電池控制系統(tǒng)、車輛控制系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及電池控制系統(tǒng)以及車輛控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]鋰離子電池等二次電池由于充放電而發(fā)熱。如果由于發(fā)熱而電池溫度過于上升，則存在電池的輸出特性降低等的惡劣影響。因此，已知推測組合多個鋰離子電池而構(gòu)成的電池包的內(nèi)部的最大溫度，并根據(jù)其推測結(jié)果進(jìn)行電池包的輸入輸出電力的限制的裝置(專利文獻(xiàn)I)。
[0003]專利文獻(xiàn)1:日本特開2011-222133號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]在鋰離子電池等二次電池中，電池溫度越低電池電壓就越降低，與其對應(yīng)地，可充放電的電流越小。因此，優(yōu)選在電池溫度低的低溫狀態(tài)下限制充放電電流，并且如果由于充放電時的發(fā)熱而電池溫度上升，則減輕充放電電流的限制，從而進(jìn)行低溫狀態(tài)下的充放電限制。但是，專利文獻(xiàn)I所述的裝置是用于防止電池溫度上升的裝置，所以無法適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行上述那樣的低溫狀態(tài)下的充放電限制。
[0005]根據(jù)本發(fā)明的第I方式，提供一種電池控制系統(tǒng)，與電池連接，控制電池的充放電，具備:電流檢測部，檢測在電池中流過的充放電電流而測定電流值；電壓檢測部，檢測電池的電壓;溫度檢測部，檢測電池的溫度;溫度歷史記錄部，記錄由溫度檢測部檢測到的溫度的歷史；以及充放電限制部，根據(jù)由溫度歷史記錄部記錄的溫度的歷史，限制低溫狀態(tài)下的充放電電流。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的第2方式，在第I方式的電池控制系統(tǒng)中，優(yōu)選充放電限制部根據(jù)溫度的歷史，求出電池被持續(xù)或者斷續(xù)地充放電了預(yù)定的持續(xù)時間以上時的電池的最高溫度，并將最高溫度與預(yù)定的閾值進(jìn)行比較，判斷是否要限制充放電電流。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的第3方式，在第2方式的電池控制系統(tǒng)中，優(yōu)選持續(xù)時間根據(jù)直至電池的溫度在充放電中達(dá)到平衡的時間來設(shè)定。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的第4方式，在第2或者第3方式的電池控制系統(tǒng)中，優(yōu)選設(shè)定長度不同的多個種類的時間來作為持續(xù)時間，根據(jù)持續(xù)時間的長度，持續(xù)時間越長，閾值被設(shè)定越大的值。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的第5方式，在第2至第4中的任意一個方式的電池控制系統(tǒng)中，優(yōu)選設(shè)定第I閾值和比第I閾值低的第2閾值來作為閾值，充放電限制部在最高溫度低于第I閾值的情況下，進(jìn)行用于限制充放電電流的第I充放電限制，在最高溫度低于第2閾值的情況下，進(jìn)行用于進(jìn)一步限制充放電電流的第2充放電限制。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的第6方式，在第5方式的電池控制系統(tǒng)中，優(yōu)選充放電限制部在進(jìn)行了第I充放電限制的情況下，在之后最高溫度超過第I閾值時解除第I充放電限制，在進(jìn)行了第2充放電限制的情況下，即使之后最高溫度超過第2閾值，也繼續(xù)進(jìn)行第2充放電限制。[0011 ]根據(jù)本發(fā)明的第7方式，在第6方式的電池控制系統(tǒng)中，優(yōu)選充放電限制部在從開始第2充放電限制起的經(jīng)過時間或者進(jìn)行了第2充放電限制的合計時間超過預(yù)定的限制解除時間時，解除第2充放電限制。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的第8方式，在第7方式的電池控制系統(tǒng)中，優(yōu)選電池控制系統(tǒng)與車輛內(nèi)的通信網(wǎng)絡(luò)連接，充放電限制部經(jīng)由通信網(wǎng)絡(luò)獲取經(jīng)過時間或者合計時間的信息。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的第9方式，在第I至第8中的任意一個方式的電池控制系統(tǒng)中，優(yōu)選還具備有效電流值計算部，該有效電流值計算部根據(jù)由電流檢測部測定出的電流值，計算預(yù)定的時間窗中的有效電流值。在該電池控制系統(tǒng)中，溫度歷史記錄部在由有效電流值計算部計算出的有效電流值小于預(yù)定的基準(zhǔn)值時，不進(jìn)行溫度的歷史的記錄。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的第10方式，提供一種車輛控制系統(tǒng)，具備:電池控制系統(tǒng)，與電池連接，控制電池的充放電；以及車輛控制部，與電池控制系統(tǒng)連接，電池控制系統(tǒng)具有:電流檢測部，檢測在電池中流過的充放電電流；電壓檢測部，檢測電池的電壓;溫度檢測部，檢測電池的溫度；以及溫度歷史記錄部，記錄由溫度檢測部檢測到的溫度的歷史，車輛控制部根據(jù)由溫度歷史記錄部記錄的溫度的歷史，對電池控制系統(tǒng)指示低溫狀態(tài)下的充放電電流的限制。
[0015]根據(jù)本發(fā)明，能夠適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行低溫狀態(tài)下的充放電限制。
【附圖說明】
[0016]圖1是示出包括本發(fā)明的一個實(shí)施方式的電池控制系統(tǒng)120的電池系統(tǒng)100及其周邊的結(jié)構(gòu)的圖。
[0017]圖2是示出單電池控制部12Ia的電路結(jié)構(gòu)的圖。
[0018]圖3是示出電池的溫度與有效電流的容許值的關(guān)系的一個例子的圖。
[0019]圖4是示出電池的使用循環(huán)數(shù)與劣化度的關(guān)系的一個例子的圖。
[0020]圖5是示出與充放電限制有關(guān)的組電池控制部150的控制塊的圖。
[0021 ]圖6是用于進(jìn)行充放電限制的處理的流程圖。
[0022]圖7是示出溫度歷史表格的一個例子的圖。
[0023]圖8是示出溫度歷史表格的另一例子的圖。
[0024]圖9是示出持續(xù)時間以及第1、第2閾值的設(shè)定值的一個例子的圖。
[0025]圖10是示出有效電流通過實(shí)施第I階段以及第2階段的充放電限制而變化的樣子的一個例子的圖。
[0026](符號說明)
[0027]100:電池系統(tǒng)；110:組電池；111:單電池；112a、112b:單電池群；120:電池控制系統(tǒng)；121a、121b:單電池控制部；122:電壓檢測部；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:組電池控制部；151:有效電流值計算部；152:溫度歷史記錄部；153:充放電限制部；160:信號通信路;170:絕緣元件；180:存儲部;200:車輛控制部;300、310、320、330:繼電器;400:逆變器;410:馬達(dá)發(fā)電機(jī);420:充電器
【具體實(shí)施方式】
[0028]以下，根據(jù)附圖，說明本發(fā)明的實(shí)施方式。在以下的實(shí)施方式中，以針對構(gòu)成混合動力汽車(HEV)的電源的電池系統(tǒng)應(yīng)用了本發(fā)明的情況為例子進(jìn)行說明。
[0029]另外，在以下的實(shí)施方式中，以采用了鋰離子電池的情況為例子進(jìn)行說明，但另外還能夠使用鎳氫電池、鉛電池、雙電層電容器、混合電容器等。另外，在以下的實(shí)施方式中，將單電池串聯(lián)地連接而構(gòu)成了組電池，但也可以將把單電池并聯(lián)連接的結(jié)構(gòu)串聯(lián)連接而構(gòu)成組電池，還可以將串聯(lián)連接了的單電池并聯(lián)連接而構(gòu)成組電池。
[0030]圖1是示出包括本發(fā)明的一個實(shí)施方式的電池控制系統(tǒng)120的電池系統(tǒng)100及其周邊的結(jié)構(gòu)的圖。電池系統(tǒng)100經(jīng)由繼電器300和310與逆變器400連接。電池系統(tǒng)100具備組電池110和電池控制系統(tǒng)120。電池控制系統(tǒng)120具備單電池控制部121a、121b、電流檢測部130、電壓檢測部140、組電池控制部150以及存儲部180。
[0031]組電池110是將由多個單電池111分別構(gòu)成的單電池群112a、112b串聯(lián)地連接而構(gòu)成的。單電池控制部121a以及121b與單電池群112a、112b分別連接，檢測構(gòu)成這些單電池群的各單電池111的電池電壓(兩端電壓)、溫度，將表示其檢測結(jié)果的信號經(jīng)由信號通信路160以及絕緣元件170發(fā)送到組電池控制部150。另外，作為絕緣元件170使用例如光耦合器。
[0032]電流檢測部130檢測在組電池110中流過的電流而測定其電流值。電壓檢測部140檢測組電池110的兩端電壓、即在組電池110中串聯(lián)連接的單電池111的總電壓。
[0033]組電池控制部150根據(jù)從單電池控制部121a、121b發(fā)送的信號，獲取各單電池111的電池電壓以及溫度。另外，從電流檢測部130接受在組電池110中流過的電流值，從電壓檢測部140接受組電池110的總電壓值。根據(jù)這些信息，組電池控制部150檢測組電池110的狀態(tài)，控制組電池110。由組電池控制部150檢測組電池110的狀態(tài)而得到檢測的結(jié)果被發(fā)送到單電池控制部121 a、121 b、車輛控制部200。
[0034]組電池110是將能夠進(jìn)行電能的積蓄以及釋放(直流電力的充放電)的多個單電池111電氣地串聯(lián)地連接而構(gòu)成的。為了實(shí)施狀態(tài)的管理/控制，針對每預(yù)定的單位數(shù)，對構(gòu)成組電池110的單電池111進(jìn)行分組。分組了的各單電池111被電氣地串聯(lián)地連接，構(gòu)成單電池群112a、112b。另外，構(gòu)成單電池群112的單電池111的個數(shù)，既可以在所有單電池群112中是相同的數(shù)量，也可以針對每個單電池群112使單電池111的個數(shù)不同。在本實(shí)施方式中，為了簡化說明，如圖1所示，將4個單電池111電氣地串聯(lián)連接而分別構(gòu)成單電池群112a和112b，并將這些單電池群112a和112b進(jìn)一步電氣地串聯(lián)連接，從而組電池110具備合計8個單電池111。
[0035]此處，說明組電池控制部150與單電池控制部12 Ia以及121 b之間的通信方法。單電池控制部121a以及121b依照各自監(jiān)視的單電池群112a以及112b的電位從高到低的順序而串聯(lián)地連接。將從組電池控制部150發(fā)送的信號經(jīng)由絕緣元件170以及信號通信路160輸入到單電池控制部121a。將單電池控制部121a的輸出經(jīng)由信號通信路160輸入到單電池控制部121b。將最下位的單電池控制部121b的輸出經(jīng)由絕緣元件170以及信號通信路160傳送到組電池控制部150。另外，在本實(shí)施方式中，在單電池控制部12Ia與單電池控制部121b之間未設(shè)置絕緣元件，但也能夠經(jīng)由絕緣元件而在它們之間發(fā)送接收信號。
[0036 ]存儲部180中存儲