电池控制装置、电池系统及移动体的制作方法

技术领域

本发明实施形态涉及电池控制装置、电池系统及移动体。

背景技术：

以往，搭载在车辆、船舶、航空器等移动体上的电池系统有时并用铅蓄电池和锂离子蓄电池等多个蓄电池。如果这些蓄电池因长期使用而劣化，则会产生电动势降低、输出下降。因此，有必要判断这些蓄电池的劣化程度、更换到了寿命(设想使用期)的蓄电池。

虽然我们知道检测蓄电池的特性(电压、电流、阻抗等)、根据检测值判断蓄电池的劣化的技术，但由于在铅蓄电池和锂离子蓄电池两者中设置检测蓄电池的特性的检测部，有时作为电池系统的成本增加。

技术实现要素：

本发明想要解决的问题是提供能够以低成本判断多个蓄电池的劣化程度的电池控制装置、电池系统及移动体。

实施形态的电池控制装置具备电流检测部、存储部和状态判定部。所述电流检测部检测并联连接、被以一定电流充电的第1电池和第2电池中的所述第2电池中流过的电流。所述存储部，在所述第2电池使用初期被以所述一定电流充电的情况下，存储所述第2电池中流过的电流的初始值。所述状态判定部根据所述电流检测部检测到的电流值和存储在所述存储部中的所述初始值判定所述第1电池的状态。

根据上述结构的电池控制装置，能够以低成本判断多个蓄电池的劣化程度。

附图说明

图1为表示第1实施形态中的电池系统100的图；

图2为表示充电部200进行的充电动作的图；

图3为表示铅蓄电池110和锂离子蓄电池120使用初期的电流值I2和电流值I1的图；

图4为表示铅蓄电池110到了寿命时的电流值I2和电流值I1的图；

图5为表示电流检测部131检测到的电流值I2与电流值I2的初始值Ist的比RA的历时变化的图；

图6为表示电压检测部132检测到的电压值V的历时变化的图；

图7为表示铅蓄电池110及锂离子蓄电池120的状态判定动作的流程图；

图8为表示铅蓄电池110的寿命判定处理的流程图；

图9为表示锂离子蓄电池120的寿命判定处理的流程图；

图10为表示第2实施形态的搭载了电池系统100的车辆1的功能结构例的图。

具体实施方式

实施形态的电池控制装置具备电流检测部、存储部和状态判定部。所述电流检测部检测并联连接、被以一定电流充电的第1电池和第2电池中的所述第2电池中流过的电流。所述存储部在所述第2电池使用初期被以所述一定电流充电的情况下，存储所述第2电池中流过的电流的初始值。所述状态判定部根据所述电流检测部检测到的电流值和存储在所述存储部中的所述初始值判定所述第1电池的状态。

下面参照附图说明实施形态的电池控制装置、电池系统及移动体。

(第1实施形态)

图1为表示第1实施形态中的电池系统100的图。电池系统100为给例如车辆、船舶及航空器等移动体提供电力的系统。电池系统100具备铅蓄电池110(第1电池)、锂离子蓄电池120(第2电池)和电池控制装置130。

铅蓄电池110为例如串联连接12个2(V)的单体电池、合计24(V)的电池。并且，铅蓄电池110的数量并不局限于1个，也可以是多个铅蓄 电池110串联连接。锂离子蓄电池120为例如串联连接12个2(V)的单体电池、合计24(V)的电池。并且，锂离子蓄电池120的数量并不局限于1个，也可以多个锂离子蓄电池120串联连接。

锂离子蓄电池120与铅蓄电池110相比寿命(设想使用期)长、蓄电量多，但在低温环境下锂离子蓄电池120的输出降低了。因此，锂离子蓄电池120被与低温输出有利的铅蓄电池110并联连接来使用。

电池控制装置130具备电流检测部131、电压检测部132、状态判定部133、存储部134和显示部(输出部)135。电流检测部131检测锂离子蓄电池120中流过的电流，将检测到的电流的数据输出给状态判定部133。电压检测部132检测锂离子蓄电池120的电压、将检测到的电压的数据输出给状态判定部133。

状态判定部133由CPU(Central Processing Unit，中央处理器)等处理器执行存储在存储部134中的程序而实现。另外，状态判定部133也可以由具有与处理器执行程序同样的功能的LSI(Large Scale Integration，大规模集成电路)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit，专用集成电路)等硬件来实现。细节后面叙述，状态判定部133判定铅蓄电池110的状态(寿命)。

存储部134为状态判定部133使用的存储器，由例如ROM(Read Only Memory，只读存储器)、RAM(Random Access Memory，随机存储器)、HDD(Hard Disk Drive，硬盘驱动器)、闪速存储器等实现。显示部135为例如具备液晶显示屏的显示装置，输出基于状态判定部133的判定结果的信息。

图2为表示充电部200进行的充电动作的图。充电部200通过给铅蓄电池110及锂离子蓄电池120提供电力，对铅蓄电池110及锂离子蓄电池120充电。充电部200以一定的电流值Itotal对铅蓄电池110及锂离子蓄电池120充电。例如，充电部200也可以包含使用来自动力源的动力发电的发电机。在充电部200进行充电时，铅蓄电池110中流过电流值I1的电流、锂离子蓄电池120中流过电流值I2的电流。

图3为表示铅蓄电池110及锂离子蓄电池120使用初期电流值I1和电流值I2的图。使用初期既可以是出厂前厂家进行试验的阶段，也可以是出 厂后开始投入使用后一定时间以内。图4为表示铅蓄电池110到了寿命时的电流值I1和电流值I2的图。存储部134在锂离子蓄电池120使用初期充电部200以一定的电流值Itotal充电的情况下存储锂离子蓄电池120中流过的电流的初始值Ist。如图3所示，在铅蓄电池110及锂离子蓄电池120使用初期，锂离子蓄电池120中流过的电流的电流值I2(初始值Ist)比铅蓄电池110中流过的电流的电流值I1大。

但是，由于长期使用，锂离子蓄电池120中流过的电流的电流值I2逐渐变小，铅蓄电池110中流过的电流的电流值I1逐渐变大。这是因为与铅蓄电池110相比，锂离子蓄电池120的电阻值的上升率大的缘故。如果铅蓄电池110中流过的电流的电流值I1变大，则充电末尾的铅蓄电池110的电压变高。因此，铅蓄电池110的劣化快速进行，铅蓄电池110到寿命。因此，当铅蓄电池110到了寿命时，如图4所示，电流值I1与电流值I2大致相等。

图5为表示电流检测部131检测到的电流值I2与电流值I2的初始值Ist的比RA的历时变化的图。如图5所示，电流值I2与电流值I2的初始值Ist的比RA(＝I2/Ist)从1开始逐渐变小。这是因为如上所述，由于长期使用，锂离子蓄电池120中流过的电流的电流值I2逐渐变小的缘故。

其中，状态判定部133根据电流检测部131检测到的电流值I2与存储在存储部134中的初始值Ist的比RA判定铅蓄电池110的状态(寿命)。具体为，状态判定部133将电流值I2除以初始值Ist算出比值RA。状态判定部133在算出的比RA下降到第1规定值TH1的情况下，判定为铅蓄电池110为到了寿命的状态。在本实施形态中，TH1取0.667。即，状态判定部133根据电流值I2下降到初始值Ist的约三分之二(0.667)判定为铅蓄电池110到了寿命。

图6为表示电压检测部132检测到的电压值V的历时变化的图。如图6所示，在锂离子蓄电池120的使用初期，如果锂离子蓄电池120放电，锂离子蓄电池120的电压下降到Vst。但是，由于长期使用，锂离子蓄电池120的蓄电量减少。因此，锂离子蓄电池120放电时的电压值V随着长期使用而下降。

因此，状态判定部133在锂离子蓄电池120放电时，根据电压检测部 132检测到的电压值V判定锂离子蓄电池120的状态(寿命)。具体为，状态判定部133在例如锂离子蓄电池120的放电电流为50(A)以上时的电压值V下降到第2规定值TH2的情况下，判定为锂离子蓄电池120到了寿命。在本实施形态中，TH2取14(V)。即，状态判定部133根据放电时的电压值V下降到14(V)判定为锂离子蓄电池120到了寿命。

图7为表示铅蓄电池110及锂离子蓄电池120的状态判定动作的流程图。本流程图每经过一定时间由状态判定部133执行。

状态判定部133使用图8执行后述的铅蓄电池110的寿命判定处理(步骤S10)。接着，状态判定部133判定铅蓄电池110是否到了寿命(步骤S11)。

状态判定部133在判定为铅蓄电池110到了寿命的情况下，使用显示部135进行铅蓄电池110的更换通知(步骤S12)。例如，状态判定部133将催促更换铅蓄电池110的信息显示在显示部135中。另外，铅蓄电池110的更换通知并不局限于此，也可以通过声音来通知。

在状态判定部133于步骤S11中判定为铅蓄电池110没到寿命的情况下，或者进行了步骤S12的更换通知的情况下，状态判定部133使用图9执行后述的锂离子蓄电池120的寿命判定处理(步骤S13)。接着，状态判定部133判定锂离子蓄电池120是否到了寿命(步骤S14)。

状态判定部133在判定为锂离子蓄电池120到了寿命的情况下，使用显示部135进行锂离子蓄电池120的更换通知(步骤S15)。例如，状态判定部133将催促更换锂离子蓄电池120的信息显示在显示部135中。另外，锂离子蓄电池120的更换通知并不局限于此，也可以通过声音来通知、通过指示灯的亮灯数来通知、或者通过指示灯一闪一灭来通知。

在状态判定部133于步骤S14中判定为锂离子蓄电池120到了寿命的情况下，或者在进行了步骤S15的更换通知的情况下，状态判定部133结束本流程图的处理。

图8为表示铅蓄电池110的寿命判定处理的流程图。本流程图为具体地表示了图7的步骤S10的图。状态判定部133从电流检测部131获取锂离子蓄电池120的电流值I2(步骤S20)。接着，状态判定部133从存储部134获取锂离子蓄电池120的电流值的初始值Ist(步骤S21)。

然后，状态判定部133根据电流值I2和初始值Ist算出比值RA(步骤 S22)。具体为，状态判定部133通过将电流值I2除以初始值Ist算出比值RA。

状态判定部133判断算出的比RA是否小于第1规定值TH1(步骤S23)。状态判定部133在判定为算出的比RA小于第1规定值TH1的情况下，判定铅蓄电池110到了寿命(步骤S24)、转移到图7的步骤S11的处理。另一方面，状态判定部133在判定为算出的比RA不小于第1规定值TH1的情况下，判定为铅蓄电池110没到寿命(步骤S25)，转移到图7的步骤S11的处理。

图9为表示锂离子蓄电池120的寿命判定处理的流程图。本流程图为具体地表示图7的步骤S13的图。状态判定部133判定锂离子蓄电池120是否在放电中(步骤S30)。在状态判定部133判定为锂离子蓄电池120没在放电中的情况下，由于不能够判定锂离子蓄电池120的寿命，因此转移到图7的步骤S14的处理。

另一方面，状态判定部133在判定为锂离子蓄电池120在放电中的情况下，判定锂离子蓄电池120的放电电流是否在50(A)以上(步骤S31)。在状态判定部133判定为锂离子蓄电池120的放电电流小于50(A)的情况下，转移到图7的步骤S14的处理。另一方面，状态判定部133在判定为锂离子蓄电池120的放电电流在50(A)以上的情况下，从电压检测部132获取电压值V(步骤S32)。接着，状态判定部133判定电压值V是否小于第2规定值TH2(步骤S33)。

状态判定部133在判定电压值V小于第2规定值TH2的情况下，判定为锂离子蓄电池120到了寿命(步骤S34)，转移到图7的步骤S14的处理。另一方面，状态判定部133在判定为电压值V不小于第2规定值TH2的情况下，判定为锂离子蓄电池120没到寿命(步骤S35)，转移到图7的步骤S14的处理。

如以上说明过的那样，在第1实施形态中，状态判定部133根据电流检测部131检测到的电流值I2和存储在存储部134中的初始值Ist判定铅蓄电池110的状态。由此，能够以低成本判定多个蓄电池的劣化程度。

另外，本实施形态中，状态判定部133在电压值V小于第2规定值TH2的情况下判定为锂离子蓄电池120到了寿命，但锂离子蓄电池120的寿命 判定方法并不局限于此。例如，状态判定部133也可以在第1预定次数(例如1次)电压值V小于第2规定值TH2的情况下，使表示锂离子蓄电池120接近寿命的黄色指示灯点亮在显示部135。并且，状态判定部133也可以在比第1预定次数多的第2预定次数(例如10次)电压值V小于第2规定值TH2的情况下，使表示锂离子蓄电池120到了寿命的红色指示灯点亮在显示部135。

(第2实施形态)

第2实施形态为将第1实施形态中记载的电池系统100用于搭载了ISS(Idling Stop System，怠速停止系统)的车辆1中的形态。下面详细说明第2实施形态的车辆1。

图10为表示第2实施形态的搭载了电池系统100的车辆1的功能结构例的图。车辆1具备例如发动机10、起动电动机14、变速机18、发动机ECU(Electronic Control Unit，电子控制单元)20、油门开度传感器22、制动传感器24、换档位置传感器26、车速传感器28、车轴30、辅助装置40、开关55a和55b、铅蓄电池110、锂离子蓄电池120、电池控制装置130和交流发电机(充电部)200。

发动机10通过使汽油等碳氢化合物系燃料在发动机10的内部燃烧而输出动力。发动机10输出的动力通过变速机18、未图示的离合器、齿轮式差速器等输出给车轴30。交流发电机200使用发动机10输出的动力发电，或者使用车辆1减速时从车轴30输入的动力发电(再生)。交流发电机200与第1实施形态中的充电部200相对应。交流发电机200发电的电力用于对铅蓄电池110、锂离子蓄电池120充电。起动电动机14在发动机10停止的状态下由发动机ECU20驱动，进行转动动力输出动作，使发动机10起动。并且，起动电动机14也可以具有在车辆1前进时、加速时输出行驶用的驱动力的功能。这种情况下，起动电动机14在车辆1制动时也可以通过再生发电。

另外，发动机10、交流发电机200和起动电动机14只要输入输出轴直接或者间接地连接就可以。并且，图10所示的发动机10、交流发电机200和起动电动机14的排列顺序并不是限定它们的连接形态。

发动机ECU20根据从油门开度传感器22、制动传感器24、换档位置 传感器26、车速传感器28等输入的值进行发动机10、交流发电机200和起动电动机14的控制。发动机ECU20根据例如从油门开度传感器22、换档位置传感器26和车速传感器28输入的值来调整发动机10的节气门开度、或者适当调整点火正时。并且，发动机ECU20根据车辆1的行驶状态、铅蓄电池110及锂离子蓄电池120的充电率，进行交流发电机200的ON/OFF控制。发动机ECU20在例如车辆1加速的情况下使交流发电机200变成OFF状态。在除此以外的情况下，发动机ECU20当从电池控制装置130输入的铅蓄电池110及锂离子蓄电池120的SOC(充电率)下降超过了预先设定的下限值时，使交流发电机200变成ON状态。

并且，发动机ECU20在例如从车速传感器28输入的值和从油门开度传感器22输入的值都小于很小的值(可以认为是0的值)、并且从制动传感器24输入的值或者信号表示在制动中的情况下，进行使发动机10停止的控制(怠速停止控制)。

铅蓄电池110与锂离子蓄电池120并联连接。铅蓄电池110及锂离子蓄电池120给起动电动机14、发动机ECU20、电池控制装置130等各种ECU，辅助装置40等提供电力。并且，在铅蓄电池110与交流发电机200之间设置有开关55a，在锂离子蓄电池120与交流发电机200之间设置有开关55b。开关55a和55b能够使铅蓄电池110和锂离子蓄电池120与交流发电机200和辅助装置40成为连接状态或切断状态。

电池控制装置130通过例如累计铅蓄电池110及锂离子蓄电池120的充放电电流，算出铅蓄电池110及锂离子蓄电池120的SOC。设置在电池控制装置130中的状态判定部133执行第1实施形态中描述的铅蓄电池110及锂离子蓄电池120的状态判定动作(参照图7)。由此，即使在铅蓄电池110及锂离子蓄电池120被搭载到车辆1上的情况下，也能够以低成本判定多个蓄电池的劣化程度。

另外，在第2实施形态中，作为移动体的一例说明了车辆1，但并不局限于此。本实施形态的电池系统100也可以搭载在例如船舶和航空器等移动体上。

根据以上说明过的至少一个实施形态，状态判定部133根据电流检测部131检测到的电流值I2和存储在存储部134中的初始值Ist判定铅蓄电 池110的状态。由此，能够以低的成本判定多个蓄电池的劣化程度。

虽然说明了本发明的几个实施形态，但这些实施形态是作为例子提出的，并不打算限定发明的范围。这些实施形态能够以其他各种各样的形态实施，在不超出发明宗旨的范围内能够进行种种省略、置换和变更。这些实施形态、其变形与包含在发明范围、宗旨中一样，包含在权利要求的范围记载的发明及其均等的范围内。