[发明专利]电池系统

说明书

技术领域

本发明用于具备将由单电池或组电池构成的多个电池要素串联连接而构成的电池串(cell string)的电池系统，特别用于涉及多个电池要素间的充电状态平衡调整的充放电控制技术。

背景技术

最近，利用风力或太阳光等自然能量(可再生能量)的发电技术正受到关注。另外，活用IT(信息技术)技术来高效地运用例如网状地连结发电厂和电力用户之间的电力系统的、被称为智能电网(下一代输电网)的技术作为承担电力系统的稳定化的技术也受到关注。

在电力系统中，例如存在因电力的供需平衡崩溃而产生系统事故的可能。为了将因该系统事故的产生而引起的停电防范于未然，使用了具备将锂离子电池等的单电池或组电池串联连接而构成的电池串的电池系统。在这样的电池系统中，有的通过组合多个电池串而能输出兆瓦级的电力。

在这样的电池系统中，例如存在在作为组电池的构成要素而串联连接的多个单位电池间产生充电状态的偏差的情况。若在此情况下对组电池进行充放电，则相同的电流流过作为电流路径的多个单位电池。因此，若将多个单位电池间的充电状态偏差仅仅原样维持，或者一直放任该状态，则存在偏差量逐渐扩大的可能。

为了消除这样的多个单位电池间的充电状态偏差问题，在现有技术中采用使用了充电状态(SOC；State of Charge、以下，简称为“SOC”)的对应法。SOC是指，以电池要素的满充电容量为分母，以剩余电荷量为分子，用百分率来表示电池要素的充电状态的指标。处于满充电状态的电池要素的SOC是100％，处于放电终止状态(空的状态)的电池要素的SOC是0％。

例如，提出了基于串联连接多个单位电池的组电池的SOC来设定用于判断是否消除多个单位电池间的偏差量的基准值，并在某单位电池的SOC值与该基准值一致的定时，使多个单位电池间的SOC均一化的技术(例如，参照专利文献1)。根据专利文献1所涉及的技术，能适当地调整多个单位电池间的充电状态平衡。

专利文献

专利文献1：JP特开2009-071936号公报

最近，电力储存用的电池系统的开发以及试验性的导入不断取得进展。其中，在电池系统中产生了多样的电压、电流容量的要求。例如，还假设将容量彼此不同的电池要素嵌入到一个电池串中这样的实施方式。另外，在实际的电池串中，因制造偏差或劣化偏差，多个电池要素间的满充电容量变得失衡。在这样的电池系统的实施方式中，存在如下问题：在嵌入了容量彼此不同的电池要素的电池串中，如何进行与多个电池要素间的充电状态平衡调整相关的充放电控制。

针对该问题进行说明。首先，准备容量彼此不同的、嵌入了大容量以及小容量的电池要素的电池串。这些电池要素的满充电容量彼此不同。设使用专利文献1所涉及的技术，即在某单位电池的SOC值与基准值一致的定时来进行与像这样满充电容量彼此不同的多个电池要素间的充电状态平衡调整相关的充放电控制。

在专利文献1所涉及的现有技术中，尽管达成了消除电池要素间的充电状态的失衡这样的取得平衡的主要目的，但在电池系统的长寿命化方面还存在要改善的侧面。

若考虑由充放电容量存在偏差的电池要素构成的电池串中的SOC，则在小容量的电池要素中SOC急速变化，另一方面，在大容量的电池要素中SOC缓慢变化，如上所述那样在大容量以及小容量的电池要素间SOC的变化中会产生速度差。这是由于在与小容量相关的电池要素的SOC以及与大容量相关的电池要素的SOC中，不管分子(剩余电荷量)的每单位时间的变化量是否相同，分母(满充电容量)都不同。

一般而言，锂离子电池存在能通过在低SOC中使用而延长寿命的特性。若考虑基于该特性的电池系统的寿命所带来的影响，则在专利文献1所涉及的现有技术中，例如对于平衡基准SOC使用了满充电附近的SOC的情况下，如图4所示，大容量电池要素的平均SOC高于小容量电池要素的平均SOC，从而对于长寿命化而言成为不利条件。

为了解决该课题，将平衡基准SOC设定得较低即可。然而，在专利文献1所涉及的现有技术中，如前所述，为了判定必要的平衡量，需要电池串内的平均SOC与平衡基准SOC一致。因此，在使用到低SOC为止的频度少的用途中，存在只能难得地进行必要平衡量的判断的课题。

发明内容

本发明鉴于上述事实而提出，其目的在于，即使在电池串中嵌入有容量彼此不同的电池要素的情况下，也适当地进行与多个电池要素间的充电状态平衡调整相关的充放电控制。