專利名稱：電池電路控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及多個(gè)組合使用蓄電元件的蓄電裝置，尤其涉及進(jìn)一步多個(gè)組并聯(lián)使用
串聯(lián)了多個(gè)蓄電元件的蓄電裝置的電源電路系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
應(yīng)用蓄電裝置，尤其是應(yīng)用蓄電池及雙電層電容器(capacitor)等的蓄電元件， 提出了各種能量的有效利用。最近，不僅串聯(lián)連接蓄電池，而且進(jìn)一步多個(gè)并聯(lián)連接這些串 聯(lián)連接的蓄電池，進(jìn)行了對(duì)應(yīng)大功率的研究。蓄電池具有各自的內(nèi)部電阻，其內(nèi)部電阻因?yàn)?制造偏差或長(zhǎng)年時(shí)效而增加。另外，開(kāi)始的電容量也因?yàn)橹圃炱罨蜷L(zhǎng)年時(shí)效而減少。因 此，使用一定程度之后進(jìn)行交換蓄電池一部分等時(shí)，有可能使用于內(nèi)部電阻及電池電容量 內(nèi)部存在很大差異的狀態(tài)。 作為現(xiàn)有的技術(shù)，為了解決這樣的問(wèn)題，在并聯(lián)連接的蓄電裝置中，按不產(chǎn)生蓄電
裝置的過(guò)量充電與放電的方式，對(duì)每個(gè)串聯(lián)都設(shè)置開(kāi)關(guān)以及監(jiān)視單元，例如，在放電時(shí)，公
開(kāi)了在蓄電裝置的充電量有差異時(shí)，通過(guò)僅連接充電量最高的蓄電裝置而使用蓄電裝置，
之后當(dāng)達(dá)到高充電量時(shí)，連接相同充電量的蓄電裝置而使用的方法。另外，還公開(kāi)了通過(guò)斷
開(kāi)產(chǎn)生過(guò)量充電與放電的蓄電裝置的開(kāi)關(guān)，防止過(guò)量充電與放電的方法。 專利文獻(xiàn)1 :特開(kāi)2005-528070號(hào)公報(bào) 專利文獻(xiàn)2 :特開(kāi)2005-168259號(hào)公報(bào) 但是，在這些發(fā)明中未考慮蓄電裝置的溫度。 一般來(lái)講，蓄電裝置的溫度越高，越 容易老化，在新舊混合情況(case)或即使新產(chǎn)品也存在產(chǎn)品偏差的情況下，容易產(chǎn)生各蓄 電裝置的溫度之間的差異，因此容易產(chǎn)生老化的差異。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于盡可能地降低蓄電裝置溫度的偏差，從而減少蓄電裝置的老化 的差異。 本發(fā)明提供一種電源電路控制系統(tǒng)具有連接了至少一個(gè)以上蓄電池的蓄電裝置 和轉(zhuǎn)換所述蓄電裝置的輸入輸出電力的電力轉(zhuǎn)換裝置，該電源電路控制系統(tǒng)并聯(lián)多個(gè)所述 蓄電裝置和所述電力轉(zhuǎn)換裝置，其具有監(jiān)視所述蓄電裝置的溫度的蓄電裝置監(jiān)視裝置； 和控制器，從所述蓄電裝置監(jiān)視裝置獲得所述蓄電裝置的溫度信息，向所述電力轉(zhuǎn)換裝置 輸出充放電電流指令。從而解決所述問(wèn)題。 通過(guò)所述的電源電路控制系統(tǒng)，能夠抑制蓄電裝置溫度的偏差，從而能夠減少蓄 電裝置的老化的差異。


圖1是基于本發(fā)明第一實(shí)施方式的電源電路控制系統(tǒng)的整體概略結(jié)構(gòu)圖。
圖2是本發(fā)明第一實(shí)施方式的控制器的控制框圖。
圖3是本發(fā)明第一實(shí)施方式的蓄電裝置充放電電流指令計(jì)算部206的處理流禾
'王






圖4是本發(fā)明第一實(shí)施方式的蓄電裝置充放電電流指令計(jì)算部206的處理例子, 圖5是本發(fā)明第一實(shí)施方式的操作的一個(gè)例子。 圖6是蓄電池裝置的電流_上升溫度特性圖。
圖7是將本發(fā)明應(yīng)用于鐵路車輛時(shí)的結(jié)構(gòu)圖的一個(gè)例子。 圖8是本發(fā)明第二實(shí)施方式的控制器的控制框圖。
圖9是本發(fā)明第二實(shí)施方式的蓄電裝置充放電電流判斷部601的控制框圖。 圖10是本發(fā)明第二實(shí)施方式的蓄電裝置充放電電流判斷部601的控制流程圖。
斷部601操作例子的步驟
圖11是本發(fā)明第二實(shí)施方式的蓄電裝置充放電電流棄 801結(jié)束后的狀態(tài)。 圖12是本發(fā)明第二實(shí)施方式的蓄電裝置充放電電流棄 802結(jié)束后的狀態(tài)。 圖13是本發(fā)明第二實(shí)施方式的蓄電裝置充放電電流棄 803結(jié)束后的狀態(tài)。 圖14是本發(fā)明第二實(shí)施方式的蓄電裝置充放電電流棄 804結(jié)束后的狀態(tài)。 圖15是本發(fā)明第二實(shí)施方式的蓄電裝置充放電電流棄 805結(jié)束后的狀態(tài)。 圖16是本發(fā)明第二實(shí)施方式的蓄電裝置充放電電流棄 806結(jié)束后的狀態(tài)。 圖17是本發(fā)明第二實(shí)施方式的蓄電裝置充放電電流棄 809結(jié)束后的狀態(tài)。 圖中1011、1012、 、101N_蓄電裝置，1021、1022、 、102N_蓄電裝置監(jiān)視
裝置，103-第一 電力轉(zhuǎn)換裝置，1041U042.....104N-第二電力轉(zhuǎn)換裝置，105-控制器，
1061 、 1062.....106N-溫度以及充電量，107-向蓄電裝置組整體的充放電電流要求，1081 、
1082、 ... 、108N-充放電電流指令，201-信息分配功能，2021、2022、 ... 、202N-各蓄電裝置
溫度，2031 、 2032.....203N-各蓄電裝置充電量，204-平均化處理部，205-蓄電裝置平均溫
度，206-蓄電裝置充放電電流指令計(jì)算部，2071、2072、. . 、2Q7N、8011、8012、. . 、801N-充
斷部601操作例子的步驟
斷部601操作例子的步驟
斷部601操作例子的步驟
斷部601操作例子的步驟
斷部601操作例子的步驟
斷部601操作例子的步驟
放電電流指令，601-蓄電裝置充放電電流判斷部，901-電流設(shè)定部，902-最大充放電電賴
'右
計(jì)算部，9031、9032、
判斷部。
、903N-各蓄電裝置的最大充放電電流指令，904-最大充放電電賴
'右
具體實(shí)施例方式
利用附圖l，對(duì)本發(fā)明的具體的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明。 該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)具有多個(gè)串聯(lián)連接蓄電元件的蓄電裝置1011、 1012.....101N ;分別
監(jiān)視所述蓄電裝置1011、1012、 、101N的溫度以及充電量1061、1062、 、106N的蓄電 裝置監(jiān)視裝置1021、 1022、 ... 、102N;按使充放電電流指令1081、1082、 . . . 、108N與蓄電 裝置1011U012.....101N的充放電成為一致的方式進(jìn)行控制的第二電力轉(zhuǎn)換裝置1041、1042.....104N;以及在具有所述第二電力轉(zhuǎn)換裝置1041 、1042.....104N和相互轉(zhuǎn)換電力
并與驅(qū)動(dòng)用電動(dòng)機(jī)連接的第一電力轉(zhuǎn)換裝置103的電源電路控制系統(tǒng)中，根據(jù)向蓄電裝置
整體的充放電電流要求107和溫度以及充電量1061、 1062.....106N，從而對(duì)所述第二電力
轉(zhuǎn)換裝置1041、1042、. . 、104N提供充放電電流指令1081、1082、. . 、108N的控制器105。
在鐵路車輛的實(shí)施方式中，由于根據(jù)鐵路車輛的行車時(shí)間表等事先確定運(yùn)行速度 及停止位置，因此能夠事先預(yù)定對(duì)運(yùn)行所需的驅(qū)動(dòng)力。向蓄電裝置整體的充放電電流要求 107，考慮所述的對(duì)運(yùn)行所需的驅(qū)動(dòng)力及運(yùn)行效率之后，由駕駛員及列車運(yùn)行控制裝置來(lái)決 定。 以下，利用附圖2，對(duì)控制器105的處理流程進(jìn)行說(shuō)明。 利用信息分配功能201，將溫度以及充電量1061、 1062.....106N分別分給各蓄電
裝置溫度2021、2022、 ... 、202N與各蓄電裝置充電量2031、2032、 ... 、203N。另外，各蓄電 裝置充電量2031、2032.....203N在該圖中未使用，因此省略。 然后，平均化處理部204根據(jù)各蓄電裝置溫度2021 、 2022.....202N計(jì)算蓄電裝置
平均溫度205。 然后，蓄電裝置充放電電流指令計(jì)算部206基于所述第一 電力轉(zhuǎn)換裝置103中
輸入的放電電力107、所述蓄電裝置平均溫度205、以及各蓄電裝置溫度2021、2022.....
202N，從而計(jì)算充放電電流指令1081、 1082、 . . . 、108N。利用附圖3，對(duì)該計(jì)算方法進(jìn)行說(shuō) 明。 圖3是蓄電裝置充放電電流指令計(jì)算部206的處理流程圖。 在步驟301中，通過(guò)將各蓄電裝置溫度2021 、 2022.....202N從所述蓄電裝置平均
溫度205中分別減去，從而計(jì)算各蓄電裝置的AT(i) U = 1、2...N}。之后進(jìn)入步驟302。
在步驟302中，根據(jù)在步驟301中計(jì)算出的各蓄電裝置的A T(i) {i = 1、2. . . N}， 計(jì)算AT(i) >0情況下的AT(i)和X。之后進(jìn)入步驟303。 在步驟303中，根據(jù)在步驟301中計(jì)算出的各蓄電裝置的A T(i) {i = 1、2. . . N}， 判斷是否AT(i) >0{i = 1、2...Nh如果是AT(i) >0{i = 1、2. N}，則進(jìn)入步驟304。 如果不是AT(i) >0{i = 1、2vNh則進(jìn)入步驟305。 在步驟304中，根據(jù)在步驟301中計(jì)算出的各蓄電裝置的AT(i) {i = l、2...N}與 在步驟302中計(jì)算出的X，利用(數(shù)學(xué)式1)計(jì)算對(duì)應(yīng)各蓄電裝置的分配比例B(i) {i = 1、 2. N}。
[數(shù)學(xué)式1] B(i) = AT(i)/X其中，U = 1、2. .N} (數(shù)學(xué)式1)
然后，進(jìn)入步驟306。 一方面，在步驟305中，將對(duì)應(yīng)各蓄電裝置的分配比例B(i) U = 1、2...N}設(shè)為O，
之后進(jìn)入步驟306。 在步驟306中，根據(jù)對(duì)應(yīng)步驟304或者步驟305中所獲得的各蓄電裝置的分配比 例B(i) U = 1、2...N}與從所述第一電力轉(zhuǎn)換裝置103中輸入的放電電力107求出的放電
電流Iall，利用(數(shù)學(xué)式2)決定充放電電流指令1081、 1082.....108N。另外，在(數(shù)學(xué)式
2)中，將對(duì)應(yīng)各蓄電裝置的電流指令1081、 1082.....108N轉(zhuǎn)換為I (1) 、 I (2).....I (N)。[數(shù)學(xué)式2]
<formula>formula see original document page 7</formula>其中，{i = 1、2. .N} (數(shù)學(xué)式2) 通過(guò)以上的處理，求出對(duì)應(yīng)各蓄電裝置的充放電電流指令1081、 1082.....108N。 由如上所述的方法計(jì)算充放電電流指令，并通過(guò)進(jìn)行蓄電裝置的充放電，在盡可
能地遵守作為蓄電裝置整體的充放電電能的范圍內(nèi)，降低蓄電裝置溫度的偏差，從而能夠
減少蓄電裝置的老化的差異。 利用附圖4來(lái)表示該控制的例子。 圖4是，N = 3，即與第一電力轉(zhuǎn)換裝置103并聯(lián)連接三個(gè)蓄電裝置的情況，是蓄電 裝置1、2、3的各自的溫度為10、12、17，這三個(gè)蓄電裝置的平均溫度為13，第一電力轉(zhuǎn)換裝 置103所輸入的向蓄電裝置組整體的從充放電電流要求107求出的放電電流Iall等于100 的情況。 在步驟301中，當(dāng)計(jì)算AT(i) {i = 1、2、3}時(shí)，蓄電裝置1、2、3的各自的AT(i) U = 1、2、3}為3、l、-4。然后，在步驟302中，當(dāng)計(jì)算AT(i) >0{i = 1、2、3}的情況下的 AT(i)和X時(shí)，由于蓄電裝置1以及2符合情況，因此X二 3+1 = 4。之后，在步驟303中， 通過(guò)是否AT(i) >0{i = l、2、3}的判斷處理，蓄電裝置1以及2進(jìn)入步驟304、蓄電裝置3 進(jìn)入步驟305。在步驟304中，計(jì)算蓄電裝置l以及2的分配比例B(i)U二l、2、3K當(dāng)執(zhí) 行該計(jì)算時(shí)，蓄電裝置l、2的各自的分配比例B(i)為B(l) =3/4、B(2) = 1/4。另外，在步 驟305中，將蓄電裝置3的分配比例B (3)設(shè)為0。經(jīng)由這些處理之后，在步驟306中，計(jì)算蓄 電裝置1、2、3的各自的放電電流I (i) U = 1、2、3}，其分別為I (1) = 75 (等于100X3/4)、 1(2) =25(等于100X1/4) 、1(3) =0(等于100X0)。在附圖5中表示適當(dāng)執(zhí)行該處理時(shí) 的操作例子。 為了方便說(shuō)明，在N = 3，即與第一電力轉(zhuǎn)換裝置103并聯(lián)連接三個(gè)蓄電裝置的情 況下進(jìn)行說(shuō)明。 圖5從上面依次地分別表示時(shí)間-輸入在第一電力轉(zhuǎn)換裝置103的放電電力、時(shí) 間-蓄電裝置溫度2021、2022、2023、以及時(shí)間-蓄電裝置放電電流1081、 1082、 1083。 各蓄電裝置溫度2021 、2022.....202N與蓄電裝置平均溫度205相比越小，則充放
電電流的絕對(duì)值變成越大，因此對(duì)蓄電裝置的電流指令1083分配得最大。另外，蓄電裝置 溫度2021比蓄電裝置平均溫度205大，因此充放電電流指令1081為0。當(dāng)反復(fù)操作該處理 時(shí)，由于充放電電流指令1081為0，對(duì)蓄電裝置溫度2021不進(jìn)行充放電，因此通過(guò)蓄電裝置 的冷卻而降低蓄電裝置溫度。另一方面，蓄電裝置溫度2023，由于蓄充放電電流指令1083 分配得最大，因此上升得最早。另外，以充放電電流指令1082比充放電電流指令1083低 的方式分配蓄電裝置溫度2022，但是，通過(guò)進(jìn)行充放電而上升。據(jù)此，蓄電裝置溫度2021、 2022、2023接近蓄電裝置平均溫度205。 另夕卜，在該圖例中，著重表示了放電的情況，在充電的情況下手法也相同。 如上所述，以平均化求出各蓄電裝置的溫度，使其接近目標(biāo)蓄電裝置溫度的方式，
來(lái)確定各蓄電裝置的充放電電流，能夠減少作為第一目的的蓄電裝置溫度的偏差。 另外，當(dāng)假設(shè)蓄電裝置的充放電電流為1、內(nèi)部電阻為R、熱時(shí)間常數(shù)(thermal
time constant)為C時(shí)，伴隨蓄電裝置的充放電的上升溫度AT，由下面的數(shù)學(xué)式(數(shù)學(xué)式
3)求出，[數(shù)學(xué)式3]
AT =-(數(shù)學(xué)式3)， 因此作為對(duì)應(yīng)各蓄電裝置的電流指令1081、1082、 . . . 、108N的I (i) {i = 1、2、 3}，利用步驟301中計(jì)算出的各蓄電裝置的AT(i) {i = 1、2...W、各蓄電裝置的內(nèi)部電阻 R(i) {i = 1、2...N}以及各蓄電裝置的熱時(shí)間常數(shù)C(i) {i = 1、2...Nh可以由
[數(shù)學(xué)式4] 計(jì)算出。 而且，也可以像附圖6那樣，相應(yīng)溫度及內(nèi)部電阻而事先作成電流_上升溫度特 性，從而決定I(i) U = 1、2、3}。 另外，利用附圖7，對(duì)將附圖1的結(jié)構(gòu)應(yīng)用于鐵路車輛的情況進(jìn)行說(shuō)明。 圖7設(shè)想了車輛中除蓄電裝置之外還有裝載了發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)的串聯(lián)混合鐵路車
輛。車輛701在列車中的三輛車輛上裝載電動(dòng)機(jī)702，通過(guò)該多個(gè)電動(dòng)機(jī)702驅(qū)動(dòng)列車整
體。另外，裝載有電動(dòng)機(jī)702的車輛并不局限于三輛，還可以在裝載駕駛臺(tái)710的前頭車輛
中也不裝載電動(dòng)機(jī)702。另外，蓄電裝置1011、1012以及第二電力轉(zhuǎn)換裝置1041、1042分別
僅裝載于三輛車輛中的兩輛，但是，可裝載的車輛并不局限于兩輛。而且，從發(fā)電裝置704
來(lái)看，第三電力轉(zhuǎn)換裝置703裝載于全部車輛，也可以不裝載于全部車輛。 車輛701根據(jù)來(lái)自駕駛臺(tái)710的指令，對(duì)在列車控制裝置709中控制第一電力轉(zhuǎn)
換裝置1031、1032、1033的控制裝置711發(fā)送指令，之后根據(jù)該指令，使發(fā)電裝置704與蓄
電裝置1011、1012工作，從而進(jìn)行行駛。 作為電動(dòng)機(jī)702普遍的是三相交流電動(dòng)機(jī)(感應(yīng)電動(dòng)機(jī)或同步電動(dòng)機(jī))。為了對(duì) 該電動(dòng)機(jī)702提供電力，通常第二電力轉(zhuǎn)換裝置1041、1042對(duì)蓄電裝置1011U012的直流 電力實(shí)施電壓電流的相互轉(zhuǎn)換，且在第一電力轉(zhuǎn)換裝置1031、1032、1033中使該電力交流 化，從而提供給各自的電動(dòng)機(jī)702。另外，對(duì)該第一電力轉(zhuǎn)換裝置1031、 1032、 1033不僅由蓄 電裝置1011或1012通過(guò)第二電力轉(zhuǎn)換裝置1041U042提供電力，而且由發(fā)電裝置704通 過(guò)第三電力轉(zhuǎn)換裝置703提供電力。發(fā)電裝置704由例如柴油發(fā)動(dòng)機(jī)等動(dòng)力產(chǎn)生裝置(以 下，簡(jiǎn)稱為發(fā)動(dòng)機(jī))與發(fā)電機(jī)的組合而構(gòu)成。該發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)控制排氣，能夠作為排氣制動(dòng)器 而工作。另外，發(fā)電裝置704并不局限于柴油發(fā)動(dòng)機(jī)與發(fā)電機(jī)的組合，例如也可以采用燃料 電池。 在鐵路車輛的情況下，行駛所需要的電力非常大，當(dāng)降低電壓時(shí)，導(dǎo)通電流增加， 因此不得不提高使用于第一電力轉(zhuǎn)換裝置等的元件的耐壓。另一方面，與第一電力轉(zhuǎn)換裝 置的直流部電壓相比，蓄電元件的電壓小，所以需要多個(gè)串聯(lián)連接了所述蓄電元件的蓄電 裝置，從而確保電壓。但是，在如此增加蓄電元件的串聯(lián)數(shù)量的情況下，當(dāng)其中的一個(gè)蓄電 元件產(chǎn)生故障時(shí)，屬于相同串聯(lián)中的蓄電元件就不能使用，因此蓄電裝置的性能就會(huì)大幅
度惡化。 此時(shí)，由于設(shè)置第二電力轉(zhuǎn)換裝置，因此即使第一電力轉(zhuǎn)換裝置的電壓與多個(gè) 連接了蓄電元件的蓄電裝置的電壓不同，通過(guò)使第二電力轉(zhuǎn)換裝置作為升降電壓斷路器 (chopper)而工作，也能夠?qū)崿F(xiàn)第一 電力轉(zhuǎn)換裝置電壓與蓄電裝置之間的電力的相互提供。
(數(shù)學(xué)式4)因此，不需要進(jìn)行制作依賴于蓄電裝置的串聯(lián)數(shù)量及第一電力轉(zhuǎn)換裝置元件的系統(tǒng)。
以下，對(duì)第二實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。 對(duì)蓄電裝置的一部分超過(guò)最大充放電電流時(shí)的控制進(jìn)行說(shuō)明。 圖8中表示控制框。另外，用相同符號(hào)來(lái)標(biāo)記與圖2相同的結(jié)構(gòu)，并省略其說(shuō)明。 在圖7的結(jié)構(gòu)中，與圖2不同的地方是設(shè)置了根據(jù)圖2中使用的沒(méi)必要的各蓄電裝置充電
量2031 、2032.....203N與蓄電裝置充放電電流指令計(jì)算部206中計(jì)算出的充放電電流指
令2071、2072、. 、207N(圖2中作為1081、 1082、. 、108N)計(jì)算新充放電電流指令1081、
1082.....108N的蓄電裝置充放電電流判斷部601。 利用附圖9 ，對(duì)蓄電裝置充放電電流判斷部601進(jìn)行說(shuō)明。 蓄電裝置充放電電流判斷部601由電流設(shè)定部901、最大充放電電流計(jì)算部902、 最大充放電電流判斷部904構(gòu)成。其中，所述電流設(shè)定部901使在蓄電裝置充放電電流指
令計(jì)算部206中計(jì)算出的充放電電流指令2071、2072.....207N轉(zhuǎn)換為在該控制流程圖中
使用的充放電電流指令8011、8012.....801N;所述最大充放電電流計(jì)算部902根據(jù)各蓄電
裝置的充電量，決定各蓄電裝置的最大充放電電流指令9031、9032.....903N;所述最大充
放電電流判斷部904比較向各蓄電裝置的充放電電流指令與在最大充放電電流計(jì)算部902 中決定的蓄電裝置最大充放電電流，當(dāng)超過(guò)蓄電裝置最大充放電電流時(shí)，將符合的向蓄電 裝置的充放電指令作為最大充放電電流，反復(fù)進(jìn)行將其超過(guò)部分分配給不超過(guò)最大充放電
電流的蓄電裝置的操作，將向各蓄電裝置的充放電電流指令1081U082.....108N決定為
向所有蓄電裝置的充放電電流指令都在最大充放電電流以下。 在附圖10中說(shuō)明蓄電裝置充放電電流判斷部601的控制流程圖。 在步驟801中，進(jìn)行電流設(shè)定部901的操作，設(shè)定在蓄電裝置充放電電流指令計(jì)
算部206中計(jì)算出的充放電電流指令2071、2072、 . . . 、207N作為充放電電流指令8011、
8012、. . . 、801N。接著進(jìn)入步驟802。 在步驟802中，進(jìn)行由各蓄電裝置的充電量決定各蓄電裝置的最大充放電電流的 最大充放電電流計(jì)算部902 ，根據(jù)各蓄電裝置充電量，計(jì)算各蓄電裝置的最大充放電電流指
令9031、9032.....903N。接著進(jìn)入步驟803。另外，步驟803以后的操作變成最大充放電
電流判斷部904的操作。 在步驟803中，對(duì)各蓄電裝置設(shè)定當(dāng)對(duì)充放電具有儲(chǔ)備能量時(shí)為l，當(dāng)對(duì)充放電沒(méi) 有儲(chǔ)備能量時(shí)為0的充放電儲(chǔ)備能量標(biāo)志(flag)。其中，為了初始化，將所有蓄電裝置的充 放電儲(chǔ)備能量標(biāo)志設(shè)為l。然后進(jìn)入步驟804。 在步驟804中，尋找步驟801中所求出的充放電電流指令8011、8012、 . . . 、801N
為步驟802中所求出的各蓄電裝置的最大充放電電流指令9031、9032.....903N以上的指
令，將符合的各蓄電裝置的標(biāo)志設(shè)為O，并且求出其符合數(shù)X。而且，對(duì)符合的各蓄電裝置 計(jì)算對(duì)應(yīng)各蓄電裝置的電流指令與各蓄電裝置的最大充放電電流指令之差H(i) U = 1、 2、 ...N}。另外，在計(jì)算H(i) {i = 1、2、 ...N}之前，執(zhí)行H(i) U = 1、2、 . . . N}的初始化。 另外，符合的各蓄電裝置的電流指令轉(zhuǎn)換為各蓄電裝置的最大充放電電流指令。然后進(jìn)入 步驟805。 在步驟805中，計(jì)算步驟804中計(jì)算出的作為H(i) U = 1、2、...N}的和的分配不 足量R。接著進(jìn)入步驟806。
9
在步驟806中，蓄電裝置的標(biāo)志為1的各蓄電裝置對(duì)最大充放電電流指令來(lái)講還 有余地，因此通過(guò)等量分配步驟805中計(jì)算出的不足的分配不足量R增加充放電電流指令。 由于在步驟804中已求出沒(méi)有儲(chǔ)備能量的蓄電裝置的數(shù)X，因此蓄電裝置標(biāo)志為1的蓄電 裝置數(shù)為N-X。因此，R/(N-X)為相加蓄電裝置標(biāo)志為1的各蓄電裝置的充放電電流指令的
值。據(jù)此，計(jì)算新充放電電流指令8011、8012.....801N，進(jìn)入步驟807。 在步驟807中，比較充放電電流指令8011 、 8012.....801N與最大充放電電流指令
9031、9032、 . . . 、903N，判斷充放電電流指令8011、8012、 . . . 、801N是否在最大充放電電流
指令9031 、9032.....903N以下，對(duì)符合的數(shù)W進(jìn)行計(jì)數(shù)。接著進(jìn)入步驟808。 在步驟808中，當(dāng)W = N時(shí)或者充放電儲(chǔ)備能量標(biāo)志全都為0時(shí)，進(jìn)入步驟809。 當(dāng)充放電儲(chǔ)備能量標(biāo)志全都不為0， W < N時(shí)，返回到步驟804。 在步驟809中，當(dāng)W二N時(shí)，將充放電電流指令8011、8012、. . . 、801N作為充放電電
流指令1081、 1082.....108N進(jìn)行輸出。另一方面，當(dāng)充放電儲(chǔ)備能量標(biāo)志全都為0時(shí)，將
對(duì)應(yīng)各蓄電裝置的最大充放電電流指令9031 、9032.....903N作為充放電電流指令1081、
1082、. . 、108N進(jìn)行輸出。 通過(guò)反復(fù)進(jìn)行以上的處理，能夠計(jì)算出充放電電流指令1081、 1082.....108N。 如上所述，作為各蓄電裝置在必須遵守的最大充放電電流以下，所述決定了的各 蓄電裝置的充放電電流超過(guò)最大充放電電流時(shí)，使符合的蓄電裝置的充放電電流改變?yōu)樽?大充放電電流，將產(chǎn)生過(guò)多與不足的充放電電流等量分配給不超過(guò)最大充放電電流的蓄電 裝置，從而盡可能地不損壞作為蓄電裝置整體的充放電電流。而且，根據(jù)各蓄電裝置的蓄電 量來(lái)決定各蓄電裝置的最大充放電電流，因此能夠考慮蓄電裝置的安全性。通過(guò)這些控制， 能夠盡可能地不損壞作為蓄電裝置整體的充放電電流，并且能設(shè)為作為各蓄電裝置在必須 遵守的最大充放電電流以下，從而能夠減小溫度差，能夠盡可能地降低蓄電裝置的偏差，從 而減少老化的差異。 在附圖11 附圖17中表示利用該控制流程時(shí)的例子。 圖11 圖17，當(dāng)N = 4時(shí)，即與第一電力轉(zhuǎn)換裝置103并聯(lián)連接四個(gè)蓄電裝置的 情況下進(jìn)行說(shuō)明。另夕卜，各蓄電裝置1 4的放電電流指令的初始值分別為125、60、80、90， 由充電量決定的最大充放電電流設(shè)為85、100、60、125。 圖11是表示步驟801結(jié)束后的圖。在步驟801中，進(jìn)行電流設(shè)定部901的操作， 輸入各蓄電裝置的放電電流指令。因此，各蓄電裝置1 4分別設(shè)定為125、60、80、90。
接著，圖12是表示步驟802結(jié)束后的圖。其中，進(jìn)行由各蓄電裝置的充電量決定 各蓄電裝置的最大充放電電流的最大充放電電流計(jì)算部902，根據(jù)各蓄電裝置充電量，進(jìn)行 計(jì)算各蓄電裝置的最大充放電電流指令的處理。因此，設(shè)定為85、100、60、125。
然后，圖13是表示步驟803結(jié)束后的圖。其中，為了初始化，對(duì)各蓄電裝置，將充 放電的儲(chǔ)備能量設(shè)定為1。 然后，圖14是表示步驟804結(jié)束后的圖。其中，尋找步驟801中所求出的充放電 電流指令為步驟802中所求出的各蓄電裝置的最大充放電電流指令以上的指令，將符合的 各蓄電裝置的標(biāo)志設(shè)為O，并且求出其符合數(shù)X。因此，由于步驟801中求出的蓄電裝置l、 3的充放電電流指令為步驟802中所求出的蓄電裝置1、3各自的最大充放電電流指令以上， 所以蓄電裝置l以及3的標(biāo)志為0。另外，符合數(shù)為X二2。而且，對(duì)符合的各蓄電裝置，計(jì)算充放電電流指令與各蓄電裝置的最大充放電電流指令之差H(i)U = 1、2、3、4}，因此對(duì) 蓄電裝置1以及3，分別為H(l) 125-85 = 40、H(3) = 80-60 = 20。 對(duì)不符合的蓄電裝置不進(jìn)行計(jì)算，因此H(2) =0，H(4) =0。另外，將符合的充放 電電流指令轉(zhuǎn)換為最大充放電電流指令，因此蓄電裝置1以及3的充放電電流指令分別為 85、60。 接著，圖15是表示步驟805結(jié)束后的圖。在步驟805中，計(jì)算作為步驟804中計(jì)
算出的H(i) {i = 1、2、3、4}的和的分配不足量R，因此R二E H(i) =60。 然后，圖16是表示步驟806結(jié)束后的圖。在步驟806中，蓄電裝置的標(biāo)志為1的
各蓄電裝置對(duì)最大充放電電流指令還有余地，因此等量分配步驟805中計(jì)算出的分配不足
量R。其中，符合的是蓄電裝置2和4。另外，在步驟804中獲得沒(méi)有儲(chǔ)備能量的蓄電裝置
的數(shù)為X = 2，因此蓄電裝置的標(biāo)志為1的蓄電裝置數(shù)為4-2 = 2。因此，對(duì)符合60/2 = 30
的蓄電裝置2和4的充放電指令60、90分別相加，從而得到90、 120。另外，由此確定新的充
放電電流指令，蓄電裝置1 4的充放電電流指令分別為85、90、60、120。 然后，在步驟807中，比較充放電電流指令與最大充放電電流指令，判斷充放電電
流指令是否為最大充放電電流指令以下，并且對(duì)符合的數(shù)W進(jìn)行計(jì)數(shù)，因此W = 4。 然后，在步驟808中，因?yàn)閃 = N，因此進(jìn)入步驟809。 圖17是表示步驟809結(jié)束后的圖。在步驟809中，由于W二N，因此將步驟806中
設(shè)定的充放電電流指令當(dāng)作蓄電裝置充放電電流判斷部601結(jié)果的充放電電流指令進(jìn)行
輸出。因此，蓄電裝置1 4的充放電電流指令分別為85、90、60、120。 通過(guò)執(zhí)行以上的控制，能夠盡可能地不損壞作為蓄電裝置整體的充放電電流，并
且能使其作為各蓄電裝置在必須遵守的最大充放電電流以下，從而能夠減小溫度之差。由
此達(dá)到第二目的。
權(quán)利要求
一種電源電路控制系統(tǒng)，具有連接了一個(gè)以上的蓄電元件的蓄電裝置和轉(zhuǎn)換所述蓄電裝置的輸入輸出電力的電力轉(zhuǎn)換裝置，該電源電路控制系統(tǒng)并聯(lián)多個(gè)所述蓄電裝置和所述電力轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，具有監(jiān)視所述蓄電裝置的溫度的蓄電裝置監(jiān)視裝置；和從所述蓄電裝置監(jiān)視裝置獲得所述蓄電裝置的溫度信息，向所述電力轉(zhuǎn)換裝置輸出充放電電流指令的控制器。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源電路控制系統(tǒng)，其特征在于， 所述控制器從所述蓄電裝置監(jiān)視裝置獲得的所述蓄電裝置溫度信息和對(duì)多個(gè)所述蓄 電裝置的溫度進(jìn)行平均化而算出的目標(biāo)蓄電裝置溫度之間的差量，計(jì)算所述蓄電裝置的充 放電電流指令，向所述電力轉(zhuǎn)換器輸出所述充放電電流指令。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源電路控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器從所述蓄電裝置監(jiān)視裝置獲得的所述蓄電裝置的溫度信息和所述蓄電裝 置的電流_上升溫度特性，計(jì)算所述蓄電裝置的充放電電流指令，向所述電力轉(zhuǎn)換器輸出 所述充放電電流指令。
4. 一種電源電路控制系統(tǒng)，具有連接了一個(gè)以上蓄電元件的蓄電裝置、轉(zhuǎn)換所述蓄電 裝置的輸入輸出電力的第二電力轉(zhuǎn)換裝置和與多個(gè)所述第二電力轉(zhuǎn)換裝置連接的第一電 力轉(zhuǎn)換裝置，該電源電路控制系統(tǒng)并聯(lián)多個(gè)所述蓄電裝置和所述第二電力轉(zhuǎn)換裝置，，其特 征在于具有監(jiān)視所述蓄電裝置的溫度以及充電量的蓄電裝置監(jiān)視裝置；禾口控制器，從所述蓄電裝置監(jiān)視裝置獲得所述蓄電裝置監(jiān)視裝置監(jiān)視的所述蓄電裝置的 溫度以及充電量的信息，向所述電力轉(zhuǎn)換裝置輸出充放電電流指令。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的電源電路控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器從所述蓄電裝置監(jiān)視裝置獲得的所述蓄電裝置的溫度信息和對(duì)多個(gè)所述 蓄電裝置的溫度進(jìn)行平均化而算出的目標(biāo)蓄電裝置溫度之間的差量，計(jì)算所述蓄電裝置的 充放電電流指令，向所述電力轉(zhuǎn)換器輸出所述充放電電流指令。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的電源電路控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器從所述蓄電裝置監(jiān)視裝置獲得的所述蓄電裝置的溫度信息和所述蓄電裝 置的電流_上升溫度特性，計(jì)算所述蓄電裝置的充放電電流指令，向所述電力轉(zhuǎn)換器輸出 所述充放電電流指令。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的電源電路控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器當(dāng)計(jì)算出的所述蓄電裝置的所述充放電電流指令超過(guò)由該蓄電裝置的充 電量決定的最大充放電電流時(shí)，將所述最大充放電電流作為充放電電流指令輸出給轉(zhuǎn)換該 蓄電裝置的輸入輸出電力的所述第二電力轉(zhuǎn)換裝置。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的電源電路控制系統(tǒng)，其特征在于，所述最大充放電電流和所述充放電電流指令之間的差量，分配給所述充放電電流指令 不超過(guò)所述最大充放電電流的其它蓄電裝置的充放電電流指令。
9. 一種混合鐵路車輛用電源電路控制系統(tǒng)，具有連接了一個(gè)以上蓄電元件的蓄電裝 置、轉(zhuǎn)換所述蓄電裝置的輸入輸出電力的第二電力轉(zhuǎn)換裝置和一側(cè)連接所述第二電力轉(zhuǎn)換 裝置，另一側(cè)連接鐵路車輛驅(qū)動(dòng)用的電動(dòng)機(jī)的第一電力轉(zhuǎn)換裝置，該混合鐵路車輛用電源電路控制系統(tǒng)并聯(lián)多個(gè)所述蓄電裝置和所述第二電力轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，具有 監(jiān)視所述蓄電裝置的溫度以及充電量的蓄電裝置監(jiān)視裝置；禾口控制器，從所述蓄電裝置監(jiān)視裝置獲得所述蓄電裝置監(jiān)視裝置監(jiān)視的所述蓄電裝置的 溫度以及充電量的信息，向所述第二電力轉(zhuǎn)換裝置輸出充放電電流指令。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的混合鐵路車輛用電源電路控制系統(tǒng)，其特征在于， 所述控制器從所述蓄電裝置監(jiān)視裝置獲得的所述蓄電裝置的溫度信息和對(duì)多個(gè)所述蓄電裝置的溫度進(jìn)行平均化而算出的目標(biāo)蓄電裝置溫度之間的差量，計(jì)算所述蓄電裝置的 充放電電流指令，向所述電力轉(zhuǎn)換器輸出所述充放電電流指令。
11. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的混合鐵路車輛用電源電路控制系統(tǒng)，其特征在于， 所述控制器從所述蓄電裝置監(jiān)視裝置獲得的所述蓄電裝置的溫度信息和所述蓄電裝置的電流-上升溫度特性，計(jì)算所述蓄電裝置的充放電電流指令，向所述電力轉(zhuǎn)換器輸出 所述充放電電流指令。
12. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的混合鐵路車輛用電源電路控制系統(tǒng)，其特征在于， 所述控制器當(dāng)計(jì)算出的所述蓄電裝置的所述充放電電流指令超過(guò)由該蓄電裝置的充電量決定的最大充放電電流時(shí)，將所述最大充放電電流作為充放電電流指令輸出給轉(zhuǎn)換該 蓄電裝置的輸入輸出電力的所述第二電力轉(zhuǎn)換裝置。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的混合鐵路車輛用電源電路控制系統(tǒng)，其特征在于， 所述最大充放電電流和所述充放電電流指令之間的差量分配給所述充放電電流指令不超過(guò)所述最大充放電電流的其它蓄電裝置的充放電電流指令。
全文摘要
本發(fā)明提供一種電池電路控制系統(tǒng)。蓄電裝置容易增加各蓄電裝置的溫度之間的差異，容易增大老化的差異。因此，在盡可能地遵守作為蓄電裝置整體的充放電電力的范圍內(nèi)，盡可能地降低蓄電裝置溫度的偏差，決定向各蓄電裝置的充放電電流，從而盡可能地消除各蓄電裝置的溫度差，減少老化的差異。本發(fā)明提供的電源電路控制系統(tǒng)，具有連接了一個(gè)以上蓄電元件的蓄電裝置和轉(zhuǎn)換所述蓄電裝置的輸入輸出電力的電力轉(zhuǎn)換裝置，多個(gè)并聯(lián)連接所述蓄電裝置與所述電力轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，具有監(jiān)視所述蓄電裝置的溫度的蓄電裝置監(jiān)視裝置和從所述蓄電裝置監(jiān)視裝置接收所述蓄電裝置的溫度信息并且向所述電力轉(zhuǎn)換裝置輸出充放電電流指令的控制器。
文檔編號(hào)H01M10/42GK101740826SQ20091022525
公開(kāi)日2010年6月16日 申請(qǐng)日期2009年11月18日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月19日
發(fā)明者豐田瑛一, 宮內(nèi)努, 島田基巳, 石田誠(chéng)司 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日立制作所