蓄电系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及在各自具有电流断路器的多个蓄电元件并联连接而成的蓄电块中判 断电流断路器的动作状态的蓄电系统。
【背景技术】
[0002] 在专利文献1所记载的电池组中，在将多个电池并联连接而成的结构中，并联连 接的各单电池连接有保险丝。保险丝通过在流过过大电流时烙断而断开电流路径。另外， 在专利文献2所记载的技术中，基于电池的内部电阻的变化，检测出电池中含有的电流断 路机构的动作。
[0003] 专利文献1 ;日本特开平05-275116号公报
[0004] 专利文献2 ;日本特开2008-182779号公报
[0005] 专利文献3 ;日本特开2011-135657号公报
[0006] 在多个电池并联连接而成的结构中，与电流断路器的动作对应地，电流断路器没 有进行动作的电池中流过的电流值发生变化。具体地说，如果电流断路器进行动作，则电流 断路器没有进行动作的电池中流过的电流值上升，电池的电流负载增加。由此，在控制电池 的充放电时，需要检测电流断路器的动作。本发明是利用与专利文献2所记载的技术不同 的方法对电流断路器的动作进行检测的。
【发明内容】
[0007] 本申请的第1发明的蓄电系统具有：多个蓄电块、多个电流断路器、电压传感器和 控制器。蓄电块具有并联连接的多个蓄电元件，多个蓄电块串联连接。电流断路器设置在 各蓄电元件中，对各蓄电元件的电流路径进行断路。电压传感器用于取得蓄电块的开路电 压。
[000引在各蓄电块中，将单极的容量维持率由下述式（I)规定，将蓄电块的容量的变动 量由下述式（II)规定。
[0009] 容量维持率=劣化状态的单极容量/初始状态的单极容量…（I)
[0010] 容量的变动量=劣化状态的负极容量X负极组分轴相对于正极组分轴的偏移 量…（II)
[0011] 控制器在第1电压特性相对于第2电压特性发生偏移时，判断电流断路器进行了 动作。第1电压特性是从电压传感器取得的，示出与蓄电块的容量相对的开路电压的变化。 第2电压特性是基于容量维持率及容量的变动量计算出的，示出与蓄电块的容量相对的开 路电压的变化。
[0012] 在本申请的第1发明中，如果仅是蓄电元件劣化，则第2电压特性遵从第1电压特 性。在该里，如果电流断路器进行动作，则与处于动作状态的电流断路器对应的蓄电元件中 不再流过电流，含有处于动作状态的电流断路器的蓄电块的容量降低。因此，在电流断路器 进行了动作时，第1电压特性相对于仅发生蓄电元件劣化时的第2电压特性发生偏移。由 此，通过判定第1电压特性是否相对于第2电压特性发生了偏移，就能够判断电流断路器是 否进行了动作。
[0013] 作为将第1电压特性及第2电压特性进行比较的第1方法，首先，在使蓄电块的开 路电压从第1电压变化至第2电压（放电或充电）的期间，对从电流传感器取得的电流进 行累计运算而求出第1累计值。另外，使用第2电压特性，求出在使蓄电块的开路电压从第 1电压变化至第2电压（放电或充电）的期间的电流累计值即第2累计值。在该里，在第1 电压特性相对于第2电压特性发生了偏移时，第1累计值及第2累计值彼此不同。由此，在 第1累计值及第2累计值之差为规定值W上时，可W判断为电流断路器进行了动作。
[0014] 作为将第1电压特性及第2电压特性进行比较的第2方法，首先，在使蓄电块的开 路电压从第1电压变化至第2电压的期间，对从电流传感器取得的电流进行累计运算而求 出累计值。另外，使用第2电压特性，求出在使蓄电块的容量从与第1电压相当的容量变化 与累计值对应的值时的电压即推定电压。在该里，在第1电压特性相对于第2电压特性发 生了偏移时，实际测定的第2电压和推定电压不同。由此，在第2电压及推定电压之差为规 定值W上时，可W判断为电流断路器进行了动作。
[0015]在计算第2电压特性时，在第1电压及与第2电压不同的第3电压方面，可W分别 使用表示与第1电压特性彼此相同的特性的信息。劣化状态可W是由于蓄电元件损耗而产 生的劣化状态。如果是损耗导致的劣化，则例如通过预先进行试验，能够确定容量维持率及 容量的变动量之间的关系，能够推定第2电压特性。
[0016] 在蓄电元件为裡离子二次电池时，容量的变动量可W是去除伴随裡析出而导致的 容量的变动量之外的变动量。在裡离子二次电池中，产生由于损耗导致的劣化、和由于裡析 出导致的劣化。基于损耗导致的劣化而确定容量维持率及容量的变动量之间的关系时，需 要从实际的劣化状态中排除由于裡析出导致的劣化。在该里，裡析出导致的劣化能够在实 际的裡离子二次电池使用环境中进行推定。
[0017] 本申请的第2发明是对各自具有并联连接的多个蓄电元件的蓄电块串联连接而 成的多个蓄电块的状态进行判断的方法。各蓄电元件具有对各蓄电元件的电流路径进行断 路的电流断路器，如上述所示，规定了单极的容量维持率和蓄电块的容量的变动量。如本申 请的第1发明中的说明所示，在第1电压特性相对于第2电压特性发生了偏移时，判断电流 断路器进行了动作。根据本申请的第2发明，也可W得到与本申请第1发明相同的效果。
【附图说明】
[001引图1是表示电池系统的结构的图。
[0019] 图2是表示电池组的结构的图。
[0020] 图3是表示单电池的结构的图。
[0021] 图4是说明利用电池模型表现的单电池的内部结构的概略的图。
[0022] 图5是表示与局部SOC变化相对的开路电压的变化特性的图。
[0023]图6是表示与电池温度的变化相对的扩散系数的变化的图。
[0024] 图7是表示伴随单极容量减少的单极开路电位的变化的图。
[0025] 图8是说明正极及负极之间的组分对应的偏移的图。
[0026] 图9是说明劣化导致的组分对应的偏移的图。
[0027]图10是说明正极活性物质的内部的平均充电率及负极活性物质的内部的平均充 电率之间成立的关系式的图。
[002引图11是表示劣化参数的探索处理的流程图。
[0029] 图12是表示电池模型上的开路电压的变化特性和作为实际测量值的开路电压的 变化特性的图。
[0030] 图13是表示对电流断路器的动作状态进行判别的处理的流程图。
【具体实施方式】
[0031] 下面，说明本发明的实施例。
[0032] 实施例1
[0033] 使用图1，说明作为本发明的实施例1的电池系统（相当于本发明的蓄电系统）。 图1是表示电池系统的结构的图。本实施例的电池系统搭载于车辆上。
[0034] 作为车辆可W是混合动力汽车或电动汽车。混合动力汽车作为使车辆行驶的动力 源而在后述的电池组之外还具有发动机或燃料电池。电动汽车作为使车辆行驶的动力源而 仅具有后述的电池组。
[0035] 在与电池组10的正极端子连接的正极线化上设置有系统主继电器SMR-B。系统 主继电器SMR-B通过接收来自控制器40的控制信号，从而在接通及断开之间切换。在与电 池组10的负极端子连接的负极线化上设置有系统主继电器SMR-G。系统主继电器SMR-G 通过接收来自控制器40的控制信号，从而在接通及断开之间切换。
[0036] 在系统主继电器SMR-G上并联连接有系统主继电器SMR-P及限流电阻R。系统主 继电器SMR-P及限流电阻R串联连接。系统主继电器SMR-P通过接收来自控制器40的控 制信号，从而在接通及断开之间切换。限流电阻R用于在将电池组10与负载（具体地说是 后述的升压电路33)连接时，抑制浪涌电流流过。
[0037] 在将电池组10与负载连接时，控制器40将系统主继电器SMR-B、SMR-P从断开切 换为接通。由此，能够使限流电阻R中流过电流，能够抑制浪涌电流。在该里，在车辆的启 动开关从断开切换为接通时，电池组10与负载连接。与启动开关接通及断开相关的信息输 入至控制器40。
[003引然后，控制器40在将系统主继电器SMR-G从断开切换为接通后，将系统主继电器SMR-P从接通切换为断开。由此，电池组10与负载之间的连接完成，图1所示的电池系统 成为启动状态巧eady-化）。另一方面，在将电池组10和负载之间的连接断开时，控制器40 将系统主继电器SMR-B、SMR-G从接通切换为断开。由此，能够使图1所示的电池系统的动 作停止。在该里，在启动开关从接通切换为断开时，断开电池组10和负载之间的连接。
[0039] 监视单元20检测电池组10 (后述的各电池块11)的电压，将检测结果向控制器40 输出。温度传感器31检测电池组10的温度，将检测结果向控制器40输出。电流传感器32 检测流过电池组10的电流值，将检测结果向控制器40输出。例如，在电池组10放电时，作 为由电流传感器32检测出的电流值，可W使用正值。另外，在电池组10充电时，作为由电 流传感器32检测出的电流值，可W使用负值。
[0040] 电流传感器32能够检测出流过电池组10的电流值即可，也可W不设置在正极线 化上而是设置在负极线化上。另外，也可W使用多个电流传感器32。此外，如果考虑成本 或尺寸，则优选如本实施例所示，针对1个电池组10设置1个电流传感器32。
[0041] 控制器40内置存储器41，存储器41存储用于使控制器40动作的程序及特定信 息。存储器41也可W设置在控制器40的外部。
[0042] 升压电路33将电池组10的输出电压进行升压，并将升压后的电力向逆变器34输 出。另外，升压电路33能够对逆变器34的输出电压进行降压，并将降压后的电力向电池组 10输出。升压电路33接受来自控制器40的控制信号后进行动作。在本实施例的电池系统 中使用了升压电路33，但也可W省略升压电路33。
[0043] 逆变器34将从升压电路33输出的直流电变换为交流电，并将交流电向电动机?发 电机35输出。另外，逆变器34将电动机?发电机35生成的交流电变换为直流电，并将直 流电向升压电路33输出。作为电动机?发电机35,例如可W使用S相交流电动机。
[0044] 电动机?发电机35接收来自逆变器34的交流电，生成用于使车辆行驶的动能。在 使用电池组10的输出电力使车辆行驶时，由电动机?发电机35产生的动能传递至车轮。
[0045] 在使车辆减速或停止时，电动机?发电机35将车辆制动时产生的动能变换为电能 (交流电）。逆变器34将电动机?发电机35产生的交流电变换为直流电，并将直流电向升 压电路33输出。升压电路33将来自逆变器34的电力向电池组10输出。由此，能够将再 生电力存储在电池组10中。
[0046] 图2示出电池组10的结构。电池组10具有串联连接的多个电池块（相当于本发 明的蓄电块）11。通过将多个电池块11串联连接，能够确保电池组10的输出电压。在该 里，电池块11的数量可W考虑所要求的电池组10的电压而适当设定