DE69425951T2

DE69425951T2 - Stromspeichersystem für Sekundärbatterien

Info

Publication number: DE69425951T2
Application number: DE69425951T
Authority: DE
Inventors: Tatsuo Horiba; Kyoko Ikawa
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1993-12-27
Filing date: 1994-12-21
Publication date: 2001-04-26
Anticipated expiration: 2014-12-22
Also published as: DE69425951D1; USRE39749E1; EP0660489A3; EP0660489A2; EP0969580A3; JP2979939B2; JPH07192769A; EP0660489B1; US6034507A; EP0969580A2; US5834922A; USRE37678E1

Description

Hintergrund der Erfindung

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Sekundärbatterie-Stromspeichersystem und noch genauer, ein Batteriesystem welches mit einer Evaluierungseinrichtung für die Fehlerfreiheit und den Reststrom einer Batterie der Verteilung des Überschußstroms einer Batterie und der optimalen Lade-/Entlade-Steuerung einer Batterie versehen ist. Die meisten Sekundärbatterien für unterbrechungsfreie Stromzufuhr für Kraftfahrzeuge u. ä. sind Blei-Säure-Batterien gewesen.
Die Verbreitung von Energiespeichersystemen und elektrischen Fahrzeugen und die Entwicklung von Sekundärbatterien, welche in der Lage sind, Energie in einer hohen Energiedichte zu speichern, sind stark erwünscht worden, um der steigenden Anforderung für den Ausgleich der Energienachfrage und der zunehmend steigenden Anforderung für den globalen Umweltschutz nachzukommen und die Entwicklung von neuen Batterien ist erwartet worden.
Verschiedene Arten von Sekundärbatterien mit hoher Kapazität, welche Nickel- Kadmium-Batterien, Nickel-Metall-Hydrid-Batterien, Lithium-Batterien und Natrium-Schwefel-Batterien einschließen, werden in der Zukunft für verschiedene Zwecke auf den Markt kommen. Bei der Handhabung von Batterien ist eine geeignete Aufladung und Entladung von Batterien gemäß ihren Charakteristika unumgänglich, um die Fehlerfreiheit und die lange Lebensdauer von Batterien sicherzustellen. Jede Batterie weist spezifische Auflade-/Entlade-Charakteristika und Temperatur-Charakteristik auf, Leistungsgrad-Charakteristik und Selbstentlade-Charakteristik variieren von Batterie zu Batterie.
In Hinsicht auf die Zweckmäßigkeit des Verwendens der Batterie muß die Restkapazität der Batterie so genau wie möglich bekannt sein. Auflade-Systeme, Temperatur-Handhabung und Verfahren des Bestimmens der Restkapazität für jede solcher Batterien sind vorgeschlagen worden. Es sind z. B. Verfahren des Detektierens der Restkapazität nur auf der Basis von Spannung (offengelegte japanische Patente (Kokai) Nummern 58-85179 und 61-135335), ein Verfahren zum Handhaben der Restkapazität auf der Basis von Spannung und Strom (offengelegtes japanisches Patent (Kokai) Nr. 52-32542), Verfahren des Handhabens der Restkapazität auf der Basis von Strom und Zeit (offengelegte japanische Patente Nummern 50-2130, 56-26271 und 50-28678), ein Verfahren zum Handhaben der Restkapazität auf der Basis einer gemessenen Kapazität (offengelegtes japanisches Patent (Kokai) Nr. 2-301974), ein Verfahren zum Handhaben der Restkapazität auf der Basis von Spannung, Strom und Temperatur (offengelegtes japanisches Patent (Kokai) Nr. 2-170372), ein Verfahren zum Handhaben der Restkapazität auf der Basis des Innenwiderstands (offengelegtes japanisches Patent (Kokai) Nr. 3-163375), ein Verfahren zum Handhaben der Restkapazität, welches Strom integriert und die Auflade-Effizienz, Entlade-Effizienz und Temperatur-Charakteristika berücksichtigt (offengelegtes japanisches Patent (Kokai) Nr. 63-208773) und Verfahren des Bestimmens der Restkapazität auf der Basis der Dichte der elektrolytischen Lösung (offengelegte japanische Patente (Kokai) Nummern 56-24768, 57-88679 und 57-210578) bekannt gewesen.
Die Kapazität einer Batterie ist auch abhängig von dem Auflade- und Entlade- Zeitverlauf der Batterie. Z. B. nimmt die Kapazität von Nickel-Kadmium- Batterien und Nickel-Metall-Hydrid-Batterien aufgrund des Memory-Effekts ab, wenn geringe Entladungen und Aufladungen wiederholt werden. In Lithium- Batterien wird Lithium auf der positiven Elektrode und in dem Material, welches das negative Material bildet akkumuliert, um Lithium Batterien abzureichern, wenn der Ausgleich von Ladung und Entladung zerstört ist, und daher muß die Energie von Lithium-Batterien nach entsprechender Berücksichtigung der aufgeladenen Kapazität entladen werden. Bei Kombinationsbatterien ist es sehr wichtig, die aufgeladene Kapazität zu kennen. Da die Variation der Spannung von Nickel- Metall-Hydrid-Batterien im Vergleich zu denen der Nickel-Kadmium-Batterien in dem Endstadium der Aufladung unklar ist, können Nickel-Metall-Hydrid- Batterien überladen werden, was ein Austrocknen des Elektrolyts oder eine Erhöhung des Innendrucks verursacht und Sicherheitsprobleme mit sich bringt, sofern Nickel-Wasserstoff-Batterien nach entsprechender Berücksichtigung der Entladungskapazität aufgeladen werden. Da die Kapazität der Batterien stark abhängig von Temperatur, Aufladerate und Entladerate ist, müssen die Auflade- und Entlade-Zeitverläufe von Batterien berücksichtigt werden. Aufladesysteme sind im Hinblick auf solche Probleme untersucht worden. Ein Ladesystem, welches z. B. in dem offengelegten japanischen Patent (Kokai) Nr. 4-308429 offenbart ist, lädt eine Batterie nach dem Detektieren des vollständig entladenen Zustandes der Batterie von der Endspannung oder Zeit auf, um Probleme aufgrund des Memory- Effekts zu lösen, und ein Ladesystem, welches in dem offengelegten japanischen Patent (Kokai) Nr. 61-81139 offenbart ist, lädt eine Batterie nach dem Detektieren des vollständig entladenen Zustandes der Batterie von der Endspannung oder Zeit auf, um eine Überladung zu verhindern.
Ein Verfahren des Bestimmens der Restkapazität einer Batterie auf der Basis der Dichte des Elektrolyts ist nur für Blei-Säure-Batterien anwendbar. Obwohl ein Verfahren des Handhabens der Restspannung auf der Basis der Spannung effektiv ist, wenn es bei Blei-Säure-Batterien und Lithium-Batterien angewendet wird, deren Spannung während des Aufladens und Entladens vergleichsweise weit variiert, ist dasselbe nicht zur Anwendung für Nickel-Kadmium-Batterien und Nickel-Metall-Hydrid-Batterien geeignet, deren Restkapazität nicht nur auf der Basis der Spannung bestimmt werden kann. Es ist schwer, die Restkapazität auf der Basis des Stroms und Temperatur oder auf der Basis von Zeit, außerdem auf der Basis von Spannung unter Arbeitsbedingungen, wo sich die Entladungsrate ändert, genau vorauszusagen. Beim Handhaben der Restkapazität einer Batterie auf der Basis von gemessenem Innenwiderstand oder Kapazität ist es schwierig zu bestimmen, ob die Steigerung des Innenwiderstands der Verschlechterung der Batterie zuzuschreiben ist oder, ob die Steigerung des Innenwiderstands der Entleerung der Batterie zuzuschreiben ist, soweit die Art der Verschlechterung von der Batterie genau bekannt ist. Die Handhabung der Restkapazität auf der Basis von integriertem Strom, Auflade-Effizienz, Entlade-Effizienz und Temperatur- Charakteristika ermöglicht es, die. Restkapazität merklich genau vorauszusagen soweit die Kapazität der Batterie bekannt ist, wenn die Kapazität der Batterie stark reduziert wird oder die Selbstentladung der Batterie groß ist. Weil die Verfahren des Standes der Technik des Bestimmens der Restkapazität von Batterien jeweils nur für bestimmte Batterien anwendbar sind, und deshalb erfordert jede Batterie eine bestimmte Steuerung.
Das System, welches vorgeschlagen wurde, um einen Memory-Effekt zu eliminieren (offengelegtes japanisches Patent (Kokai) Nr. 4-308429) und das System, welches vorgeschlagen wurde, um eine Überladung zu verhindern (offengelegtes japanisches Patent (Kokai) Nr. 61-81139) sind dazu bestimmt, die Verschlechterung einer Batterie zu unterdrücken und ein Aufladeverfahren zu vereinfachen, wenn die Batterie als die Energiezufuhr von tragbaren Geräten verwendet wird. Solche Lade-/Entlade-Steuer-Verfahren, welche die Charakteristik und die Entwicklung von Batterien benötigen, sind nicht vorgeschlagen worden.
Der Unterschied zwischen Tagesenergieverbrauch und Nachtenergieverbrauch hat sich fortschreitend in den letzten Jahren erhöht und der Tagesstromverbrauch im Sommer erreicht die obere Grenze der gesamtenergieerzeugenden Kapazität von Kraftwerken. Stromspeicherungstechniken sind ein effektives Mittel zum Lösen von Problemen, die der breiten Variation des Tages- und saisonalen Energiebedarfs zuzuschreiben ist. Stromspeicherungsverfahren, veröffentlicht in Denki Gakkai-shi, Vol. 11 l, Nr. 3, Seiten 185-188 (1992) und dergleichen, installieren z. B. Sekundärbatterien großer Kapazität in einem Umspannwerk, um Überschußstrom, welcher in der Nacht erzeugt wurde, zu speichern (aufzuladen), und um die gespeicherte Energie abzugeben (zu entladen), wenn die Stromnachfrage einen Höhepunkt am Tag erreicht. Es ist jedoch nichts über konkrete Mittel für die Aufrechterhaltung der Fehlerfreiheit der Sekundärbatterien und die effektive Benutzung des Reststroms erwähnt.
JP-A-02 273037 offenbart eine Speicherbatterie-Überwachungsvorrichtung, in welcher eine Speicherbatterie durch die fluktuierende Ausgabe einer Solarbatterie durch einen Schalter aufgeladen wird, während die Speicherbatterie Strom an eine Vielzahl von Lasten durch Schalter abgibt. Demzufolge lehrt das Dokument eine Auflade- und Entlade-Steuerung der Speicherbatterie als Reaktion auf die fluktuierende Ausgangsspannung der Solarbatterie.
DE-A-39 39 522 betrifft ein Verfahren zum Regulieren der Stromzufuhr einer Vielzahl von regenerativen Energiequellen mit variierender Stromausgabe, welche in ein gemeinsames Elektrizitätsversorgungssystem eingespeist werden. Eine Verbindung zwischen jeder Stromquelle und daran angeschlossener Batterie mit dem gemeinschaftlichen Elektrizitätsversorgungssystem wird mittels einer Lade/Entlade-Einheit aufgebaut, welche durch ein Steuersignal gesteuert wird. Das Dokument scheitert zu lehren, ein Aufladen und Entladen der Batterie auf der Basis von Informationen zu steuern, welche gemessene Wert zum Bestimmen des Reststroms der Batterie umfaßt.
WO-A-90/03682 betrifft eine Batterie und ein Aufladesystem, in welchem Batterien konstruiert und angeordnet sind, um eine Entwicklungsaufzeichnung von deren Benutzung, Kapazität und Entlade-/Wiederauflade-Zyklen aufzubewahren.
EP-A-0 225 106 ist auf eine Technik gerichtet zum Identifizieren des Zustands der Ladung von einer wiederaufladbaren oder Sekundärbatterie. Das Dokument offenbart nicht eine Technik zum Entladen einer Batterie vor der Wiederaufladung, um die Fehlerfreiheit der wiederaufladbaren Batterie aufrechtzuerhalten.

Zusammenfassung der Erfindung

Dementsprechend ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verteiltes Stromspeichersystem vorzusehen, welches in der Lage ist, die Fehlerfreiheit von Sekundärbatterien und eine effektive Verwendung von Reststrom aufrechtzuerhalten.
Die vorliegende Erfindung schafft ein Sekundärbatterie-Stromspeichersystem, welches die Merkmale des Anspruchs 1, und welches ein Verfahren zum Betreiben eines Sekundärbatterie-Stromspeichersystems schafft, welches die Merkmale des Anspruchs 2 umfaßt.
Das Sekundärbatterie-Stromspeichersystem kann mit zumindest entweder einer Meßeinrichtung, welche mit einer Vielzahl von Lasten verbunden ist, um Informationen über einen Betriebszustand zu messen, oder einer Meßeinrichtung versehen sein, welche mit der Sekundärbatterie verbunden ist, um Informationen über den Überschußstrom zu messen. Die Meßeinrichtung kann eine gewöhnliche Meßeinrichtung (Sensoren) sein, welche geeignet zum Zwecke des Messens ist.
Das Sekundärbatterie-Stromspeichersystem kann auch durch die Verbindung von einer Vielzahl von Stromspeichereinheiten mit der Lade/Entlade-Einheit und die Verbindung von der Vielzahl von Stromspeichereinheiten und der Steuerung durch eine Informationsübertragungseinrichtung charakterisiert sein.
Die Vielzahl von Stromspeichereinheiten kann mit einer Meßeinrichtung versehen sein zum Messen des Zustands der Stromspeicherung. Die Meßeinrichtung kann eine gewöhnliche Meßeinrichtung (Sensor) sein, welche zum Zwecke des Messens geeignet ist.
Die vorliegende Erfindung ist z. B. anwendbar auf Sekundärbatterien von Elektrofahrzeugen, die Sekundärbatterien von Heißwasser-Versorgungssystemen, Sekundärbatterien zur Beleuchtung, Sekundärbatterien für Airconditioning-Systeme, Gebäude, Fabriken, Appartementhäuser, Städte und allgemeine Wohngebäude, welche mit Stromversorgungseinrichtungen versehen sind, wie beispielsweise eine Notstromversorgung und Transporteinrichtungen, welche elektrischen Strom verwenden.
Es ist wünschenswert, daß der Controller mit einer Uhr oder einem Timer versehen ist.
Die Lade/Entlade-Einheit, welche in der Lage ist, mit einem Stromsystem verbunden zu werden, kann an die Sekundärbatterie, die Vielzahl von Lasten und die Vielzahl von Stromspeichereinheiten angeschlossen werden.
Die vorliegende Erfindung ist in der Lage, Ladung und Entladung von einer Vielzahl von Lasten, der Vielzahl von Stromspeichereinheiten und der Sekundärbatterie auf der Basis von Informationen von der Vielzahl von Lasten, der Vielzahl von Stromspeichereinheiten und der Sekundärbatterie zu steuern.
Konkret, kann der benötigte Strom durch eine Strommeßeinrichtung auf der Basis des Betriebszustands von der Vielzahl von Lasten gemessen werden. Der Überschußstrom der Sekundärbatterie, der Stromspeicherzustand von der Vielzahl von Stromspeichereinheiten und die Entlade-Charakteristik und die verfügbare Kapazität der Batterie werden bestimmt, eine Last, an welche Strom zuzuführen ist, wird unter der Vielzahl von Lasten oder der Vielzahl von Stromspeichereinheiten ausgesucht, und die Überschußenergie kann durch die Lade/Entlade-Einheit zu der ausgewählten Last zugeführt werden.
Natürlich kann Strom in Stromspeichereinheiten gespeichert werden, und dann kann Strom von den Stromspeichereinheiten zu der Vielzahl von Lasten zugeführt werden.
Somit kann der Überschußstrom effizient verteilt werden und der Reststrom kann nach dem Bestimmen des Betrags von verfügbarem Strom von dem Reststrom entladen werden. Daher kann die Fehlerfreiheit der Batterie sichergestellt werden, und eine Entladungssteuerung kann effizient ausgeführt werden.
Beim Aufladen der Sekundärbatterie wird die Restkapazität der Sekundärbatterie vor dem Aufladen bestimmt, und, ob die Sekundärbatterie aufzuladen ist oder, ob die Sekundärbatterie entladen ist, wird auf der Basis der Restkapazität der Sekundärbatterie bestimmt.
Die spezifischen optimalen Lade- und Entlade-Charakteristika der Sekundärbatterie und der Strombedarf der Vielzahl von Lasten oder der Stromspeicherungszustand von der Vielzahl von Stromspeichereinheiten werden gemessen, und eine Last, zu welcher Strom zuzuführen ist, wird ausgewählt. Wenn die Vielzahl von Lasten eine Vielzahl von Lasten aufweist, ist es vorzuziehen, den Strombedarf von jeder Last zu messen. Wenn die Vielzahl von Stromspeichereinheiten eine Vielzahl von Stromspeichereinheiten aufweist, ist es zu bevorzugen, den Stromspeicherzustand der Stromspeichereinheit zu bestimmen.
Zum Beispiel werden eine Last, zu welcher Strom zuzuführen ist, und der Betrag von Strom, der zuzuführen ist, nach Untersuchen des Strombedarfs selektiv bestimmt, um zu sehen ob Strombedarf durch die Sekundärbatterie zugeführt werden kann, und um zu sehen, ob die Ausgangsstromdichte (große Stromentladung oder kleine Stromentladung) für die Sekundärbatterie geeignet ist, und dann verbindet die Lade/Entlade-Einheit die Sekundärbatterie mit der ausgewählten Last, um Strom der letzteren zuzuführen durch Befehle des Controllers.
Wenn der Timer verwendet wird, kann die Fehlerfreiheit der Batterie sichergestellt werden, und Strom kann effizient durch Sammeln von Strom in den Nachtzeittarif-Stunden in der Nacht und Verwenden von gesammeltem Strom während des Tages verwendet werden.
Noch konkreter wird z. B. die Sekundärbatterie durch die Lade/Entlade-Einheit mit Strom während der Stunden der Nachtzeittarife aufgeladen, der Überschußstrom der Sekundärbatterie wird zu der Lade/Entlade-Einheit zugeführt (entladen), welche mit der Sekundärbatterie verbunden ist, und Strom wird durch die Lade/Entlade-Einheit zu der Vielzahl von Stromspeichereinheiten, der Vielzahl von Lasten, welche mit der Vielzahl von Stromspeichereinheiten verbunden ist und der Vielzahl von Lasten, welche mit der Ladeßntlade-Einheit verbunden ist, in den Tageszeittarif-Stunden zugeführt (entladen). Billiger Nachtzeittarifstrom kann gespeichert und verwendet werden, und dann kann der gespeicherte Strom über die Lade/Entlade-Einheit, welche mit der Sekundärbatterie verbunden werden kann, an Verbraucher während des Tages verkauft werden. Beim Verkaufen des Stroms ist es zu bevorzugen, den Strombedarf von der Vielzahl von Lasten auf der Basis von Information über einen Betriebszustand, welcher von der Vielzahl von Stromspeichereinheiten oder der Vielzahl von Lasten durch den Controller, der mit der Lade/Entlade-Einheit verbunden ist, die mit den Sekundärbatterien verbunden ist, empfangen wurde, um eine Last zu wählen, zu welcher Strom zuzuführen ist, wobei die verfügbare Stromkapazität der Sekundärbatterie zu berücksichtigen ist, und den Überschußstrom der Sekundärbatterie durch die Lade/Entlade-Einheit zu der ausgewählten Last zuzuführen.
Die Fehlerfreiheit und die ursprüngliche Stromkapazität der Batterie kann durch Entladen des Überschußstroms bekannt sein. Die ursprüngliche Stromkapazität der Batterie kann von der aufgeladenen Kapazität nach Entladen von nahezu 100% von der vollen Kapazität der Batterie (nahezu entleerter Zustand) bekannt sein. Es ist wünschenswert, falls möglich, die Kapazität der Batterie jedes Mal zu kennen, wenn die Batterie entladen oder aufgeladen wird, um die Fehlerfreiheit der Batterie zu kennen.
Wünschenswerterweise ist die Sekundärbatterie, welche in der vorliegenden Erfindung eingesetzt wird, z. B. mit Meßeinrichtungen (Sensoren) zum Erwerben von Daten, einem A/D-Wandler zum Umwandeln der Daten, welche durch die Meßeinrichtung ermittelt wurden, und zum Weitergeben der umgewandelten Daten an einen Computer, einen Speicher, welcher Daten über den Lade- und Entlade-Zeitverlauf speichert, arithmetischen Programmen, einem Anzeigeprogramm und Daten über die Standard-Charakteristika, und einem Controller versehen zum Verarbeiten der Information, welche in dem Speicher gespeichert ist, und der Information, welche in den Speicher durch externe Vorrichtungen eingebracht wurde. Diese Komponenten können integral mit der Batterie kombiniert werden.
Zum Beispiel sind die arithmetischen Programme und das Anzeigeprogramm ein arithmetisches Programm, welches einen Ablauf zum Bestimmen entladener Kapazität durch Integrieren von Entladestrom definieren, ein arithmetisches Programm, welches einen Ablauf zum Bestimmen aufgeladener Kapazität durch Integrieren von Aufladestrom definiert, ein arithmetisches Programm, welches einen Ablauf zum Bestimmen umgewandelter aufgeladener Kapazität definiert, d. h. verfügbarer Kapazität unter einer Entladerate und eines Temperaturzustandes zu dem Zeitpunkt, wenn Entladestrom von der Entlade-Effizienz und der Temperatur-Charakteristik empfangen sind, welche durch Umwandeln aufgeladener Kapazität in einem Echtzeitmodus bestimmt wurden, ein arithmetisches Programm, welches einen Ablauf zum Bestimmen von Überschußstrom entladener Kapazität definiert durch Integrieren von Überschußstrom-Entlade-Stromdaten, und ein Anzeigeprogramm, welches einen Ablauf zum Anzeigen der Überschußstrom entladenen Kapazität definiert, welche durch den Ablauf bestimmt wurde, welcher durch das arithmetische Programm definiert ist.
Entladestromdaten, Entladespannungsdaten und Entladetemperaturdaten über den Entladezeitverlauf werden durch Meßeinrichtungen (Sensoren) gemessen, wenn die Sekundärbatterie Strom zu den Lasten zuführt, und die gemessenen Daten werden durch einen A/D-Wandler an einen Computer weitergeleitet, welcher mit einem Speicher und einem Controller versehen ist. Auflade-Stromdaten, Auflade- Spannungsdaten und Auflade-Temperaturdaten über den Auflade-Zeitverlauf werden gemessen, wenn die Sekundärbatterie mit Strom durch die Lade/Entlade- Einheit aufgeladen wird, welche mit der Sekundärbatterie in der Nacht verbunden ist, und die gemessenen Daten werden durch den A/D-Wandler an den Computer weitergeleitet. Überschußenergie-Entlade-Stromdaten, Überschußenergie-Entlade- Spannungsdaten und Überschußenergie-Entlade-Temperatur über einen Überschußstrom-Entlade-Zeitverlauf werden durch Sensoren gemessen, wenn die Sekundärbatterie Überschußstrom durch die Lade/Entlade-Einheit entlädt, welche mit der Sekundärbatterie verbunden ist, und die gemessenen Daten werden durch den A/D-Wandler an den Computer weitergeleitet. Die Fehlerfreiheit der Batterie kann aus diesen gemessenen Daten bekannt sein. Eine entladene Kapazität, welche an die Lasten entladen wird, und eine Überschußstrom-Entlade-Kapazität, welche an die Lade/Entlade-Einheit entladen wird, kann von Entlade-Stromdaten und dem Überschußstrom-Entladestrom bekannt sein, und der Entlade-Betrieb der Sekundärbatterie kann so gesteuert werden, daß die Batterie nicht auf eine Spannung entladen wird unterhalb der End-Entlade-Spannung, d. h., so daß die Sekundärbatterie nicht überentladen wird durch Verwenden der Entlade- Spannungsdaten und der Überschußstrom-Entlade-Spannungsdaten. Die aufgeladene Kapazität, welche in der Sekundärbatterie aufgeladen wurde, kann von den Ladestromdaten bekannt sein. Die Steigerung der Spannung von einer Lithium- Batterie auf ihre End-Aufladespannung kann von den Ladespannungsdaten bekannt sein, und somit kann die Überladung der Lithium-Batterie verhindert werden. Die End-Aufladespannung von einer Nickel-Kadmium-Batterie kann von der Variation der Spannung in dem Endstadium des Auflade-Vorgangs bekannt sein, und somit kann ein Aufladen beendet werden, bevor die Nickel-Kadmium- Batterie überladen wird.
Anders als eine Nickel-Kadmium-Batterie weist eine Nickel-Metall-Hydrid- Batterie eine geringere Spannungsvariation in dem Endstadium des Aufladens auf. Daher ist es wünschenswert, eine Temperaturvariation zu berücksichtigen, zusätzlich zur Spannungsvariation im Bestimmen der Zeit, um ein Aufladen zu stoppen, um eine Überladung zu verhindern. Bezüglich anderer Arten von Batterien, ist ein anormaler Anstieg von Temperatur ein Hinweis auf den anormalen Zustand von Batterien. Da eine Auflade-Effizienz und Entlade-Effizienz von Temperatur abhängig sind, ist es zu bevorzugen, Temperaturdaten beim Korrigieren aufgeladener und entladener Kapazität zu verwenden, weil aufgeladene Kapazität und entladene Kapazität abhängig von der Temperatur sind.
Wünschenswerterweise werden die zuvorgenannten Daten für eine Aufladerate, Entladerate und Temperatur korrigiert. Die Standard-Charakteristika-Daten, wie beispielsweise die inhärente Auflade-Effizienz, Entlade-Effizienz und Temperatur-Charakteristik von der Sekundärbatterie werden in dem Speicher gespeichert. Die Auflade-Stromdaten und die Entlade-Stromdaten, welche an den AJD- Wandler weitergegeben werden, werden integriert, um aufgeladene Kapazität und entladene Kapazität zu bestimmen. Die aufgeladene Kapazität wird in einem Echtzeitmodus in eine umgewandelte, aufgeladene Kapazität umgewandelt, d. h. eine Kapazität, welche an der Entladerate verfügbar ist und unter dem Temperaturzustand zu dem Zeitpunkt, wenn die Entlade-Stromdaten erhalten werden, auf der Basis der Auflade-Effizienz, der Entlade-Effizienz und der Temperatur- Charakteristik, welche in dem Speicher gespeichert sind, wird erhalten. Die Entlade-Kapazität wird von der umgewandelten, aufgeladenen Kapazität abgezogen, welche in dem Echtzeitmodus bestimmt wurde, um eine Restkapazität zu bestimmen. Somit können die Restkapazitäten zu der derzeitigen Temperatur und zu der derzeitigen Strom-Entladerate angezeigt werden. Da z. B. die mögliche Entfernung einer Wegstrecke eines Elektrofahrzeugs abhängig von dem Zustand der Straße ist, nämlich die mögliche Entfernung einer Wegstrecke entlang einer Bergabfahrt länger ist als einer Bergauffahrt, kann die mögliche Entfernung einer Wegstrecke auf der Basis der Entlade-Effizienz gemäß dem Zustand der Straße geschätzt werden und die geschätzte mögliche Entfernung der Wegstrecke kann angezeigt werden.
Da die Entlade-Effizienz abhängig von der Temperatur ist und jahreszeitlichen Änderungen unterliegt, kann eine mögliche Entfernung einer Wegstrecke, welche durch Berücksichtigen der Temperatur-Charakteristik bestimmt wurde, angezeigt werden.
Überschußstrom-Entlade-Kapazität kann bestimmt werden durch Integrieren der Überschußstrom-Entlade-Stromdaten, und die Überschußstrom-Entlade-Kapazität kann angezeigt werden. Da sich die Überschußstrom-Entlade-Kapazität als verbilligte elektrische Energie verkaufen läßt, wird die Überschußstrom-Entlade- Kapazität an die Lade/Entlade-Einheit weitergeleitet, welche an die Sekundärbatterie und das Stromsystem, die Vielzahl von Stromspeichereinheiten und die Vielzahl von Lasten angeschlossen ist. Vorzugsweise ist die Lade/Entlade-Einheit des Messens und Anzeigens der Kapazität in der Lage.
Es ist wünschenswert, den Überschußstrom von der Sekundärbatterie in einem Modus, welcher mit den optimalen Entlade-Bedingungen für die Sekundärbatterie übereinstimmt, zu entladen, um die Fehlerfreiheit der Sekundärbatterie sicherzustellen und um die Zyklus-Lebensdauer der Sekundärbatterie zu verlängern. Es ist vorteilhaft, den Überschußstrom der Sekundärbatterie in Übereinstimmung mit optimalen Entlade-Bedingungen zu entladen, welcher im Speicher gespeichert sind, wenn der Überschußstrom an die Lade/Entlade-Einheit entladen wird, welche an die Sekundärbatterie angeschlossen ist und an ein Stromsystem anschließbar ist. Die optimalen Lade- und Entlade-Bedingungen sind Teile von Informationen über ein Entlade-Verfahren, welches z. B. zumindest eines spezifiziert von maximaler Entlade-Kapazität, Entlade-Strom, Entlade-Spannung, Entlade-Zeit und eine untere Grenzspannung. Noch konkreter werden Entlade-Bedingungen wie Batterie-Charakteristik-Daten, welche Entlade-Modi enthalten, wie beispielsweise Konstantstrom-Entlade-Modus, ein Konstant-Spannungs-Entlade-Modus, ein Impuls-Entlade-Modus und Kombinationen von solchen Entlade-Modi, ein optimaler Strom, eine optimale Spannung, und ein Entlade-Unterbrechnungs- Modus, wie beispielsweise ein Zeitunterbrechungs-Modus und ein Spannungs- Unterbrechungs-Modus, im voraus in dem Speicher gespeichert. Auflade- Informationen, welche Auflade-Bedingungen ähnlich zu den Entlade- Bedingungen spezifizieren, werden zum Aufladen verwendet. Wenn nur eine der Batterien eines Batterie-Satzes zerstört ist, wird die zerstörte Batterie überentladen und die Zyklus-Lebensdauer derselben wird deutlich verkürzt. Es ist wünschenswert, ein Steuerverfahren zu verwenden, welches durch Berücksichtigen des Typs, der Größenordnung und der Sicherheit der Batterie bestimmt wurde, um eine Zeitunterbrechung oder Spannungsunterbrechung auf der Basis von überwachten Spannungsvariationen auszuführen.
Die verfügbare Entlade-Kapazität, welche in dem zukünftigen (nächsten) Entlade- Zyklus entladen wird und die Zyklus-Lebensdauer der Sekundärbatterie können von den vergangenen Auflade-Kapazitäten der Sekundärbatterie und dem Modus der Änderung von aufgeladener Kapazität geschätzt werden. Ursachen der Reduzierung der Kapazität der Sekundärbatterie, wie beispielsweise der Verbrauch des Elektrolyts, der Verschlechterung der positiven Elektrode und der Verschlechterung der negativen Elektrode können bestimmt werden von dem Modus der Reduzierung der Kapazität. Eine Über-Entladung der Batterie kann durch Bestimmen der verfügbaren Entlade-Kapazität und der möglichen Entlade-Zeit der Batterie und ein entsprechendes Entladen des Überschußstroms vermieden werden. Ähnlich wird die Sekundärbatterie in einem Modus aufgeladen, welcher mit den optimalen Ladebedingungen, welche in dem Speicher gespeichert sind, übereinstimmen, wenn die Sekundärbatterie durch die Lade/Entlade-Einheit bei Nacht aufgeladen wird, in welcher eine Überladung der Sekundärbatterie verhindert werden kann durch Bestimmen der verfügbaren Entlade-Kapazität und der möglichen Entlade-Zeit und ein entsprechendes Aufladen der Sekundärbatterie.
Es ist wünschenswert, im voraus Überschußstrom-Entlade-Stunden zu bestimmen. Z. B. wird das Entladen des Überschußstroms unterbrochen, wenn der Überschußstrom nicht vollständig entladen wurde. Die Ladekapazität, welche in dem vorhergehenden Auflade-Zyklus bestimmt wurde, wird als Ladekapazität verwendet. Vorzugsweise wird die Überschußstrom-Entlade-Kapazität bestimmt auf der Basis der Restkapazität, wobei der Typ der Batterie berücksichtigt wird, um die Fehlerfreiheit der Batterie sicherzustellen. Da eine Nickel-Kadmium-Batterie und eine Nickel-Metall-Hydrid-Batterie z. B. einer großen Selbstentladung unterliegen und einen Memory-Effekt aufweisen, ist es zu bevorzugen, 95% bis 100% der Entlade-Kapazität in einem Modus zu entladen, welcher mit den optimalen Entlade-Bedingungen übereinstimmt, welche für die zukünftig verfügbare Entlade- Kapazität der Batterie geändert wurden, wenn die Restkapazität in den Bereich von 0% bis 85% der Ladekapazität ist. Wenn die Restkapazität 85% oder höher der Ladekapazität ist, ist es besser, den Überschußstrom nicht zu entladen. Somit werden Aufladen und Entladen vereinfacht und der Memory-Effekt kann verhindert werden. Da eine Lithium-Batterie o. ä. einer vergleichsweise kleinen Selbstentladung unterliegen, und die Zyklus-Lebensdauer einer Lithium-Batterie o. ä. reduziert wird, wenn dieselbe stark entladen wird, ist es wünschenswert, den Überschußstrom entsprechend 80% bis 95% der Entlade-Kapazität zu entladen in einem Modus, welcher mit optimalen Entlade-Bedingungen übereinstimmt, welche für die verfügbare Entlade-Kapazität der Batterie geändert wurden, wenn die Restkapazität in dem Bereich von 5% bis 80% der Ladekapazität ist. Wenn die Restkapazität weniger als t % der Ladekapazität beträgt, ist es besser den Überschußstrom nicht zu entladen, weil eine weitere Entladung die Zyklus- Lebensdauer der Batterie reduziert. Wenn die Restkapazität 80% oder höher der Ladekapazität beträgt, ist es wünschenswert, den Überschußstrom nicht zu entladen, um ein Laden und Entladen zu vereinfachen.
Die gesamte Kapazität der Batterie kann zu jedem Entladen bekannt sein und die Restkapazität der Batterie kann genau bestimmt werden, wenn der Überschußstrom entladen wird, wobei die Leistung der Batterie berücksichtigt wird. Die Zyklus-Lebensdauer der Batterie und die zukünftige Kapazität der Batterie können von der Gesamtkapazität der Batterie und der Restkapazität bestimmt werden. Entsprechend kann eine Lade/Entlade-Steuerung gemäß der Änderung der Leistung der Batterie durchgeführt werden, und dadurch die Fehlerfreiheit der Batterie verbessert werden.
Ein Aufladen der Batterie mit dem Strom der günstigen Nachtzeittarife während der Nacht und ein Verwenden des Überschußstroms während des Tages sind wirtschaftlich vorteilhaft.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist ein Blockdiagramm eines Sekundärbatterie-Speichersystems in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 ist ein Blockdiagramm eines Sekundärbatterie-Speichersystems in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung;
Fig. 3 ist ein Blockdiagramm eines Sekundärbatterie-Speichersystems in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung;
Fig. 4 ist ein Blockdiagramm eines Sekundärbatterie-Speichersystems in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung;
Fig. 5 ist ein Flußdiagramm eines Ablaufs zum Steuern einer Sekundärbatterie in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung;
Fig. 6 ist ein Graph, welcher Lade-/Entlade-Zyklus-Charakteristika einer Sekundärbatterie in einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 7 ist ein Graph, welcher im Vergleich die Restkapazitätsanzeigen und die tatsächlichen Restkapazitäten der zweiten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 8 ist ein Graph, welcher die Lade-/Entlade-Zyklen der Sekundärbatterien in einer dritten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 9 ist ein Graph, welcher vergleichsweise Restkapazitätsanzeigen und Restkapazitäten in einem vergleichenden Beispiel 1 zeigt; und
Fig. 10 ist ein Graph, welcher die Lade-/Entlade-Zyklus-Charakteristika von Sekundärbatterien in einem vergleichenden Beispiel 1 zeigt.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden im Detail im folgenden beschrieben.
Die Ausführungsformen sind beispielhaft und nicht beschränkend.

Erstes Ausführungsbeispiel

Fig. 1 zeigt ein Sekundärbatterie-Speichersystem in einer ersten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung. Obwohl die erste Ausführungsform eine der besten Möglichkeiten zum Ausführen der Erfindung ist, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Bezugnehmend auf Fig. 1, sind eine Last 1 und eine Lade/Entlade-Einheit 2, welche an ein Stromsystem anschließbar ist, an einer Sekundärbatterie 3 angeschlossen. Eine Vielzahl von Stromspeichereinheiten 4 sind in paralleler Kombination mit der Lade/Entlade-Einheit 2 angeordnet, welche an ein Stromversorgungssystem angeschlossen ist. Eine Vielzahl von Lasten 5 ist an die Lade/Entlade-Einheit 2 oder die Stromspeichereinheiten 4 angeschlossen. Eine Signalleitung 30, welche durch gestrichelte Linien gekennzeichnet ist, ist an einen Controller 7 angeschlossen, welcher in der Lade/Entlade-Einheit 2 enthalten ist. Eine Detektiervorrichtung 40 detektiert einen Reststrom in der Sekundärbatterie.
Falls notwendig, ist das Sekundärbatterie-Speichersystem mit einer Einrichtung versehen, welche in Fig. 1 bis 4 nicht gezeigt ist, zum Zuführen von Strom direkt von dem Stromversorgungssystem zu den Lasten 5 oder den Stromspeichereinheiten 4, wobei die Lade/Entlade-Einheit 2 umgangen wird. Wenn das Sekundärbatterie-Stromspeichersystem mit solch einer Einrichtung versehen ist, ist es wünschenswert, daß das Sekundärbatterie-Speichersystem mit einer Signalleitung versehen ist zum Übertragen von Signalen, welche gemessene Werte darstellen, wie beispielsweise den Betrag von verwendetem Strom, an den Controller 7 der Lade/Entlade-Einheit 2. Beträge von Strom, welche angewendet wurden auf und zugeführt wurden von der Sekundärbatterie 3 und den Stromspeichereinheiten 4 werden gemessen durch Meßvorrichtungen, und gemessene Daten werden durch die Signalleitung zum Controller 7 der Lade/Entlade-Einheit 2 geschickt.
Die Sekundärbatterie 3, die Stromspeichereinheiten 4 und die Lasten 5 sind mit Sensoren (Meßeinrichtungen) versehen.
Zuerst wird die Sekundärbatterie 3 an die Lade/Entlade-Einheit 2 angeschlossen, um die Sekundärbatterie 3 mit dem Nachtzeittarif-Strom aufzuladen. Nachdem die Sekundärbatterie aufgeladen worden ist, wird die Sekundärbatterie 3 an die Last 1 angeschlossen, um die Sekundärbatterie 3 zu entladen. Nach dem Entladen wird die Sekundärbatterie 3 von der Last 1 getrennt und an die Lade/Entlade-Einheit 2 angeschlossen, um den Überschußstrom der Sekundärbatterie 3 während der Tageszeittarif-Stunden zu entladen. Ein Controller 6, welcher in der Sekundärbatterie 3 enthalten ist, steuert die Sekundärbatterie 3 zum Entladen des Überschußstroms, welcher nach dem Aufladen der Last 1 verbleibt, d. h. der Restkapazität, in einem Modus, welcher mit optimalen Entlade-Bedingungen in den Tageszeittarif- Stunden übereinstimmt. Die Entladung des Überschußstroms wird während der Nachtzeittarif-Stunden gestoppt und die Sekundärbatterie wird aufgeladen. In diesem Zustand stimmt die Auflade-Kapazität nicht mit der Kapazität der Batterie überein, weil die Batterie eine Restkapazität aufweist. Daher wird die in dem vorhergehenden Auflade-Zyklus verwendete Ladekapazität verwendet als die Ladekapazität, welche beim Angeben der Restkapazität berücksichtigt wird. Der Controller 7 der Lade/Entlade-Einheit 2 mißt die Beträge von Strom, welche durch die Stromspeichereinheiten 4 oder die Lasten 5 benötigt werden, wählt die Stromspeichereinheit oder die Last aus und steuert die Sekundärbatterie 3, um die Überschußenergie an die ausgewählte Stromspeichereinheit oder Last zu liefern.
Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In dieser Ausführungsform sind eine Last 1 und eine Lade/Entlade-Einheit 2, welche an ein Stromsystem anschließbar ist, mit einer Sekundärbatterie 3 verbunden und Stromspeichereinheiten 4 sind in paralleler Kombination mit der Lade/Entlade-Einheit 2 angeordnet.
Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In dieser Ausführungsform sind eine Last 1 und eine Lade/Entlade-Einheit 2, welche an ein Stromsystem anschließbar ist, an eine Sekundärbatterie 3 angeschlossen und Lasten S sind an die Lade/Entlade-Einheit 2 angeschlossen.
Fig. 4 zeigt eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In dieser Ausführungsform sind eine Last 1 und eine Lade/Entlade-Einheit 2, welche an ein Stromsystem anschließbar ist, an eine Sekundärbatterie 3 angeschlossen und Serienschaltungen jeweils von einer Stromspeichereinheit 4 und einer Lasten 5 sind in paralleler Verbindung mit der Lade/Entlade-Einheit 2 angeordnet.

Zweite Ausführungsform

Fig. 5 ist ein Flußdiagramm eines Steuerablaufs, welcher durch die Controller 6 der Sekundärbatterien 3 der Fig. 1 bis 4 ausgeführt werden soll. Der Steuerablauf wird im folgenden mit Bezug auf Fig. 1 bis 5 beschrieben werden. Die Sekundärbatterie 3 ist mit einem Controller 6, einem A/D-Wandler 8 und einem Speicher 9 versehen. Der Speicher 9 ist in der Lage Standard-Charakteristika-Daten auf die spezifischen Charakteristika der Sekundärbatterie 3 zu speichern, einschließlich Auflade-Effizienzen 10, Entlade-Effizienzen 11, Temperatur-Charakteristika 12 und optimalen Lade- und Entlade-Bedingungen 13. Die optimalen Lade- und Entlade-Bedingungen 13 spezifizieren Lade- und Entlade-Modi, wie beispielsweise Konstantstrom-Entlade-Modus und einen Konstantspannungs-Entlade-Modus, Ströme und Spannungen, Unterbrechungsspannungen, Auflade-Kapazitäten, Entlade-Kapazitäten, Auflade-Zeiten und Entlade-Zeiten.
Wenn die Sekundärbatterie 3 an die Lade/Entlade-Einheit 2 zum Aufladen angeschlossen wird, wird die Sekundärbatterie 3 zum Aufladen gemäß der optimalen Auflade-Bedingungen gesteuert. Bei jedem Auflade-Zyklus empfängt ein A/D- Wandler Auflade-Operationsdaten, welche Auflade-Stromdaten 14, Auflade- Spannungsdaten 15 und Auflade-Temperaturdaten 16 umfassen. Die Auflade- Spannungsdaten 15 sind notwendig zum Bestimmen eines Aufladens bei einer unterbrochenen Spannung. Die Auflade-Temperaturdaten 16 werden zum Detektieren des End-Auflade-Zustands für eine Nickel-Metall-Hydrid-Batterie verwendet. Die Temperaturdaten 15 werden zum Detektieren der anormalen Bedingungen der Batterie verwendet, wenn die Temperatur der Batterie anormal ansteigt. Die Auflade-Stromdaten 14 werden integriert, um eine aufgeladene Kapazität zu erhalten.
Wenn die Sekundärbatterie 3 an die Last 1 angeschlossen wird und Strom, welcher in der Sekundärbatterie 3 gespeichert ist, in die Last 1 entladen wird, empfängt der A/D-Wandler 8 Entlade-Operationsdaten, welche Entlade-Stromdaten 17, Entlade-Spannungsdaten 18 und Entlade-Temperaturdaten 19 einschließen. Die Entlade-Spannungsdaten 18 sind notwendig zum Bestimmen einer Entladung bei einer Spannungsunterbrechung. Die Entlade-Stromdaten 17 werden integriert, um eine entladene Kapazität zu erhalten. Die entladene Kapazität wird in einem Echtzeit-Modus für eine Entladungsrate, und einer Temperatur, welche durch die Entlade-Temperaturdaten 19 dargestellt ist, in eine verfügbare Entlade-Kapazität umgewandelt, d. h. umgewandelte Ladekapazität zum Bestimmen einer Restkapazität. Die Restkapazität wird durch Subtrahieren der entladenen Kapazität von der umgewandelten Auflade-Kapazität erhalten.
Wenn die Sekundärbatterie 3 an die Lade/Entlade-Einheit 2 angeschlossen wird, um den Überschußstrom zu entladen, wird die Entlade-Operation der Sekundärbatterie 3 gemäß den optimalen Lade- und Entlade-Bedingungen 13 gesteuert. Bei jeder Überschußstrom-Entlade-Operation empfängt der AJD-Wandler 8 Überschußstrom-Entlade-Operationsdaten, welche Überschußstrom-Entlade- Stromdaten 20, Überschußstrom-Entlade-Spannungsdaten 21 und Überschußstrom-Temperaturdaten 22 enthalten. Die Überschußstrom-Entlade-Stromdaten 20 werden integriert, um eine Überschußstrom-Entlade-Kapazität zu erhalten, und die Überschußstrom-Entlade-Kapazität wird angezeigt. Die Überschußstrom- Entlade-Kapazität kann durch die Lade/Entlade-Einheit 2 an die Stromspeichereinheiten 4 und die Lasten 5 übertragen werden. Beim Verkaufen des Überschußstroms ist es zu bevorzugen, einen Geldbetrag entsprechend des Überschußstroms anzugeben, wenn notwendig.
Fig. 6 zeigt die Lade- und Entlade-Zyklus-Charakteristika der Sekundärbatterien und Fig. 7 zeigt die Variation des Unterschieds zwischen der Restkapazitätsanzeige und tatsächlicher Restkapazität mit der Anzahl der Lade- und Entlade-Zyklen. Die Kapazitäten einer Blei-Säure-Batterie B, einer Nickel-Kadmium-Batterie D, einer Nickel-Wasserstoff-Batterie A und einer Lithium-Batterie E nehmen leicht ab, wenn die Anzahl von Lade- und Entlade-Zyklen ansteigt, und die mögliche Anzahl von Lade- und Entlade-Zyklen für solche Batterien ist nicht weniger als 1000. Der Unterschied zwischen der Restkapazitätsanzeige und der tatsächlichen Restkapazität ist sehr gering.

Dritte Ausführungsform

Wenn eine Sekundärbatterie 3 eine Nickel-Kadmium-Batterie oder eine Nickel- Metall-Hydrid-Batterie ist, steuert ein Controller 6 die Sekundärbatterie 3 zum Entladen, so daß 95% bis 100% der Entlade-Kapazität entsprechend einer verfügbaren Entlade-Kapazität entladen wird in einem Modus, welcher optimalen Entlade-Bedingungen entspricht, wenn die Restkapazität 0 bis 85% der Ladekapazität der Sekundärbatterie 3 beträgt.
Wenn die Restkapazität 85% oder mehr der Ladekapazität beträgt, wird eine Überschußstrom-Entladung nicht ausgeführt. Wenn die Sekundärbatterie 3 eine Lithium-Batterie ist, steuert der Controller 6 die Sekundärbatterie 3, so daß 80% bis 95% der Entlade-Kapazität entsprechend einer verfügbaren Entlade-Kapazität entladen wird in einem Modus, welcher optimalen Entlade-Bedingungen entspricht, wenn die Restkapazität 5 % bis 80% der Ladekapazität beträgt. Wenn die Restkapazität 5% oder weniger der Ladekapazität beträgt, wird eine Überschußstrom-Entladung nicht ausgeführt. Wenn die Restkapazität 80% oder mehr der Ladekapazität beträgt, wird eine Überschußstrom-Entladung nicht ausgeführt.
Fig. 8 zeigt die Lade- und Entlade-Zyklus-Charakteristika der Batterie gemäß dem Steuerbetrieb des Controllers. Die Kapazitäten einer Nickel-Kadmium-Batterie, einer Nickel-Metall-Hydrid-Batterie und einer Lithium-Batterie nehmen leicht ab, wenn die Anzahl von Lade- und Entlade-Zyklen ansteigt. Die mögliche Anzahl von Lade- und Entlade-Zyklen für solche Batterien ist nicht weniger als 1200.

Vergleichsbeispiel 1

In einem Sekundärbatterie-Stromspeichersystem in einem Vergleichsbeispiel 1 ist eine Last 1 und eine Lade/Entlade-Einheit 2 an eine Sekundärbatterie 3 angeschlossen. Die Sekundärbatterie 3 ist an die Lade/Entlade-Einheit 2 angeschlossen und die Sekundärbatterie 3 wird mit Nachtzeittarifstrom aufgeladen. Dann wird die Sekundärbatterie 3 an die Last 1 angeschlossen und der Strom, welcher in der Sekundärbatterie 3 gespeichert ist, wird in die Last 1 entladen. Nach einem Entladen wird die Sekundärbatterie 3 von der Last 1 getrennt und wird an der Lade/Entlade-Einheit 2 angeschlossen, um die Sekundärbatterie 3 mit Nachtzeittarifstrom aufzuladen. Die Restkapazität der Sekundärbatterie wird durch Subtrahieren einer entladenen Kapazität von einer Ausgangskapazität bestimmt. Fig. 9 zeigt den Unterschied zwischen Restkapazitätanzeige und tatsächlicher Restkapazität. Wie es von Fig. 9 offensichtlich ist, steigt der Unterschied an, wenn die Anzahl von Lade- und Entlade-Zyklen ansteigt, und demzufolge ist eine genaue Restkapazitätsanzeige unmöglich. Fig. 10 zeigt die Lade- und Entlade-Zyklus- Charakteristika von Batterien. Wie es von Fig. 10 offensichtlich ist, nehmen die Kapazitäten einer Blei-Säure-Batterie, einer Nickel-Kadmium-Batterie, einer Nickel-Metall-Hydrid-Batterie und einer Lithium-Batterie stark ab, wenn die Anzahl von Lade- und Entlade-Zyklen ansteigt und die Lebensdauern von solchen Batterien befinden sich in dem Bereich von 500 bis 700 Lade- und Entlade-Zyklen.
Wie es von der vorhergehenden Beschreibung offensichtlich ist, kann gemäß der vorliegenden Erfindung die Fehlerfreiheit der Batterie sichergestellt werden, und eine Aufladung und Entladung effizient ausgeführt werden. Die Sekundärbatterie kann mit günstigem Nachtzeittarifstrom in der Nacht aufgeladen werden und die Überschußenergie kann Lasten während der Tageszeit zugeführt werden.

Claims

1. Ein Sekundärbatterie-Stromspeichersystem umfassend:

eine Lade/Entlade-Einheit (2), welche an ein Stromsystem und an zumindest eine Last (5) und/oder an zumindest eine Stromspeicher-Einheit (4) anschließbar ist; und eine Einrichtung zum Anschließen der Lade/Entlade-Einheit an die Sekundärbatterie (3), wobei die Sekundärbatterie (3) an eine Sekundärbatterie-Last (1) anschließbar ist,

dadurch gekennzeichnet, daß

das System weiterhin eine Einrichtung (7) zum Bestimmen einer verfügbaren Entlade-Kapazität der Sekundärbatterie und Steuereinrichtung (6) zum Steuern des Systems auf der Basis der von der zumindest einen Last (5) und/oder der zumindest einen Stromspeicher-Einheit (4) empfangenen Informationen umfaßt, so daß vor dem Laden der Sekundärbatterie (3) Strom in der Sekundärbatterie (3) an zumindest eine ausgewählte der zumindest einen Last und/oder zumindest einen Stromspeicher-Einheit entladen wird, wenn ein bestimmter Überschuß-Reststrom der Sekundärbatterie innerhalb eines vorbestimmten Bereichs, 0% bis 85% für einen NiCd- oder NiH-Batterietyp und 5 % bis 80% für einen Li-Batterietyp, ist.

2. Verfahren zum Betreiben eines Sekundärbatterie-Stromspeichersystems, umfassend:

eine Lade/Entlade-Einheit (2), welche an ein Stromsystem und an zumindest eine Last (5) und oder an zumindest eine Stromspeicher-Einheit (4) anschließbar ist; und eine Einrichtung zum Anschließen der Lade/Entlade-Einheit an eine Sekundärbatterie (3), wobei die Sekundärbatterie (3) an eine Sekundärbatterielast (1) anschließbar ist,

dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren umfaßt:

Empfangen von Informationen von der zumindest einen Last (5) und/oder der zumindest einen Stromspeicher-Einheit (4);

Erhalten einer Maßes eines Überschuß-Reststroms der Sekundärbatterie; und

Entladen von Strom in der Sekundärbatterie (3) vor dem Laden der Sekundärbatterie (3) an zumindest eine ausgewählte der zumindest einen Last (5) und/oder zumindest einen Stromspeicher-Einheit (4), wenn der Reststrom innerhalb eines vorbestimmten Bereichs, 0% bis 85% für einen NiCd- oder NiH-Batterietyp und 5% bis 80% für einen Li-Batterietyp, ist.

3. Ein Elektrofahrzeug, welches den in Anspruch 1 definierten Sekundärbatterie- Stromspeicher verwendet.

4. Ein Elektrofahrzeug, welches eine Sekundärbatterie (3) und eine Sekundärbatterielast (1), welche an die Sekundärbatterie (3) anschließbar ist, umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß

das Fahrzeug weiterhin eine Einrichtung (7) zum Bestimmen einer verfügbaren Entlade-Kapazität der Sekundärbatterie umfaßt, so daß der Strom in der Sekundärbatterie vor dem Laden der Sekundärbatterie (3) entladen wird, wenn ein bestimmter Überschuß-Reststrom der Sekundärbatterie innerhalb eines vorbestimmten Überschuß-Reststroms der Sekundärbatterie innerhalb eines vorbestimmten Bereichs, 0% bis 85% für einen NiCd- oder NiH-Batterietyp und 5% bis 80% für einen Li-Batterietyp, ist.