电池控制装置的制作方法

文档序号:14959905发布日期:2018-07-18 00:19阅读:140来源:国知局

本发明涉及控制电池的技术。



背景技术:

在以电作为动力来行驶的车辆中,搭载有铅电池、镍氢电池、锂离子电池等蓄电池。通过这些蓄电池来提供混合动力汽车、电动汽车行驶时所需的电力。

在较大温度范围中使用搭载在车辆中的蓄电池,蓄电池具有对应于其温度的最大的容许功率。如果超过该最大容许功率来实施蓄电池的充放电,则可能发生过充电、过放电。

通常,低温状态的蓄电池所具有的最大容许功率较小,高温状态的蓄电池所具有的最大容许功率较大。另外,在高温状态下最大容许功率较大,但是在高温状态下使用蓄电池会加快蓄电池的劣化。另一方面,蓄电池的充电状态(soc:stateofcharge)越高,最大容许充电功率越小,最大容许放电功率越大。

另外,蓄电池的soc越低最大容许放电功率越小,最大容许充电功率越大。为了安全地使用蓄电池,需要在不超过最大容许功率的范围内实施充放电控制。

在日本专利5715694号公报(专利文献1)中,记载了一种能够求出对应于充放电的持续时间,并跟踪蓄电池的内部电阻的变化的容许充放电功率的技术。

该公报所涉及的电池控制装置具备内部电阻表,其按照单体电池的充电或者放电的持续时间值来记载对应于单体电池的温度、充电状态的内部电阻值。电池控制装置使用记载在内部电阻表中的内部电阻值来计算单体电池的最大容许充电电流或者最大容许放电电流,并通过使用按照该值计算出的最大容许充电功率或者最大容许放电功率,来控制单体电池的充电或者放电。

因此,即使单体电池的内部电阻随着持续充放电发生而变化,通过根据变化来切换从内部电阻表获取的内部电阻值,也能够跟踪内部电阻的变化。由此,能够高精确度地求出容许充放电功率。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本专利5715694号公报



技术实现要素:

发明要解决的课题

在电池控制装置中计算出的最大容许充电功率、最大容许放电功率的信息通过can(controllerareanetwork:控制器局域网)等通信网络随时被发送至车辆控制部。在专利文献1所记载的方法中,使用针对充电或者放电的每个持续时间值记载的内部电阻表来计算最大容许充电功率、最大容许放电功率,但是这些最大容许充电功率、最大容许放电功率是规定了从没有蓄电池中的输入输出的静止状态开始在预定的持续时间期间可输入输出的最大容许功率的信息。

车辆控制部一边参照这些信息一边进行车辆的驱动控制。在实际的车辆的动作环境中,不只是从没有输入输出的静止状态开始的充放电,还存在许多持续进行充放电的动态状态。在像这样的蓄电池的动态状态中的使用中,在实际进行的蓄电池的充电、放电相对于所述最大容许充电功率、最大容许放电功率充分小时,对蓄电池的寿命等几乎没有影响,但是在即使不超过最大容许功率也以接近上限的程度进行输入输出时,会产生蓄电池的过电压、过放电或者对蓄电池施加过负载,从而发生对寿命等造成不良影响的情况。

本发明是为了解决上述问题而完成的,其目的在于提供一种蓄电池的控制装置以及控制方法,其运算在大电流持续充电或者放电时,抑制蓄电池的劣化的适当的最大容许输入输出功率。

用于解决课题的手段

在检测到相对于在计算出的预定的持续时间期间可输入输出的最大容许充电功率以及最大容许放电功率,超过预定的持续时间连续实施充电或者放电时,根据实际持续充电或者放电的时间,来降低根据充电或者放电的状态向车辆控制部进行通信的最大容许充电功率或者最大容许放电功率的值。

发明效果

根据本发明,可以向车辆控制部报告更加适当的最大容许功率,因此能够减少达到过大负载的频率,并抑制蓄电池的劣化。

通过以下的实施方式的说明,上述以外的问题、结构以及效果会变得更清楚。

附图说明

图1表示电池系统100与其周围的结构。

图2表示单体电池控制部121的电路结构。

图3表示存储部180保存的soc表181的一个例子。

图4表示存储部180保存的内部电阻表182的一个例子。

图5表示电池系统100具备的电池组控制部150的求解各单体电池111的容许放电电流的方法的控制框图。

图6表示电池系统100具备的电池组控制部150的求解电池组110的容许放电电流的方法的控制框图。

图7表示不应用本发明的电流值157与发送至车辆控制部200的容许放电功率的时间推移。

图8表示本发明的一方式的电流值157与发送至车辆控制部200的容许放电功率的时间推移。

图9表示本发明的一方式的电流值157与发送至车辆控制部200的容许放电功率的时间推移。

图10表示本发明的一方式的电流值157与发送至车辆控制部200的容许放电功率的时间推移。

图11表示本发明的一方式的电流值157与发送至车辆控制部200的容许放电功率的时间推移。

具体实施方式

以下,根据附图来说明本发明的实施方式。在以下的实施方式中,以对构成插电式混合动力汽车(phev)的电源的电池系统应用本发明的情况为例进行说明。此外,本发明并不限定于phev,也能够应用于混合动力汽车(hev)、电动汽车(ev)等使用了蓄电池的电动汽车。

另外,在以下的实施方式中,以采用了锂离子电池的情况为例进行说明,但是除此之外还能够应用镍氢电池、铅电池、双电层电容器、混合电容器等。此外,在以下的实施方式中,串联连接单体电池来构成电池组,但是也可以将并联连接单体电池的结构串联连接来构成电池组,还可以将串联连接的单体电池并联连接来构成电池组。

实施例1

图1表示本实施方式的电池系统100及其周围的结构。电池系统100经由继电器300和继电器310连接到逆变器400,并经由继电器320和继电器330连接到充电器420。电池系统100具备电池组110、单体电池管理部120、电流检测部130、电压检测部140、电池组控制部150以及存储部180。

电池组110由多个单体电池111构成。单体电池管理部120监视单体电池111的状态。电流检测部130检测流过电池系统100的电流。电压检测部140检测电池组110的总电压。电池组控制部150控制电池组110。

电池组控制部150取得单体电池管理部120发送的单体电池111的电池电压、温度、电流检测部130发送的流过电池系统100的电流值、电压检测部140发送的电池组110的总电压值。电池组控制部150根据取得的信息来检测电池组110的状态。基于电池组控制部150的状态检测的结果被发送至单体电池管理部120、车辆控制部200。

电池组110串联地电连接可以进行电能的积蓄以及放出(直流电力的充放电)的多个单体电池111而构成。构成电池组110的单体电池111在实施状态的管理、控制方面,以预定的单位数被分组。被分组的单体电池111被串联地电连接,并构成单体电池群112a、112b。构成单体电池群112a以及112b的单体电池111的个数可以在全部单体电池群112中相同,单体电池111的个数也可以对于每个单体电池群112a以及112b不同。

单体电池管理部120监视构成电池组110的单体电池111的状态。单体电池管理部120具备为每个单体电池群112设置的单体电池控制部121。在图1中,对应于单体电池群112a和112b,设置单体电池控制部121a和121b。单体电池控制部121a以及121b监视以及控制构成单体电池群112的单体电池111的状态。

在本实施方式1中,为了简化说明,串联地电连接4个单体电池111来构成单体电池群112a和112b,并进一步串联电连接单体电池群112a和112b形成具备共计8个单体电池111的电池组110。

电池组控制部150与单体电池管理部120经由以光耦合器为代表的绝缘元件170以及信号通信单元160来收发信号。

针对电池组控制部150与构成单体电池管理部120的单体电池控制部121a以及121b之间的通信单元进行说明。单体电池控制部121a以及121b按照各自监视的单体电池群112a以及112b的电位从高到低的顺序串联连接。电池组控制部150发送至单体电池管理部120的信号经由绝缘元件170以及信号通信单元160被输入至单体电池控制部121a。单体电池控制部121a的输出经由信号通信单元160被输入至单体电池控制部121b,且最下位的单体电池控制部121b的输出经由绝缘元件170以及信号通信单元160被传送至电池组控制部150。在本实施方式1中,单体电池控制部121a与单体电池控制部121b之间不经由绝缘元件170,但是也能够经由绝缘元件170收发信号。

存储部180保存电池组110、单体电池111、单体电池群112a以及112b的内部电阻特性、满充电时的容量、极化电压、劣化特性、个体差异信息、soc与开路电压(ocv:opencircuitvoltage)的对应关系等信息。进一步,针对单体电池管理部120、单体电池控制部121a以及121b、电池组控制部150等的特性信息也能够预先进行存储。针对存储部180所存储的信息,在后述的图3~图4中重新进行说明。

电池组控制部150使用从单体电池管理部120、电流检测部130、电压检测部140、车辆控制部200取得的信息、后述的soc表181以及内部电阻表182,执行用于控制1个以上的单体电池111的soc、劣化状态(soh:stateofhealth)、可充电放电的电流、功率(以下,将充电侧表现为正值,将放电侧表现为负值)、异常状态、充放电量的运算等。然后,根据运算结果,向单体电池管理部120、车辆控制部200输出信息。

车辆控制部200使用电池组控制部150所发送的信息来控制经由继电器300和310连接到电池系统100的逆变器400。另外,控制经由继电器320和330连接到电池系统100的充电器420。在车辆行驶中,电池系统100与逆变器400连接,并使用积蓄在电池组110中的能量驱动电动发电机410。在充电时,电池系统100与充电器420连接,并通过来自家用电源或者充电站的供电来进行充电。

在使用以家庭或者充电站为代表的外部电源来对电池组110进行充电时使用充电器420。在本实施方式1中,充电器420被构成为根据来自车辆控制部200的指令来控制充电电压、充电电流等,但是也可以根据来自电池组控制部150的指令来实施控制。另外,根据车辆的结构、充电器420的性能、使用目的、外部电源的设置条件等,充电器420能够设置在车辆内部,也能够设置在车辆的外部。

当搭载了电池系统100的车辆系统启动并行驶时,在车辆控制部200的管理下,电池系统100连接到逆变器400,并使用电池组110积蓄的能量来驱动电动发电机410,在再生时,电池组110通过电动发电机410的发电电力进行充电。当具备电池系统100的车辆连接到以家庭用或者充电站为代表的外部电源时,根据车辆控制部200发出的信息来连接电池系统100与充电器420,并对电池组110进行充电直到预定的条件。通过充电而在电池组110中积蓄的能量在下次车辆行驶时使用,或者为使车辆内外的电气安装件等工作而使用。还存在根据需要,对以家庭用的电源为代表的外部电源进行释放的情况。

图2表示单体电池控制部121a、121b的电路结构。单体电池控制部121a、121b具备电压检测电路122、控制电路123、信号输入输出电路124、温度检测部125。电压检测电路122测量各单体电池111的端子间电压。控制电路123从电压检测电路122以及温度检测部125取得测量结果,并经由信号输入输出电路124发送至图1所示的电池组控制部150。此外,一般安装在单体电池控制部121a以及121b中的、使伴随自身放电或消耗电流偏差等而产生的单体电池111间的电压、soc偏差均匀化的电路结构判断为公知的,省略了记载。

图2中的单体电池控制部121a以及121b所具备的温度检测部125具有测量单体电池群112的温度的功能。温度检测部125将单体电池群112a以及112b作为整体来测量1个温度,并将该温度作为构成单体电池群112a以及112b的单体电池111的温度代表值来处理。温度检测部125所测量出的温度用于检测单体电池111、单体电池群112a以及112b、或者电池组110的状态的各种运算。图2以此为前提,因此,在单体电池控制部121a、121b中设置了1个温度检测部125。虽然也可以对每个单体电池111设置温度检测部125来测量每个单体电池111的温度,并根据每个单体电池111的温度来执行各种运算,但是这种情况下,温度检测部125的数量变多,单体电池控制部121a以及121b的结构会变得复杂。

在图2中简易示出了温度检测部125。实际上在温度测量对象中设置温度传感器,所设置的温度传感器将温度信息作为电压进行输出,并经由控制电路123将对该温度信息进行测量而得的结果发送至信号输入输出电路124,信号输入输出电路124向单体电池控制部121a、121b的外部输出测量结果。实现这一系列流程的功能,也能够作为温度检测部125被安装在单体电池控制部121a、121b中,在温度信息(电压)的测量中使用电压检测电路122。

图3表示存储部180所保存的soc表181的例子。soc表181是记载了单体电池111的ocv与单体电池111的soc的对应关系的数据表。数据形式可以是任意的,但是在这里为了便于说明,以曲线图形式来表示数据例。此外,在本实施例中使用数据表,但是也能够通过使用数学式等来表现ocv与soc的对应关系。只要是表示ocv与soc的对应关系的特性信息,并是能够从ocv转换为soc、或者从soc转换为ocv的方式即可。

ocv是单体电池111无负载时的电压。能够判断在图1所示的继电器300、310、320、330关闭之前、或者在继电器300、310、320、330处于关闭而电池组110的充放电还未开始的状态等的定时测量出的单体电池111的端子间电压为ocv。进一步,当正在实施电池组110的充电或者放电但是该电流值微弱时,也能够视为是ocv。

当进出单体电池111的电流值大时,包含在单体电池111中的内部电阻会产生不可忽视的电压下降、电压上升。此时的电池电压是闭路电压(ccv:closedcircuitvoltage),在这种条件下,单体电池控制部121a以及121b很难直接掌握单体电池111的ocv。这种情况下,为了获得ocv,需要使用单体电池控制部121a以及121b测量出的单体电池111的ccv、电流检测部130测量出的进出单体电池111的电流i、预先存储的单体电池111的内部电阻r以及与极化电压vp有关的信息,由电池组控制部150通过以下数学式1来计算ocv。通过将求出的ocv输入至图3的表,来获得各时间点的soc。

ocv=ccv-i×r-vp…(数学式1)

不管单体电池111是否处于充放电,都能够使电池组控制部150执行数学式1的计算。使用构成电池组110的单体电池111各自的ocv等,对每个单体电池111计算soc。

作为计算soc的其他方法,已知通过对进出单体电池111的电流进行积分来获得soc的方法(soc=初始soc+100×∫idt/满充电容量)。在本实施例中,可以采用任一soc计算方法。还可以使用电池组控制部150能够针对每个单体电池111获得soc的其他手法。

为了针对每个单体电池111获得soc,在采用通过对数学式1的ccv、r、vp、前述的电流进行积分来获得soc的soc计算方法时,需要针对每个单体电池111,将初始soc、满充电容量等作为计算用参数来进行准备。

电池组控制部150通过使用单体电池控制部121a以及121b检测出的单体电池111的ocv和soc表181,能够获得单体电池111的soc。另外,也能够合计单体电池111的ocv来求出电池组110的ocv。当每个单体电池111的soc特性不同时,可以针对各单体电池111来设置soc表181。

图4表示存储部180所保存的充电时的内部电阻表182的例子。内部电阻表182是记载了对应于预定的充电持续时间tc(在这里设为10秒钟)中的单体电池111的温度与soc的内部电阻值的数据表。内部电阻表182的数据形式可以是任意的,但是在这里为了便于说明,示出了将横轴作为单体电池111的温度、将纵轴作为单体电池111的soc来记载单体电池111的内部电阻值r的二维映射的例子。此外,在本实施例中,虽然使用了数据表,但是与图3的soc表181同样,可以表示作为数学式等与数据表不同的方式的充电持续时间中的温度、soc与内部电阻的对应关系,只要是某充电持续时间中的温度、soc与内部电阻的特性信息即可。

电池组控制部150使用通过前述方法获取到的soc与单体电池控制部121a、121b获取到的单体电池群112a、112b的代表温度,通过参照内部电阻表182来获取单体电池111的内部电阻值。还可以通过指定单体电池111的充电持续时间,来获取每个充电持续时间的内部电阻值。

另外,虽然省略了图示、详细说明,但是根据一般充电时与放电时的内部电阻是不同的,针对放电时也将记载了对应于预定的放电持续时间td(在这里设为10秒钟)中的单体电池111的温度和soc的内部电阻值的内部电阻表保存在存储部180中。

在该例子中,仅示出了充电持续时间tc与放电持续时间td为1个时间条件的情况,还可以针对多个条件(例如5秒钟、10秒钟、15秒钟等)保存在存储部180中。内部电阻值根据充电持续时间tc、放电持续时间td而变化,因此有时还根据车辆控制部200所应用的处理方式来报告多个持续时间条件下的最大容许充电功率、最大容许放电功率。

以上,针对电池系统100的结构进行了说明。接下来,针对电池系统100的动作,说明基本的思路和动作过程。

单体电池111的内部电阻值根据该单体电池111的温度和soc而变化。单体电池111的温度可以从单体电池控制部121a、121b获取,单体电池111的soc可以使用前述的方法获取。电池组控制部150根据获取到的温度和soc参照内部电阻表182,由此获取单体电池111的内部电阻值,并决定适当的容许充电功率以及容许放电功率。

本实施方式的特征在于,针对基于内部电阻表182获得的容许充电功率和容许放电功率,根据电流值、持续时间来进一步进行校正。

图5通过控制框图表示出电池系统100所具备的电池组控制部150的求解各单体电池111的单体电池容许充电电流152和单体电池容许放电电流153的方法。如果设单体电池111的容许最大端子电流为vmax、容许最小端子电压为vmin,则通过以下数学式2能够求出单体电池容许充电电流152,通过以下数学式3能够求出单体电池容许放电电流153。以下数学式2以及数学式3的ocv能够使用数学式1的计算结果,当通过对进出单体电池111的电流进行积分来获得soc时,也能够使用将soc的计算结果通过图3的soc表181转换为ocv的结果。在图5中,作为一个例子,示出了将单体电池111的soc作为输入使用的情况。

单体电池容许充电电流=(vmax-ocv)/内部电阻值…(数学式2)

单体电池容许放电电流=(ocv-vmin)/内部电阻值…(数学式3)

虽然未图示,但是针对单体电池111的温度最高时和温度最低时,分别求出单体电池容许充电电流152以及单体电池容许放电电流153,并采用最终较小的值。

图6以控制框图表示电池系统100所具备的电池组控制部150的求解电池组110的容许放电电流158的方法。除了图5所说明的方法之外,电池组控制部150在输入每个单体电池111的soc来计算出每个单体电池111中的容许放电电流153之后,通过最小值选择154选择最小的放电电流,并生成校正前容许放电电流155。进一步,进行作为本实施方式的特征的容许放电电流校正156,并最终生成容许放电电流158。容许放电电流校正156根据主要作为电流检测部130的输出的电流值157来对校正前容许放电电流155进行校正并生成容许充电电流158。具体的校正方法会在后面进行描述。

由于流过串联连接的全部单体电池111的电流相同,因此通过将在各单体电池111中最小的单体电池容许放电电流153采用为校正前容许放电电流155,能够实现全部单体电池111的电压不超过vmin的放电控制。

使用电池组110的容许放电电流158计算放电时的电池组放电电压,并使容许放电电流158与电池组放电电压相乘,由此能够计算电池组110的容许放电功率。

电池组放电电压是在对最终决定出的容许放电电流通电时预期的电池组110的总电压。电池组放电电压可以作为以下结果:对于在使用对构成电池组110的每个单体电池111输入soc、温度等来求出的容许放电电流进行充电时的各单体电池111的电压求和;对于在使用输入构成电池组110的单体电池111的平均soc、平均温度等来求出的容许放电电流进行充电时的单体电池111的平均电压乘以串联数量。

可以采用求出前述每个单体电池111的电压来计算电压的合计值的方法,也可以采用求出单体电池111的平均电压来乘以串联数量的方法,但是在本实施方式中采用求出单体电池111的平均电压来乘以串联数量的方法。使用以下数学式4来说明该方法。

以下数学式4中的平均ocv使用每个单体电池111的数学式1的计算结果的平均值、或者通过图3的soc表181将对每个单体电池111求出的电流积分的soc的平均值转换为平均ocv的结果等。将使用数学式1和图3求出的每个单体电池111的soc或者每个单体电池111的电流积分的soc的平均值、从电池组110测量出的多个温度的平均值、以及放电持续时间输入至图4的内部电阻表182来获取以下数学式4中的平均内部电阻值。

电池组放电电压=串联数量×(平均ocv+容许放电电流×平均内部电阻值)…(数学式4)

容许放电功率=容许放电电流×电池组放电电压…(数学式5)

电池组控制部150执行直到前述的容许充电功率为止的一系列计算,并向车辆控制部200发送计算结果,并对逆变器400等发出指令,以便在车辆控制部200接收到的容许放电功率的范围内对电池组110进行充电。由此,构成电池组110的单体电池111都能够在不低于vmin的范围内对电池组110进行放电。

以下,针对作为本实施方式的特征的容许放电电流校正156的动作例,使用图7~图11进行说明。

图7是不应用本实施方式的比较例,是表示基于容许放电电流校正156未做任何校正时的电流值157与容许放电电流158(即这种情况下,容许放电电流158等于校正前容许放电电流155)计算出并发送至车辆控制部200的容许放电功率的时间推移的图。

在本例中,是电流值157最初为零,从时间t0开始流出电流i=id0,在时间t2再次为零的情况。电流值id0是零或者是不充电的值,能够识别为放电。电流i=id0如果超过预定的放电持续时间td(在这里设为10秒)连续流过,则如上所述,由于内部电阻值会根据放电持续时间td而变化,因此会与保存在存储部180中的内部电阻表产生背离。

本例相当于上述的电流值157经过了预定的放电持续时间td的情况。在容许放电电流校正156不发挥作用时,即使电流的流动期间超过成为预定的放电持续时间td的时间t1,发送至车辆控制部200的容许放电功率也不会产生较大变化。这是由于作为容许放电功率的基础的校正前容许放电电流155如上所述,是由soc和温度决定的。

此时,车辆控制部200参照所通信的变化较少的容许放电功率,因此判断为可以继续当前的车辆驱动。然而,电流超过预定的放电持续时间td进行流动,实际的内部电阻值大于保存在存储部180中的内部电阻表。在该状态中,在(数学式3)以及(数学式4)以及(数学式5)中求出的容许放电功率成为大于实际能够容许的功率值的值。其结果,如果车辆控制部200按照所述求出的容许放电功率进行放电,则蓄电池被超过可容许的放电而使用,因此蓄电池过载并有可能导致劣化。

相对于此,图8示出了使作为本实施方式的特征的容许放电电流校正156发挥作用时的电流值157与基于容许放电电流158计算出并发送至车辆控制部200的容许放电功率的时间推移。本例是电流值157最初为零,从时间t0开始流出电流i=id0,电流的流动期间超过成为预定的放电持续时间td的时间t1,在时间t2再次几乎为零的情况。其中,与图7的不同之处在于,在时间t1~时间t2之间,由于本实施方式的效果,电流值157逐渐降低。

如下进行作为本实施方式的一实施例的容许放电电流校正156的动作。在时间t1的时间点,容许放电电流校正156根据所输入的电流值157的信息,检测电流i=id0在预定的放电持续时间td期间连续流动,并开始降低容许放电电流158。其结果,如图8所示,从时间t1开始,发送至车辆控制部200的容许放电功率开始降低。车辆控制部200参照发送来的持续降低的容许放电功率,与实际上车辆所消耗的放电功率进行比较,以不超过容许放电功率的方式进行车辆驱动控制,其结果,电流值157的值减少,因此可以抑制蓄电池的劣化。

进一步,在本例中,车辆控制部200在时间t2的时间点停止蓄电池的输入输出来使电流值157为零。此时,作为本实施方式的一实施例的容许放电电流校正156从时间t2的时间点开始增加容许放电电流158,以使其恢复到原来的校正前容许放电电流155。这是由于当蓄电池为锂离子电池时,电池内部的电荷的载体为锂离子,但是由于蓄电池的通电结束,电池内部的不均匀的离子分布开始缓解,并可以预期内部电阻的降低,因此能够将容许放电功率逐渐复原。

通过图8和上述说明,示出了基于作为本实施方式的一实施例的容许放电电流校正156的容许放电电流158的校正处理、以及基于该校正处理的发送至车辆控制部200的容许放电功率的变化。在这里,仅对与蓄电池的放电时有关的处理进行了说明,但是充电时为了抑制蓄电池的劣化,也可以执行同样的处理。虽然省略图示、详细说明,但是同样地定义与充电时有关的预定的充电持续时间tc来实施容许充电电流校正也在本实施方式的范围内。

实施例2

图9是表示在使作为本发明的特征的容许放电电流校正156发挥作用时,基于电流值157和容许放电电流158计算出并发送至车辆控制部200的容许放电功率的时间推移的一个例子。图9所示的本实施方式的一实施例与图8的不同之处在于,在时间t1以后不停止放电而使电流持续流动。

如下进行作为本例的一实施例的容许放电电流校正156的动作。在时间t1的时间点,容许放电电流校正156根据所输入的电流值157的信息,检测到电流i=id0在预定的放电持续时间td期间连续流动,并开始降低容许放电电流158。其结果,如图8所示,从时间t1开始,发送至车辆控制部200的容许放电功率开始降低。

本例假设车辆控制部200为了以最大可能的动力来持续运转而请求蓄电池的放电的状况。因此,车辆控制部200以消耗相当于逐渐降低的容许放电功率的方式进行动作。

在这里,定义容许放电功率的阈值pdt。阈值pdt是预先设定的常数,或者是温度、soc、内部电阻等的电池状态的函数,阈值pdt意味着几乎对蓄电池不产生劣化的可连续通电的容许放电功率值。

随着容许放电功率降低,电流值157也降低,但是当容许放电功率到达阈值pdt时,容许放电电流校正156停止容许放电电流158的减少,并输出将阈值pdt作为容许放电功率的容许放电电流158。由此能够在抑制蓄电池的劣化的基础上,向车辆控制部200提供使车辆动作的限制为最小的容许放电功率。另外,可以将阈值设定为可连续通电的容许放电电流值,与容许放电电流158相比来进行同样的处理。另外,容许放电电流校正156停止容许放电电流158的减少,可以变更容许放电电流158的减少的斜率。

以上示出了设定对蓄电池可连续通电的值作为阈值pdt。此外,本实施方式在所应用的蓄电池长时间流过大电流时引起内部电阻急剧上升的现象时,将不产生该现象的电流值或者功率值设定为阈值,并使同样的容许放电电流校正157发挥作用也在本实施方式的范围内。

实施例3

图10是表示基于使作为本发明的特征的容许放电电流校正156发挥作用时的电流值157与容许放电电流158计算出并发送至车辆控制部200的容许放电功率的时间推移的一个例子。图10所示的本发明的一实施例与图9的不同之处在于:流过时间t0与时间t1之间的电流不同(id1>id0);从时间t1开始降低容许放电功率的速度不同(t4-t1<t3-t1)。

容许放电电流校正156检测到电流在预定的放电持续时间td期间连续流动,此时的电流值157的值越大,越加快使容许放电功率减少的减少速度。由于电流越大,对蓄电池的压力越高,因此通过加快容许放电功率的减少速度能够抑制蓄电池的劣化。

另外,在本实施方式中,容许放电功率的减少速度并非仅根据电流的大小而变化。除了电流的大小,电流的经过时间、电池的温度、电池的劣化度等都对容许放电功率的减少速度有影响。基本的方针是在对蓄电池压力较大的状态时,进行加快容许放电功率的减少速度的处理。即,通过容许放电电流校正156实施电流的经过时间越长、电池的温度越低、电池的劣化度越高则越加快容许放电功率的减少速度的处理。

电流的经过时间较长的状况,假设对于发送至车辆控制部200的容许放电功率的跟踪性较慢,导致电流连续超过预定的放电持续时间td来流动。另外,电池温度处于低温与电池的劣化度较高的状况,都假设蓄电池的内部电阻是比常温或电池的初始状态高的状态,对于流过电流的压力程度较高。

关于容许放电功率的变化速度,从图8的电流值157为零的时间t2开始使容许放电功率增加的速度也与前述的容许放电功率的减少速度同样,根据电池的温度、劣化程度而变化,也在本实施方式的范围内。电池的温度低时,使增加速度变慢,电池的劣化程度高时,使增加速度变慢。由此能够适当地缓解对电池的压力。另外,在下一个实施例4中,表示在放电中临时充电的例子,但是在充电中进行容许放电功率的增加处理。此时的容许放电功率的增加速度根据充电时的电流而变化。进行充电时的电流越大则越加快容许放电功率的增加速度的处理。这是由于充电电流越大,越可以消除由放电引起的电池内的离子的不均匀。

实施例4

图11是表示根据使作为本发明的特征的容许放电电流校正156发挥作用时的电流值157与容许放电电流158计算出并发送至车辆控制部200的容许放电功率的时间推移的一个例子。与图8~图10的不同之处在于,流过电池的电流方向会变化。

与前述同样,在时间t1的时间点,容许放电电流校正156根据所输入的电流值157的信息,检测到电流i=id0超过预定的放电持续时间td连续流动,并通过减小容许放电电流158开始降低发送至车辆控制部200的容许放电功率。

然后,在本例中,在容许放电电流校正156使容许放电功率减少时,假设以下动作:例如通过驾驶员施加制动,车辆控制部200在从时间t5到时间t6的期间将车辆设为再生动作模式,并用来自电动机的电力对蓄电池进行充电。并且贯穿本说明书,定义为当电流值157为正值时是电池的放电时,当为负值时是充电时。

本实施方式的一实施例是在使容许放电功率减少时,在从放电状态切换为充电状态来进行充电的期间使容许放电功率增加。通过从放电到充电、或者与其相反的状态变化,对电池内部的离子的不均匀的分布状态引起变化,并预期内部电阻的降低,因此可以相应地缓解容许放电功率。

进一步,在本例中,在从时间t5到时间t6的充电期间之后,进行重新开始放电并最终使电流为零的动作。由于充电期间短(例如,<10秒),因此在该期间容许放电功率增加,但是从重新开始放电的时间t6开始使容许放电功率减少。此时的容许放电功率的减少速度与从时间t1到时间t5的条件相同。电流变为零,容许放电功率增加是由于与图8的说明相同的处理以及理由。

在图11中示出了从放电状态暂时变为充电状态之后,再次变为放电状态时的本发明的动作例,但是在进行充电的时间t5~时间t6的期间(在这里称为充电期间),根据容许放电功率的变化方式不同,处理会不同。在这里定义判定时间tt。以下3条为不同的处理的动作条件。

条件1…在充电期间增加容许放电功率,但是容许放电电流158未到达校正前容许放电电流155的情况。

条件2…在充电期间增加容许放电功率,且容许放电电流158到达校正前容许放电电流155,但是从到达到转换为再次放电状态的时间比判定时间tt短的情况。

条件3…在充电期间增加容许放电功率,且容许放电电流158到达校正前容许放电电流155,但是从到达到转换为再次放电状态的时间比判定时间tt长的情况。

条件1与图11示出的状况相同,在从充电转换为放电状态的时间t6,进行使容许放电功率减少的处理。认为这是由于短时间的充电而未消除至此为止在放电时所形成的电池内部的离子的不均匀,从而保持着高内部电阻的状态,并继续进行在时间t5以前所进行的容许放电功率的减少处理。

条件2是在充电期间中进行容许放电功率的增加处理,并在容许放电电流158到达校正前容许放电电流155时暂时停止容许放电功率的增减处理。但是,在认为充电时间短且保持高内部电阻的情况下,与条件1的情况同样,从转换为放电状态时开始进行容许放电功率的减少处理。作为该判断的一个例子,针对具有预先设定出的预定值的判定时间tt,与以下时间进行比较:从进行增加处理的容许放电电流158到达校正前容许放电电流155的时间点到转换为再次放电的时间。条件2是该时间比判定时间tt短的情况,条件3是该时间比判定时间tt长的情况。

条件3在充电期间中进行容许放电功率的增加处理,并在容许放电电流158到达校正前容许放电电流155时停止容许放电功率的增减处理。与条件2不同,认为之后的充电持续时间长,几乎消除了由充电引起的电池内部的离子的不均匀的影响,且不进行容许放电功率的减少处理。

在图11中所说明的例子是在放电的过程中暂时转换为充电时的容许放电功率的处理例。在充电的过程中暂时转换为放电时的容许充电功率的处理也同样,替换充电与放电来说明的处理也在本发明的范围内。

符号说明

100…电池系统、110…电池组、111…单体电池、112a以及112b…单体电池群、120…单体电池管理部、121a以及121b…单体电池控制部、122…电压检测电路、123…控制电路、124…信号输入输出电路、125…温度检测部、130…电流检测部、140…电压检测部、150…电池组控制部、155…校正前容许放电电流、156…容许放电电流校正、157…电流值、158…容许放电电流、160…信号通信单元、170…绝缘元件、180…存储部、181…soc表、182…内部电阻表、200…车辆控制部、300~330…继电器、400…逆变器、410…电动发电机、420…充电器。

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