[發明專利]用于控制蓄電池組的電力存儲系統、方法以及蓄電池組

有效

• 申請號: 201280066930.6
• 申請日: 2012-11-08
• 公開（公告）號: CN104054232B
• 公開（公告）日: 2016-11-02
• 發明（設計）人: 鈴木伸
• 申請（專利權）人: NEC能源元器件株式會社
• 主分類號: H02J7/02
• 分類號: H02J7/02;H01M10/44;H02J7/00
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 余婧娜

技術領域

本發明涉及具有多個蓄電池組的電力存儲系統、蓄電池組的控制方法以及蓄電池組。

背景技術

隨著近年來對環境問題的日益關注，存儲通過使用自然能源(例如，太陽能發電(PV：光電)和風力發電)產生的電力的電力存儲系統得到了越來越多的關注。正在研究使用不包含諸如鉛等對人類或環境有害的物質的鋰離子蓄電池以在這些電力存儲系統中使用。

當要使用鋰離子蓄電池(在下文中一般地稱作“蓄電池”)生產電力存儲系統時，通常通過串聯連接多個蓄電池以獲得形成蓄電池組所需的輸出電壓、然后并聯連接多個蓄電池組以獲得所需的存儲容量，來配置電力存儲系統。

然而，在多個蓄電池組(或蓄電池)被并聯連接的配置中，出現了在操作期間每一個蓄電池組的端電壓的不平衡將引起渦流(電流在蓄電池組之間以渦流的方式流動)的問題，這使得電力存儲系統不能正常操作。例如，制造時間或環境溫度引起了蓄電池的退化狀態的差異，并且如果即使在相同類型(標準)的蓄電池之間產生退化狀態差異，則在充電和放電之后，每一個蓄電池的端電壓將出現不平衡，并且該不平衡將導致蓄電池之間發生渦流。隨著并聯連接的蓄電池組(或蓄電池)的數量的增加，這個問題變得更加明顯。

蓄電池組或蓄電池之間的渦流對電力存儲系統的不利影響通常是已知的，因此在使用多個并聯連接的蓄電池的大多數裝置中，禁止混合舊蓄電池和新蓄電池。

然而，實際上，即使當僅使用新蓄電池時，在操作期間在蓄電池之間也將出現退化過程的差異。還存在將期望具有不同退化狀態的蓄電池的組合使用的很多情形，例如，當首先僅使用幾個蓄電池配置電力存儲系統但是接下來要添加蓄電池時，或者當采用已使用的蓄電池使得可以便宜地配置電力存儲系統時。

基于該背景，現在正在尋找使具有不同退化狀態的蓄電池能夠在電力存儲系統中安全且自由地使用從而為用戶減小風險的技術。

專利文檔1作為這種技術公開了提供多個蓄電池組的技術，所述蓄電池組可以通過開關并聯連接從而在充電和放電時通過控制為每一個蓄電池組提供的開關來消除每一個蓄電池組的端電壓不平衡。當在專利文檔1中公開的技術中要給每一個蓄電池組放電時，測量每一個蓄電池組的端電壓，從具有最高的端電壓的蓄電池組開始給端電壓放電，由此端電壓由于放電而減小，并且當端電壓實質上等于到目前為止還未被放電的其他蓄電池組的端電壓時，開始給其他蓄電池組放電。在專利文檔1中公開的技術中，當要給每一個蓄電池組充電時，從具有最低的端電壓的蓄電池組開始充電，由此端電壓由于充電而增加，并且當端電壓實質上等于到目前為止還未被充電的其他蓄電池組的端電壓時，開始給其他蓄電池組充電。通過這種控制，可以減小當開始充電和放電時每一個蓄電池組的端電壓之差，從而防止渦流的發生。

在上述專利文檔1中所述的電力存儲系統中，除非正在放電或充電的蓄電池組與接下來添加并且要開始充電或放電的另一蓄電池組之間的端電壓之差處于預定值內，否則在另一蓄電池組中不能開始放電或充電。因此，將出現不能靈活地操作電力存儲系統的情況，這是因為不能根據例如負載所需的電力、例如PV系統的發電能力或者每一個蓄電池組的殘余容量來單獨地控制被放電或充電的每一個蓄電池組。

通常，在電力存儲系統中提供的每一個蓄電池組配備有用于放電的開關(在下文中稱作“放電開關”)和用于充電的開關(在下文中稱作“充電開關”)，從而可以在蓄電池組單元中單獨地執行放電和充電。然而，在未采用專利文檔1中所述的技術的電力存儲系統中，必須控制每一個蓄電池組的放電開關和充電開關，使得上述渦流不會發生。

例如，在配備有兩個蓄電池組的電力存儲系統中，可以考慮作為充電對象的蓄電池組從具有較高的端電壓的蓄電池組切換到具有較低的端電壓的另一蓄電池組以給另一蓄電池組進行充電的情況。為了防止該情況中蓄電池組之間的渦流，必須分別斷開一個蓄電池組的放電開關和充電開關以在開始給另一蓄電池組充電之前短暫地停止電力存儲系統的充電操作。

在這里，當在一個蓄電池組鏈接到另一蓄電池組的情況下期望使用由例如PV系統或風力產生的電力進行連續充電時，由PV系統或風力產生的電力不能在切換要充電的蓄電池組時用于充電，因此發電能力不能充分發揮其潛力。

相關技術文獻

專利文檔

專利文檔1：日本專利公開No.2009-033936

發明內容

本發明的目的是提供了電力存儲系統、控制蓄電池組的方法、以及在無需停止充電操作的情況下實現對要充電的蓄電池組的安全切換的蓄電池組。

本發明的用于實現上述目的的電力存儲系統的示例性方面包括：