单体平衡控制装置及单体平衡控制系统的制作方法

本发明涉及单体平衡控制装置及单体平衡控制系统。

背景技术：

设置于电动汽车等车辆的电池组具有多个电池单体。在这样的电池组中，当产生了各电池单体间的电压值的偏差时，存在电池组整体的性能被限制的情况。例如，存在以下情况：在对电池组进行充电时，电压值高的电池单体达到电池组的上限电压值的情况；在电池组的剩余量减少时，电压值低的电池单体因放电等而提前达到电池组的下限电压值的情况等。

已知为了抑制这样的各电池单体间的电压值的偏差，进行使多个电池单体的各自的电压值均等化的单体平衡控制(例如，参照专利文献1)。具体而言，在各电池单体的最高电压值与最低电压值的差值比预先设定的阈值大的情况下，使电压值高的电池单体放电，从而进行单体平衡控制。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2013-5677号公报。

技术实现要素：

发明要解决的问题

然而，在单体平衡控制中，产生与使电压值高的电池单体放电的量相应的能量损耗，因此从能量效率的观点来看，优选尽可能减少单体平衡控制的执行次数。

但是，当电池组的劣化程度加深时，各电池单体的内部电阻增大，因此在电池组的劣化程度深时和劣化程度低时，各电池单体的电压值的变动量不同。因此，在对电池组进行充放电时，电池单体达到电池组的上限电压值或下限电压值的频度会因电池组的劣化状态的不同而变动。

在现有技术中，未考虑电池组的劣化状态，因此每当各电池单体间的偏差增大至一定程度，都会执行单体平衡控制。其结果，产生如下问题：单体平衡控制的执行次数过量，进而导致产生不必要的能量损耗。

本发明的目的在于，提供能够使单体平衡控制的执行次数最佳化，抑制不必要的能量损耗的产生的单体平衡控制装置及单体平衡控制系统。

解决问题的方案

本发明的单体平衡控制装置具备：

执行部，执行具有多个电池单体的电池组的单体平衡控制；以及

执行条件设定部，以伴随所述电池组的劣化而使所述单体平衡控制的执行频度增大的方式，可变地设定所述单体平衡控制的执行条件。

本发明的单体平衡控制系统具备：

电池组，具有多个电池单体；

单体平衡电路，使所述多个电池单体的电压值均等化；以及

上述的单体平衡控制装置，通过控制所述单体平衡电路，来执行单体平衡控制。

发明效果

根据本发明，能够使单体平衡控制的执行次数最佳化，抑制不必要的能量损耗的产生。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式的单体平衡控制系统的框图。

图2a是表示充电前的各电池单体的电压值的图。

图2b是表示电池组的劣化程度低的状态下的充电后的各电池单体的电压值的图。

图2c是表示电池组的劣化程度深的状态下的充电后的各电池单体的电压值的图。

图3是表示单体平衡控制装置中的控制的动作例的流程图。

具体实施方式

下面，基于附图对本发明的实施方式进行详细说明。图1是表示本发明的实施方式的单体平衡控制系统1的框图。

如图1所示，单体平衡控制系统1是搭载于电动汽车、混合动力汽车等车辆的系统，该单体平衡控制系统1执行电池组10的单体平衡控制。单体平衡控制系统1具有电池组10、单体平衡电路20及单体平衡控制装置100。

电池组10是通过从外部的交流电源等供给电力而被充电的充电电池，具有串联连接的多个电池单体11。电池单体11例如是锂离子电池等二次电池。

单体平衡电路20是使电池组10中的多个电池单体11的电压值均等化的电路，具有串联地连接的多个电阻21、以及设置于电池单体11与电阻21之间的多个开关22。

多个开关22以如下方式设置，即，在各电阻21的上端部与各电池单体11的正极部之间各设置有一个开关22，在单体平衡控制装置100的控制之下，切换各开关22的接通与断开。

当开关22被接通时，与该开关22连接的电池单体11的电压经由电阻21放电。例如，在使位于自上方起的第二个位置的电池单体11a放电的情况下，与该电池单体11a对应的开关22a在单体平衡控制装置100的控制之下被接通。由此，电池单体11a的电压经由电阻21a放电，从而，在电池单体11a的电压值比其他电池单体11的电压值高的情况下，使得电池单体11a的电压值与其他电池单体11的电压值相匹配。其结果，各电池单体11的电压值被均等化。

单体平衡控制装置100具备未图示的cpu(centralprocessingunit，中央处理器)、rom(readonlymemory，只读存储器)、ram(randomaccessmemory，随机存取存储器)及输入输出电路，该单体平衡控制装置100基于预先设定的程序，控制单体平衡电路20的各开关22。由此，单体平衡控制装置100执行电池组10的单体平衡控制。

单体平衡控制装置100具有电压获取部110、劣化状态获取部120及控制部130。控制部130与本发明的“执行部”及“执行条件设定部”对应。

电压获取部110获取各电池单体11的电压值，并将获取到的各电压值输出至控制部130。电压获取部110既可以直接获取各电池单体11的电压值，也可以通过另外的检测部等获取。

劣化状态获取部120获取电池组10的劣化状态，并将其输出至控制部130。电池组10的劣化状态例如是规定时间点的电池组10的内部电阻相对于初始状态下的电池组10的内部电阻的比例。劣化状态获取部120能够获取由其它控制装置等监视的劣化状态。

控制部130以伴随电池组10的劣化而使单体平衡控制的执行频度增大的方式，可变地设定单体平衡控制的执行条件。具体而言，控制部130基于电池组10的劣化状态，决定用于执行单体平衡控制的阈值。在此，将各电池单体11间的电压值的偏差量作为关于电池组10的电压的测量值，阈值是用于与该测量值进行比较的值。各电池单体11间的电压值的偏差量例如是各电压值中的、最高电压值与最低电压值的差值。

具体而言，电池组10的劣化程度越深，则控制部130将阈值设为越小。这样，能够如在后面说明的那样，将阈值设定为与电池组10的劣化状态相应的阈值。

控制部130根据各电池单体11的电压值和所决定的阈值，相应地执行单体平衡控制。控制部130例如在各电池单体11的电压值中的、最高电压值与最低电压值之间的差值为阈值以上的情况下，执行单体平衡控制。具体而言，控制部130以使最低电压值的电池单体11以外的电池单体11的电压值与最低电压值的电池单体11的电压值相匹配的方式，控制各开关22的接通和断开。由此，能够执行与电池组10的劣化状态相应的单体平衡控制。

接着，对本实施方式的作用进行说明。图2a是表示充电前的各电池单体11的电压值的图。图2b是表示电池组10的劣化程度低的状态下的充电后的各电池单体11的电压值的图。图2c是表示电池组10的劣化程度深的状态下的充电后的各电池单体11的电压值的图。

此外，在图2a～图2c中，例示了具有5个电池单体11(第一单体、第二单体、第三单体、第四单体及第五单体)的电池组10。另外，图2a～图2c中的纵轴表示电压值。

若电池组10的劣化程度加深，则电池组10的内部电阻增大。若电池组10的内部电阻大，则使相同的电流流过时的电压值比内部电阻小的情况高，因此在电池组10的劣化程度深时和劣化程度低时，各电池单体11的电压值的变动量不同。

具体而言，在对电池组10进行充放电时，电池组10的一部分的电池单体11达到针对电池组10设定的上限电压值或下限电压值的频度，随着电池组10的劣化程度加深而增加。上限电压值是若在电压超过该值的情况下继续对电池组10进行充电则会导致过充电的电压值。下限电压值是若在电压低于该值的情况下继续使电池组10放电则会导致过放电的电压值。

如图2a所示，例如，电池组10中，在充电前，在第一电压值(最高电压值)与第二电压值(最低电压值)间的范围内存在偏差。另外，在图2a～图2c中，电压值为第一电压值的单体是第二单体，电压值为第二电压值的单体是第三单体。

如图2b所示，在电池组10的劣化程度低的状态下，在对电池组10进行充电时，例如仅充电不会使最高电压值的第二单体达到上限电压值的充电量。但是，如图2c所示，若是在电池组10的劣化程度深的状态下，则即使在设为与图2b相同的充电量的情况下，电压值的上升量也会比图2b的状态时大。这是由于电池组10的内部电阻增大而引起的。其结果，至少最高电压值的第二单体超过上限电压值的可能性较高。

也就是说，在电池组10被充电时，电压值高的电池单体11达到电池组10的上限电压值的频度随着电池组10的劣化程度加深而增加。此外，在电池组10放电时，也同样地，电压值低的电池单体11达到电池组10的下限电压值的频度随着电池组10的劣化程度加深而增加。

在此，假设用于执行单体平衡控制的阈值被设定为固定值(例如，比第一电压值与第二电压值的差值小的值)。此时，当执行单体平衡控制时，使电压值高的电池单体11放电，从而第二单体的电压值与最低电压值的第三单体相匹配。其结果，在对电池组10进行充电时，由于第二单体的电压值与第三单体的电压值相匹配，因此即使在如图2c那样电池组10已发生劣化的情况下，也能够使各单体的电压值不超过上限电压值。

相对于此，在如图2b那样电池组10的劣化程度低的情况下，即使对电池组10进行充电，任意的电池单体11的电压值也都不超过上限电压值。在单体平衡控制中，产生与使电压值高的电池单体11放电的量相应的能量损耗，因此从能量效率的观点来看，优选尽可能不执行单体平衡控制。但是，若阈值被设定为上述固定值，则与图2c的情况同样地，单体平衡控制会被执行。

即，若在电池组10的劣化程度低的情况下，也与电池组10的劣化程度深时同样地进行单体平衡控制，则产生如下问题：单体平衡控制的执行次数过量，进而导致产生不必要的能量损耗。

在本实施方式中，电池组10的劣化程度越深，则越减小阈值。换言之，在本实施方式中，电池组10的劣化程度越低，则越增大阈值。因此，通过将阈值设定为比第一电压值与第二电压值的差值大的值，从而在图2b所示的情况下单体平衡控制不会被执行。由此，单体平衡控制的执行次数过量的情况得到抑制，进而能够抑制不必要的能量损耗的产生。

此外，可以使用针对电池组10的每种劣化状态而预先设定的值作为阈值。另外，可以通过实验、仿真等，将阈值适当地设定为不会因各电池单体11间的电压值的偏差量而导致电池组10的性能被限制的值。

对如以上那样构成的单体平衡控制装置100中的控制的动作例进行说明。图3是表示单体平衡控制装置100中的控制的动作例的流程图。例如在单体平衡控制系统1开始动作时，执行图3中的处理。

如图3所示，控制部130获取电池组10的劣化状态(步骤s101)。接着，控制部130决定用于进行单体平衡控制的阈值(步骤s102)。具体而言，控制部130以电池组10的劣化程度越深，则使阈值越小的方式决定阈值。

接着，控制部130获取各电池单体11的电压值(步骤s103)。接着，控制部130判断各电压值中的、最高电压值与最低电压值的差值是否为阈值以上(步骤s104)。

在判断的结果是差值小于阈值的情况下(步骤s104，否)，结束本次控制。另一方面，在差值为阈值以上的情况下(步骤s104，是)，控制部130进行单体平衡控制(步骤s105)。在步骤s105之后，结束本次控制。

此外，既可以一边进行电池组10的充放电动作一边执行上述控制，也可以与充放电动作分开地执行上述控制。

根据如以上那样构成的本实施方式，与电池组10的劣化状态相应地决定用于进行单体平衡控制的阈值，因此能够根据电池组10的劣化状态来调整单体平衡控制的执行次数。其结果，能够使单体平衡控制的执行次数最佳化，抑制不必要的能量损耗的产生。

另外，电池组10的劣化程度越深，则阈值被设定得越小，因此能够将阈值设定为与电池组10的劣化状态相应的值。

此外，在上述实施方式中，以将控制部130作为执行部及执行条件设定部的情况为例进行了说明，但本发明不限定于此，也可以分别设置执行部和执行条件设定部。

另外，在上述实施方式中，单体平衡控制装置100通过劣化状态获取部120获取电池组10的劣化状态，但本发明不限定于此。例如，也可以是，单体平衡控制装置100(执行条件设定部)基于电池组10的内部电阻，可变地设定单体平衡控制的执行条件。另外，也可以是，单体平衡控制装置100(执行条件设定部)基于电池组10在充放电时达到上限电压值或下限电压值的频度，可变地设定单体平衡控制的执行条件。

另外，在上述实施方式中，以将图1所示的结构作为单体平衡电路的情况为例进行了说明，但本发明不限定于此，也可以将图1以外的结构作为单体平衡电路。

另外，上述实施方式都仅是示出了实施本发明的具体化的一例，本发明的技术范围不应受这些实施方式的限制。即，在不脱离本发明的主旨或其主要特征的范围内，可以通过各种方式来实施本发明。

本申请基于在2018年3月8日提交的日本专利申请(特愿2018-041859)，其全部内容在此作为参照而引入。

工业实用性

本发明的单体平衡控制装置作为能够使单体平衡控制的执行次数最佳化，抑制不必要的能量损耗的产生的单体平衡控制装置及单体平衡控制系统，是有用的。

附图标记说明

1单体平衡控制系统

10电池组

11电池单体

20单体平衡电路

21电阻

22开关

100单体平衡控制装置

110电压获取部

120劣化状态获取部

130控制部