电池控制系统、车辆控制系统的制作方法_2

文档序号:9693522阅读:来源:国知局
进行组电池110的控制而所需的各种信息。例如,与各单电池111的充电状态(S0C:State Of Charge:荷电状态)有关的信息、与各单电池111的内部电阻有关的信息等储存于存储部180。
[0036]组电池控制部150使用从单电池控制部12Ia、121b、电流检测部130、电压检测部140以及车辆控制部200分别接受的信息、存储部180中储存的信息等,执行用于控制组电池110的各种处理、运算。例如,执行各单电池111的S0C、劣化状态(SOH:State of Health:健康状况)的运算、组电池110中可充放电的容许电力的运算、组电池110的异常状态的判定、用于控制组电池110的充放电量的运算等。然后,根据这些运算结果,将组电池110的控制所需的信息输出到单电池控制部121a、121b、车辆控制部200。另外,组电池控制部150和车辆控制部200与被称为CAN(ControIIer Area Network:控制器局域网)的车辆内的通信网络分别连接,能够经由此通信网络发送接收相互的信息。
[0037]车辆控制部200使用从组电池控制部150发送的信息,控制经由继电器300和310与电池系统100连接的逆变器400。在车辆行驶中,电池系统100与逆变器400连接。逆变器400使用电池系统100中积蓄在组电池110中的能量,驱动马达发电机410。
[0038]在搭载了电池系统100的车辆系统起动而行驶的情况下,在车辆控制部200的管理下,电池系统100与逆变器400连接。然后,使用组电池110中积蓄的能量,通过逆变器400驱动马达发电机410。另一方面,在再生时,通过马达发电机410的发电电力对组电池110进行充电。
[0039]如果经由继电器320、330将电池系统100连接到充电器420,则通过从充电器420供给的充电电流,组电池110被充电至满足预定的条件。通过充电而积蓄在组电池110中的能量被用于下次的车辆行驶时,并且还被用于使车辆内外的电气部件等动作。进而,根据需要,有也向以家庭用的电源为代表的外部电源释放的情况。另外,充电器420搭载于以家庭用电源或者充电架为代表的外部的电源。如果搭载了电池系统100的车辆与这些电源连接,则根据车辆控制部200发送的信息,连接电池系统100和充电器420。
[0040]图2是示出单电池控制部12Ia的电路结构的图。如图2所示,单电池控制部12Ia具备电压检测部122、控制电路123、信号输入输出电路124以及温度检测部125。另外,图1的单电池控制部121a和单电池控制部121b具有同样的电路结构。因此,在图2中,代表这些,示出了单电池控制部121a的电路结构。
[0041 ] 电压检测部122测定各单电池111的端子间电压(两端电压)。控制电路123从电压检测部122以及温度检测部125接受测定结果,并经由信号输入输出电路124发送到组电池控制部150。另外,虽然在图2中省略了图示,但单电池控制部121a中设置有用于使伴随自己放电、消耗电流的偏差等而发生的单电池111间的电压、SOC的偏差均等化的公知的电路结构。由控制电路123控制该电路的动作。
[0042]在图2中,温度检测部125具有测定单电池群112a的温度的功能。温度检测部125针对单电池群112a的整体测定I个温度,将该温度处置为构成单电池群112a的各单电池111的温度的代表值。在组电池控制部150中,在用于检测单电池111、单电池群112a以及组电池110的状态的各种运算中,使用由温度检测部125测定的温度测定结果。此时,温度检测部125测定到的温度不仅是单电池群112a的温度,而且还被处置为单电池群112a的各单电池111的温度。进而,也可以根据由单电池控制部121a的温度检测部125测定到的单电池群112a的温度以及由单电池控制部121b的温度检测部125测定到的单电池群112b的温度,例如对这些进行平均化,从而在组电池控制部150中求出组电池110的温度。
[0043]另外,在图2中,示出了在单电池控制部121a中设置有I个温度检测部125的例子。除此以外,还能够针对每个单电池111设置温度检测部125并针对每个单电池111测定温度,组电池控制部150根据其测定结果执行各种运算。但是,在这样的情况下,温度检测部125的数量增多,相应地单电池控制部121 a的结构变得复杂。或者,也可以针对组电池110的整体设置I个温度检测部125。
[0044]另外,在图2中,简易地用I个块表示了温度检测部125,但实际上,针对作为温度测定对象的单电池群112a设置温度传感器,该温度传感器将温度信息作为电压信号而输出。根据该电压信号,通过控制电路123来运算单电池群112a的温度,从而得到单电池群112a的温度测定结果。在将控制电路123运算出的温度测定结果发送到信号输入输出电路124时,信号输入输出电路124将该温度测定结果输出到单电池控制部121a之外。将用于实现该一连串的流程的功能在单电池控制部121a中安装为温度检测部125。另外,也可以在电压检测部122中进行从温度传感器输出的电压信号的测定。
[0045]接下来,说明针对组电池110的充放电限制。图3是示出一般的电池的有效电流的时间窗与容许值的关系的一个例子的图。如图3所示,电池的有效电流的容许值根据计算有效电流的时间窗而变化。即,计算有效电流的时间窗的时间越长,在该期间中电池的劣化越容易发展,所以需要将容许值设定得较低。
[0046]图4是示出电池的使用循环数与劣化度的关系的一个例子的图。如图4中虚线所示,在有效电流是容许值以下的通常使用时,伴随电池的使用循环数的增加而电池的劣化逐渐发展。另一方面,如图4中实线所示,由于在有效电流超过容许值的高负荷使用时,伴随电池的使用循环数的增加而内部电阻值临时地上升,所以看起来电池的劣化急剧发展。在这样的情况下,无法充分地发挥电池的性能。
[0047]因此,在本实施方式的电池控制系统120中,在组电池110以比较大的充放电电流持续地充放电那样的情况下,在组电池控制部150中进行用于防止组电池110的性能劣化的充放电限制。以下,详细说明该充放电限制。
[0048]图5是示出与充放电限制有关的组电池控制部150的控制块的图。在组电池控制部150中,作为用于进行组电池110的充放电限制的结构,在功能上具有有效电流值计算部
151、累计时间计算部152以及充放电限制部153的各控制块。
[0049]对有效电流值计算部151输入由电流检测部130测定出的组电池110的充放电电流的电流值。有效电流值计算部151根据输入了的电流值,计算在组电池110中流过的充放电电流的有效电流值。关于该有效电流值的计算方法的详情,在后面说明。由有效电流值计算部151计算出的有效电流值被输出到累计时间计算部152以及充放电限制部153。
[0050]累计时间计算部152将从有效电流值计算部151输出的有效电流值与预定的容许值进行比较,求出有效电流值超过容许值的时间的累计值(累计时间)。由累计时间计算部152计算出的累计时间被输入到充放电限制部153。
[0051 ]充放电限制部153根据从有效电流值计算部151输出的有效电流值和从累计时间计算部152输出的累计时间,判断是否应该限制组电池110的充放电电流。而且,在判断为应该限制充放电电流的情况下,决定对应于限制后的充放电电流的容许电力的值,并输出到单电池控制部12 Ia、121 b以及车辆控制部200。由此,进行针对组电池110的充放电限制,限制充放电电流。
[0052]通过以上说明的那样的控制块,组电池控制部150能够针对组电池110进行两个阶段的充放电限制。具体而言,作为第I阶段的充放电限制,在有效电流值超过预定的容许值的情况下,进行充放电限制。另外,作为第2阶段的充放电限制,在有效电流值超过预定的容许值的时间的累计值超过预定的阈值的情况下,进行进一步的充放电限制。
[0053]图6是用于进行上述的两阶段充放电限制中的第I阶段的充放电限制的处理的流程图。在组电池控制部150中,针对每个预定的处理周期,执行该流程图所示的处理。
[0054]在步骤SII中,组电池控制部150获取来自电流检测部130的电流测定值。在此,分别获取从电流检测部130以预定的采样间隔输出的电流测定值并存储。
[0055]在步骤S12中,组电池控制部150根据在步骤S11中获取到的电流测定值,通过有效电流值计算部151计算第I时间窗中的有效电流值。在此,例如将第I时间窗的长度设为10分钟,求在最近的10分钟内按照预定的采样间隔获取到的各电流测定值的均方值,计算该均方值的平方根,从而能够计算第I时间窗中的有效电流值。
[0056]在步骤S13中,组电池控制部150通过充放电限制部153将步骤S12中计算出的有效电流值与预定的第I容许值进行比较。在此,例如将第I容许值设为50A,判断第I时间窗中的有效电流值是否大于50A。其结果,
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