的指示。模块控制部240当接收使用者的指示时,就按照该指示来控制切换部230。
在本实施方式中,模块控制部240可取得有关蓄电部210的电池特性的信息。模块控制部240可将有关蓄电部210的电池特性的信息输出至外部的机器。由此,外部的机器可以利用有关蓄电部210的电池特性的信息。作为外部的机器可以例示负载装置12、充电装置14等。外部的机器也可为对用户输出信息的输出装置。
模块控制部240可通过硬件来实现,也可通过软件来实现。此外,也可通过硬件与软件组合来实现。在一实施方式中,模块控制部240也可通过模拟电路、数字电路、或模拟电路及数字电路组合来实现。在其它实施方式中,模块控制部240可通过在具备具有CPU、ROM、RAM、通信接口等的数据处理装置等的一般信息处理装置中,执行用以控制模块控制部240的程序来实现。
安装于计算机而使计算机作为本实施方式的模块控制部240的一部分发挥功能的程序,也可具备限定模块控制部240的各部的动作的模块。此等程序或模块对CPU等做工,且使计算机分别作为模块控制部240的各部发挥功能。
此等程序中所描述的信息处理被读入计算机,作为软件和所述各种硬件资源协同动作的具体手段发挥功能。通过此等具体手段来实现与本实施方式中的计算机的使用目的相应的信息的运算或加工,由此可以建构相应于使用目的的特有的装置。程序可存储于计算机可读介质,也可存储于与网络连接的存储装置。计算机可读介质,也可为非暂时计算机可读介质。
保护部250保护蓄电部210。在本实施方式中,保护部250从过充电或过放电中保护蓄电部210。保护部250当检测出蓄电池222或蓄电池224的端子间电压未在预定的范围内时,就将显示该意旨的信号发送至模块控制部240。保护部250可将有关蓄电部210的端子间电压的信息发送至***控制部140。保护部250可通过硬件来实现,也可通过软件来实现,也可通过硬件与软件组合来实现。保护部250也可通过模拟电路、数字电路、或是模拟电路及数字电路组合来实现。
平衡修正部260使多个蓄电池的电压均等化。平衡修正部260的动作原理并无特别限定,可以利用任意的平衡修正装置。在蓄电部210具有三个以上的蓄电池的情况下,蓄电模块110可具有多个平衡修正部260。例如,在蓄电部210具有n个(n为2以上的整数)蓄电池的情况下,蓄电模块110具有n-1个平衡修正部260。
平衡修正部260可通过硬件来实现,也可通过软件来实现,也可通过硬件与软件组合来实现。平衡修正部260也可通过模拟电路、数字电路、或是模拟电路及数字电路组合来实现。在一实施方式中,平衡修正部260是指主动(active)方式的平衡修正装置。主动方式的平衡修正部可为如日本特开2006-067742号公报所记载的在二个蓄电池之间透过电感器(inductor)使电荷移动的平衡修正部,也可为如日本特开2012-210109号公报所记载的使用电容器使电荷移动的平衡修正部。在其它实施方式中,平衡修正部260也可为被动(passive)方式的平衡修正装置。被动方式的平衡修正装置例如是使用外部电阻来释放多余的电荷。
在本实施方式中,已针对蓄电部210具有串联连接的二个蓄电池的情况加以说明。然而,蓄电部210并不限定于本实施方式。在其它实施方式中,蓄电部210也可具有串联连接的三个以上的蓄电池。此外,蓄电部210可具有并联连接的多个蓄电池,也可具有连接成矩阵状的多个电池。
图3概略地显示模块控制部240的***构成的一个例子。在本实施方式中,模块控制部240具备判定部310、接收部320及信号产生部330。模块控制部240也可具备模块信息取得部340、模块信息储存部350及模块信息发送部360。接收部320可为第一信号接收部、第二信号接收部及第三信号接收部的一个例子。模块信息取得部340可为电池特性取得部的一个例子。模块信息发送部360可为输出部的一个例子。
在本实施方式中,针对模块控制部240具备模块信息取得部340、模块信息储存部350及模块信息发送部360的情况加以说明。然而,蓄电***100并不限定于本实施方式。在其它实施方式中,***控制部140也可具备模块信息取得部340、模块信息储存部350及模块信息发送部360的至少一个。
判定部310判定切换部230的端子间电压是否在预定的范围内。判定部310将显示判定结果的信号发送至信号产生部330。判定部310也可为任意的比较器或比较电路。判定部310也可为窗口比较器(window comparator)。
接收部320接收来自***控制部140的信号、来自保护部250的信号、以及来自用户的指示的至少一个。接收部320将与所接收到的信息对应的信号发送至信号产生部330。
信号产生部330从判定部310及接收部320的至少一方接收信号。信号产生部330基于所接收到的信号来产生用以控制切换部230的信号。信号产生部330将所产生的信号发送至切换部230。
在一实施方式中,信号产生部330在判定部310已判定出切换部230的端子间电压在预定的范围内的情况下,产生用以使切换部230的开关组件进行接通动作的信号。在其它实施方式中,信号产生部330在判定部310已判定出切换部230的端子间电压未在预定的范围内的情况下,产生用以使切换部230的开关组件进行断开动作的信号。
信号产生部330可在判定部310判定切换部230的端子间电压是否在预定的范围内,并经过预定的时间之后,产生或发送信号。由此,可以防止通过噪声(noise)等所引起的误动作。此外,可以防止在蓄电模块110刚安装于蓄电***100之后,蓄电部210及配线106电连接。
在本实施方式中,信号产生部330基于接收部320所接收到的信号来产生用以控制切换部230的开关组件的信号。在一实施方式中,在接收部320已从***控制部140接收用以使切换部230的开关组件进行接通动作的信号的情况下,信号产生部330产生用以使切换部230的开关组件进行接通动作的信号。
在其它实施方式中,在接收部320已从保护部250接收用以使切换部230的开关组件进行断开动作的信号的情况下,信号产生部330产生用以使切换部230的开关组件进行断开动作的信号。在又一实施方式中,在接收部320已受理使用者的指示的情况下,信号产生部330产生用以使切换部230的开关组件按照用户的指示进行动作的信号。
在本实施方式中,模块信息取得部340取得有关蓄电部210的电池特性的信息。模块信息取得部340也可通过测定蓄电部210的电池特性来取得有关蓄电部210的电池特性的信息。模块信息取得部340也可取得在出货时、检查时或贩卖时由制造者、贩卖者等所输入的有关蓄电部210的电池特性的信息。
模块信息取得部340可将有关蓄电部210的电池特性的信息,储存于模块信息储存部350。模块信息取得部340的具体构成并无特别限定,模块信息取得部340也可为控制模块信息储存部350中的数据的读取及写入的控制器。在本实施方式中,模块信息储存部350储存模块信息取得部340所取得的有关蓄电部210的电池特性的信息。
在本实施方式中,模块信息发送部360将模块信息取得部340所取得的有关蓄电部210的电池特性的信息发送至***控制部140。模块信息发送部360也可将模块信息取得部340所取得的有关蓄电部210的电池特性的信息发送至外部的机器。模块信息发送部360可按照来自外部的机器的要求,来发送有关蓄电部210的电池特性的信息,也可在预定时序中,发送有关蓄电部210的电池特性的信息。模块信息发送部360也可参照模块信息储存部350,将有关蓄电部210的电池特性的信息发送至***控制部140或外部的机器。
图4概略地显示***控制部140的***构成的一个例子。在本实施方式中,***控制部140具备状态管理部410、模块选择部420及信号产生部430。状态管理部410可为电池特性取得部的一个例子。状态管理部410也可为输出部的一个例子。
在本实施方式中,状态管理部410管理蓄电***100的状态。状态管理部410可管理蓄电模块110及蓄电模块120的状态。状态管理部410可监视蓄电模块110及蓄电模块120的各自的状态。状态管理部410也可监视蓄电模块110及蓄电模块120,并取得有关蓄电模块110及蓄电模块120的各自的电池特性的信息。状态管理部410也可将监视蓄电模块110及蓄电模块120所得的信息,发送至外部的机器。
状态管理部410可一边运用蓄电***100,一边测定各个蓄电模块的电池特性。状态管理部410可在蓄电模块的电池特性不满足预定条件的情况下,将显示该蓄电模块的性能不足的信息,输出至用以对用户输出信息的输出装置。状态管理部410也可输出蓄电模块的识别信息、和显示该蓄电模块的性能不足的信息。
由此,用户可以轻易地判别性能不足的蓄电模块,且更换该蓄电模块。依据本实施方式,例如可以在利用蓄电模块的再利用品而建构蓄电***100的情况下,省略再利用的蓄电模块的检查的至少一部分。
在一实施方式中,模块选择部420在蓄电***100移行至充电状态时,选择蓄电***100中所包含的多个蓄电模块中的端子间电压最小的蓄电模块。例如,模块选择部420比较蓄电模块110及蓄电模块120的端子间电压,而选择端子间电压较小的蓄电模块。模块选择部420将显示所选出的蓄电模块的信号发送至信号产生部430。
在其它实施方式中,模块选择部420在蓄电***100移行至放电状态时,选择蓄电***100中所包含的多个蓄电模块中的端子间电压最大的蓄电模块。例如,模块选择部420比较蓄电模块110及蓄电模块120的端子间电压,而选择端子间电压较大的蓄电模块。模块选择部420将显示所选出的蓄电模块的信号发送至信号产生部430。
在本实施方式中,信号产生部430对模块选择部420所选出的蓄电模块产生用以使该蓄电模块的切换部230的开关组件进行接通动作的信号。信号产生部430将所产生的信号发送至模块控制部240。在其它实施方式中,信号产生部430也可对模块选择部420所选出的蓄电模块,产生用以使该蓄电模块的切换部230的开关组件进行断开动作的信号。
图5概略地显示蓄电模块110的电路构成的一个例子。另外,以使说明简单为目的,图5中并未图示保护部250及与保护部250关联的配线。
在本实施方式中,切换部230具备晶体管510、电阻512、电阻514、二极管516、晶体管520、电阻522、电阻524及二极管526。晶体管510及晶体管520也可为开关组件的一个例子。在本实施方式中,作为切换部230的开关组件针对使用晶体管510及晶体管520的情况来加以说明。然而,切换部230的开关组件并不限定于本实施方式。在其它实施方式中,作为切换部230的开关组件,也可使用单一开关组件。
在本实施方式中,模块控制部240具备判定部310、信号产生部330、开关592及开关594。在本实施方式中,判定部310具备晶体管530、电阻532、晶体管540、电阻542、电阻552及电阻554。信号产生部330具备晶体管560、电容器570、电阻572及晶体管580。开关592及开关594可为接收部320的一个例子。
以下,针对切换部230及模块控制部240的各部的详细内容加以说明。在本实施方式的切换部230中,晶体管510为MOSFET,即便是在晶体管510为断开的情况下,仍能通过等效形成于晶体管510的源极、漏极间的寄生二极管(未图示),使电流从正极端子212朝向正极端子112流动。同样地,晶体管520为MOSFET,即便是在晶体管520为断开的情况下,仍能通过等效形成于晶体管520的源极、漏极间的寄生二极管(未图示),使电流从正极端子112朝向正极端子212流动。
在本实施方式中,晶体管510及晶体管520在初期设定中设定成断开。当在蓄电***100进行充电的时候晶体管580进行接通动作时,就会透过电阻512、电阻514及晶体管580,使电流从正极端子112朝向负极端子114流动。结果,对晶体管510的栅极施加有电压,晶体管510会进行接通动作。由此,可以透过等效形成于晶体管520的源极、漏极间的寄生二极管,使电流从正极端子112朝向正极端子212流动。
另一方面,当在蓄电***100进行放电的时候晶体管580进行接通动作时,就会透过电阻522、电阻524及晶体管580,使电流从正极端子212朝向负极端子214流动。结果,对晶体管520的栅极施加有电压,晶体管520会进行接通动作。由此,可以透过等效形成于晶体管510的源极、漏极间的寄生二极管,使电流从正极端子212朝向正极端子112流动。
伴随晶体管580进行接通动作,而施加于晶体管510或晶体管520的栅极的电压也可为用以使切换部230的开关组件进行接通动作的信号的一个例子。同样地,伴随晶体管580进行断开动作,而施加于晶体管510或晶体管520的栅极的电压,也可为用以使切换部230的开关组件进行断开动作的信号的一个例子。
在本实施方式中,电阻512及电阻514的值以可以使晶体管510省电力且确实地进行接通/断开的方式设定。此外,电阻522及电阻524的值以可以使晶体管520省电力且确实地进行接通/断开的方式设定。
在本实施方式中,在电阻514与电阻524之间配设有二极管516。二极管516使电流朝向从电阻514转向电阻524的方向通过,但是使电流不朝向从电阻524转向电阻514的方向通过。通过设置二极管516就可以在切换部230电切断正极端子112和正极端子212时,防止电流通过电阻522、电阻524、电阻514及电阻512的路径,而从正极端子212泄漏至正极端子112。
在本实施方式中,在电阻514与电阻524之间配设有二极管526。二极管526使电流朝向从电阻524转向电阻514的方向通过,但是使电流不朝向从电阻514转向电阻524的方向通过。通过设置二极管526就可以在切换部230电切断正极端子112和正极端子212时,防止电流通过电阻512、电阻514、电阻524及电阻522的路径,而从正极端子112泄漏至正极端子212。
在本实施方式的模块控制部240中,判定部310的晶体管530及晶体管540在初期设定中设定成断开。此外,信号产生部330的晶体管560及晶体管580在初期设定中设定成断开。
依据本实施方式,电阻532的值在切换部230的端子间电压比将正极端子112侧作为正侧的预定第一值小的情况下,以晶体管530进行接通动作的方式设定。电阻532的值优选为以切换部230为断开时泄漏的电流成为极小的方式设定。此外,电阻542的值在切换部230的端子间电压比预定第二值大的情况下,以晶体管540进行接通动作的方式设定。电阻542的值,优选为以切换部230为断开时泄漏的电流成为极小的方式设定。另外,依据本实施方式,切换部230的端子间电压,等于正极端子112及正极端子212的电压差。
在切换部230的端子间电压比预定第一值小的情况下,晶体管530会进行接通动作,并从蓄电部210透过正极端子212、晶体管530及电阻552而对晶体管560的基极施加电压,晶体管560会进行接通动作。虽然在晶体管580的基极施加有来自正极端子112的电压,但是在晶体管560进行接通动作的期间,会妨碍晶体管580的接通动作。结果,晶体管580会成为断开。
另一方面,在切换部230的端子间电压比预定第二值大的情况下,晶体管540会进行接通动作,并从正极端子112透过晶体管540及电阻554而对晶体管560的基极施加电压,晶体管560会进行接通动作。结果,晶体管580会成为断开。
在本实施方式中,电阻552的值在晶体管530为接通时可以使晶体管560接通的范围内,以可以减低消耗电力的方式设定。电阻554的值在晶体管540为接通时可以使晶体管560接通的范围内,以可以减低消耗电力的方式设定。
电容器570的容量以对晶体管580的基极施加有来自正极端子112的电压,并在晶体管580进行接通动作之前,晶体管560进行接通动作的方式设定。由此,信号产生部330可以在判定部310判定开关组件的端子间电压是否在预定的范围内,并经过预定的时间之后,产生信号。
相对于此,在切换部230的端子间电压在通过第一值及第二值所决定的范围内的情况下,晶体管530及晶体管540处于断开的状态,晶体管560也处于断开的状态。为此,会从正极端子112透过电阻572来对晶体管580的基极施加有电压,晶体管580会进行接通动作。
开关592及开关594可为手动开关,也可为继电器、闸流体、晶体管等的开关组件。在开关592可输入有显示使切换部230进行接通动作的信号52。在开关594可输入有显示使切换部230进行断开动作的信号54。
当开关592进行接通动作时,无关于晶体管580的接通/断开,都可以使切换部230进行接通动作。当开关594进行接通动作时,就无关晶体管560的接通/断开,都可以使晶体管580进行断开动作。结果,可以使切换部230进行断开动作。
图6概略地显示切换部630的***构成的一个例子。切换部630具有与晶体管510及晶体管520并联连接的继电器632,此点与在图5中所做关联说明的切换部230不同。有关其它点可具有与切换部230同样的构成。在本实施方式中,晶体管510及晶体管520可为半导体晶体管。晶体管510及晶体管520可为场效应晶体管(FET)。
虽然继电器电路具有该电路成为接通时的电阻较小的优异特性,但是响应速度比较慢。为此,例如,在负载装置为马达等具有脉冲性电流形态(current pattern)的装置,且电压在短时间内大幅变动的情况下难以追随来自信号产生部330的信号进行接通动作。另一方面,虽然与继电器电路相较,半导体晶体管的消耗电力较大,但是响应性优异。依据本实施方式的切换部630,使用半导体晶体管的晶体管510或晶体管520、和使用继电器电路的继电器632能并联连接。
为此,在切换部230已从信号产生部330接收使切换部230进行接通动作的信号的情况下,首先,晶体管510或晶体管520会飞快地响应,来使切换部230进行接通动作。之后,稍微延迟,使继电器632进行接通动作。然后,由于当继电器632成为接通时,电阻较小的继电器632就会并联连接于晶体管510及晶体管520,所以合成电阻会变小,可以减低损耗。
使用图7及图8来针对蓄电模块710加以说明。图7概略地显示蓄电模块710的***构成的一个例子。图8概略地显示切换部730的***构成的一个例子。在图8中,以帮助有关晶体管510及晶体管520的动作的理解为目的,而图示晶体管510的寄生二极管842及晶体管520的寄生二极管844。
蓄电模块710具有切换部730来取代切换部230,且来自保护部250的信号并非发送至模块控制部240而是发送至切换部730,此点与在图2中所做关联说明的蓄电模块110不同。有关其它点可具有与蓄电模块110同样的构成。
在本实施方式中,切换部730从模块控制部240接收用以使切换部730进行接通动作或断开动作的信号。此外,切换部730从保护部250接收用以使其进行断开动作的信号。
依据本实施方式,在对逻辑电路852输入有用以使切换部730的开关组件进行接通动作的信号82,而未输入有显示蓄电部210处于过充电状态的信号88的情况下,晶体管510会成为接通。此外,在对逻辑电路854输入有用以使切换部730的开关组件进行接通动作的信号82,而未输入有显示蓄电部210处于过放电状态的信号86的情况下,晶体管520会成为接通。
图9概略地显示蓄电***900的***构成的一个例子。蓄电***900具备连接成矩阵状的多个蓄电模块110,此点与蓄电***100不同。有关其它点,也可具有与蓄电***100同样的构成。在本实施方式中,由并联连接的三个蓄电模块110及二极管902所构成的第一区块(block)、和由并联连接的三个蓄电模块110及二极管904所构成的第二区块串联连接着。
依据本实施方式,在蓄电***900放电时,在特定的区块中所包含的多个蓄电模块110的全部持续放电直至到达放电完成状态为止之后,才停止来自该区块的放电。依据本实施方式,即便是在已停止来自所述区块的放电的情况下,仍可以通过二极管902来使电流旁通(bypass)。由此,可以继续通过蓄电***900所为的电力供给。为此,在蓄电***900放电的期间,输出电压会阶段性地降低。
同样地,在蓄电***900充电时从在特定的区块中所包含的多个蓄电模块110中的已到达充电完成的蓄电模块110,依顺序地切离与蓄电***900的连接。然后,最终完成全部的蓄电模块110的充电。
依据本实施方式,二极管902及二极管904以使电流朝向从连接端子104转向连接端子102的方向(有时候称为放电方向)流动的方式设置。为此,即便特定的区块中所包含的全部蓄电模块110的切换部230成为断开,仍可以维持电流。另一方面,一旦当特定的区块中所包含的全部蓄电模块110的切换部230成为断开时,就会使之后的充电变得困难。
于是,依据本实施方式,在使蓄电***900充电的情况下,***控制部140首先会检测各个区块的端子间电压,并调查有无端子间电压为0的区块。在已发现有端子间电压为0的区块的情况下,***控制部140对该区块中所包含的多个蓄电模块110中的一个发送用以使切换部230的开关组件进行接通动作的信号。***控制部140可对所述区块中所包含的多个蓄电模块110中的端子间电压最小的蓄电模块110,发送用以使切换部230的开关组件进行接通动作的信号。之后,***控制部140开始蓄电***900的充电。
在本实施方式中,已针对二极管902及二极管904以使电流朝向放电方向流动的方式设置的情况加以说明。然而,蓄电***900并不限定于本实施方式。在其它实施方式中,二极管902及二极管904可为齐纳二极管(zener diode)。由此,即便已完成特定的区块中所包含的全部蓄电模块110的充电,并从蓄电***900切离该区块中所包含的全部蓄电模块110的情况下,在蓄电***900中,仍可以继续与所述特定的区块串联连接的其它区块的充电。
在此情况下,在使蓄电***900放电的情况下,***控制部140可在开始放电之前,检测各个群组的端子间电压,并调查有无端子间电压为0的群组。之后,可对端子间电压为0的区块中所包含的多个蓄电模块110中的一个,发送用以使切换部230的开关组件进行接通动作的信号。
以上,虽然已使用实施方式来说明本发明,但是本发明的技术范围并不限定于所述实施方式中所记载的范围。对于该发明所属技术领域中具有通常知识者而言可明白能够对所述实施方式施加多样的变更或改良。此外,在技术上不矛盾的范围内,可以将已针对特定实施方式加以说明的事项,应用于其它实施方式。从申请专利范围的记载等中可明白,施加此种变更或改良后的形态仍得为本发明的技术范围所涵盖。
应留意的是,申请专利范围、说明书及图式中所示的装置、***、程序及方法中的动作、顺序、步骤及阶段等的各个处理的执行顺序,只要未格外地明示“更早”、“先行”等,且不是在后处理中使用前处理的输出,就能以任意的顺序来实现。有关申请专利范围、说明书及图式中的动作流程,虽然为了方便起见而使用“首先”、“其次”等来加以说明,但并非意指必须依此顺序来实施。
[符号的说明]
12 负载装置
14 充电装置
52 信号
54 信号
82 信号
86 信号
88 信号
100 蓄电***
102 连接端子
104 连接端子
106 配线
110 蓄电模块
112 正极端子
114 负极端子
120 蓄电模块
122 正极端子
124 负极端子
140 ***控制部
210 蓄电部
212 正极端子
214 负极端子
222 蓄电池
224 蓄电池
230 切换部
240 模块控制部
250 保护部
260 平衡修正部
310 判定部
320 接收部
330 信号产生部
340 模块信息取得部
350 模块信息储存部
360 模块信息发送部
410 状态管理部
420 模块选择部
430 信号产生部
510 晶体管
512 电阻
514 电阻
516 二极管
520 晶体管
522 电阻
524 电阻
526 二极管
530 晶体管
532 电阻
540 晶体管
542 电阻
552 电阻
554 电阻
560 晶体管
570 电容器
572 电阻
580 晶体管
592 开关
594 开关
630 切换部
632 继电器
710 蓄电模块
730 切换部
842 寄生二极管
844 寄生二极管
852 逻辑电路
854 逻辑电路
900 蓄电***
902 二极管
904 二极管
Claims (16)
1.一种控制装置,控制在蓄电装置的蓄电部与配线之间流动的电流,该蓄电装置构成能够与其它电力供给装置并联连接,该配线电连接所述蓄电装置及所述其它电力供给装置;
该控制装置具备控制部,该控制部以如下方式控制开关组件:(i)在配设于所述配线及所述蓄电部之间的开关组件的端子间电压满足预定条件的情况下,所述开关组件就电连接所述配线及所述蓄电部;以及(ii)在所述开关组件的端子间电压不满足所述预定条件的情况下,所述开关组件就电切断所述配线及所述蓄电部。
2.如权利要求1所述的控制装置,其中所述控制部具有:
判定部,判定所述开关组件的端子间电压是否在预定的范围内;以及
信号产生部,(i)在所述判定部已判定出所述开关组件的端子间电压在所述预定的范围内的情况下,产生用以使所述开关组件进行接通动作的信号,或是,(ii)在所述判定部已判定出所述开关组件的端子间电压未在所述预定的范围内的情况下,产生用以使所述开关组件进行断开动作的信号。
3.如权利要求2所述的控制装置,其中所述控制部具有第一信号接收部,该第一信号接收部接收第一信号,所述第一信号表示所述蓄电装置的端子间电压比所述其它电力供给装置的端子间电压小;
所述信号产生部在所述第一信号接收部已接收所述第一信号的情况下,产生用以使所述开关组件进行接通动作的信号。
4.如权利要求2或3所述的控制装置,其中所述控制部具有第二信号接收部,该第二信号接收部接收第二信号,所述第二信号表示所述蓄电装置的端子间电压比所述其它电力供给装置的端子间电压大;
所述信号产生部在所述第二信号接收部已接收所述第二信号的情况下,产生用以使所述开关组件进行接通动作的信号。
5.如权利要求2至4中任一项所述的控制装置,其中所述控制部具有第三信号接收部,该第三信号接收部接收第三信号,所述第三信号表示所述蓄电装置的端子间电压在预定的范围外;
所述信号产生部在所述第三信号接收部已接收所述第三信号的情况下,产生用以使所述开关组件进行断开动作的信号。
6.如权利要求2至5中任一项所述的控制装置,其中所述信号产生部在所述判定部已判定所述开关组件的端子间电压是否在所述预定的范围内,并经过预定的时间之后,产生所述信号。
7.如权利要求1至6中任一项所述的控制装置,其更具备所述开关组件;
所述开关组件具有并联连接的场效晶体管及继电器电路。
8.如权利要求1至7中任一项所述的控制装置,其中所述蓄电部具有串联连接的多个蓄电池;
所述控制装置更具备使所述多个蓄电池的电压均等化的平衡修正部。
9.如权利要求1至8中任一项所述的控制装置,其中所述其它电力供给装置包含与所述蓄电装置不同的其它蓄电装置。
10.如权利要求9所述的控制装置,其中所述蓄电部的劣化状态与所述其它蓄电装置的蓄电部的劣化状态不同。
11.如权利要求9或10所述的控制装置,其中所述蓄电部的种类与所述其它蓄电装置的蓄电部的种类不同。
12.如权利要求1至11中任一项所述的控制装置,其更具备:
电池特性取得部,取得有关所述蓄电部的电池特性的信息;以及
输出部,将所述电池特性取得部所取得的有关所述蓄电部的电池特性的信息,输出至所述控制装置的外部的机器。
13.一种蓄电装置,具备:
如权利要求1至12中任一项所述的控制装置;以及
所述蓄电部。
14.一种蓄电***,并联连接有多个如权利要求13所述的蓄电装置。
15.一种蓄电***,呈矩阵状连接有多个如权利要求13所述的蓄电装置。
16.一种程序,用以使计算机作为如权利要求1至12中任一项所述的控制装置发挥功能。
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Denomination of invention: Control devices, power storage devices, and power storage systems Effective date of registration: 20230925 Granted publication date: 20220722 Pledgee: Wuding Road Sub branch of Bank of Shanghai Co.,Ltd. Pledgor: NEXT-E SOLUTIONS Inc. Registration number: Y2023990000480 |