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TWI569029B - Lead battery system - Google Patents

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TWI569029B
TWI569029B TW101137091A TW101137091A TWI569029B TW I569029 B TWI569029 B TW I569029B TW 101137091 A TW101137091 A TW 101137091A TW 101137091 A TW101137091 A TW 101137091A TW I569029 B TWI569029 B TW I569029B
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Taiwan
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storage battery
lead storage
soc
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TW101137091A
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Inventor
安部圭子
井上秀樹
澤敏之
渡辺雅浩
高林久顯
下浦一朗
福原啟介
Original Assignee
新神戶電機股份有限公司
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Publication date
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Description

鉛蓄電池系統
本發明，係有關於鉛蓄電池系統。
全球暖化，對於全人類而言係為重大的問題。在各國，為了避免、抑制暖化之進行，係建構有智慧電網(smart grid)而推展省能源，並且，係對於不會排放CO2之新能源、亦即是太陽光或風力發電等的大量導入有所推展。
風力發電，雖然係對於自然能源作利用，而有著不會排放CO2之優點，但是，由於係依存於風，因此，發電輸出係並不穩定，作為對於電力系統之不良影響，係對於電力品質之降低有所掛念。為了防止此種對於電力系統之不良影響並對於能源作有效利用，係對於使用有鉛蓄電池等之風力發電、蓄電系統有所期待。
用以對於風力發電之輸出的變動作抑制之蓄電池系統，係以將在短時間內而大幅度變動的風力發電之輸出平滑化的方式，而進行蓄電池之充放電。藉由此，風力發電以及蓄電池系統之輸出係被合成，而能夠對於電力系統供給安定之電力。
此蓄電池系統，係要求具備有與風力發電機同等之長壽命並且為低成本。
此蓄電池系統中所使用的蓄電池，係配合於風力發電 之輸出變動，而以能夠進行放電亦能夠進行充電的半放電狀態(PSOC：Partial State of Charge)來作運用。與先前技術之緊急用(通常係預先作滿充電，並在必要時放電)或者是產業用(在夜晚預先作滿充電，並在白天之負載為多時放電)相異，在通常之運用狀態下，係並不會成為滿充電。由於係為此種特殊的用途，因此，係定期性(通常每1~2週)地而實施有將蓄電池作滿充電的均等充電(回復充電)。
在專利文獻1中，係對於因應於氣溫來對於蓄電池之均等充電的頻度作變更的例子有所揭示。在專利文獻2中，係對於在進行蓄電池之均等充電時，將過充電量設為較先前技術(110%~115%)而更低的設定(99%~102%)，而防止正極之劣化的內容有所揭示。
在專利文獻3中，係揭示有一種風力發電用蓄電池控制系統，其係根據藉由蓄電池運用、蓄電池劣化資料收集部所收集到的資料，來對於蓄電池之運用和壽命以及劣化之關係作評價，並根據所得到之資訊來規劃滿足必要之壽命要件的蓄電池之運用方法，再依據該規劃來進行蓄電池之運用。
在專利文獻4中，係揭示有一種蓄電池裝置，其係使用將所測定了的端子電壓、電流和電池狀態之關係模式，對於劣化度之每一者而分別作了複數準備之多維度的特性模式，來對於現在之電池狀態作推測。
在非專利文獻1中，係對於SOC模式(放電模式) 之作成方法有所揭示，SOC模式，係代表鉛蓄電池之電壓、電流以及溫度的和鉛蓄電池之充電狀態(SOC)之間的關係。
〔先前技術文獻〕 〔專利文獻〕
〔專利文獻1〕日本特開2003-288947號公報
〔專利文獻2〕日本特開2004-39434號公報
〔專利文獻3〕日本特開2010-159661號公報
〔專利文獻4〕日本特開2011-75364號公報
〔非專利文獻〕
〔非專利文獻1〕使用有階梯狀電流之鉛蓄電池模擬模式手法：電氣學會論文誌B，128卷8號，2008年
在與風力發電裝置作組合之鉛蓄電池系統中，現在，係定期性(每2週)地而實施有均等充電。但是，已得知了：從對於伴隨著充電狀態(SOC)之降低而產生的負極之硫酸化所導致的劣化作防止之觀點來看，就算是將均等充電的頻度減少，也能夠及時防止。
另一方面，若是以對於SOC作掌握一事作為目的，而以過度之頻度來實施均等充電，則會引起由於正極之過充電所導致的劣化，而有著使壽命變短的問題。
本發明者，至今為止，係使用在專利文獻4中所記載 之多維度的特性模式，而成為能夠對於SOC作推測。
然而，作為對於構成鉛蓄電池群之各個的鉛蓄電池之SOC作了考慮的控制而言，係仍非充分。
本發明之目的，係在於對於構成鉛蓄電池群之各個的鉛蓄電池之劣化作抑制，而增長鉛蓄電池之壽命。
在本發明中，係針對構成鉛蓄電池群之鉛蓄電池或者是鉛蓄電池模組，而個別地對於包含有電流、電壓以及溫度之電池狀態作測定，並實施使用有充電狀態模式之推測，藉由此，而算出個別之充電狀態的極大值以及極小值。之後，藉由以不會使具備有此些之充電狀態的鉛蓄電池或者是鉛蓄電池模組產生劣化的方式來實施均等充電，而對於鉛蓄電池群之充電以及放電作控制。
若依據本發明，則能夠針對各個鉛蓄電池，而以對於劣化作了抑制的狀態來作運用，而能夠將鉛蓄電池之壽命增長。
又，若依據本發明，則能夠將用以進行均等充電之電力成本降低。
進而，若依據本發明，則由於係能夠將鉛蓄電池長壽命化，因此係能夠將停止風力發電蓄電系統之運用的頻度減少，而能夠使運用之管理成為容易。
本發明，係有關於一種蓄電池系統，其係對於風力發電系統等之與自然能源相對應的蓄電池之充電狀態(SOC：State of Charge)之歷時性變化作掌握，並因應於此而以適當之時機來實施均等充電，藉由此，來增長蓄電池之壽命，並且能夠將均等充電之成本和伴隨著風力發電蓄電系統之停止所導致的損失作降低。本發明，係特別適合於風力發電之變動抑制用途。
亦即是，風力變動抑制用之蓄電池系統，係要求具備有與風力發電機同等之長壽命並且為低成本。
另外，在本說明書中，蓄電池系統，係設為包含有蓄電池和對於其之運用作控制的控制部等者。
以下，針對作為蓄電池之例而使用有鉛蓄電池的情況作說明。
圖6，係為對於風力變動抑制用鉛蓄電池系統之例作展示者。
在本圖中，係以與變動為劇烈之風力發電機601的輸出作了對應的形態，來對於鉛蓄電池602進行充放電，並將其之輸出作合成，藉由此，來使系統輸出603安定化。藉由此，係能夠對於電力系統而供給平滑且安定之電力。
風力發電變動抑制用之鉛蓄電池，係配合於風力發電之輸出變動，而以能夠進行放電亦能夠進行充電的半放電狀態(PSOC：Partial State of Charge)來作運用。與先前 技術之緊急用(通常係預先作滿充電，並在必要時放電)或者是產業用(在夜晚預先作滿充電，並在白天之負載為多時放電)相異，在通常之運用狀態下，係並不會成為滿充電。
在此種特殊之用途下，由於下述(a)以及(b)之目的，係以定期性(通常，每1~2週)地來實施將鉛蓄電池滿充電之均等充電(回復充電)為理想。
(a)對起因於持續成為SOC為低之狀態一事所導致的負極之硫酸化而造成的劣化作防止。
(b)藉由在均等充電後而將SOC設為100%，來對於SOC作掌握。
但是，已得知了：為了防止由於負極之硫酸化所導致的劣化，就算是將均等充電之頻度設為較現狀之約2週而更少亦無妨。另一方面，若是以SOC之掌握作為目的，而以過度之頻度來實施均等充電，則會引起由於正極之過充電所導致的劣化，而有著使壽命變短的問題。
在本發明中，係除了上述之(a)以及(b)以外，亦具備有將各個的鉛蓄電池之SOC的參差(以下，亦稱作「SOC參差」)均一化之目的，亦即是將就算是SOC之參差有所擴大也能夠對於構成鉛蓄電池群之多數的鉛蓄電池之SOC到達身為劣化加速區域之硫酸化區域或者是過充電區域一事作防止的目的。又，係為對於並不對SOC之參差作掌握而將SOC之平均值作為指標來對於鉛蓄電池系統進行運用的情況時之問題點作了注目者。
針對此問題，使用圖面來作說明。
圖3，係為對於SOC之參差的歷時性變化之例作展示的圖表。
在本圖中，係將鉛蓄電池之劣化不會加速的SOC之範圍，假定為30%~90%。在SOC未滿30%之區域中，係成為會促進由於負極之硫酸化所導致的劣化之區域(硫酸化區域)，在SOC超過90%之區域中，係成為會產生由於對正極過充電而導致的劣化之區域(過充電區域)。故而，在本圖中，硫酸化區域之上限值係為60%，過充電區域之下限值係為90%。
在剛實施了均等充電之後，全部之鉛蓄電池的SOC係成為100%。之後，隨著反覆進行充放電，SOC為較高之鉛蓄電池和較低之鉛蓄電池間的SOC之差係會逐漸增大。若是以平均性之SOC的值作為指標來對於鉛蓄電池進行控制，則例如會產生下述的問題：亦即是，就算是對於SOC之平均值(平均SOC)而言，係成為30%~90%之SOC使用範圍內，對於SOC為低之鉛蓄電池(電池個體)而言，亦係成為在硫酸化區域中而被作使用。
作為此種參差之原因，係可以推測有：在製造時所產生的微妙之個體差、由於被設置之位置為相異所導致的在充放電之反覆進行中的各個鉛蓄電池之間的溫度之參差、各個鉛蓄電池之電壓或電流的參差、在充放電中而於鉛蓄電池之內部的電解液或電極表面所產生的電性化學反應之參差等。
故而，現在，係在此種所預想到之電池每一個體的SOC之參差變大之前，便定期性(每2週)地實施均等充電。
然而，若是過度頻繁地進行均等充電，則會在正極處產生由於過充電所導致的劣化，而有著使壽命縮短等的問題。進而，若是均等充電之頻度變多，則由於在其之期間中係無法進行風力發電之變動抑制，因此在運用管理面以及成本面上係會成為缺點。
以下，針對本發明之其中一種實施形態的鉛蓄電池系統作說明。
前述鉛蓄電池系統，係為將鉛蓄電池或者是把此鉛蓄電池作了複數個的串聯連接之鉛蓄電池模組，作1個或複數個的並聯連接而成為鉛蓄電池群，並且能夠對於該鉛蓄電池群之充電以及放電進行控制的鉛蓄電池系統，其特徵為，具備有：個別電池狀態測定部，係針對鉛蓄電池或鉛蓄電池模組，而個別地對於包含電流、電壓以及溫度之電池狀態作測定：和充電狀態模式記憶部，係儲存有身為電池狀態和充電狀態(SOC)間之相關關係的充電狀態模式(SOC模式)；和充電狀態推測部，係根據充電狀態模式以及電池狀態，而對於身為各個鉛蓄電池或鉛蓄電池模組之充電狀態的個別充電狀態作推測；和充電狀態參差範圍掌握部，係計算出充電狀態極大值以及充電狀態極小值；和均等充電實施管理部，係對於鉛蓄電池群之均等充電的實施作控制，充電狀態極大值，係設為個別充電狀態之最 大值，充電狀態極小值，係設為個別充電狀態之最小值，均等充電實施管理部，係以使充電狀態極大值落入較過充電區域更低之範圍內，並使充電狀態極小值落入較硫酸化區域更高之範圍內的方式，來實施上述之均等充電。
於此，所謂「充電狀態極大值」以及「充電狀態極小值」，係指相關於針對有限個的充電狀態之值而進行了統計性之處理的情況下之充電狀態的值之分布，而分別成為指標之上端的值以及下端的值者。故而，如同上述一般，係亦可將「充電狀態極大值」設為個別充電狀態之最大值，並將「充電狀態極小值」設為個別充電狀態之最小值。又，如同下述一般，係亦可根據個別充電狀態之平均值以及其之參差，來設定「充電狀態極大值」以及「充電狀態極小值」。
前述鉛蓄電池系統，較理想，係設為下述構成：亦即是，充電狀態參差範圍掌握部，係算出個別充電狀態之平均值以及其之參差，充電狀態極大值，係設為上述之平均值和上述參差之1/2的和，充電狀態極小值，係設為上述平均值和上述參差之1/2的差。
前述鉛蓄電池系統，較理想，係設為下述構成：亦即是，係更進而具備有：充電狀態使用範圍調整部，係對於鉛蓄電池或鉛蓄電池模組之劣化的影響作考慮，而將充電狀態極大值以及充電狀態極小值限制在更為狹窄之限制範圍內；和均等充電實施計畫部，係當充電狀態極大值以及充電狀態極小值脫離上述之限制範圍的情況時，進行均等 充電之實施的規劃；和均等充電實施預定通知部，係對於均等充電之實施預定作通知；和均等充電實施管理部，係根據均等充電實施計畫部之上述的規劃而實施均等充電。
前述鉛蓄電池系統，較理想，係設為下述構成：亦即是，係更進而具備有：充電狀態參差顯示部，係將充電狀態極大值以及充電狀態極小值或者是上述之參差作顯示；和劣化模式記憶部，係對於上述之劣化的狀況作記憶；和劣化度推測部，係使用劣化模式記憶部來推測出身為上述劣化之程度的劣化度；和劣化對應充電狀態記憶部，係將劣化度和與劣化度相對應之上述之限制範圍間的關係作記憶；和充電狀態使用範圍顯示部，係將上述之進行了調整後之上述的限制範圍作顯示。
在前述鉛蓄電池系統中，係亦可設為下述之構成：亦即是，上述之限制範圍，係設為在硫酸化區域之上限值而加上了充電狀態極大值和充電狀態極小值間之差的1/2後之值、和從過充電區域之下限值而減去了充電狀態極大值和充電狀態極小值間之差的1/2後之值，其兩者之值之間。
前述鉛蓄電池系統，係亦可設為下述之構成：亦即是，均等充電之實施的間隔，係可每次互為相異。
前述鉛蓄電池系統，係亦可設為下述之構成：亦即是，均等充電之實施的間隔，係可因應於上述之參差而改變。
前述鉛蓄電池系統，較理想，係設為下述之構成：亦 即是，在均等充電之實施時，係根據上述之電池狀態，來針對鉛蓄電池或鉛蓄電池模組而個別地檢測出滿充電狀態，成為了滿充電狀態之鉛蓄電池或鉛蓄電池模組，係將充電電路設為開而進行防止過充電之控制。於此，所謂「滿充電狀態」，係指充電狀態100%。藉由此控制，係能夠對於在均等充電中之由於過充電所導致的正極之劣化作抑制。
以下，使用圖面作詳細說明。
圖1，係為對於實施形態之鉛蓄電池之構成作展示的區塊圖。
鉛蓄電池系統1，係包含有：鉛蓄電池群101、個別電池狀態測定部102、SOC模式記憶部103(充電狀態模式記憶部)、SOC推測部104(充電狀態推測部)、SOC參差範圍掌握部105(充電狀態參差範圍掌握部)、SOC使用範圍調整部(充電狀態使用範圍調整部)、均等充電實施計畫部107、均等充電實施預定通知部108、以及均等充電實施管理部109。
針對此些之功能作說明。
鉛蓄電池群101，係為將複數個的鉛蓄電池作了串聯或者是並聯連接者。更具體而言，係為將鉛蓄電池模組152作了1個或者是複數個的並聯連接者，而該鉛蓄電池模組152，係為將複數個的鉛蓄電池151(以下，亦稱作「胞」或「電池」)作了串聯連接者。鉛蓄電池群101，係可為1個的鉛蓄電池模組152，亦可為將複數個的鉛蓄 電池151作了並聯連接者之一組。
個別電池狀態測定部102，係包含有電流測定部161、電壓測定部162以及溫度測定部163，並針對鉛蓄電池群101之各個鉛蓄電池151(以下，亦稱作「個別胞」或「個別電池」)或者是各個鉛蓄電池模組152(以下，亦稱作「個別胞模組」或「個別電池模組」)的電流(A)、電壓(V)、溫度(℃)等的鉛蓄電池之狀態(稱作電池狀態)作測定。
SOC模式記憶部103，係為記憶有SOC模式之部位。SOC模式，係為代表鉛蓄電池151之電流、電壓、溫度等和鉛蓄電池151之電池充電狀態(SOC)之間的關係之模式。此SOC模式，係為預先對於鉛蓄電池151之特性作調查而預先作成者。
另外，關於SOC模式之作成方法，作為其中一例，係在非專利文獻1中，亦包含有模式之作成程序地而作了詳細記載。
SOC推測部104，係根據藉由個別電池狀態測定部102所測定出的鉛蓄電池群101之個別胞或者是個別電池模組的電流(A)、電壓(V)、溫度(℃)等的測定資訊，和被儲存在SOC模式記憶部103中之有關於電流(A)、電壓(V)、溫度(℃)等的鉛蓄電池之狀態和鉛蓄電池之充電狀態(SOC)之間的關係之資訊，來推測出個別的鉛蓄電池之充電狀態(SOC)。
另外，關於使用有SOC模式之蓄電池的充電狀態 (SOC)之推測方法，係在專利文獻4中對於實施方法詳細的作了記載。
SOC參差範圍掌握部105，係根據SOC推測部104所算出的個別電池之SOC，來算出在鉛蓄電池群101或鉛蓄電池模組152中的SOC之極大值以及極小值(充電狀態極大值以及充電狀態極小值)。亦即是，係進行SOC之統計性的處理，並對於其之參差的範圍係作何種變化之參差的狀態作掌握，同時亦對於參差是超過或者是未超過特定之臨限值一事進行判定的部位。
SOC使用範圍調整部106，係為當SOC之參差為特定的臨限值之內的情況時，將SOC之使用範圍調整為鉛蓄電池151不會受到劣化之影響的範圍內者。亦即是，係將SOC之使用範圍，限制在過充電區域之下限值和硫酸化區域之上限值之間的更為狹窄之範圍(限制範圍)內，而對於劣化作了對應者。
均等充電實施計畫部107，係為當SOC參差超過了特定之臨限值的情況時，而對於均等充電之實施作規劃者。
又，在本圖中，均等充電實施預定通知部108，係成為對於均等充電之實施預定作通知。於先前技術中，由於係定期性(每2週)地實施均等充電，因此，均等充電之實施時期係為明確，但是，當如同本發明一般而因應於SOC之參差來實施均等充電的情況時，若是預先對於下一次之均等充電的實施時期(預測時期)作預告，則對於鉛蓄電池系統之利用者而言，管理係成為容易。
均等充電實施管理部109，係為依據均等充電實施計畫部107之規劃而實施均等充電者。
在本說明書中，所謂SOC的「參差」，係指將複數個的鉛蓄電池151或複數個的鉛蓄電池模組152之各個的SOC之差異作了定量化者。該參差，係亦可設為與所推測了的全部的SOC之最大值和最小值間之差相等。由於鉛蓄電池151或鉛蓄電池模組152之個數係為有限，因此，該參差，在此情況係成最大。而，於此情況，係能夠對於全部的鉛蓄電池151或鉛蓄電池模組152，而防止其到達過硫酸區域或過充電區域。
又，該參差，係亦可為伴隨著SOC之平均值的算出所得到的SOC之誤差範圍的上限值和下限值之差。亦即是，作為SOC之參差，係可使用平均誤差之2倍、標準差(σ)之2倍(2σ)、半高寬(FWHM：full width at half maximum)等。於此情況，係能夠對於多數之鉛蓄電池151或鉛蓄電池模組152而防止其到達過硫酸區域或過充電區域。
又，作為SOC之參差，係可使用標準差之4倍或6倍的值(4σ或6σ)。若是作為SOC之參差而使用4σ或6σ，則係能夠對於大部分之鉛蓄電池151或鉛蓄電池模組152而防止其到達過硫酸區域或過充電區域。
接著，針對處理流程作說明。
圖2，係為對於實施形態之鉛蓄電池系統的處理作展示之流程圖。
首先，個別電池狀態測定部102係對於鉛蓄電池群101之個別的模組或胞之狀態(電流(A)、電壓(V)、溫度(℃)等)作測定(S-201)。
接著，SOC推測部104，係利用代表個別之鉛蓄電池(亦單純稱為「電池」)的電流、電壓、溫度和SOC間之關係的SOC模式記憶部103，來推測出現在之鉛蓄電池的個別模組或胞之SOC(S-202)。
之後，SOC參差範圍掌握部105，係對於個別電池之SOC的參差之範圍作調查，並藉由以下之步驟，來判定參差是落在特定之範圍內或者是超過了特定之範圍(S-203)。
判定參差係為「特定之範圍內」？或是「超過了特定之範圍」？的何者之狀況(S-204)。
若是身為「特定之範圍內」，則SOC使用範圍調整部，係根據個別電池之SOC的參差範圍，來對於SOC之使用範圍作調整(S-204-a)。另外，SOC之使用範圍的調整之方法，係在圖4之說明中而於後述。
又，若是當「超過了特定之範圍」的情況時，均等充電實施計畫部107係對於均等充電之實施(實施時機、實施方法等)作規劃(S-204-b1)。
均等充電實施預定通知部108，係輸出均等充電實施預定資訊(S-204-b2)。另外，在圖10中，對於均等充電實施預定資訊之其中一例作展示。
而後，均等充電實施管理部109，係依據均等充電實 施計畫部107之規劃，而對於鉛蓄電池群101實施均等充電(S-204-b3)。
藉由以上之處理，係能夠因應於個別之電池胞或模組的SOC參差，來以適當之時機而實施均等充電，而能夠使鉛蓄電池長壽命化。
使用圖4以及圖5，來對於SOC之使用範圍的調整之例作說明。
在圖4所示之例中，通常之SOC的使用範圍(不會促進劣化之SOC的使用範圍)，係為SOC為30%~90%之區域。亦即是，該使用範圍之寬幅，係為60%。
在實施了均等充電之後，在反覆進行了一段時間的充放電之期間中，在每一電池個體之SOC處，係會產生有參差，在此例中，SOC之平均值係為50%，SOC為高者，係成為55%(平均+5%)，SOC為低者，係成為45%(平均-5%)，而產生有SOC之參差。
於此情況，若是欲使SOC為高之個體(胞)以及低之個體(胞)的每一者之SOC均收斂在不會促進劣化之範圍內，則較理想，係將SOC之使用範圍(以SOC之平均值作為基準，而對於參差(±5%)作了考慮之SOC的使用範圍)，限制在35%~85%(30+5=35%~90-5=85%之間的區域)中。將此作了限制之SOC的使用範圍，稱作「限制範圍」。在此例中，限制範圍之寬幅，係為50%。
又，在圖5所示之例中，通常之SOC的使用範圍 (不會促進劣化之SOC的使用範圍)，係與圖4中所示之例相同的，為SOC為30%~90%之區域。
在實施了均等充電之後，在反覆進行了一段時間的充放電之期間中，在每一電池個體之SOC處，係會產生有參差，在此例中，SOC之平均值係為50%，SOC為高者(最大值)，係成為65%(平均+15%)，SOC為低者(最小值)，係成為35%(平均-15%)，而產生有SOC之參差。
於此情況，若是欲使SOC為高之個體以及低之個體的每一者之SOC均收斂在不會促進劣化之範圍內，則較理想，係將SOC之使用範圍(以SOC之平均值作為基準，而對於參差(±15%)作了考慮之SOC的使用範圍)，限制在45%~75%(30+15=45%~90-15=75%之間的區域)中。
如此一來，能夠實質使用之SOC的範圍，係為75-45=30%，而成為原本之範圍(90-30=60%)之一半。若是如此這般而參差變大，則由於能夠並不促進劣化地來作使用之電池的SOC之範圍係變窄，因此，於此情況，係有必要實施均等充電並對於電池個體之SOC的參差作修正。
接著，使用圖7以及圖8，針對SOC模式以及使用有此之充電狀態(SOC)的推測作說明。
圖7，係為對於將鉛蓄電池之電流值設為一定，並且將溫度設為一定的情況(溫度：25℃、放電電流：8A)時 之代表鉛蓄電池的電壓和鉛蓄電池的SOC之間的關係之SOC模式(放電模式)的例子作展示者。
又，圖8，係為對於在將鉛蓄電池之溫度設為一定的情況時而將鉛蓄電池之電流值作為參數，並對於代表鉛蓄電池之電壓和鉛蓄電池之SOC間的關係之SOC模式(放電模式)的例子作展示者。
在圖7以及圖8中，係均為以縱軸代表電壓(V)(端子電壓(V))、以橫軸代表SOC。
如圖7中所示一般，例如，當溫度為25℃而流動有8A之電流的情況時，對於端子電壓作測定，其結果，假設係為2.04(V)。於此情況，根據圖7，係能夠推測到鉛蓄電池之SOC係為0.85(85%)。
在圖7之例中，雖係僅對於溫度：25℃、放電電流：8A之例作了展示，但是，例如，就算是溫度：25℃之SOC模式，亦如圖8中所示一般，在每一電流值處而存在有複數之特性曲線。又，在每一相異之溫度或相異之劣化度，亦存在如此這般之複數的曲線之SOC模式。若是在每一溫度或每一劣化度處亦更進而設置特性曲線，則為理想。
另外，關於SOC模式和使用有SOC模式之SOC推測方法(圖7以及圖8)的詳細內容，係在專利文獻4中對於實施方法詳細的作了記載。又，關於SOC模式之作成方法，作為其中一例，係在非專利文獻1中，亦包含有SOC模式之作成程序地而作了詳細的記載。
圖9，係為對於其他實施形態之鉛蓄電池系統之構成作展示的區塊圖。
在本圖所示之實施形態中，係能夠亦對於有所劣化的鉛蓄電池之SOC使用範圍的變化作考慮。
在本圖中，係包含有：鉛蓄電池群101、個別電池狀態測定部102、SOC模式記憶部103、SOC推測部104(充電狀態推測部)、SOC參差範圍掌握部105(充電狀態參差範圍掌握部)、SOC參差顯示部901(充電狀態參差顯示部)、劣化模式記憶部902、劣化度推測部903、劣化對應SOC記憶部904(劣化對應充電狀態記憶部：對於劣化度和SOC使用範圍之間的關係作記憶之部位)、SOC使用範圍調整部106、SOC使用範圍顯示部905(充電狀態使用範圍顯示部)、均等充電實施計畫部107、均等充電實施預定通知部108、以及均等充電實施管理部109。
在此些之功能中，以與圖1相異之部分為中心來作說明。
SOC參差顯示部901，係為將SOC參差範圍掌握部105所保持的個別電池之SOC參差，對於使用者或外部之系統作輸出(顯示)者。
劣化模式記憶部902，係為將鉛蓄電池之劣化狀況(劣化之程度)的模式(劣化模式)作了記憶之部位。又，劣化度推測部903，係為使用劣化模式而對於鉛蓄電池之劣化狀況作推測的部分。在劣化模式以及劣化之推測 方法中，係考案有各種之方法。作為代表之例，係有著根據鉛蓄電池之內部電阻之值而推測劣化度的方法。此係為對於內部電阻會隨著鉛蓄電池之劣化的進展而增大之性質作了利用者。除此之外，亦可使用在專利文獻3中所揭示一般之方法，來建構劣化模式記憶部902以及劣化度推測部903。
圖10，係為對於將SOC之參差的狀況(SOC參差狀況)以及均等充電之預告(通知)作了輸出的畫面之例作展示者。
在本圖中，於畫面上係顯示有下述之內容。
(1)SOC參差狀況
(2)實施均等充電之參差(臨限值)
(3)均等充電之實施預定
(4)通常之SOC的使用範圍
(5)對於參差、劣化防止作考慮並作了調整後的SOC使用範圍
(6)對於從進行均等充電起之經過時間、個別電池之SOC參差狀況、下一次之均等充電實施預定等作展示的圖表
在上述(1)~(5)之中，針對(2)實施均等充電之參差(臨限值)，係可在使用鉛蓄電池而實施風力變動抑制之系統側來適當地作制訂。亦即是，係可根據是準備有多少程度之餘裕地來具備有為了風力變動抑制所必要的鉛蓄電池之容量一事，來制訂之。例如，若是亦預見有將 來之電池的劣化(容量降低)或其他之變動要因地，而設置有必要之容量的2倍之電池，則係能夠實施SOC使用範圍調整，直到SOC使用範圍成為一半為止，並在成為了一半時，再實施均等充電。
但是，如果鉛蓄電池之容量的餘裕係僅有30%，則能夠藉由SOC之使用範圍的調整來作對應者，係僅限於SOC之使用範圍作了30%之減少為止，而可以考慮有在超過此之前而實施均等充電並對於SOC之參差作修正的方法。或者是，依存於狀況，亦可能會有就算是些許地超出了所推薦之SOC的使用範圍，只要是短期間的話便不會造成間題的情形。關於臨限值，係可根據電池之容量(餘裕程度)和想要對劣化作何種程度之防止(容許多大程度之超出使用範圍)，來制訂之。
又，在本圖中，於畫面上係顯示有上述(6)之圖表。在此圖表中，係將個別電池之SOC的參差，藉由SOC之平均值、SOC中之高的值以及SOC中之低的值來作表示，但是，除此之外，SOC之參差的顯示方法，亦可藉由平均值以及標準差來作表示，且亦可使用其他之一般所使用的參差程度之表示方法。
圖11，係為對於劣化度和SOC之使用範圍間的關係之例作展示者。
所謂「鉛蓄電池劣化」，從電性之測定資料的觀點來看，係指容量變少。例如，係亦有著將當容量從額定容量而減少了30%的情況，制訂為該電池之壽命的情況。
當鉛蓄電池之容量有所減少的情況時，若是將實施了均等充電之後的SOC規定為100%，則看起來會像是從SOC之使用範圍為較低者起而逐漸減少。例如，當容量從額定容量而減少了10%的情況時，可以將該電池視為SOC10%(=0+10%)~100%之電池(所推薦之SOC的使用範圍，係為40%(=30+10%)~90%)的電池。
當對於此種伴隨著劣化所產生之容量降低作了考慮的情況時，在劣化對應SOC記憶部904中所記憶的劣化度和SOC之使用範圍(不會促進劣化之所推薦的SOC之使用範圍)之間的關係，係如同本圖中所示一般。若是對於此種伴隨電池之劣化所產生的容量降低作考慮，而預先制訂SOC之使用範圍，則SOC使用範圍調整部106，係對於電池之劣化狀況以及個別電池之參差狀況的雙方作考慮，而制訂適當之SOC的使用範圍。
具體而言，例如，當在容量作了10%之減少的劣化電池中，SOC之參差為較平均值為高者為+5%，較平均值為低者為-5%的情況時，以不會促進電池之劣化的方式而作了調整後之SOC的使用範圍，係可制訂為45%(=40+5%)~85%(=90-5%)。
在以上之說明中，作為蓄電池之例，雖係使用鉛蓄電池來作了說明，但是，在其他種類之蓄電池的情況時，亦同樣的，當能夠對於蓄電池之適當的充電狀態之範圍(上限值以及下限值)作設定的情況時，係可使用相同之手段來對於均等充電作控制。
以下，針對有關於鉛蓄電池系統之運用狀況的實施例以及比較例作說明。
〔實施例1〕
圖12，係為對於實施例之鉛蓄電池系統的運用狀況作展示者。橫軸係為均等充電實施後之經過時間，縱軸係為SOC。SOC之使用範圍(SOC之容許範圍)，係為30%~90%。
在本圖中，係在SOC之參差的下限值到達30%之前，實施下一次的均等充電。另一方面，在SOC之參差的上限值到達90%之前，亦可實施均等充電。
藉由此，由於多數之鉛蓄電池係並不會到達硫酸化區域地而被充電，因此係能夠對於鉛蓄電池之劣化作抑制。
〔實施例2〕
圖13，係為對於對鉛蓄電池之劣化度作了考慮的實施例之鉛蓄電池系統的運用狀況作展示者。橫軸係為均等充電實施後之經過時間，縱軸係為SOC。在運用開始時之SOC的使用範圍(SOC之容許範圍)，係為30%~90%。
在本圖中，SOC之參差的下限值，係從30%起而隨著時間之經過一同上升。另一方面，SOC之參差的上限值，係從90%起而隨著時間之經過一同下降。就算是在如此這般之鉛蓄電池的劣化有所進行的情況時，亦能夠以收 斂在SOC之使用範圍內的方式而實施均等充電。
藉由此，由於多數之鉛蓄電池係並不會到達硫酸化區域地而被充電，因此係能夠對於鉛蓄電池之劣化作抑制。
(比較例)
圖14，係為對於比較例之鉛蓄電池系統的運用狀況作展示者。橫軸係為均等充電實施後之經過時間，縱軸係為SOC。SOC之使用範圍(SOC之容許範圍)，係為30%~90%。
在本圖中，SOC之平均值，雖係展現有較30%更大之值，但是，成為較SOC之平均值更低的SOC之鉛蓄電池，係到達了30%以下。就算是從此狀態起而實施下一次的均等充電，若是反覆進行此種運用，則鉛蓄電池之半數程度係會成為容易劣化。
根據以上內容，可以得知，藉由對於SOC之參差作考慮，係成為能夠對於多數之鉛蓄電池的劣化作抑制。
1‧‧‧鉛蓄電池系統
101‧‧‧鉛蓄電池群
102‧‧‧個別電池狀態測定部
103‧‧‧SOC模式記憶部
104‧‧‧SOC推測部
105‧‧‧SOC參差範圍掌握部
106‧‧‧SOC使用範圍調整部
107‧‧‧均等充電實施計畫部
108‧‧‧均等充電實施預定通知部
109‧‧‧均等充電實施管理部
151‧‧‧鉛蓄電池
152‧‧‧鉛蓄電池模組
161‧‧‧電流測定部
162‧‧‧電壓測定部
163‧‧‧溫度測定部
901‧‧‧SOC參差顯示部
902‧‧‧劣化模式記憶部
903‧‧‧劣化度推測部
904‧‧‧劣化對應SOC記憶部
905‧‧‧SOC使用範圍顯示部
〔圖1〕對於鉛蓄電池之構成作展示的區塊圖。
〔圖2〕對於鉛蓄電池系統之處理作展示的流程圖。
〔圖3〕對於SOC之參差的歷時性變化之例作展示的圖表。
〔圖4〕對於SOC之調整範圍之例作展示的圖表。
〔圖5〕係為對於根據SOC之參差來決定實施均等充 電之時機的狀態作展示之圖表。
〔圖6〕對於被組合至風力發電裝置中的鉛蓄電池系統作展示之概略構成圖。
〔圖7〕對於利用有SOC模式的SOC之推測的例子作展示之圖表。
〔圖8〕對於SOC模式之其中一例作展示的圖表。
〔圖9〕對於鉛蓄電池之構成作展示的區塊圖。
〔圖10〕係為對於SOC之參差的狀況以及均等充電之預告作顯示的輸出畫面之模式圖。
〔圖11〕對於劣化度和SOC之使用範圍間的關係之例作展示的圖。
〔圖12〕對於實施例1之鉛蓄電池系統的運用狀況作展示之圖表。
〔圖13〕對於實施例2之鉛蓄電池系統的運用狀況作展示之圖表。
〔圖14〕對於比較例之鉛蓄電池系統的運用狀況作展示之圖表。
1‧‧‧鉛蓄電池系統
101‧‧‧鉛蓄電池群
102‧‧‧個別電池狀態測定部
103‧‧‧SOC模式記憶部
104‧‧‧SOC推測部
105‧‧‧SOC參差範圍掌握部
106‧‧‧SOC使用範圍調整部
107‧‧‧均等充電實施計畫部
108‧‧‧均等充電實施預定通知部
109‧‧‧均等充電實施管理部
151‧‧‧鉛蓄電池
152‧‧‧鉛蓄電池模組
161‧‧‧電流測定部
162‧‧‧電壓測定部
163‧‧‧溫度測定部

Claims (8)

  1. 一種鉛蓄電池系統，係為將鉛蓄電池或者是把該鉛蓄電池作了複數個的串聯連接之鉛蓄電池模組，作1個或複數個的並聯連接而成為鉛蓄電池群，並且能夠對於該鉛蓄電池群之充電以及放電進行控制的鉛蓄電池系統，其特徵為，具備有：個別電池狀態測定部，係針對前述鉛蓄電池或前述鉛蓄電池模組，而個別地對於包含電流、電壓以及溫度之電池狀態作測定：和充電狀態模式記憶部，係儲存有身為前述電池狀態和充電狀態間之相關關係的充電狀態模式；和充電狀態推測部，係根據前述充電狀態模式以及前述電池狀態，而對於身為前述鉛蓄電池或前述鉛蓄電池模組之充電狀態的個別充電狀態作推測；和充電狀態參差範圍掌握部，係計算出充電狀態極大值以及充電狀態極小值；和均等充電實施管理部，係對於前述鉛蓄電池群之均等充電的實施作控制，前述充電狀態極大值，係設為前述個別充電狀態之最大值，前述充電狀態極小值，係設為前述個別充電狀態之最小值，前述均等充電實施管理部，係以使前述充電狀態極大值落入較過充電區域更低之範圍內，並使前述充電狀態極小值落入較硫酸化區域更高之範圍內的方式，來實施前述均等充電。
  2. 如申請專利範圍第1項所記載之鉛蓄電池系統，其中，前述充電狀態參差範圍掌握部，係算出前述個別充電狀態之平均值以及其之參差，前述充電狀態極大值，係設為前述平均值和前述參差之1/2的和，前述充電狀態極小值，係設為前述平均值和前述參差之1/2的差。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項所記載之鉛蓄電池系統，其中，係更進而具備有：充電狀態使用範圍調整部，係對於前述鉛蓄電池或前述鉛蓄電池模組之劣化的影響作考慮，而將前述充電狀態極大值以及前述充電狀態極小值限制在更為狹窄之限制範圍內；和均等充電實施計畫部，係當前述充電狀態極大值以及前述充電狀態極小值脫離前述限制範圍的情況時，進行前述均等充電之實施的規劃；和均等充電實施預定通知部，係對於前述均等充電之實施預定作通知；和均等充電實施管理部，係根據前述均等充電實施計畫部之前述規劃而實施前述均等充電。
  4. 如申請專利範圍第3項所記載之鉛蓄電池系統，其中，係更進而具備有：充電狀態參差顯示部，係將前述充電狀態極大值以及前述充電狀態極小值或者是前述參差作顯示；和劣化模式記憶部，係對於前述劣化之狀況作記憶；和劣化度推測部，係使用前述劣化模式記憶部來推測出 身為前述劣化之程度的劣化度；和劣化對應充電狀態記憶部，係將前述劣化度和與前述劣化度相對應之前述限制範圍間的關係作記憶；和充電狀態使用範圍顯示部，係將前述進行了調整後之前述限制範圍作顯示。
  5. 如申請專利範圍第3項所記載之鉛蓄電池系統，其中，前述限制範圍，係設為在前述硫酸化區域之上限值而加上了前述充電狀態極大值和前述充電狀態極小值間之差的1/2後之值、和從前述過充電區域之下限值而減去了前述充電狀態極大值和前述充電狀態極小值間之差的1/2後之值，其兩者之值之間。
  6. 如申請專利範圍第1項或第2項所記載之鉛蓄電池系統，其中，前述均等充電之實施的間隔，係於每次而互為相異。
  7. 如申請專利範圍第1項或第2項所記載之鉛蓄電池系統，其中，前述均等充電之實施的間隔，係因應於前述參差而改變。
  8. 如申請專利範圍第1項或第2項所記載之鉛蓄電池系統，其中，在前述均等充電之實施時，係根據前述電池狀態，來針對前述鉛蓄電池或前述鉛蓄電池模組而個別地檢測出滿充電狀態，成為了前述滿充電狀態之前述鉛蓄電池或前述鉛蓄電池模組，係將充電電路設為開而進行防止過充電之控制。
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