蓄电池系统以及电池模块的配置方法技术方案

提供一种能恢复系统性能、且能长期维持系统性能的蓄电池系统以及电池模块的配置方法。在蓄电池系统(10)中，设置有多个电池板(2)而构成电池板群，所述电池板是连接多个成为交换单位的电池模块(1)而构成的，该电池板群与进行充放电控制的PCS(3)相连接，该PCS(3)与电池控制器(7)相连接。电池控制器(7)具有：劣化诊断部，通过掌握各电池模块的特性来诊断劣化状态；号码赋予部，根据由该劣化诊断部掌握的所述特性，按照劣化度从小到大的顺序依次对各电池模块进行编号；以及重新配置决定部，以使由该号码赋予部赋予的号码在同一电池板内成为连续号码的方式，决定所述各电池模块的重新配置位置。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术的实施方式涉及能恢复系统性能、且能长期维持系统性能的蓄电池系统以及电池模块的配置方法。
技术介绍
在利用太阳能、风能等自然能源的发电的变动抑制、电力需求的变动抑制、或者峰值漂移等的用途中，希望利用二次电池的大规模蓄电池系统。特别是最近出现了一种利用了性能提高显著的锂离子电池的大规模蓄电池系统。希望这种大规模蓄电池系统能持续15年、20年这样长期地运行。在上述大规模蓄电池系统中，一般是将1个作为蓄电池最小单位的单格(cell)或多个作为蓄电池最小单位的单格并联连接而成的部分进行串联连接，然后再将其进一步并联连接等，分级地反复进行串联构成或并联构成，从而构筑成系统。作为故障或劣化时的交换单位，在利用锂离子电池的大规模蓄电池系统中，一般并不是按照每个单个单格进行交换，多数情况是以被称作模块或单元等的由数个至数十个单格构成的集中体作为单位。在本说明书中将这种交换中的最小单位称作电池模块。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2008－118790号公报专利文献2：日本特开2011－177025号公报专利文献3：日本特开2012－210039号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的问题作为蓄电池最小单位的单格或集中几个单格进行串并联连接而构成的电池模块的性能随着时间经过而劣化。此外，其各个单格或电池模块的劣化速度根据使用条件不同而不同，进而，即使假设谋求了相同的使用条件，
也会根据原本的个体差异和设置位置(例如，空间上的配置或电路上的配置)的不同，而在各自的严密使用条件上产生偏差，结果在劣化速度上也产生偏差。另一方面，关于串联连接的单格群或电池模块群的性能，其串联构成要素中的最低特性的要素左右着整体性能。因此，在串联连接的单格或电池模块间的特性偏差随着劣化进展而扩大时，就会有整个蓄电池系统的性能降低进一步发展的问题。本专利技术的实施方式的目的在于，提供一种能恢复系统性能、且能长期维持系统性能的蓄电池系统以及电池模块的配置方法。用于解决问题的手段为了达到上述目的，本专利技术的实施方式涉及的一种蓄电池系统中，设置有多个电池板而构成电池板群，所述电池板是连接多个成为交换单位的电池模块而构成的，该电池板群与进行充放电控制的PCS相连接，该PCS与电池控制器相连接，所述蓄电池系统的特征在于，所述电池控制器具有：劣化诊断部，通过掌握各电池模块的特性来诊断劣化状态；号码赋予部，根据由该劣化诊断部掌握的所述特性，按照劣化度从小到大的顺序依次对各电池模块进行编号；以及，重新配置决定部，以使由该号码赋予部赋予的号码在同一电池板内成为连续号码的方式，决定所述各电池模块的重新配置位置。此外，在如上所述的实施方式中实行的电池模块的配置方法也是本专利技术的实施方式之一。附图说明图1是示出本专利技术的一个实施方式涉及的蓄电池系统的整体结构的概略图。图2是示出电池板内的物理电池模块配置例子的立体图。图3是示出电池控制器的结构的框图。图4是示出在电池模块间没有特性偏差的基准状态下的电池板和电池模块与性能指标之间的关系的三维柱状图。图5是示出在电池模块间存在特性偏差的状态下重新配置前的电池板和电池模块与性能指标之间的关系的三维柱状图。图6是示出本专利技术的一个实施方式涉及的电池模块的配置方法的流程图。图7是示出在电池模块间存在特性偏差的状态下重新配置后的电池板和电池模块与性能指标之间的关系的三维柱状图。具体实施方式以下，参照附图，对本专利技术的实施方式具体地进行说明。在本实施方式中，作为蓄电池系统，以将多个电池模块串联连接而成的部分再多个地并联连接而构成的结构作为例子进行说明。在本实施方式中，在任意时刻对运行中的蓄电池系统进行各电池模块劣化状态的诊断，并根据其结果进行各电池模块的重新配置。具体而言，其特征在于，按照劣化程度对蓄电池系统内的全部电池模块排次序，通过在同一串联构成群中重新配置连续号码的电池模块，由此降低串联构成内的劣化偏差，从而实现系统整体性能的恢复。以下，对本实施方式涉及的蓄电池系统的结构进行说明。(蓄电池系统的整体结构)图1示出本专利技术的一个实施方式涉及的蓄电池系统的整体结构。在蓄电池系统10中，多个电池模块1串联连接构成电池板2，利用布线(直流)4将多个电池板2的正极彼此之间和多个电池板2的负极彼此之间分别并联连接，进而连接在PCS(Power Conditioning System：功率转换器)3的直流端子上。此外，从PCS3的交流端子经由布线(交流)6与未图示的电力系统进行并网连接。另外，PCS3与电池控制器7用信号线连接，以使得对并联连接的电池板2的群进行充放电控制。电池控制器7和各电池板2之间也由用于状态监视的信号线进行连接。上述电池模块1是将多个单格串联或并联、或者串联和并联组合而成的，成为交换的最小单位。此外，在图1中，为了明确地表示布线(直流)4的布线电阻，在电池板2之间的连接布线以及PCS3与电池板2之间配置有布线电阻5。图2中示出电池板2内的物理电池模块配置的例子。在该例子中，在金属制壳体内，在铅垂方向上层叠配置多个电池模块1而形成电池板2。在此，在电池板2中不进行利用风扇等的强制空气冷却，而是形成为利用对
流的自然空气冷却结构。(电池控制器7的结构)图3示出电池控制器7的详细结构。电池控制器7具备：劣化诊断部11，对全部电池模块1进行劣化诊断；号码赋予部12，按照劣化诊断结果，对系统内的电池模块1进行编号；以及，重新配置决定部13，按照所述编号决定重新配置位置。(锂离子电池的劣化现象)下面，对使用锂离子电池时的劣化现象进行说明。由劣化导致变化的代表性参数为容量和内部电阻。容量随着时间经过而减少，内部电阻随着时间经过而增加。容量减少的主要原因之一可以例举出内部电阻增加，但认为还存在不是由内部电阻引起的纯粹的容量劣化。此外，劣化速度一般是电池温度越高劣化越快。以下对图1所示的蓄电池系统10中的劣化进展(特性变化)具体地进行说明。首先，观察单个的电池板2内，从图可知，在串联连接的多个电池模块1中流过同一电流。当在电池模块1中流过电流时(即进行充放电动作)，由于电池模块1中存在内部电阻，因此产生焦耳热，电池模块1的温度上升。其结果，电池板2内的气氛温度也上升。于是，在图2所示的板内配置的情况下，加热的电池板2内温度上升，在电池板2内产生铅垂方向的温度分布。即，位于铅垂方向的高位置上的电池模块1的周围温度变得比位于低位置的电池模块1的周围温度高。因此，位于高位置的电池模块1的劣化进展(内部电阻增加)比位于低位置的电池模块1的劣化进展进行得快。其结果，位于高位置的电池模块1在充放电时产生的焦耳热比位于低位置的电池模块1大。因而，认为，位于高位置的电池模块1与位于低位置的电池模块1之间的温度差会随着时间经过而扩大。接着对电池板2之间的劣化进展进行比较。在图1的结构中，由于多个电池板2并联连接，因此，相对于从PCS3提供的合计电流值，流到各电池板2中的电流值未必是均等的。特别是在成为图1所示的布线方式、即从PCS3开始连接的布线的情况下，从PCS3看的、到各电池板2的电阻值各自不同，因此，在从电流零的平衡状态开始充放电的瞬间，(布线上)接近PCS3侧的电池板2中流过更大的电流。但是，之后在充电或放电的
同本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种蓄电池系统，设置有多个电池板而构成电池板群，所述电池板是连接多个成为交换单位的电池模块而构成的，该电池板群与进行充放电控制的PCS相连接，该PCS与电池控制器相连接，所述蓄电池系统的特征在于，所述电池控制器具有：劣化诊断部，通过掌握各电池模块的特性来诊断劣化状态；号码赋予部，根据由该劣化诊断部掌握的所述特性，按照劣化度从小到大的顺序依次对各电池模块进行编号；以及重新配置决定部，以使由该号码赋予部赋予的号码在同一电池板内成为连续号码的方式，决定所述各电池模块的重新配置位置。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.04.01 JP 2014-0753171.一种蓄电池系统，设置有多个电池板而构成电池板群，所述电池板是连接多个成为交换单位的电池模块而构成的，该电池板群与进行充放电控制的PCS相连接，该PCS与电池控制器相连接，所述蓄电池系统的特征在于，所述电池控制器具有：劣化诊断部，通过掌握各电池模块的特性来诊断劣化状态；号码赋予部，根据由该劣化诊断部掌握的所述特性，按照劣化度从小到大的顺序依次对各电池模块进行编号；以及重新配置决定部，以使由该号码赋予部赋予的号码在同一电池板内成为连续号码的方式，决定所述各电池模块的重新配置位置。2.根据权利要求1所述的蓄电池系统，其特征在于，所述电池板群是，将多个电池模块串联连接作为电池板、进而将多个该电池板并联连接而构成的，所述电池模块是将1个或多个作为蓄电池最小单位的单格并联连接而成的。3.根据权利要求1或2所述的蓄电池系统，其特征在于，利用容量作为所述电池模块的所述特性。4.根据权利要求1或2所述的蓄电池系统，其特征在于，利用内部电阻作为所述电池模块的所述特性。5.根据权利要求1至4的任一项所述的蓄电池系统，其特征在于，所述重新配置决定部以使所述电池板内沿着气氛温度的梯度方向按照温度从高到低被进行了编码后的所述电...

【专利技术属性】
技术研发人员：户原正博，水谷麻美，久保田雅之，小林武则，
申请(专利权)人：株式会社东芝，
类型：发明
国别省市：日本;JP