電池控制裝置、電池系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種能夠附加對電池本體以外的部件的限制地實施電流限制的電池控制裝置。本發(fā)明的電池控制裝置具備按多個時間窗寬度分別記述被容許的平均電流的平均電流表，并按照該記述限制電池電流。
【專利說明】電池控制裝置、電池系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及控制電池的技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]在以電為動力行駛的車輛中，搭載有鉛電池、鎳氫電池、鋰離子電池等蓄電池?；旌蟿恿嚮螂妱榆囆旭倳r所需的電力由這些蓄電池提供。
[0003]下述專利文獻I中，作為用于適當?shù)卦O(shè)定電池的輸入限制和輸出限制的方法的技術(shù)，記載了將充放電電流的平方值的時間平均值與閾值進行比較，設(shè)定限制值。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)文獻
[0005]專利文獻
[0006]專利文獻1:日本特開2007-288906號公報
【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]發(fā)明要解決的技術(shù)問題
[0008]上述專利文獻I記載的技術(shù)中，謀求使電池的輸入輸出限制適當化，但實際上構(gòu)成電池的部件除了電池本體以外還存在多個，在這些部件各自中電流限制值有可能不同。為了最佳地使用電池，優(yōu)選按構(gòu)成電池的每個部件設(shè)定電流限制值并在該范圍內(nèi)使用電池。
[0009]本發(fā)明為了解決上述課題，其目的在于提供能夠附加關(guān)于電池本體以外的部件的限制地實施電流限制的電池控制裝置。
[0010]用于解決技術(shù)問題的技術(shù)手段
[0011]本發(fā)明的電池控制裝置具備將多個時間窗寬度的各自中被容許的電流平均值按每個時間窗寬度進行記述而得到的容許平均電流表，并按照該記述限制電池電流。
[0012]發(fā)明的效果
[0013]根據(jù)本發(fā)明的電池控制裝置，能夠考慮與電池連接的每個部件的電流限制，控制電池電流。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1是表示實施方式I的電池系統(tǒng)100及其周邊的結(jié)構(gòu)的圖。
[0015]圖2是表示單電池控制部121的電路結(jié)構(gòu)的圖。
[0016]圖3是用控制模塊表示電池組控制部150進行的處理內(nèi)容的圖。
[0017]圖4是表示存儲部180存儲的SOC表181的示例的圖。
[0018]圖5是用控制模塊表示電池組控制部150具備的容許電流運算部151的圖。
[0019]圖6是表示存儲部180存儲的內(nèi)部電阻表182的示例的圖。
[0020]圖7是表示存儲部180存儲的容許平均電流表183的結(jié)構(gòu)的圖。
[0021]圖8是電池組控制部150按每個窗寬度計算平均電流的示意圖。[0022]圖9是表示電池組控制部150對電池電流進行限制的處理的圖。
[0023]圖10是表示電池組控制部150對電池電流進行限制的處理的圖。
[0024]圖11是表示電池組控制部150變更限制電流的過程的圖。
[0025]圖12是表示電池組控制部150變更限制電流的過程的圖。
[0026]圖13是表示電池組控制部150對電池電流進行限制的處理的圖。
【具體實施方式】
[0027]以下，基于【專利附圖】

【附圖說明】本發(fā)明的實施方式。以下的實施方式中，以對于構(gòu)成插電式混合動力車(PHEV)的電源的電池系統(tǒng)應(yīng)用本發(fā)明的情況為例說明。
[0028]此外，以下實施方式中，以采用鋰離子電池的情況為例說明，此外也能夠使用鎳氫電池、鉛電池、雙電層電容器、混合電容器等。此外，以下的實施方式中將單電池串聯(lián)連接構(gòu)成電池組，但也可以將并聯(lián)連接的單電池串聯(lián)連接構(gòu)成電池組，還可以將串聯(lián)連接的單電池并聯(lián)連接構(gòu)成電池組。
[0029]<實施方式1:系統(tǒng)結(jié)構(gòu)>
[0030]圖1是表示本發(fā)明的實施方式I的電池系統(tǒng)100及其周邊的結(jié)構(gòu)的圖。電池系統(tǒng)100通過繼電器300和310與逆變器400連接，通過繼電器320和330與充電器420連接。電池系統(tǒng)100具備電池組110、單電池管理部120、電流檢測部130、電壓檢測部140、電池組控制部150、存儲部180。
[0031]電池組110由多個單電池111構(gòu)成。單電池管理部120監(jiān)視單電池111的狀態(tài)。電流檢測部130檢測電池系統(tǒng)100中流過的電流。電壓檢測部140檢測電池組110的總電壓。電池組控制部150控制電池組110。
[0032]電池組控制部150接收單電池管理部120發(fā)送的單電池111的電池電壓和溫度、電流檢測部130發(fā)送的電池系統(tǒng)100中流過的電流值、電壓檢測部140發(fā)送的電池組110的總電壓值。電池組控制部150基于接收的信息檢測電池組110的狀態(tài)。電池組控制部150的狀態(tài)檢測的結(jié)果，被發(fā)送至單電池管理部120和車輛控制部200。
[0033]電池組110將能夠蓄積和釋放電能(直流電力的充放電)的多個單電池111電串聯(lián)連接構(gòu)成。構(gòu)成電池組110的單電池111實施狀態(tài)的管理、控制，且按規(guī)定的單位數(shù)分組。分組的單電池111電串聯(lián)連接，構(gòu)成單電池分組112a、112b。構(gòu)成單電池分組112的單電池111的個數(shù)，可以在所有的單電池分組112中相同，也可以按每個單電池分組112使單電池111的個數(shù)不同。
[0034]單電池管理部120監(jiān)視構(gòu)成電池組110的單電池111的狀態(tài)。單電池管理部120具備對于每個單電池分組112設(shè)置的單電池控制部121。圖1中，與單電池分組112a和112b對應(yīng)地設(shè)置有單電池控制部121a和121b。單電池控制部121監(jiān)視和控制構(gòu)成單電池分組112的單電池111的狀態(tài)。
[0035]本實施方式I中，為了簡化說明，將4個單電池111電串聯(lián)連接構(gòu)成單電池分組112a和112b，將單電池分組112a和112b進一步電串聯(lián)連接成為合計具備8個單電池111的電池組110。
[0036]電池組控制部150與單電池管理部120，通過以光耦合器為代表的絕緣元件170和
信號通信單元160發(fā)送接收信號。[0037]對于電池組控制部150與構(gòu)成單電池管理部120的單電池控制部121a和121b之間的通信手段進行說明。單電池控制部121a和121b，按各自監(jiān)視的單電池分組112a和112b的電位從高到低的順序串聯(lián)連接。電池組控制部150向單電池管理部120發(fā)送的信號，通過絕緣元件170和信號通信單元160向單電池控制部121a輸入。單電池控制部121a的輸出通過信號通信單元160向單電池控制部121b輸入，最下級的單電池控制部121b的輸出通過絕緣元件170和信號通信單元160向電池組控制部150傳輸。本實施方式I中，單電池控制部121a與單電池控制部121b之間沒有經(jīng)過絕緣元件170,但也能夠通過絕緣元件170發(fā)送接收信號。
[0038]存儲部180存儲電池組110、單電池111、單電池分組112的內(nèi)部電阻特性、滿充電時的容量、極化電壓、劣化特性、個體差異信息、SOC與開路電壓(OCV:0pen CircuitVoltage)的對應(yīng)關(guān)系等信息。進而，也能夠預(yù)先存儲單電池管理部120、單電池控制部121、電池組控制部150等的特性信息。對于存儲部180存儲的信息，在后述的圖4、6和7中重新說明。
[0039]電池組控制部150使用從單電池管理部120、電流檢測部130、電壓檢測部140、車輛控制部200接收的信息、后述的SOC表181和內(nèi)部電阻表182,執(zhí)行用于對一個以上的單電池111的S0C、劣化狀態(tài)(SOH: State of Heal th )、可充放電的電流和電力(以下設(shè)充電側(cè)為正的值，放電側(cè)為負的值)、異常狀態(tài)、充放電量進行控制的運算等。然后，基于運算結(jié)果，向單電池管理部120和車輛控制部200輸出信息。
[0040]車輛控制部200用電池組控制部150發(fā)送的信息，控制通過繼電器300和310與電池系統(tǒng)100連接的逆變器400。此外，控制通過繼電器320和330與電池系統(tǒng)100連接的充電器420。車輛行駛時，電池系統(tǒng)100與逆變器400連接，使用電池組110蓄積的能量，驅(qū)動電動發(fā)電機410。充電時，電池系統(tǒng)100與充電器420連接，通過來自家用電源或充電站的電力供給進行充電。
[0041]充電器420在使用以家庭或充電站為代表的外部的電源對電池組110充電時使用。本實施例1中，充電器420構(gòu)成為基于來自車輛控制部200的指令控制充電電壓和充電電流等，但也可以基于來自電池組控制部150的指令實施控制。此外，充電器420可以與車輛的結(jié)構(gòu)、充電器420的性能、使用目的、外部電源的設(shè)置條件等相應(yīng)地設(shè)置在車輛內(nèi)部，也能夠設(shè)置在車輛的外部。
[0042]搭載了電池系統(tǒng)100的車輛系統(tǒng)起動并行駛的情況下，在車輛控制部200的管理下，電池系統(tǒng)100與逆變器400連接，使用電池組110中蓄積的能量驅(qū)動電動發(fā)電機410，再生時使用電動發(fā)電機410的發(fā)電電力對電池組110充電。在具備電池系統(tǒng)100的車輛與以家用或充電站為代表的外部電源連接時，基于車輛控制部200發(fā)出的信息，使電池系統(tǒng)100與充電器420連接，對電池組110充電直至成為規(guī)定的條件。通過充電而在電池組110中蓄積的能量，在下一次車輛行駛時使用，或者也用于使車輛內(nèi)外的電子部件等工作。進而，根據(jù)需要，存在向以家用電源為代表的外部電源釋放的情況。
[0043]圖2是表示單電池控制部121的電路結(jié)構(gòu)的圖。單電池控制部121具備電壓檢測電路122、控制電路123、信號輸入輸出電路124、溫度檢測部125。電壓檢測電路122測定各單電池111的端子間電壓?？刂齐娐?23從電壓檢測電路122和溫度檢測部125接收測定結(jié)果，通過信號輸入輸出電路124向電池組控制部150發(fā)送。此外，判斷單電池控制部121中一般安裝的隨著自放電和消費電流差異等而產(chǎn)生的單電池ill之間的電壓和SOC差異均等化的電路結(jié)構(gòu)是眾所周知的結(jié)構(gòu)，從而省略記載。
[0044]圖2中的單電池控制部121具備的溫度檢測部125，具有測定單電池分組112的溫度的功能。溫度檢測部125對單電池分組112整體測定一個溫度，使用該溫度作為構(gòu)成單電池分組112的單電池111的溫度代表值。溫度檢測部125所測定的溫度被用于用來檢測單電池111、單電池分組112、或電池組110的狀態(tài)的各種運算。圖2中以此為前提，在單電池控制部121設(shè)置了一個溫度檢測部125。雖然也能夠?qū)γ總€單電池111設(shè)置溫度檢測部125從而對每個單電池111測定溫度，基于各個單電池111的溫度執(zhí)行各種運算，但該情況下溫度檢測部125的數(shù)量增多，相應(yīng)地單電池控制部121的結(jié)構(gòu)變得復雜。
[0045]圖2中，簡易地表示了溫度檢測部125。實際在溫度測定對象上設(shè)置溫度傳感器，設(shè)置的溫度傳感器將溫度信息作為電壓輸出，對其測定的結(jié)果通過控制電路123被發(fā)送至信號輸入輸出電路124，信號輸入輸出電路124向單電池控制部121的外部輸出測定結(jié)果。實現(xiàn)這一系列流程的功能作為溫度檢測部125安裝在單電池控制部121中，溫度信息(電壓)的測定也能夠使用電壓檢測電路122。
[0046]圖3是電池組控制部150用于實現(xiàn)電池組110的充放電控制的、表示容許電流運算部151和平均電流監(jiān)視部152的控制模塊。對容許電流運算部151輸入SOC和溫度，在平均電流監(jiān)視部152中使用進出電池組110的電流值作為輸入。對容許電流運算部151的輸出與平均電流監(jiān)視部152的輸出進行比較，將較小的一方的值向外部輸出。
[0047]以下，說明用作容許電流運算部151的輸入的SOC的計算方法。
[0048]圖4是表示存儲部180存儲的SOC表181的示例的圖。SOC表181是記述有單電池111的OCV與單電池111的SOC的對應(yīng)關(guān)系的數(shù)據(jù)表。數(shù)據(jù)形式可以是任意的，此處為了方便說明，用曲線圖形式表示數(shù)據(jù)例。此外，本實施例中使用數(shù)據(jù)表，但也能夠使用數(shù)學式等表現(xiàn)OCV與SOC的對應(yīng)關(guān)系。只要是表示OCV與SOC的對應(yīng)關(guān)系的特性信息，是能夠從OCV向S0C、或從SOC向OCV轉(zhuǎn)換的方法即可。
[0049]OCV是單電池111的無負載時的電壓。在繼電器300、310、320、330閉合前，或繼電器300、310、320、330閉合而電池組110的充放電還未開始的狀態(tài)等時刻測定的單電池111的端子間電壓能夠判斷為0CV。進而，雖然正在實施電池組110的充電或放電，但在其電流值微弱的情況下也能夠視為0CV。
[0050]出入單電池111的電流值較大的情況下，單電池111中包括的內(nèi)部電阻產(chǎn)生不能忽略的電壓下降或電壓上升。此時的電池電壓是閉路電壓(CCV:Closed CircuitVoltage)，該條件下單電池控制部121難以直接掌握單電池111的0CV。為了在該情況下獲得0CV，需要使用單電池控制部121測定的單電池111的CCV、電流檢測部130測定的出入單電池111的電流1、預(yù)先存儲的單電池111的內(nèi)部電阻R、和關(guān)于極化電壓Vp的信息，由電池組控制部150根據(jù)下述式I計算0CV。通過將求得的OCV輸入圖4的表，獲得各時間點的 SOC。
[0051]下述式I的計算，能夠與是否正在使單電池111充放電無關(guān)地使電池組控制部150執(zhí)行。使用構(gòu)成電池組110的單電池111各自的OCV等對于每個單電池111計算S0C。
[0052]計算SOC的其他方法，已知有通過對出入單電池111的電流進行積分而獲得SOC的方法(SOC=初始S0C+100X / Idt/滿充電容量)。本實施方式中采用哪一種SOC計算方法都可以。對每個單電池111進行運算時能夠獲得每個單電池111的SOC，對電池組110整體一并進行運算時能夠獲得單電池111的平均的SOC。
[0053]為了按每個單電池111獲得S0C，采用通過對下述式I的CCV、R、Vp、上述電流進行積分來獲得SOC的SOC計算方法的情況下，需要按每個單電池111準備初始SOC和滿充電容量等作為計算用參數(shù)。
[0054]OCV=CCV -1 X R - Vp......(式 I)
[0055]電池組控制部150通過使用單電池控制部121檢測出的單電池111的OCV和SOC表181，能夠獲得單電池111的S0C。此外，也能夠?qū)坞姵?11的OCV進行合計求出電池組110的OCV。SOC特性按每個單電池111而不同的情況下，也可以對各個單電池111設(shè)置SOC 表 181。
[0056]對圖3所示的容許電流運算部151進行說明。容許電流運算部151使用上述的SOC和溫度，求出電池組110能夠最大地充放電的電流值(容許電流)。容許充電電流在SOC高時減小，在SOC低時增大，容許放電電流在SOC高時增大，在SOC低時減小。此外，單電池111的內(nèi)部電阻具有溫度特性，越是低溫時內(nèi)部電阻增大，所以容許充放電電流越是低溫越減小，越是高溫越增大。
[0057]圖5中表示有表示容許電流運算部151的運算內(nèi)容的控制模塊。設(shè)單電池111的最大端子電壓是Vmax時，能夠用下述式2求出容許充電電流。式2的OCV能夠使用式I的計算結(jié)果，通過對出入單電池111的電流進行積分而獲得SOC的情況下，也能夠使用將SOC的計算結(jié)果用圖4的SOC表181轉(zhuǎn)換為OCV的結(jié)果。圖5中，表示將SOC用作輸入的情況作為一例。式2的內(nèi)部電阻值能夠從圖6中所示的記述有與SOC和溫度對應(yīng)的內(nèi)部電阻值的數(shù)據(jù)表中取得。此外，本實施例中使用數(shù)據(jù)表，但也可以與圖4的SOC表181同樣地，用數(shù)學式等與數(shù)據(jù)表不同的手段表現(xiàn)溫度、SOC與內(nèi)部電阻的對應(yīng)關(guān)系，只要是與溫度和SOC對應(yīng)的內(nèi)部電阻的特性信息即可。 求出容許放電電流時，如下述式3所示，使用最小端子電壓Vmin即可。內(nèi)部電阻值在充電和放電下有較大不同的情況下，通過使容許充電電流和容許放電電流分別使用不同的內(nèi)部電阻值，能夠基于更可靠的容許充放電電流實施電池組110的充放電控制。
[0058]容許充電電流=(Vmax — 0CV) /內(nèi)部電阻值……(式2)
[0059]容許放電電流=(Vmin — 0CV) /內(nèi)部電阻值……(式3)
[0060]在容許充電電流的范圍內(nèi)對電池組110充電，在容許放電電流的范圍內(nèi)使電池組110放電時，能夠不脫離Vmax和Vmin地使電池組110充放電。然而，該容許電流只是為了使電池電壓限制在Vmax至Vmin的范圍內(nèi)，完全沒有考慮伴隨充放電的發(fā)熱等。單電池111的溫度上升時，劣化可能較快地進展，有時對于構(gòu)成電池系統(tǒng)100的單電池111以外的部件也需要考慮到發(fā)熱的管理。即，為了最佳地使用電池系統(tǒng)100，除了容許電流運算部151之外需要新追加考慮發(fā)熱的功能，本實施方式中設(shè)置了圖3所示的平均電流監(jiān)視部152。
[0061]以下說明平均電流監(jiān)視部152的詳細的處理內(nèi)容。圖7表示存儲部180中存儲的平均電流監(jiān)視部152所使用的容許平均電流表183的結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)例。容許平均電流表183是記述了每個時間窗容許的平均電流的數(shù)據(jù)表，也可以視為記述了構(gòu)成電池系統(tǒng)100的每個部件的短時間額定電流。短時間額定電流根據(jù)部件具有與其他部件相比時間窗寬度記述得更短、容許的平均電流值比其他部件更大等特征，將其用時間窗和容許的平均電流總結(jié)則可以獲得圖7的數(shù)據(jù)表。但是，不一定需要對所有部件記述容許平均電流，例如可以僅對實施電流限制的必要性高的部件進行記述，也可以對按一定程度整合的部件單位中的每一個記述容許平均電流。進而，也能夠不使用數(shù)據(jù)表，而是使用表示與時間窗對應(yīng)的容許平均電流的數(shù)學式等其他手段將容許平均電流的信息存儲到存儲部180。
[0062]<實施方式1:系統(tǒng)動作的原理>
[0063]圖8是表示電池組控制部150具備的平均電流監(jiān)視部152所進行的處理內(nèi)容的圖。平均電流監(jiān)視部152根據(jù)從時刻Tl起回溯時間窗寬度求得的出入電池組110的電流的絕對值的平均值是否超過容許平均電流表183中指定的容許平均電流，來判斷在時刻Tl是否對電流進行限制。
[0064]平均電流監(jiān)視部152求出從時刻Tl來看的各時間窗寬度中的出入電池組110的電流的絕對值的平均值，與容許平均電流表183中記述的與各時間窗寬度對應(yīng)的容許平均電流進行比較。某時間窗寬度中的平均電流超過容許平均電流表183內(nèi)的對應(yīng)的容許平均電流的情況下，以使時間窗寬度中的平均電流低于容許平均電流的方式實施限制。在多個時間窗寬度超過容許平均電流的情況下，通過將最小的容許平均電流設(shè)定為電流限制值，優(yōu)先地限制電流。
[0065]圖9是表示電池組控制部150具備的平均電流監(jiān)視部152正在限制電流的狀態(tài)的圖。以下，說明各時刻的動作。其中，此處容許電流運算部151計算的容許電流的結(jié)果是作為電池組110的上限值的XI。平均電流監(jiān)視部152的電流限制值的初始值也是與最短的時間窗對應(yīng)的容許平均電流Xl。
[0066]假設(shè)在時刻tl，某時間窗寬度中的出入電池組110的電流的絕對值的平均值超過了與該時間窗寬度對應(yīng)的容許平均電流。平均電流監(jiān)視部152將超過了的容許平均電流作為電流限制值實施限制，使得平均電流成為該容許平均電流以下。例如，設(shè)某窗寬度的容許平均電流是IOA時，同一窗寬度中的平均電流超過IOA的情況下判斷超過了容許平均電流，采用容許平均電流即IOA作為電流限制值。某一個窗寬度的容許平均電流是100A的情況下，同一窗寬度中的平均電流超過100A時，同樣將100A作為電流限制值。如圖3所示，電池組控制部150輸出的容許電流的最終值是容許電流運算部151的輸出和平均電流監(jiān)視部152的輸出中的較小的一方的值，所以在平均電流監(jiān)視部152輸出的電流限制值低于容許電流運算部151輸出的容許電流值的情況下，上述電流限制值作為電池組控制部150的最終的容許電流輸出，電池組110基于其進行充放電控制。
[0067]假設(shè)在時刻t2，所有時間窗寬度中的平均電流都成為容許平均電流以下。平均電流監(jiān)視部152判斷不需要實施限制，使電流限制值恢復初始值(與最短的時間窗對應(yīng)的XI)，將Xl作為容許電流輸出。此外，如圖10所示，電池系統(tǒng)100的周圍溫度是低溫的狀態(tài)下，單電池111的內(nèi)部電阻增大，因此容許電流運算部151的輸出減小。該狀態(tài)下的電池組控制部150的容許電流的輸出，到時刻tl為止采用容許電流運算部151的結(jié)果，tl至t2采用平均電流監(jiān)視部152的電流限制值，t2至t3再次采用容許電流運算部151的輸出。電池組控制部150之后進行同樣的動作。
[0068]<實施方式1:系統(tǒng)的動作流程>
[0069]以下，說明電池系統(tǒng)100使電池組110中流過的電流限制在容許平均電流以內(nèi)的
動作流程。[0070](步驟1:取得各時間窗寬度的平均電流)
[0071]電池組控制部150從電流檢測部130取得電池組110中流過的電流，用圖8中說明的手法，求出每個時間窗寬度中的平均電流。具體而言，設(shè)置圖7中所示的I秒、2秒、5
秒、......、60秒的時間窗，求出從當前的時刻起回溯了時間窗寬度的期間內(nèi)的電池組110的
充放電電流的絕對值的平均值。對于電池組110中流過的電流的時間歷史記錄，例如存儲到存儲部180中存儲即可。
[0072](步驟2:取得容許平均電流)
[0073]電池組控制部150用平均電流監(jiān)視部152讀取容許平均電流表183取得各時間窗寬度的容許平均電流。
[0074](步驟3:限制電池組110中流過的電流)
[0075]電池組控制部150將步驟I中求得的每個時間窗寬度中的出入電池組110的電流的絕對值的平均值，與步驟2中取得的每個時間窗寬度中的容許平均電流進行比較，按每個時間窗寬度確認平均電流是否超過容許平均電流。超過任一個時間窗寬度中的容許平均電流的情況下，平均電流監(jiān)視部152采用超過了的容許平均電流作為電流限制值。使用圖11進一步詳細說明，該情況下按時間窗2秒求得的平均電流Iave在時刻tl超過了與其對應(yīng)的容許平均電流即X2，所以平均電流監(jiān)視部152將電流限制值變更為X2。按時間窗5秒求得的平均電流超過對應(yīng)的容許平均電流X3的情況下，使平均電流監(jiān)視部152的電流限制值為X3，按時間窗60秒求得的平均電流超過容許平均電流X7的情況下采用X7作為電流限制值。因為電池組控制部150對平均電流監(jiān)視部152設(shè)定的電流限制值與容許電流運算部151的輸出進行比較并采用較小的一方，所以當平均電流監(jiān)視部152的電流限制值較小時電池組控制部150的最終的容許電流值采用它限制充放電電流。本步驟相當于圖9的時刻tl和t3。
[0076](步驟4:使電池組110中流過的電流限制復原)
[0077]電池組控制部150在使所有時間窗寬度下的平均電流限制在容許平均電流以內(nèi)的時刻，使平均電流監(jiān)視部152的電流限制值恢復為在步驟3進行限制之前的值。本步驟相當于圖9的時刻t2。
[0078](步驟5:反復以上的處理)
[0079]電池組控制部150在使電池系統(tǒng)100動作的期間反復執(zhí)行以上的步驟I?步驟4的處理。由此，能夠使電池組Iio的各時間窗寬度中的平均電流限制在容許平均電流的范圍內(nèi)。
[0080]〈實施方式1:總結(jié)〉
[0081]如上所述，本實施方式I的電池系統(tǒng)100具備記述每個時間窗寬度的容許平均電流的容許平均電流表183，按照該記述控制電池電流，使各時間窗寬度的出入電池組110的電流的絕對值的平均值為每個時間窗寬度的容許平均電流范圍以內(nèi)。由此，能夠考慮電池系統(tǒng)100具備的單電池111、或用于構(gòu)成電池組110的每個部件的短時間額定電流地控制電池電流。
[0082]<實施方式2>
[0083]實施方式I中，說明了將每個時間窗寬度的平均電流限制在容許范圍內(nèi)。其具體手法是在各窗寬度計算出平均電流lave，并與和各窗寬度對應(yīng)的容許平均電流進行比較，在求得的平均電流Iave超過容許平均電流的情況下，將容許平均電流作為電流限制值實施控制(圖11)。此處，在檢測到平均電流Iave超過限制值的情況下，如果考慮超過的電流的量地決定電流限制值，則能夠?qū)崿F(xiàn)最佳的限制處理。
[0084]于是，本發(fā)明的實施方式2中，提出了在平均電流Iave超過容許平均電流的情況下考慮超過的量地設(shè)定電流限制值的電池組控制部150。電池系統(tǒng)100的結(jié)構(gòu)與實施方式I大致相同，因此以下以不同點為中心說明。
[0085]圖12是表示電池組控制部150變更電池電流的電流限制值的過程的圖。實施方式I的圖11中，說明了平均電流監(jiān)視部152例如按時間窗2秒求出平均電流lave，當其超過容許平均電流X2的情況下，將電流限制值從Xl切換至X2。用該手法不能使平均電流Iave超過容許平均電流X2的量反映到電流限制值，不能可靠地限制電池電流。于是，本實施方式2中，在超過容許平均電流X2的情況下，將電流限制值從Xl切換至X2，并與超過的量相應(yīng)地變更電流限制值。
[0086]電池組控制部150具備的平均電流監(jiān)視部152按每個時間窗寬度求出出入電池組110的電流的絕對值的平均值，如圖12所示，例如，在時刻tl檢測到按時間窗2秒求得的平均電流Iave超過了時間窗2秒的容許平均電流X2的情況下，如式4所示地求出反映平均電流超過容許平均電流的量的電流限制值。使用反映了 Iave超過容許平均電流的電流限制值來限制出入電池的電流值，對電池組110最佳地進行充放電控制。
[0087]X2，=X2 — (lave — X2)......(式 4)
[0088]〈實施方式2:總結(jié)〉
[0089]如上所述，本實施方式2的電池系統(tǒng)100中，當各個時間窗寬度的平均電流超過容許平均電流表183中記述的容許平均電流時，設(shè)定減去超過該容許平均電流的量后得到的電流限制值。由此，能夠?qū)崿F(xiàn)使平均電流限制在容許平均電流以內(nèi)且考慮了超過的電流的電池組110的充放電控制。
[0090]<實施方式3>
[0091]本實施方式中對電池組控制部150具備的平均電流監(jiān)視部152附加了變更。實施方式I中按每個窗寬度求出出入電池組110的電流的絕對值的平均值，在超過容許平均電流的情況下，將容許平均電流設(shè)定為電流限制值。此處，如圖11所示設(shè)時間窗I秒的容許平均電流Xl作為電流限制值的初始值，按時間窗2秒求得的平均電流超過與時間窗2秒對應(yīng)的容許平均電流X2的情況下，將電流限制值從初始值Xl變更至X2，所以能夠減小出入電池組110的電流。然而，在得到超過時間窗I秒的容許平均電流Xl的平均電流的情況下，電流限制值從作為初始值的Xl變更為作為容許平均電流的XI。即，結(jié)果電流限制值沒有變更，不能將電池組110的充放電電流限制得較小。
[0092]于是，本實施方式中，在得到了超過時間窗I秒的容許平均電流Xl的平均電流的情況下，實施實施方式2記載的處理，考慮超過容許平均電流的量地決定電流限制值。
[0093]具體而言，如式4所示，在檢測到超過時間窗I秒的容許平均電流Xl的平均電流的情況下，將使Xi減小平均電流超過容許平均電流Xi的量后得到的結(jié)果設(shè)定為電流限制值。由此，在超過容許平均電流Xl的情況下，能夠避免將初始的電流限制值Xl變更為X1、即事實上電流限制值沒有變更的事態(tài)。
[0094]此外，能夠?qū)嵤┓绞?所述的在檢測到容許平均電流以上的平均電流的情況下設(shè)定減去超過容許平均電流的量后得到的電流限制值的處理，不僅限于容許平均電流XI，也擴展至X2和X3，拓寬適用范圍。在檢測到不足閾值的超過容許平均電流的平均電流的情況下，執(zhí)行實施方式I所述的處理(將容許平均電流設(shè)定為電流限制值)，在檢測到閾值以上的超過容許平均電流的平均電流的情況下，執(zhí)行實施方式2所述的處理(反映超過容許平均電流的量地設(shè)定電流限制值)即可。
[0095]本實施方式中，能夠提供根據(jù)容許平均電流來變更電流限制值的設(shè)定方法，將出入電池組110的電流限制得較小的電池系統(tǒng)100。
[0096]<實施方式4>
[0097]圖13是表示電池組控制部150具備的平均電流監(jiān)視部152正在限制電池電流的狀態(tài)的圖。實施方式I的圖9中，記載了瞬間切換平均電流監(jiān)視部152設(shè)定的電流限制值，但也可以如圖13所示，設(shè)置一定程度的梯度使電流限制值平緩地變化。此外，可以在將電流限制值切換到較低的值時和切換到較高的值時雙方設(shè)置梯度，也可以改變切換到較低的值時和切換到較高的值時的梯度的程度，還可以僅在某一方設(shè)置梯度。
[0098]以上，基于實施方式具體說明了本發(fā)明人所完成的發(fā)明，但本發(fā)明不限定于上述實施方式，能夠在不脫離其主旨的范圍內(nèi)進行各種變更。
[0099]此外，上述各結(jié)構(gòu)、功能、處理部等的全部或一部分，例如能夠通過集成電路設(shè)計等而作為硬件實現(xiàn)，也能夠通過處理器執(zhí)行實現(xiàn)各功能的程序而作為軟件實現(xiàn)。實現(xiàn)各功能的程序、表等信息，能夠存儲在存儲器、硬盤等存儲裝置、或者IC卡、DVD等存儲介質(zhì)中。
[0100]符號的說明
[0101]100:電池系統(tǒng)，110:電池組，111:單電池，112:單電池分組，120:單電池管理部，121:單電池控制部，122:電壓檢測電路，123:控制電路，124:信號輸入輸出電路，125:溫度檢測部，130:電流檢測部，140:電壓檢測部，150:電池組控制部，160:信號通信單元，170:絕緣元件，180:存儲部，181:平均電流表，182:S0C表，200:車輛控制部，300?330:繼電器，400:逆變器，410:電動發(fā)電機，420:充電器。
【權(quán)利要求】
1.一種電池控制裝置，其特征在于，包括: 控制部，其對多個單電池連接而成的電池組進行控制； 電流測定部，其測定流過所述單電池或所述電池組的電流；和 存儲部，其存儲容許平均電流特性信息，所述容許平均電流特性信息將多個不同的時間窗寬度中的所述電流的絕對值的平均值的上限按每個所述時間窗寬度來表示， 所述控制部控制所述電流，使得按每個所述時間窗寬度求得的所述電流的絕對值的平均值為所述容許平均電流特性信息中表示的每個所述時間窗寬度的平均值的上限以內(nèi)。
2.如權(quán)利要求1所述的電池控制裝置，其特征在于: 所述控制部將按每個所述時間窗寬度求得的所述電流的絕對值的平均值與所述容許平均電流特性信息中表示的每個所述時間窗寬度的平均值分別進行比較，在與任一個時間窗寬度對應(yīng)的值超過了的情況下，控制所述電流，使得所述容許平均電流特性信息中表示的每個所述時間窗寬度的平均值中的與超過的時間窗寬度對應(yīng)的值為所述電流的最大值。
3.如權(quán)利要求1所述的電池控制裝置，其特征在于: 所述控制部將按每個所述時間窗寬度求得的所述電流的絕對值的平均值，與所述容許平均電流特性信息中表示的每個所述時間窗寬度的平均值分別進行比較，在與任一個時間窗寬度對應(yīng)的值超過了的情況下，控制所述電流，使得從所述容許平均電流特性信息中表示的每個所述時間窗寬度 的平均值中的與超過的時間窗寬度對應(yīng)的值中減去所述超過的量后得到的值為所述電流的最大值。
4.如權(quán)利要求1所述的電池控制裝置，其特征在于: 所述控制部將按每個所述時間窗寬度求得的所述電流的絕對值的平均值，與所述容許平均電流特性信息中表示的每個所述時間窗寬度的平均值分別進行比較，在超過了與任一個時間窗寬度對應(yīng)的值的情況下，判斷所述電流的絕對值的平均值是否為所述容許平均電流特性信息中表示的規(guī)定的平均值以上， 當所述電流的絕對值的平均值小于所述規(guī)定的平均值時，控制所述電流，使得所述容許平均電流特性信息中表示的每個所述時間窗寬度的平均值中的與超過的時間窗寬度對應(yīng)的值成為所述電流的最大值， 當所述電流的絕對值的平均值為所述規(guī)定的平均值以上時，控制所述電流，使得從所述容許平均電流特性信息中表示的每個所述時間窗寬度的平均值中的與超過的時間窗寬度對應(yīng)的值中減去所述超過的量后得到的值成為所述電流的最大值。
5.如權(quán)利要求4所述的電池控制裝置，其特征在于: 所述容許平均電流特性信息中記述有最大的平均值作為與最短的所述時間窗寬度對應(yīng)的值。
6.如權(quán)利要求4所述的電池控制裝置，其特征在于: 所述容許平均電流特性信息中記述有用于構(gòu)成電池控制裝置的一個以上的部件中的短時間額定電流值。
7.如權(quán)利要求1所述的電池控制裝置，其特征在于: 所述容許平均電流特性信息中記述有用于構(gòu)成電池控制裝置的一個以上的部件中的短時間額定電流值。
8.如權(quán)利要求1所述的電池控制裝置，其特征在于:具備測定所述單電池和所述電池組的端子間電壓的電壓測定部， 所述控制部至少基于電壓測定部和電流測定部的測定信息計算所述單電池的容許電流， 控制所述電流，使得流過所述單電池或所述電池組的電流為根據(jù)所述容許平均電流特性信息求得的電流和所述容許電流中的較小的電流以下。
9.如權(quán)利要求1所述的電池控制裝置，其特征在于: 所述存儲部存儲記述有所述單電池的開路電壓與充電狀態(tài)的對應(yīng)關(guān)系的SOC的特性信息， 所述控制部使用所述單電池或電池組的測定或推測的開路電壓和所述SOC的特性信息，定期取得所述單電池或電池組的當前的充電狀態(tài)，或者，通過對電流測定部測定出的流過電池組的電流進行積分，來定期取得所述單電池或電池組的當前的充電狀態(tài)，使用該值計算所述電池組的容許電流。
10.一種電池系統(tǒng)，其特征在于，具有: 權(quán)利要求1所述的電池控制裝置；和 多個單電池連接而成的電池組， 所述電池控制裝置控制 所述單電池或所述電池組。
【文檔編號】H01M10/44GK103608994SQ201180071545
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2011年6月10日 優(yōu)先權(quán)日:2011年6月10日
【發(fā)明者】大川圭一朗, 中尾亮平, 河原洋平 申請人:日立車輛能源株式會社