特許第6138216号(P6138216)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2022.1.31 β版

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特許6138216電池キャビネット管理方法、装置及び電池管理システム
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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6138216
(24)【登録日】2017年5月12日
(45)【発行日】2017年5月31日
(54)【発明の名称】電池キャビネット管理方法、装置及び電池管理システム
(51)【国際特許分類】
   H02J 7/00 20060101AFI20170522BHJP
   G01R 31/00 20060101ALI20170522BHJP
   H01M 10/48 20060101ALI20170522BHJP
   H01M 10/42 20060101ALI20170522BHJP
   H01M 10/44 20060101ALI20170522BHJP
   H02H 7/18 20060101ALI20170522BHJP
   H02J 7/02 20160101ALI20170522BHJP
   G01R 31/36 20060101ALI20170522BHJP
【FI】
   H02J7/00 Y
   H02J7/00 S
   G01R31/00
   H01M10/48 P
   H01M10/42 P
   H01M10/44 P
   H02H7/18
   H02J7/02 J
   G01R31/36 A
【請求項の数】7
【全頁数】10
(21)【出願番号】特願2015-215543(P2015-215543)
(22)【出願日】2015年11月2日
(65)【公開番号】特開2016-101086(P2016-101086A)
(43)【公開日】2016年5月30日
【審査請求日】2015年11月2日
(31)【優先権主張番号】201410668530.3
(32)【優先日】2014年11月20日
(33)【優先権主張国】CN
(73)【特許権者】
【識別番号】513196256
【氏名又は名称】寧徳時代新能源科技股▲分▼有限公司
(74)【代理人】
【識別番号】110000796
【氏名又は名称】特許業務法人三枝国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】代 進珍
(72)【発明者】
【氏名】梅 敬瑤
(72)【発明者】
【氏名】胡 建国
【審査官】 田中 慎太郎
(56)【参考文献】
【文献】 特開2010−252566(JP,A)
【文献】 特開2009−005544(JP,A)
【文献】 国際公開第2012/050032(WO,A1)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
H02J 7/00− 7/12
7/34− 7/36
H01M 10/42−10/48
G01R 31/00
G01R 31/36
H02H 7/18
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
電池キャビネットアレイにおける各電池キャビネットの稼動状態をリアルタイムに検出するステップと、
故障していると検出された電池キャビネットを前記電池キャビネットアレイから退出するステップと、
前記電池キャビネットアレイのパラメータ算出から、前記故障した電池キャビネットを除外するステップと
前記故障した電池キャビネットが正常に回復しているかどうかを検出するステップと、
前記正常に回復した電池キャビネットを前記電池キャビネットアレイに参入させるステップと、
前記正常に回復した電池キャビネットを前記電池キャビネットアレイのパラメータ算出に参入させるステップとを備え
電池キャビネットへの参入条件は、パワーオンされた電池キャビネットの電圧はUonであり、パワーオンされなかった電池キャビネットの電圧はUoffであり、充電過程においては、Uon>Uoff且つUon−Uoff<15Vであり、放電過程においては、Uon<Uoffであり、且つUoff−Uon<15Vであり、静置した状態においては、UonとUoffとの間における電圧差は8Vよりも小さいことを特徴とする電池キャビネット管理方法。
【請求項2】
電池管理システムBMSを用いて前記各電池キャビネットの電圧、電流及び通信状態をリアルタイムにモニタリングし、故障していると検出された電池キャビネットに対して標識を付与することを特徴とする請求項に記載の方法。
【請求項3】
故障していると検出された電池キャビネットを前記電池キャビネットアレイから退出するステップは、前記BMSがパワー変換システムPCSに対して充放電停止を要求し、全ての電池キャビネットの高圧を切断するステップと、前記BMSが前記PCSに対して前記標識が付与された、故障した電池キャビネットを除いた電池キャビネットに高圧を出力するように要求するステップと、前記BMSが前記PCSに対して前記標識が付与された、故障した電池キャビネットを除いた電池キャビネットに対して充放電を再開するように要求を送信するステップとを備えることを特徴とする請求項に記載の方法。
【請求項4】
前記故障した電池キャビネットが正常に回復しているかどうかを検出するステップは、前記BMSが、前記故障した電池キャビネットの電圧、電流及び通信状態が予め設定されたキャビネットへの参入条件を満たすかどうかを検出するステップと、前記予め設定されたキャビネットへの参入条件を満たした場合、前記故障した電池キャビネットが正常に回復していると確認し、前記正常に回復した電池キャビネットに対して付与された前記標識をクリアするステップとを備えることを特徴とする請求項に記載の方法。
【請求項5】
前記正常に回復した電池キャビネットを前記電池キャビネットアレイに参入させるステップは、前記BMSが前記PCSに対して充放電停止を要求し、高圧を切断するステップと、前記BMSが前記PCSに対して全ての前記電池キャビネットに高圧を出力するように要求するステップと、前記BMSが前記PCSに対して充放電許可を要求するステップとを備えることを特徴とする請求項に記載の方法。
【請求項6】
電池キャビネットアレイにおける各電池キャビネットの稼動状態をリアルタイムに検出するための第1検出モジュールと、
故障していると検出された電池キャビネットを前記電池キャビネットアレイから退出するための電池キャビネット退出モジュールと、
前記電池キャビネットアレイのパラメータ算出から前記故障した電池キャビネットを除外するための除外モジュールと
前記故障した電池キャビネットが正常に回復しているかどうかを検出するための第2検出モジュールと、
前記正常に回復した電池キャビネットを前記電池キャビネットアレイに参入させるための電池キャビネット参入モジュールと、
前記正常に回復した電池キャビネットを前記電池キャビネットアレイのパラメータ算出に参入させるための参入モジュールとを備え
電池キャビネットへの参入条件は、パワーオンされた電池キャビネットの電圧はUonであり、パワーオンされなかった電池キャビネットの電圧はUoffであり、充電過程においては、Uon>Uoff且つUon−Uoff<15Vであり、放電過程においては、Uon<Uoffであり、且つUoff−Uon<15Vであり、静置した状態においては、UonとUoffとの間における電圧差は8Vよりも小さいことを特徴とする電池キャビネット管理装置。
【請求項7】
プロセッサと、
プロセッサが実行可能な指令を記憶するためのメモリとを備え、
前記プロセッサは、電池キャビネットアレイにおける各電池キャビネットをリアルタイムに検出し、故障していると検出された電池キャビネットを前記電池キャビネットアレイから退出し、前記電池キャビネットアレイのパラメータ算出から前記故障した電池キャビネットを除外し、前記故障した電池キャビネットが正常に回復しているかどうかを検出し、前記正常に回復した電池キャビネットを前記電池キャビネットアレイに参入させ、前記正常に回復した電池キャビネットを前記電池キャビネットアレイのパラメータ算出に参入させるように配置されており、
電池キャビネットへの参入条件は、パワーオンされた電池キャビネットの電圧はUonであり、パワーオンされなかった電池キャビネットの電圧はUoffであり、充電過程においては、Uon>Uoff且つUon−Uoff<15Vであり、放電過程においては、Uon<Uoffであり、且つUoff−Uon<15Vであり、静置した状態においては、UonとUoffとの間における電圧差は8Vよりも小さいことを特徴とする電池管理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本願は、エネルギー蓄積技術分野に関し、特に、電池キャビネット管理方法、装置及び電池管理システムに関する。
【背景技術】
【0002】
電池エネルギー蓄積システムは、新エネルギー発電、電気自動車充電のランダム性、波動性との問題を解決し、新エネルギー発電による円滑な出力を実現し、新エネルギー発電及び電気自動車充電による電力網における電圧、周波数及び位相の変化を効果的に調節することができる。関連技術における電池エネルギー蓄積システムは、EMS(Energy Managing System,エネルギー管理システム)、PCS(Power Conversion System、パワー変換システム)及びエネルギー蓄積ユニットを備え、PCSは、スイッチング素子により互いに接続されたパワー変換部及びコントローラを備え、エネルギー蓄積ユニットは、動力線により互いに接続された電池パック及びBMS(Battery Magaging System、電池管理システム)を備える。
【0003】
関連技術においては、電池の設置、点検及びメンテナンスを便利にするために、電池キャビネットでエネルギー蓄積ユニットを実現し、電池キャビネットに標準の取付構造を設置すると共に、動力線及び電池インターフェースを配設することにより、電池モジュールの挿抜を実現することができる。また、関連技術においては、複数の電池キャビネットを接続し、アレイを構成することにより、電池エネルギー蓄積システムにおけるエネルギー蓄積ユニットを実現することができる。
【0004】
しかしながら、発明者は、関連技術における電池キャビネットアレイにおいて、ある電池キャビネットが、故障したとき、電池エネルギー蓄積システム全体は、稼動を停止する必要があるため、システムの信頼性に対する要求を満たすことができないとわかった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
関連技術における問題を解決するために、本願は、電池キャビネット管理方法、装置及び電池管理システムを提供する。
【0006】
本願実施例の第1の態様によれば、電池キャビネットアレイにおける各電池キャビネットをリアルタイムに検出するステップと、故障していると検出された電池キャビネットを電池キャビネットアレイから退出するステップと、電池キャビネットアレイのパラメータ算出から故障した電池キャビネットを除外するステップとを備える電池キャビネット管理方法が提供される。
【0007】
本願実施例の第2の態様によれば、電池キャビネットアレイにおける各電池キャビネットをリアルタイムに検出するための第1検出モジュールと、故障していると検出された電池キャビネットを電池キャビネットアレイから退出する電池キャビネット退出モジュールと、電池キャビネットアレイのパラメータ算出から故障した電池キャビネットを除外するための除外モジュールと備える電池キャビネット管理装置が提供される。
【0008】
本願実施例の第3の態様によれば、プロセッサと、プロセッサが実行可能な指令を記憶するためのメモリとを備えるBMSが提供され、ここで、プロセッサは、電池キャビネットアレイにおける各電池キャビネットをリアルタイムに検出し、故障していると検出された電池キャビネットを電池キャビネットアレイから退出し、電池キャビネットアレイのパラメータ算出から故障した電池キャビネットを除外するように配置されている。
【発明の効果】
【0009】
本願の実施例が提供する技術方案は、下記のような有益な効果を有する。
電池エネルギー蓄積システムにおける電池キャビネットアレイにおいては、ある電池キャビネットが故障したとき、当該故障した電池キャビネットを自動的に退出することができるため、電池エネルギー蓄積システム全体の正常稼動に影響を与えない。
以上の一般な説明及び以下の詳細な説明は単なる例示および解釈に過ぎず、本願を限定するものではないことを理解すべきである。
【図面の簡単な説明】
【0010】
ここでの図面は明細書に取り込まれて本明細書の一部を構成し、本発明に合致する実施例を示し、明細書と共に本発明の原理の解釈に用いられる。
図1】1つの例示的な実施例が示す電池キャビネット管理方法のフローチャートである。
図2図1の実施例が示す電池エネルギー蓄積システムの概念図である。
図3】もう1つの例示的な実施例が示す電池キャビネット管理方法のフローチャートである。
図4図3の実施例が示す電池エネルギー蓄積システムにおける全ての電池キャビネットが充放電可能である、システムのアーキテクチャ図の概念図である。
図5】1つの例示的な実施例が示す電池キャビネット管理装置により当該機能を実現する概念ブロック図である。
図6】もう1つの例示的な実施例が示す電池キャビネット管理装置により当該機能を実現する詳細なブロック図である。
図7】1つの例示的な実施例が示すエネルギー蓄積システムの構成ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
ここでは、例示的な実施例について詳細な説明を行う。このような例示は図面に表される。以下における説明が図面に関わるとき、特に示さない限り、異なる図面における同じ数字は、同じ又は類似の要素を表す。また、以下の例示的な実施例において説明される実施形態は、本発明と相一致する全ての実施形態を代表するものではなく、これは特許請求の範囲において詳述した、本発明の一部と相一致する装置と方法の例に過ぎない。
【0012】
図1は、1つの例示的な実施例が示す電池キャビネット管理方法のフローチャートであり、次のステップを備える。
【0013】
ステップS10においては、電池キャビネットアレイにおける各電池キャビネットの稼動状態をリアルタイムに検出する。
【0014】
BMSを用いて各電池キャビネットの電圧、電流及び通信状態をリアルタイムにモニタリングし、故障していると検出された電池キャビネットに対して標識を付与することが好ましい。
【0015】
電圧、電流及び通信状態は、電池エネルギー蓄積システムが正常に稼動できるかどうかに関わる主な指標である。この好ましい実施例においては、電池キャビネットにおけるこれらの指標をリアルタイムにモニタリングすることにより、電池エネルギー蓄積システム全体の正常稼動に影響を与える可能性のある電池キャビネットをリアルタイムに発見することを確保することができる。
【0016】
また、BMSを用いてシステムの稼動状態をリアルタイムにモニタリングすることにより、自動的にモニタリングすることができ、人工的にモニタリングする負担を低減することができる。
【0017】
ステップS20においては、故障していると検出された電池キャビネットを電池キャビネットアレイから退出する。
【0018】
本実施例が関連技術との1つの重要な相違点は、次の通りである。本実施例においては、故障した電池キャビネットのみを退出し、電池エネルギー蓄積システム全体の稼動を停止しないため、システム稼動の信頼性を大幅に向上させる。
【0019】
BMSがパワー変換システムPCSに対して充放電停止を要求し、全ての電池キャビネットの高圧を切断し、BMSがPCSに対して標識が付与された、故障した電池キャビネットを除いた電池キャビネットに高圧を出力するように要求し、BMSがPCSに対して充放電許可を要求することが好ましい。
【0020】
図2は、図1の実施例が示す電池エネルギー蓄積システムの概念図であり、図における高圧母線×は、充放電電流がなく、電池キャビネット退出に成功したことを示す。1#SBMU(Sub Battery Magagement Unit、子電池管理ユニット)は、1号の電池キャビネットを示し、2#SBMUは、2号の電池キャビネットを示し、N#SBMUは、N号の電池キャビネットを示し、CAN(Controller Area Network、コントローラエリアネットワーク)バスは、通信回線であり、MBMU(Main Battery Magagement Unit,主電池管理ユニット)は、管理用の主電池キャビネットであり、CANバスによりPCSと通信する。
【0021】
ステップS30においては、電池キャビネットアレイのパラメータ算出から故障した電池キャビネットを除外する。
【0022】
図3は、もう1つの例示的な実施例が示す電池キャビネット管理方法のフローチャートであり、次のステップを更に備える。
【0023】
ステップS40においては、故障した電池キャビネットが正常回復しているかどうかを検出する。
【0024】
BMSを用いて故障した電池キャビネットの電圧、電流及び通信状態があらかじめ設定されたキャビネットへの参入条件を満たすかどうかを検出し、あらかじめ設定されたキャビネットへの参入条件を満たした場合、故障した電池キャビネットが正常に回復していると確認し、正常に回復した電池キャビネットに対して付与された故障標識をクリアすることが好ましい。
【0025】
電圧、電流及び通信状態は、電池エネルギー蓄積システムが正常に稼動できるかどうかに関わる主な指標である。この好ましい実施例は、電池キャビネットにおけるこれらの指標をリアルタイムにモニタリングすることにより、電池キャビネットが正常に回復しているかどうかをリアルタイムに検出することができる。例えば、キャビネットへの参入条件を満たすと判断し、放電過程、充電過程及び静置状態における電圧差は、異なるはずである。パワーオンされた電池キャビネットの電圧はUonであり、パワーオンされなかった電池キャビネットの電圧は、Uoffである。充電過程においては、Uon>Uoff且つUon-Uoff<15Vであり、放電過程においては、Uon<Uoffであり、且つUoff-Uon<15Vであり、静置した状態においては、UonとUoffとの間における電圧差は8Vよりも小さい。上述した電圧差を満たしたとき、パワーオンを試みることができる。
【0026】
BMSを用いてリアルタイムにモニタリングすることにより、自動的にモニタリングすることができ、人工的にモニタリングする負担を低減することができる。
【0027】
ステップS50においては、正常に回復した電池キャビネットを電池キャビネットアレイに参入させる。
【0028】
BMSを用いてPCSに対して充放電停止を要求し、高圧を切断し、BMSがPCSに対して全ての電池キャビネットに高圧を出力するように要求し、BMSがPCSに対して充放電許可を要求することが好ましい。
【0029】
図4は、図3の実施例が示す電池エネルギー蓄積システムの概念図であり、図における⇔標識は、高圧システム回路が充放電可能であると示し、故障した2#SBMUが自動的に電池キャビネットに参入することに成功し、正常に電流を充放電することができ、システムが正常に稼動していることを示す。
【0030】
上述した好ましい実施例においては、充放電が停止された状態で、電池キャビネットから退出する、又は電池キャビネットに参入するため、電流が流れたままの状態で継電器を開閉することが許可されない。
【0031】
ステップS60においては、正常に回復した電池キャビネットを電池キャビネットアレイのパラメータ算出に参入させる。
【0032】
パワーダウンで稼動することが実現できるかどうかは、システムのパラメータ次第であり、システムのパラメータは、標定/読み書きされても良い。本願実施例は、電池キャビネットからの退出及び電池キャビネットへの参入において、故障した電池キャビネットをパラメータ算出からタイムリーに除外し、又は、正常に回復した電池キャビネットをパラメータ算出にタイムリーに参入させるため、電池エネルギー蓄積システムが適切なパワーで正常に稼動するようにすることができる。
【0033】
図5は、1つの例示的な実施例が示す電池キャビネット管理装置のブロック図である。当該電池キャビネット管理装置は、電池キャビネットアレイにおける各電池キャビネットをリアルタイムに検出するための第1検出モジュール10と、故障していると検出された電池キャビネットを電池キャビネットアレイから退出するための電池キャビネット退出モジュール20と、電池キャビネットアレイのパラメータ算出から故障した電池キャビネットを除外するための除外モジュール30とを備える。
【0034】
本実施例における電池キャビネット管理装置は、ある電池キャビネットが故障した場合、当該故障した電池キャビネットを自動的に退出するため、電池エネルギー蓄積システム全体の正常稼動に影響を与えない。
【0035】
図6は、もう1つの例示的な実施例が示す電池キャビネット管理装置のブロック図である。当該電池キャビネット管理装置は、故障した電池キャビネットが正常に回復しているかどうかを検出するための第2検出モジュール40と、正常に回復した電池キャビネットを電池キャビネットアレイに参入させる電池キャビネット参入モジュール50と、正常に回復した電池キャビネットを電池キャビネットアレイのパラメータ算出に参入させるための参入モジュール60とを更に備える。
【0036】
本実施例の電池キャビネット管理装置は、故障した、ある電池キャビネットが正常に回復したとき、当該電池キャビネットを自動的に参入させることができるため、電池エネルギー蓄積システム全体の正常稼動に影響を与えない。
【0037】
図7は、1つの例示的な実施例が示す1つのBMSのブロック図である。BMS1900は、1つ又は複数のプロセッサをさらに備える処理モジュール1922と、例えば、アプリケーションプログラムである、処理モジュール1922が実行可能な指令を記憶し、メモリリソースを代表するメモリ1932とを備える。メモリ1932に記憶されているアプリケーションプログラムは、それぞれが1グループ分の指令に対応する1つ又は1つ以上のモジュールを含んでも良い。なお、処理モジュール1922は、電池キャビネットアレイにおける各電池キャビネットをリアルタイムに検出し、故障していると検出された電池キャビネットを電池キャビネットアレイから退出し、電池キャビネットアレイのパラメータ算出から故障した電池キャビネットを除外する指令を実行するように配置されている。
【0038】
上述したBMSにおいては、処理モジュール1922はさらに、故障した電池キャビネットが正常に回復しているかどうかを検出し、正常に回復した電池キャビネットを電池キャビネットアレイに参入させ、正常に回復した電池キャビネットを電池キャビネットアレイのパラメータ算出に参入させる指令を実行するように配置されている。
【0039】
装置1900は、装置1900の電源管理をするように配置されている1つの電源モジュール1926と、装置1900をネットワークに接続するように配置されている1つの有線又は無線ネットワークインターフェース1950と、1つの入出力(I/O)インターフェース1958とを更に含んでも良い。装置1900は、メモリ1932に記憶されている以下のようなオペレーティングシステムを操作することができ、例えば、Windows(登録商標) Server、Mac OS X、Unix(登録商標)、Linux(登録商標)、FreeBSD又は類似するものである。
【0040】
例示的な実施例においては、非臨時的なコンピュータによる読取可能な記憶媒体を提供し、前記記憶媒体における指令がBMSのプロセッサにより実行されるとき、BMSは1つの電池キャビネット管理方法を実行することができる。前記方法は、電池キャビネットアレイにおける各電池キャビネットをリアルタイムに検出するステップと、故障していると検出された電池キャビネットを電池キャビネットアレイから退出するステップと、電池キャビネットアレイのパラメータ算出から故障した電池キャビネットを除外するステップとを備える。また、前記方法は、故障した電池キャビネットが正常に回復しているかどうかを検出するステップと、正常に回復した電池キャビネットを電池キャビネットアレイに参入させるステップと、正常に回復した電池キャビネットを電池キャビネットアレイのパラメータ算出に参入させるステップとを更に備える。
【0041】
上述した内容から、当業者は、本発明の上述した実施例が下記のような有益な効果を有することが分かった。
1.電池キャビネットアレイにおいて、ある電池キャビネットが故障したとき、当該故障した電池キャビネットを自動的に退出することができるため、電池エネルギー蓄積システム全体の正常稼動に影響を与えない。
2.故障した電池キャビネットが正常に回復した後、システムは、稼動要求を満たす電池キャビネットを自動的に判断し、システム全体に参入させ、人が介入する必要はない。
【0042】
当然、当業者が理解すべきことは、上述した本願における各モジュール又は各ステップは、汎用のコンピュータ装置により実現することができ、それらは1つのコンピュータ装置に集約されても良く、又は、複数のコンピュータ装置からなるネットワークに分布しても良い。選択的に、それらは、コンピュータ装置が実行可能なプログラムコードにより実現することができ、そのため、それらを記憶装置に記憶してコンピュータにより実行し、それらをそれぞれ各集積回路モジュールとし、又は、それらにおける複数のモジュール又はステップを1つの集積回路モジュールとすることができる。このように、本願は、如何なる特定のハードウェア及びソフトウェアに限定されるものではない。
【0043】
当業者は明細書を検討し、ここで開示した発明を実践した後、本発明のその他の実施方案を容易に想到することができる。本願は本発明の全ての変更、用途又は適応性の変化を含む。これらの変更、用途又は適応性の変化は本発明の一般的な原理に従っており、本発明に未開示の本技術分野における周知技術又は慣用技術手段を含む。明細書及び実施例は例示的なものに過ぎず、本発明の真の範囲及び主旨は以下の特許請求の範囲によって示される。
【0044】
本発明は、上記で説明した、また図面において示した精確な構造に限定されず、その範囲を逸脱しない前提のもとで種々の変更及び修正を行うことができることを理解すべきである。本発明の範囲は付された特許請求の範囲によってのみ限定される。
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7