CN102138269A - 二次电池控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种二次电池控制系统,其具有多个单元、充电电路部和放电电路部。充电电路部对从多个单元中选择的单元进行充电,放电电路部对从多个单元中选择的单元进行放电。
Description
技术领域
本发明涉及一种包括组电池的二次电池控制系统,特别涉及用于对组电池所包括的二次电池单元的单元平衡进行保持的技术。
背景技术
在将多个二次电池单元进行组合所构成的组电池(称为电池模块或者模块电池)中,单元平衡即对各个单元(单电池)的单元电压的均匀性进行保持是重要的。当确定单元的单元电压与其他单元的单元电压比较而过量地高或者过量地低时,存在该确定单元被过充电或者被过放电的情况,从而该确定电池的恶化急剧进行。特别地,在将多个锂离子二次电池单元进行组合所构成的组电池中,防止单元过充电和过放电的必要性高,保持单元平衡是重要的。
用于保持单元平衡的动作(以下称为“单元平衡控制”)的一个方式是如图1A~图1C所示那样的对单元电压高的单元进行放电的方法(放电方式)。该方式是:检测组电池的各个单元的单元电压,选出其中的最小单元电压,在确定单元(不局限于一个)的单元电压与最小单元电压相比高的超过了容许范围的情况下,放电该单元,从而使单元电压降低。
单元平衡控制的另一种方式是如图2A~图2C所示那样的对单元电压低的单元进行充电的方法(充电方式)。该方式是:检测组电池的各个单元的单元电压,找出其中的最大单元电压,在确定单元的单元电压与最大单元电压相比低地超过了容许范围的情况下,充电该单元,从而使单元电压增加。
但是,上述两种方式都存在能量损失多之类的问题。在放电方式中,在少数单元的单元电压高的情况下(图1A的情况),由于通过对该少数单元进行放电来进行单元平衡控制,因此能够以少的能量损失来保持单元平衡。但是,在少数单元的单元电压低的情况下(图1B、图1C的情况),由于该少数单元以外的多数单元被放电,因此为了单元平衡控制,很多能量被丢弃了。
由于在充电中伴随着不少的能量损失,因此即使在充电方式中,事情也是相同的。在少数单元的单元电压低的情况下(图2A的情况),由于通过对该少数单元进行充电来进行单元平衡控制,因此能够以少的能量损失来保持单元平衡。但是,在少数单元的单元电压高的情况下(图2B、图2C的情况),由于该少数单元以外的多数单元被充电,因此充电时的能量损失大。
相关地,特开平6-253463号公报公开了通过充电进行单元平衡控制的电路和通过放电进行单元平衡控制的电路。希望留意的是,在该公报中,对于一个组电池,其既没有记载也没有教导对通过充电进行单元平衡控制的电路和通过放电进行单元平衡控制的电路的两者进行考虑的情况。
根据这种背景,希望提供一种用于降低在单元平衡控制中的能量损失的技术。
专利文献1:日本特开平6-253463号公报。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于降低在单元平衡控制中的能量损失的技术。
在本发明的一个方案中,二次电池控制系统,具备:多个单元;充电电路部,用于对从多个单元中所选择的单元进行充电;和放电电路部,用于对从多个单元中所选择的单元进行放电。这样的二次电池系统能够根据各个单元的状态来分开使用充电、充电,能够执行能量效率更高的单元平衡控制。
根据一实施方式,充电电路部包括多个充电部,该多个充电部与多个单元的数量相同,分别与多个单元连接,对多个单元进行充电。
根据一实施方式,放电电路部包括多个放电部,该多个放电部与多个单元的数量相同,分别与多个单元连接,对多个单元进行放电。
此外,充电电路部包括数量比多个单元少的充电部,放电电路部包括放电部,该放电部的数量与充电部相同,分别与充电部并联连接,该二次电池控制系统还可以包括开关,用于对多个单元与充电部及放电部之间的连接关系进行切换。
此外,充电电路部包括数量比多个单元少的充电部,该二次电池控制系统还具备充电侧开关,用于对充电部与多个单元之间的连接关系进行切换。在这种情况下,充电部对多个单元中的通过充电侧开关所连接的单元进行充电。
同样,放电电路部包括与多个单元相比数量少的放电部,该二次电池控制系统还具备放电侧开关,用于对放电部与多个单元之间的连接关系进行切换。在这种情况下,放电部对多个单元中的通过放电侧开关所连接的单元进行放电。
该二次电池控制系统还具备:单元电压算出电路部,其对于多个单元的每一个,响应于多个单元的单元电压,来算出控制用单元电压,或者将单元电压按原样决定作为控制用单元电压;以及控制电路部,其响应于控制用单元电压,进行从多个单元中选择出应该充电的单元和应该放电的单元。
根据一实施方式,控制电路部,决定目标单元电压,基于使用目标单元电压所定义的第1阈值和控制用单元电压之间的比较结果,选择应该放电的单元,基于使用目标单元电压所定义的第2阈值和控制用单元电压之间的比较结果,选择应该充电的单元。此时,由控制电路部进行的应该放电的单元的选择,除了第1阈值和控制用单元电压之间的比较结果之外,还基于使用控制用单元电压中的最小值所定义的第3阈值和控制用单元电压之间的比较结果来进行,由控制电路部进行的应该充电的单元的选择,除了第2阈值和控制用单元电压之间的比较结果之外,还基于使用控制用单元电压中的最大值所定义的第4阈值和控制用单元电压之间的比较结果来进行。在优选的实施方式中,目标单元电压被决定作为多个单元的控制用单元电压的平均值或者中央值。
根据另一实施方式,控制电路部基于使用控制用单元电压中的最小值所定义的第5阈值和控制用单元电压之间的比较结果、以及使用控制用单元电压中的最大值所定义的第6阈值和控制用单元电压之间的比较结果,来选择应该放电的单元;基于使用最大值所定义的第7阈值和控制用单元电压之间的比较结果、以及使用最小值所定义的第8阈值和控制用单元电压之间的比较结果,来选择应该充电的单元。
根据又一实施方式,控制电路部,决定电压范围,使得控制用单元电压属于预定宽度的电压范围的单元的数量尽可能地变多,基于电压范围的上限值和所述控制用单元电压之间的比较结果,来选择应该放电的单元,基于电压范围的下限值和控制用单元电压之间的比较结果,来选择应该充电的单元。
在放电电路部包括多个放电部,该多个放电部的数量与多个单元相同,分别与多个单元连接,对多个单元进行放电的情况下,应该放电的单元,被选择成为由多个放电部实际进行放电的单元。同样,在充电电路部包括多个充电部,该多个充电部的数量与多个单元相同,分别与多个单元连接,对多个单元进行充电的情况下,应该充电的单元,被选择成为由多个充电部实际上进行放电的单元。
在放电电路部只包括与多个单元相比数量少的放电部的构成中,能够获得作为应该放电的单元所选择的单元的数量比放电部的数量多。为了对这种状况进行对应,优选地,控制电路部按下述进行动作。
根据一实施方式,控制电路部,在作为应该放电的单元所选择的单元的数量比放电部的数量多时,基于控制用单元电压来决定优先顺序,根据所决定的优先顺序来选定实际进行放电的单元。根据另一实施方式,控制电路部,在作为应该放电的单元所选择的单元的数量比放电部的数量多时,基于开始推荐为应该放电的推荐时刻来决定优先顺序,根据所决定的优先顺序来选定实际被放电的单元。根据又一实施方式,控制电路部,在作为应该放电的单元所选择的单元的数量比放电部的数量多时,基于针对应该放电的单元所确定的放电电流或者放电部所包括的可变电阻的电阻值来决定优先顺序,根据所决定的优先顺序来选定实际进行放电的单元。根据又一实施方式,控制电路部,在作为应该放电的单元所选择的单元的数量比放电部的数量多时,根据基于多个单元的恶化程度所决定的优先顺序来选定实际被放电的单元。根据又一实施方式,控制电路部,在作为应该放电的单元所选择的单元的数量比放电部的数量多时,根据基于多个单元的容量所决定的优先顺序来选定实际进行放电的单元。
在充电电路部只包括与多个单元相比数量少的充电部的情况下,也能产生同样的问题。根据一实施方式,控制电路部,在作为应该充电的单元所选择的单元的数量比充电部的数量多时,基于控制用单元电压、开始推荐为应该放电的推荐时刻、针对应该充电的单元所确定的充电电流或者充电电压、多个单元的恶化程度、或者多个单元的容量来决定优先顺序,根据所决定的优先顺序来选定实际进行放电的单元。在充电电路部包括与多个单元相比数量少的充电部,并且放电电路部包括放电部,该放电部与充电部的数量相同,与充电部分别并联连接,并与充电部构成对的情况下,也是同样的。
作为另一方法,在作为应该放电的单元所选择的单元的数量比放电部的数量多时,作为应该放电的单元所选择的单元可以通过放电部被时分地进行放电。在作为应该充电的单元所选择的单元的数量比充电部的数量多时,作为应该充电的单元所选择的单元可以通过充电部被时分地进行充电。进而,在作为应该充电的单元和应该放电的单元所选择的单元的数量之和比充电部和放电部的对的数量多时,作为应该充电的单元或者应该放电的单元所选择的单元,也可以通过充电部或者放电部被时分地进行充电或者放电。
附图说明
图1A是表示由现有技术的放电方式进行的单元平衡控制的概念图。
图1B是表示由现有技术的放电方式进行的单元平衡控制的概念图。
图1C是表示由现有技术的放电方式进行的单元平衡控制的概念图。
图2A是表示由现有技术的充电方式进行的单元平衡控制的概念图。
图2B是表示由现有技术的充电方式进行的单元平衡控制的概念图。
图2C是表示由现有技术的充电方式进行的单元平衡控制的概念图。
图3A是表示本发明第一实施方式的二次电池控制系统的构成的方框图。
图3B是表示第一实施方式的二次电池控制系统的另一构成的方框图。
图4A是表示本发明第二实施方式的二次电池控制系统的构成的方框图。
图4B是表示第二实施方式的二次电池控制系统的另一构成的方框图。
图5A是表示本发明第三实施方式的二次电池控制系统的构成的方框图。
图5B是表示第三实施方式的二次电池控制系统的另一构成的方框图。
图6A是表示本发明第四实施方式的二次电池控制系统的构成的方框图。
图6B是表示第四实施方式的二次电池控制系统的另一构成的方框图。
图7A是表示本发明第五实施方式的二次电池控制系统的构成的方框图。
图7B是表示第五实施方式的二次电池控制系统的另一构成的方框图。
图8A是表示用于选择被充放电的单元的第一选择方法的概念图。
图8B是表示用于选择被充放电的单元的第一选择方法的概念图。
图8C是表示用于选择被充放电的单元的第一选择方法的概念图。
图8D是表示用于选择被充放电的单元的第一选择方法的概念图。
图9A是说明由第一选择方法进行的单元平衡控制的概念图。
图9B是说明由第一选择方法进行的单元平衡控制的概念图。
图9C是说明由第一选择方法进行的单元平衡控制的概念图。
图10是表示用于执行第一选择方法的动作顺序的流程图。
图11A是表示用于选择被充放电的单元的第二选择方法的概念图。
图11B是表示用于选择被充放电的单元的第二选择方法的概念图。
图11C是表示用于选择被充放电的单元的第二选择方法的概念图。
图11D是表示用于选择被充放电的单元的第二选择方法的概念图。
图12是表示用于执行第二选择方法的动作顺序的流程图。
图13A是表示用于选择被充放电的单元的第三选择方法的概念图。
图13B是表示用于选择被充放电的单元的第三选择方法的概念图。
图13C是表示用于选择被充放电的单元的第三选择方法的概念图。
图13D是表示用于选择被充放电的单元的第三选择方法的概念图。
图14A是说明由第三选择方法进行的单元平衡控制的概念图。
图14B是说明由第三选择方法进行的单元平衡控制的概念图。
图14C是说明由第三选择方法进行的单元平衡控制的概念图。
图15是表示用于执行第三选择方法的动作顺序的流程图。
图16A是表示用于选择被充放电的单元的第四选择方法的概念图。
图16B是表示用于选择被充放电的单元的第四选择方法的概念图。
图16C是表示用于选择被充放电的单元的第四选择方法的概念图。
图16D是表示用于选择被充放电的单元的第四选择方法的概念图。
图17A是说明在放电部的数量不足时被实际放电的单元的选出方法的示意图。
图17B是说明在充电部的数量不足时被实际放电的单元的选出方法的示意图。
图17C是说明在放电部和充电部的对的数量不足时被实际放电的单元的选出方法的示意图。
图18是表示单元电压计算部的构成的一个例子的示意图。
图19是表示单元电压计算部的构成的一个例子的示意图。
图20是表示单元电压计算部的构成的一个例子的示意图。
图21是表示单元电压计算部的构成的一个例子的示意图。
具体实施方式
1、二次电池控制系统的构成
(第一实施方式)
图3A是表示本发明第一实施方式的二次电池控制系统的构成的方框图。二次电池控制系统10包括组电池(电池模块)1、单元电压计算部2、控制部3。
组电池1包括被串联连接的n个单元(单电池)4、充电部5、放电部6、和单元监视部7。充电部5是具有对各个单元4进行充电之功能的电路部,放电部6是具有使单元4进行放电之功能的电路部。在本实施方式中,充电部5、放电部6对一个单元4均分别设置一个。下面,在需要相互区别各个单元4时,表记为单元#1~#n。除此之外,有时在相互区别各个充电部5、放电部6的情况下,将与单元#i对应的充电部5表记为充电部#i,将与单元#i对应的放电部6表记为放电部#i。单元监视部7监视各个单元4的状态,生成表示各个单元4之状态的组电池信息。在本实施方式中,组电池信息包括由单元监视部7测量的各个单元4的实测电压。下面,将单元#i的实测电压称为测量单元电压Vim。
单元电压计算部2对组电池信息所包括的测量单元电压Vim~Vnm进行运算处理,算出控制部3的控制中所使用的单元电压V1~Vn(以下称为“控制用单元电压V1~Vn”)。作为实测电压的测量单元电压Vim~Vnm,由于受到噪声的影响和由各个单元4的内部电阻导致的影响,因此在单元电压计算部2中要算出除去了这些影响的至少一个影响的控制用单元电压V1~Vn,从而在控制部3的控制中使用。作为由单元电压计算部2进行的运算,例如,可以举出用于除去噪声的滤波处理以及从测量单元电压V1m~Vnm中求出各个单元4的开路电压的运算处理。而且,在能够忽视测量噪声的影响和各个单元4的内部电阻的影响时,测量单元电压V1m~Vnm可以按原样作为控制用单元电压V1~Vn来使用。
控制部3响应于控制用单元电压V1,将充电指令供给充电部5,并且将放电指令供给放电部6,从而控制组电池1的各个单元4的充放电。详细地,控制部3在对单元#i进行充电时,将单元#i充电指令供给与单元#i对应的充电部#i,使充电部#i开始充电。另一方面,在对单元#i进行放电时,将单元#i放电指令供给与单元#i对应的放电部#i,使放电部#i开始充电。应该充电的单元4和应该放电的单元4,根据控制用单元电压V1~Vn而确定。
在这样构成的二次电池控制系统10中,能够根据各个单元4的状态,分开使用:(1)通过对一部分单元4进行充电而进行的单元平衡控制;(2)通过对一部分单元4进行放电而进行的单元平衡控制;以及(3)通过对一部分单元4进行充电并且对一部分单元4进行放电而进行的单元平衡控制。由此,能够使进行充电的单元4的数量、进行放电的单元4的总数减少,并且能够降低在单元平衡控制中的能量损失。另外,对于使放电的单元4以及使充电的单元4的选择逻辑,在后面详细说明。
控制部3控制单元4的充电电流和放电电流的构成也是可能的。图3B是表示这样构成的二次电池控制系统10的方框图。控制部3将用于对充电电流进行指示的充电电流指令供给各个充电部5,将用于对放电电流进行指示的放电电流指令供给各个放电部6。在图3B中,用于对单元#i的充电电流进行指示的充电电流指令被记载为“单元#i充电电流指令”,用于对单元#i的放电电流进行指示的放电电流指令被记载为“单元#i放电电流指令”。
代替充电电流,控制部3对充电电压进行指示也是可能的。在放电部6的放电经由可变电阻来进行的情况下,代替放电电流,控制部3可以对该可变电阻的电阻值进行指示。
(第二实施方式)
图4A是表示第二实施方式的二次电池控制系统10的构成的示意图。关于对希望的单元4自由地进行充电、放电,如图3A、图3B构成那样的对一个单元4均设置一个充电部5、放电部6的构成是合适的,但是,充电部5和放电部6的数量变多。这在用于使二次电池控制系统10的硬件增大的成本方面变得不利。
为了使二次电池控制系统10的硬件减少,充电部5和/或放电部6的数量与单元4的数量相比为少的构成是合适的。在第二实施方式中,与单元4的数量相比,充电部5和放电部6的数量少,由此,获得硬件的减少。
更具体地,在图4A的构成中,一对充电部5和放电部6被并联连接,在该充电部5和放电部6的对与单元4的每一个之间,设置了开关SW1~SWn。当使开关SWi为接通状态时,单元#i与充电部5和放电部6被电连接,单元#i变成能够充电或者放电。而且,并联连接的充电部5和放电部6的对的数量可以是多个(但是,如果充电部5和放电部6的对的数量与单元4的数量相比不为少,则没有技术意义),在这种情况下,多个单元4同时充电或者放电是可能的。
应该注意的是,在图4A的构成中,不限于能够同时对希望数量的单元4进行充电/放电。被充放电的单元4必须根据充电部5和放电部6的数量来选择。
在图4A构成的二次电池控制系统中,被充电或者放电的单元4的选择,由在控制部3中所设置的单元平衡控制部8和单元选择部9来进行。
单元平衡控制部8响应于控制用单元电压V1~Vn,选择推荐充电的单元4和推荐放电的单元4,生成用于推荐对各个单元4进行充电的充电推荐指令和用于推荐对各个单元4进行放电的放电推荐指令。在单元平衡控制部8中,不考虑充电部5和放电部6的数量,在充电部5和放电部6的数量足够多的情况下,判断各个单元4是否应该被充电或者放电。关于单元平衡控制部8对推荐充电的单元4和推荐放电的单元4进行决定的逻辑,在后面进行详细说明。在图4A中,用于推荐对单元#i进行充电的充电推荐指令被记载作为“单元#i充电推荐指令”,用于推荐对单元#i进行放电的放电推荐指令被记载作为“单元#i放电推荐指令”。
单元选择部9响应于单元#1~#n充电推荐指令和单元#1~#n放电推荐指令,生成用于指示实际进行充电或者放电的充电指令和放电指令。关于单元选择部9对实际进行充电或者放电的单元4进行决定的逻辑,在后面进行详细说明。在图4A中,用于指示对单元#i实际进行充电的充电指令被记载作为“单元#i充电指令”,用于指示对单元#i实际进行放电的放电指令被记载作为“单元#i放电指令”。
由单元选择部9生成的单元#1~单元#n充电指令被供给到充电部5,单元#1~#n放电指令被供给到放电部6。此外,单元#i充电指令和单元#i放电指令被供给到开关SWi。当由单元#i充电指令指示单元#i的充电时,开关SWi处于接通状态,充电部5被连接到单元#i,并且充电部5响应于单元#i充电指令而输出充电电流。通过这样的动作,单元#i被充电。另一方面,当由单元#i放电指令指示单元#i的放电时,开关SWi处于接通状态,放电部6被连接到单元#i,并且放电部6响应于单元#i放电指令而流过来自单元#i的放电电流。通过这样的动作,单元#i被放电。
如图4B所示那样,与图3B的构成同样,控制部3控制单元4的充电电流和放电电流的构成也是可能的。在这种情况下,单元平衡控制部8生成对于各个单元4用于对推荐的充电电流进行指示的充电推荐电流指令和用于对推荐的放电电流进行指示的充电推荐电流指令。在图4B中,用于对单元#i的充电电流进行推荐的充电推荐电流指令被记载作为“单元#i充电电流推荐指令”,用于对单元#i的放电电流进行推荐的放电推荐电流指令被记载作为“单元#i放电电流推荐指令”。单元选择部9,在被供给其的充电电流推荐指令中,将与被指示实际充电的单元4对应的充电电流推荐指令作为充电电流指令而供给到充电部5;在被供给其的放电电流推荐指令中,将与被指示实际放电的单元4对应的放电电流推荐指令作为放电电流指令而供给到放电部6。代替充电电流,控制部3还能够对充电电压进行指示。此外,在放电部6的放电经由可变电阻来进行的情况下,代替放电电流,控制部3也可以对该可变电阻的电阻值进行指示。
(第三实施方式)
图5A是表示第三实施方式的二次电池控制系统10的构成的示意图。图4A、图4B的构成在降低硬件量方面是合适的,但是,由于充电部5和放电部6被直接地并联连接,因此不能够独立进行充电和放电。在图5A所示的第三实施方式的构成中,由于在充电部5和单元#1~#n之间分别连接了开关SWc1~SWcn,在放电部6和单元#1~#n之间分别连接了开关SWc1~SWcn,因此能够独立进行充电和放电。即,能够由充电部5对某个单元4进行充电,同时由放电部6对其他单元4进行放电。
详细地,在图5A的构成中,由单元选择部9生成的单元#1~单元#n充电指令被供给到充电部5,单元#1~#n放电指令被供给到放电部6。单元#i充电指令被供给到开关SWci,并且单元#i放电指令被供给到开关SWdi。当由单元#i充电指令指示单元#i的充电时,开关SWci处于接通状态,充电部5被连接到单元#i,并且充电部5响应于单元#i充电指令而输出充电电流。通过这样的动作,单元#i被充电。另一方面,当由单元#i放电指令指示单元#i的放电时,开关SWdi处于接通状态,放电部6被连接到单元#i,并且放电部6响应于单元#i放电指令而流过来自单元#i的放电电流。通过这样的动作,单元#i被放电。
尽管在图5A中,图示出充电部5和放电部6的数量分别是一个的构成,但是,充电部5和/或放电部6的数量也可以是多个(其中,如果充电部5和放电部6的数量与单元4的数量相比不为少,则没有技术意义)。充电部5和放电部6的数量也可以不同。如果设置了多个充电部5,则多个单元4同时充电是可能的;如果设置了多个放电部6,则多个单元4同时放电是可能的。
此外,如图5B所示那样,与图4B的构成同样,控制部3控制单元4的充电电流和放电电流的构成也是可能的。单元平衡控制部8生成对于各个单元4用于对推荐的充电电流进行指示的充电电流推荐指令和用于对推荐的放电电流进行指示的充电推荐电流指令。单元选择部9,在被供给其的充电电流推荐指令中,将与被指示实际充电的单元4对应的充电电流推荐指令作为充电电流指令而供给到充电部5;在被供给其的放电电流推荐指令中,将与被指示实际放电的单元4对应的放电电流推荐指令作为放电电流指令而供给到放电部6。代替充电电流,控制部3还能够对充电电压进行指示。在放电部6的放电经由可变电阻来进行的情况下,代替放电电流,控制部3也可以对该可变电阻的电阻值进行指示。
(第四实施方式)
图6A是表示第四实施方式的二次电池控制系统10的构成的示意图。在图6A的构成中,充电部5对单元4的每一个均被连接一个,另一方面,放电部6经由开关SWd1~SWdn分别被连接到单元#1~#n。在这样的构成中,虽然没有减少充电部5的数量,但是能够使放电部6的数量与单元4的数量相比减少,其在用于使二次电池控制系统10的硬件减少上是合适的。
在图6A的构成中,由单元选择部9生成的单元#1~单元#n充电指令分别被供给到充电部#1~#n,单元#1~#n放电指令被供给到放电部6。除此之外,单元#i放电指令被供给到开关SWdi。当由单元#i充电指令指示单元#i的充电时,充电部#i响应于单元#i充电指令而输出充电电流,单元#i被充电。另一方面,当由单元#i放电指令指示单元#i的放电时,开关SWdi处于接通状态,放电部6被连接到单元#i,并且放电部6响应于单元#i放电指令而流过来自单元#i的放电电流。通过这样的动作,单元#i被放电。
尽管在图6A中,图示出放电部6的数量是一个的构成,但是,放电部6的数量也可以是多个。在这种情况下,多个单元4同时放电是可能的。
此外,如图6B所示那样,与图3B~图5B的构成同样,控制部3控制单元4的充电电流和放电电流的构成也是可能的。控制部3将用于对充电电流进行指示的充电电流指令供给到各个充电部5,将用于对放电电流进行指示的放电电流指令供给到各个放电部6。代替充电电流,控制部3还能够对充电电压进行指示。此外,在放电部6的放电经由可变电阻来进行的情况下,代替放电电流,控制部3也可以对该可变电阻的电阻值进行指示。
(第五实施方式)
图7A是表示第五实施方式的二次电池控制系统10的构成的示意图。在图7A的构成中,放电部6对单元4的每一个均被连接一个,另一方面,充电部5经由开关SWc1~SWcn分别被连接到单元#1~#n。在这样的构成中,虽然没有减少放电部6的数量,但是能够使充电部5的数量与单元4的数量相比减少,其在用于使二次电池控制系统10的硬件减少上是合适的。一般地,由于放电部6能够由开关和电阻元件实现,因此成本是低廉的,另一方面,由于充电部5需要复杂的电路,成本变高,因此图7A的构成使能够同时放电的单元4的数量增大,同时使成本的不利减少,是实用的构成。
在图7A的构成中,由单元选择部9生成的单元#1~单元#n充电指令被供给到充电部5,单元#1~#n放电指令分别被供给到放电部#1~#n。除此之外,单元#i充电指令被供给到开关SWci。当由单元#i充电指令指示单元#i的充电时,开关SWci变成接通状态,充电部5被连接到单元#i,并且充电部5响应于单元#i充电指令而输出充电电流。由此,单元#i被充电。另一方面,当由单元#i放电指令指示单元#i的放电时,放电部#i响应于单元#i放电指令而流过来自单元#i的放电电流。由此,单元#i被放电。
尽管在图7A中,图示出充电部5的数量是一个的构成,但是,充电部5的数量也可以是多个。在这种情况下,多个单元4同时充电是可能的。
此外,如图7B所示那样,与图3B~图6B的构成同样,控制部3控制单元4的充电电流和放电电流的构成也是可能的。控制部3将用于对充电电流进行指示的充电电流指令供给到各个充电部5,将用于对放电电流进行指示的放电电流指令供给到各个放电部6。代替充电电流,控制部3还能够对充电电压进行指示。此外,在放电部6的放电经由可变电阻来进行的情况下,代替放电电流,控制部3也可以对该可变电阻的电阻值进行指不。
2、应该充电/放电的单元的选择
对于上述第一~第五实施方式的二次电池控制系统10构成的任一个,被充电的单元4和被放电的单元4的选择方法都影响到能量损失的降低和单元电压的均匀性。被充放电的单元4的数量越少,能量损失就越降低,另一方面,被充放电的单元4的数量越多,单元电压的均匀性就越提高。下面,提示4个应该充电/放电的单元4的优选选择方法。
(第一选择方法)
图8A~图8D是表示应该充电的单元4和应该放电的单元4的第一选择方法的示意图。根据第一选择方法,决定目标单元电压Vavr,使用该目标单元电压Vavr来确定被充电/放电的单元4。在一实施方式中,作为目标单元电压Vavr,使用单元#1~#4的控制用单元电压V1~Vn的平均值或者中央值(中间数,median)。此外,目标单元电压Vavr可以是预先设定的预定值或者从外部提供的设定值。
根据第一选择方法,使用确定的目标单元电压Vavr来决定用于判断应该充电的单元4和应该放电的单元4的阈值。在某个单元#i的控制用单元电压Vi与该目标单元电压Vavr相比大到预定值Vta以上(或者超过预定值Vta)时,单元#i被放电。另一方面,在与该目标单元电压Vavr相比小到预定值Vtb以上(或者超过预定值Vtb)时,单元#i被充电。即,在控制用单元电压Vi是Vavr+Vta以上时(或者在控制用单元电压Vi超过Vavr+Vta时),单元#i被放电,在控制用单元电压Vi是Vavr-Vtb以下时(或者在控制用单元电压Vi是不足Vavr+Vta时),单元#i被充电。当控制用单元电压Vi处于电压Vavr-Vtb和电压Vavr+Vta之间的范围内时,单元#i既不被充电也不被放电。
图8A~图8D示出了第一选择方法的充放电的控制的例子。图8A表示在所有的单元4的控制用单元电压处于电压Vavr-Vtb和电压Vavr+Vta之间的范围内时的充放电控制,在这种情况下,任何一个单元4都不被充放电。图8B示出在确定的2个单元4的控制用单元电压低于电压Vavr-Vtb时的充放电控制,在这种情况下,该2个单元4被充电。图8C示出在确定的2个单元4的控制用单元电压高于电压Vavr+Vta时的充放电控制,在这种情况下,该2个单元4被放电。图8D示出在确定的单元4的控制用单元电压高于电压Vavr+Vta,确定的单元4的控制用单元电压低于电压Vavr-Vtb时的充放电控制,在这种情况下,控制用单元电压高于电压Vavr+Vta的单元4被放电,控制用单元电压低于电压Vavr-Vtb的单元4被充电。
根据这种方法,如图9A所示那样,在确定的单元4的控制用单元电压(图9A中单元#i的电压)突出地高的情况下,对该单元4进行放电,另一方面,如图9B所示那样,在确定的单元4的控制用单元电压突出地低的情况下,对该单元4进行充电。此外,如图9C所示那样,在存在控制用单元电压突出地高的单元4和控制用单元电压突出地低的单元4两者的情况下,该控制用单元电压高的单元4被放电,并且该控制用单元电压低的单元4被充电。
这样,根据第一选择方法,通过为了获得单元平衡而分开使用充电和放电,从而使被充电或者被放电的单元4的数量减少,并且使能量损失有效地降低。
为了提高动作的稳定性,使开始充电或者放电的控制用单元电压和结束充电或者放电的控制用单元电压不同、并且使在充放电的控制上具有滞后是有效的。图10是表示用于实现这种控制的控制部3的动作的流程图的示意图。在初始状态,假设单元#1~单元#n都不进行充电和放电。
当开始单元平衡控制的控制循环时,控制部3取得各个单元4的控制用单元电压V1~Vn(步骤S01)。还决定控制中所使用的常数(步骤S02)。更具体地,根据第一选择方法,从控制用单元电压V1~Vn决定目标单元电压Vavr。如上述,作为目标单元电压Vavr,能够使用单元#1~#4的控制用单元电压V1~Vn的平均值或者中央值。此外,目标单元电压Vavr可以是预先设定的预定值或者从外部提供的设定值。
接着,控制各个单元4的充电/放电的开始、结束(步骤S03)。按照下述控制单元#i的充电/放电的开始、结束。
(1)单元#i当前既没有被充电也没有被放电的情况
在该情况下,在下式
Vi-Vavr≥Vta+Vha1 (1a)成立时,开始单元#i的放电。这里,Vta是预定的判定阈值电压,Vha1是预定的滞后电压。另一方面,在下式
Vavr-Vi≥Vtb+Vhb1 (1b)
成立时,开始单元#i的充电。这里,Vtb是预定的判定阈值电压,Vhb1是预定的滞后电压。
(2)单元#i当前被放电的情况
在该情况下,在下式
Vi-Vavr<Vta+Vha2 (2)
成立时,结束放电。这里,Vha2是预定的滞后电压。通过设定使得式(1a)的滞后电压Vha1和式(2)的滞后电压Vha2满足下述条件
Vha1>Vha2≥0,
从而在放电开始和结束时施加滞后,获得放电的稳定。
(3)单元#i当前被充电的情况
在该情况下,在下式
Vavr-Vi<Vta+Vhb2 (3)
成立时,结束充电。这里,Vhb2是预定的滞后电压。通过设定使得式(1b)的滞后电压Vhb1和式(3)的滞后电压Vhb2满足下述条件
Vhb1>Vhb2≥0,
从而在充电开始和结束时施加滞后,获得充电的稳定。
通过以合适的间隔重复上述步骤S01~S03,进行单元4的充放电控制。当指示单元平衡控制的结束时(步骤S04),结束单元平衡控制,停止所有单元4的充电、放电。为了更加提高控制的稳定性,在变更了各个单元4的充放电状态之后,还可以在预定时间τ之间,禁止各个单元4的充放电状态的变更。
另外,在上述式(1a)、(1b)、(2)、(3)中,尽管在式(1a)、(1b)中在不等号上附加了等号,而在式(2)、(3)中没有附加等号,但是在式(1a)、(1b)、(2)、(3)中有无等号的附加是能够任意决定的。此外,当不需要在放电开始和结束时施加滞后的情况下,上述滞后电压Vha1、Vha2可以设定成同一值(典型地为0)。同样,当不需要在充电开始和结束时施加滞后的情况下,上述滞后电压Vhb1、Vhb2可以设定成同一值(典型地为0)。
优选地,在能够控制放电电流和充电电流的情况下,各个单元#i的充电电流和放电电流响应于控制用单元电压Vi和目标单元电压Vavr的差来进行控制。例如,优选地,单元#i的放电电流Idi和充电电流Ici作为下述函数Fd、Fc的函数值而被决定。
Idi=Fd((Vi-Vavr)-(Vta+Vha2))
Ici=Fc((Vavr-Vi)-(Vta+Vhb2))
这里,Fd(x)、Fc(x)相对于x(在广义上)都是单调增加的函数。也可以准备表示控制用单元电压Vi及目标单元电压Vavr与放电电流Idi及充电电流Ici之间的关系的表,来代替使用函数Fd、Fc来算出放电电流Idi和充电电流Ici。
(第二选择方法)
图11A~图11D是表示用于对被充电/放电的单元4进行选择的第二选择方法的示意图。根据第一选择方法,(除了滞后特性之外)在控制用单元电压Vi处于电压Vavr-Vtb和电压Vavr+Vta之间的范围之外时,无条件地进行充电和放电。但是,即使某个单元4的控制用单元电压处于电压Vavr-Vtb和电压Vavr+Vta之间的范围之外,在与其他单元4的控制用单元电压之间的差小的情况下,本来也不需要进行充放电。如上述,由于使被充放电的单元4的数量减少在降低能量损失方面是有效的,因此,在第二选择方法中,第一选择方法被按下述进行了改良。
根据一实施方式,使用控制用单元电压的最大值Vmax和最小值Vmin,判断确定的单元4的控制用单元电压和其他的单元4的控制用单元电压之间的差。即,在控制用单元电压Vi是Vavr+Vta以上(或者超过Vavr+Vta)并且是Vmin+Vtc以上(或者超过了Vmin+Vtc)时,单元#i被放电。这里,Vavr是上述的目标单元电压,Vmin是控制用单元电压V1~Vn的最小值,Vta、Vtc是预定的判定阈值电压。
另一方面,在控制用单元电压Vi是Vavr-Vtb以下(或者是不足Vavr-Vtb)并且是Vmax-Vtc以下(或者是不足Vmax-Vtc)时,单元#i被充电。这里,Vmax是控制用单元电压V1~Vn的最大值,Vtb、Vtc是预定的判定阈值电压。
在上述2个条件都不满足时,既不进行充电也不进行放电。
根据一实施方式,上述判定阈值电压Vtc被设定为Vta+Vtb。图11A~11D表示该情况下的充放电控制的例子。图11A表示所有单元4的控制用单元电压处于电压Vavr-Vtb和电压Vavr+Vta之间的范围内时的充放电控制,在该情况下,任何一个单元4都不进行充放电。
图11B示出在确定的2个单元4的控制用单元电压低于电压Vavr-Vtb时的充放电控制。该2个单元4中的一个单元的控制用单元电压低于电压Vmax-Vtc,高于电压Vmax-Vtc。在这种情况下,仅仅控制用单元电压低于电压Vmax-Vtc的单元4被充电。
图11C示出在确定的2个单元4的控制用单元电压高于电压Vavr+Vta时的充放电控制。该2个单元4中的一个单元的控制用单元电压高于电压Vmin+Vtc,低于电压Vmax+Vtc。在这种情况下,仅仅控制用单元电压高于电压Vmax+Vtc的单元4被放电。
图11D示出在确定的1个单元4的控制用单元电压高于电压Vavr+Vta、另一个单元4的控制用单元电压低于电压Vavr-Vtb时的充放电控制。在这种情况下,由于高于电压Vavr+Vta的控制用单元电压自动地高于电压Vmin+Vtc,因此控制用单元电压高于电压Vavr+Vta的该单元4被放电。同样,由于低于电压Vavr-Vtb的控制用单元电压自动地低于电压Vmax-Vtc,因此控制用单元电压低于电压Vavr-Vtb的该单元4被充电。
如上述,为了控制的稳定,使在充放电的控制上具有滞后是有效的。图12是表示在第二选择方法中用于在充放电的控制上施加滞后的控制部3的动作的流程图的示意图。在初始状态,假设单元#1~单元#n都不进行充电和放电。
与第一选择方法同样,进行各个单元4的控制用单元电压V1~Vn的取得(步骤S01)和控制中所使用的常数的决定(步骤S02)。根据第二选择方法,在步骤S02,决定目标单元电压Vavr、控制用单元电压V1~Vn的最小值Vmin和最大值Vmax。如上述,作为目标单元电压Vavr,能够使用单元#1~#4的控制用单元电压V1~Vn的平均值或者中央值。此外,目标单元电压Vavr可以是预先设定的预定值或者从外部提供的设定值。
接着,控制各个单元4的充电/放电的开始、结束(步骤S13)。按照下述控制单元#i的充电/放电的开始、结束。
(1)单元#i当前既没有被充电也没有被放电的情况
在该情况下,在下式
Vi-Vavr≥Vta+Vha1 (1a)
Vi-Vmin≥Vtc+Vhc1 (1a-2)
两者成立时,开始单元#i的放电。另一方面,在下式
Vavr-Vi≥Vtb+Vhb1 (1b)
Vmax-Vi≥Vtc+Vhc1 (1b-2)
两者成立时,开始单元#i的充电。这里,Vhc1是预定的滞后电压,在一实施方式中,定为:
Vhc1=Vha1+Vhb1。
(2)单元#i当前被放电的情况
在该情况下,在下式
Vi-Vavr<Vta+Vha2 (2)
Vi-Vmin<Vtc+Vhc2 (2-2)
的至少一个成立时,结束放电。这里,Vhc2是预定的滞后电压。通过设定使得式(1a)(1a-2)的滞后电压Vha1、Vhc2和式(2)(2-2)的滞后电压Vha2、Vhc2满足下述条件
Vha1>Vha2≥0
Vhc1>Vhc2≥0,
从而在放电开始和结束时施加滞后,获得放电的稳定。
(3)单元#i当前被充电的情况
在该情况下,在下式
Vavr-Vi<Vta+Vhb2 (3)
Vmax-Vi<Vtc+Vhc2 (3-2)
成立时,结束充电。通过设定使得式(1b)(1b-2)的滞后电压Vhb1、Vhc1和式(3)(3-2)的滞后电压Vhb2、Vhc2满足下述条件
Vhb1>Vhb2≥0
Vhc1>Vhc2≥0,
从而在充电开始和结束时施加滞后,获得放电的稳定。
通过以合适的间隔重复上述步骤S01、S02、S13,进行单元4的充放电控制。当指示单元平衡控制的结束时(步骤S14),结束单元平衡控制,停止所有单元4的充电、放电。为了更加提高控制的稳定性,在变更了各个单元4的充放电状态之后,还可以在预定时间τ之间,禁止各个单元4的充放电状态的变更。
在上述式(1a-2)、(1b-2)、(2-2)、(3-2)中,尽管在式(1a-2)、(1b-2)中在不等号上附加了等号,而在式(2-2)、(3-2)中没有附加等号,但是在式(1a-2)、(1b-2)、(2-2)、(3-2)中有无等号的附加是能够任意决定的。
另外,当不需要在充电和放电的开始和结束时施加滞后的情况下,上述滞后电压Vha1、Vha2可以设定成同一值(典型地为0),滞后电压Vhb1、Vhb2可以设定成同一值(典型地为0),并且,滞后电压Vhc1、Vhc2可以设定成同一值(典型地为0)。
优选地,在能够控制放电电流和充电电流的情况下,各个单元#i的充电电流和放电电流响应于控制用单元电压Vi和目标单元电压Vavr的差来进行控制。根据第二选择方法,例如,优选地,单元#i的放电电流Idi和充电电流Ici作为下述函数的函数值而被决定。
Idi=Fd(min[(Vi-Vavr)-(Vta+Vha2),(Vi-Vmin)-(Vtc+Vhc2)])
Ici=Fc(min[(Vavr-Vi)-(Vta+Vhb2),(Vmax-Vi)-(Vtc+Vhc2)])
这里,Fd(x)、Fc(x)相对于x(在广义上)都是单调增加的函数,min[x,y]是表示x、y中小的一方的函数。也可以准备表示控制用单元电压Vi、目标单元电压Vavr、最大单元电压Vmax及最小单元电压Vmin与放电电流Idi及充电电流Ici之间的关系的表,来代替使用函数Fd、Fc来算出放电电流Idi和充电电流Ici。
(第三选择方法)
图13A~图13D是表示用于选择被充电/放电的单元4的第三选择方法的示意图。在第三选择方法中,根据控制用单元电压V1~Vn的最大值Vmax及最小值Vmin与各个单元4的控制用单元电压之间的关系,选择被充电/放电的单元4。第三选择方法与第一和第二选择方法比较,是更加重视单元平衡的方法,其提高了单元4的电压的均匀性。
更具体地,根据第三选择方法,在控制用单元电压Vi是(a1)电压Vmin+Vta以上(或者超过电压Vmin+Vta)并且是(a2)Vmax-Vtb以上(或者超过了Vmax-Vtb)时,单元#i被放电。另一方面,在控制用单元电压Vi是(b1)电压Vmax-Vtb以下(或者是不足电压Vmax-Vtb)并且是(b2)电压Vmin+Vta以下(或者是不足Vmin+Vta)时,单元#i被充电。
图13A表示所有单元4的控制用单元电压处于高于电压Vmax-Vtb且低于电压Vmin+Vta时的范围内时的充放电控制的例子。在该情况下,任何一个单元4都不进行充放电。
图13B示出在少数的单元4(图13B中为2个单元4)的控制用单元电压突出地低时的充放电控制的例子。详细地,在图13B的例子中,多数单元4的控制用单元电压分布于最大值Vmax的附近,而且超过了电压Vmin+Vta。除此之外,在控制用单元电压低的2个单元4中,一个单元的控制用单元电压低于电压Vmax-Vtb,另一个高于电压Vmax-Vtb。在这种情况下,控制用单元电压高于电压Vmin+Vta的多数单元4被放电,控制用单元电压低于电压Vmax-Vtb的一个单元4被充电。
图13C示出在少数的单元4(图13C中为2个单元4)的控制用单元电压突出地高时的充放电控制的例子。详细地,在图13C的例子中,多数的单元4的控制用单元电压分布于最小值Vmin的附近,而另一方面,低于电压Vmax-Vtb。除此之外,在控制用单元电压高的2个单元4中,一个单元的控制用单元电压高于电压Vmin+Vta,另一个低于电压Vmin+Vta。在这种情况下,控制用单元电压低于电压Vmax-Vtb的多数的单元4被充电,控制用单元电压高于电压Vmin+Vta的一个单元4被放电。
图13D示出在1个单元4的控制用单元电压突出地高、另一个单元4的控制用单元电压突出地低、其他多数单元4的控制用单元电压为它们中间时的充放电控制的例子。该多数单元4的控制用单元电压处于电压Vmin+Vta和电压Vmax-Vtb之间。在这种情况下,控制用单元电压突出地高的单元4被放电,控制用单元电压突出地低的单元4被放电;对于控制用单元电压为中间的单元4,既不进行充电也不进行放电。
如根据以上说明所理解的,根据第三选择方法,如图14A所示,在少数单元4的控制用单元电压突出地高时,该少数单元4被放电,并且其他多数单元4被充电,从而获得单元平衡。同样,如图14B所示,在少数单元4的控制用单元电压突出地低时,该少数单元4被充电,并且其他多数单元4被放电,从而获得单元平衡。根据这种控制,成为多数单元4被充放电,另一方面,提高了单元4间的电压的均匀性。如图14C所示,在少数单元4的控制用单元电压突出地高、且少数单元4的控制用单元电压突出地低时,控制用单元电压高的该少数的单元4被放电,并且控制用单元电压低的该多数单元4被充电。在这种情况下,通过少数的单元4的充放电,获得单元平衡,并且单元4间的电压的均匀性也被提高。
如上述,为了控制的稳定,使在充放电的控制上具有滞后是有效的。图15是表示在第三选择方法中用于在充放电的控制上施加滞后的控制部3的动作的流程图的示意图。在初始状态,假设单元#1~单元#n都不进行充电和放电。
与第一和第二选择方法同样,进行各个单元4的控制用单元电压V1~Vn的取得(步骤S01)和控制中所使用的常数的决定(步骤S02)。根据第三选择方法,在步骤S02,决定控制用单元电压V1~Vn的最小值Vmin和最大值Vmax。
接着,控制各个单元4的充电/放电的开始、结束(步骤S23)。按照下述控制单元#i的充电/放电的开始、结束。
(1)单元#i当前既没有被充电也没有被放电的情况
在该情况下,在下式
Vi-Vmin≥Vta+Vha1 (11a-1)
Vmax-Vi<Vtb+Vhb1 (11a-2)
两者成立时,开始单元#i的放电。另一方面,在下式
Vi-Vmin<Vta+Vha1 (11b-1)
Vmax-Vi≥Vtb+Vhb1 (11b-2)
两者成立时,开始单元#i的充电。这里,Vha1、Vhb1是预定的滞后电压。
(2)单元#i当前被放电的情况
在该情况下,在下式
Vi-Vmin<Vta+Vha2 (12-1)
Vmax-Vi≥Vtb+Vhb1 (12-2)
的至少一个成立时,结束放电。这里,Vha2是预定的滞后电压。通过设定使得滞后电压Vha1、Vha2满足下述条件
Vha1>Vha2≥0,
从而在放电开始和结束时施加滞后,获得放电的稳定。
(3)单元#i当前被充电的情况
在该情况下,在下式
Vi-Vmin≥Vta+Vha1 (13-1)
Vmax-Vi<Vtb+Vhb2 (13-2)
的至少一个成立时,结束充电。这里,Vhb2是预定的滞后电压。通过设定使得滞后电压Vhb1、Vhb2满足下述条件
Vhb1>Vhb2≥0,
从而在充电开始和结束时施加滞后,获得放电的稳定。
通过以合适的间隔重复上述步骤S01、S02、S23,进行单元4的充放电控制。当指示单元平衡控制的结束时(步骤S04),结束单元平衡控制,停止所有单元4的充电、放电。为了更加提高控制的稳定性,在变更了各个单元4的充放电状态之后,还可以在预定时间τ之间,禁止各个单元4的充放电状态的变更。
优选地,在能够控制放电电流和充电电流的情况下,各个单元#i的充电电流和放电电流响应于控制用单元电压Vi和目标单元电压Vavr的差来进行控制。根据第二选择方法,例如,优选地,单元#i的放电电流Idi和充电电流Ici作为下述函数的函数值而被决定。
Idi=Fd(min[(Vi-Vmin)-(Vta+Vha2),(Vmax-Vi)-(Vtb+Vhb1)])
Ici=Fc(min[(Vi-Vmin)-(Vta+Vha1),(Vmax-Vi)-(Vtb+Vhb2)])
这里,Fd(x)、Fc(x)相对于x(在广义上)都是单调增加的函数,min[x,y]是表示x、y中小的一方的函数。也可以准备表示控制用单元电压Vi、最大单元电压Vmax及最小单元电压Vmin与放电电流Idi及充电电流Ici之间的关系的表,来代替使用函数Fd、Fc来算出放电电流Idi和充电电流Ici。
(第四选择方法)
图16A~图16D是表示用于对被充电/放电的单元4进行选择的第四选择方法的示意图。在第四选择方法中,搜索确定宽度的电压范围,使得控制用单元电压进入该电压范围的单元4的数量变为最大。与该电压范围的下限值相比,控制用单元电压低的单元4被充电,并且与该电压范围的上限值相比,控制用单元电压高的单元4被放电。
更具体地,搜索并决定电压Vpara的值,使得控制用单元电压进入电压Vpara和电压Vpara+Vtc之间的电压范围(以下称为“电压范围Vtc”)的单元4的数量变为最多。这里,Vtc是表示电压范围Vtc的宽度幅度的预定常数。控制用单元电压是电压Vpara以下(或者是不足电压Vpara)的单元4被充电,控制用单元电压是电压Vpara+Vtc以上(或者超过了电压Vpara+Vtc)的单元4被放电。对于控制用单元电压是电压Vpara以上(或者超过电压Vpara)、且是电压Vpara+Vtc以下(或者是不足电压Vpara+Vtc)的单元4,既不进行充电也不进行放电。
图16A~图16D表示第四选择方法中的充放电控制的例子。图16A表示所有单元4的控制用单元电压处于电压Vpara和电压Vpara+Vtc之间的范围内时的充放电控制,在这种情况下,任何一个单元4都不被充放电。图16B表示确定的单元4的控制用单元电压低于电压Vpara时的充放电控制,在这种情况下,该确定的单元4被充电。图16C表示确定的单元4的控制用单元电压高于电压Vpara+Vtc时的充放电控制,在这种情况下,该确定的单元4被放电。图16D表示确定的单元4的控制用单元电压高于电压Vpara+Vtc、确定的单元4的控制用单元电压低于电压Vpara时的充放电控制,在这种情况下,控制用单元电压高于电压Vpara+Vtc的单元4被放电,控制用单元电压低于电压Vpara的单元4被充电。
以上所述的选择方法,在第一实施方式的构成(图3A,图3B)中,被使用在由控制部3进行的充电指令和放电指令的生成中。当通过上述第一到第四选择方法的任何一个来选择被充电/放电的单元4时,由控制部3生成与该选择对应的充电指令和放电指令,并被供给到组电池1。
另一方面,在第二~第五实施方式中,以上所述的选择方法,被使用在由控制部3的单元平衡控制部8进行的充电推荐指令和放电推荐指令的生成中。当通过上述第一到第四选择方法的任何一个来选择被充电/放电的单元4时,单元平衡控制部8生成与该选择对应的充电推荐指令和放电推荐指令,并供给到单元选择部9。单元选择部9从由充电推荐指令和放电推荐指令所指定的单元4中决定实际上被充电或者放电的单元4。
3、单元选择部的逻辑
在上述第二~第五实施方式的构成中,充电部5和/或放电部6的数量比单元4的数量少,因此存在不能够对由通过上述选择方法生成的充电推荐指令和放电推荐指令所指定的数量的单元4同时进行充电或者放电的情况。在这种情况下,必须通过某些逻辑来选出实际上进行充电或者放电的单元4。下面,说明从通过充电推荐指令和放电推荐指令而推荐充放电的单元4中选出实际上进行充电或者放电的单元4的逻辑。
一个方法是下述方法:对于通过充电推荐指令和放电推荐指令而推荐充放电的单元4,基于某些参数来决定优先顺序,从而基于该优先顺序来选出实际上进行充放电的单元4。下面,说明基于优先顺序来选出实际上进行充放电的单元4的逻辑。
(1)放电部6的数量不足的情况(第三和第四实施方式)
在第三和第四实施方式(图5A、图5B、图6A、图6B)中,放电部6的数量比单元4的数量少。在由放电推荐指令而推荐放电的单元4的个数是α个、放电部6的数量是β(α>β)个的情况下,对于推荐放电的α个单元4,确定优先顺序,并且在该α个单元4中优先顺序高的β个单元4被选出作为被实际放电的单元4。
根据一实施方式,如图17A所示,基于单元电压容许上限值VHL和推荐放电的单元4的控制用单元电压Vi之间的差ΔVi(=VHL-Vi)来决定优先顺序。这里,所谓单元电压容许上限值VHL,是预先被设定在单元选择部9中的值,是被容许的单元电压的上限值。差ΔVi越小,在单元#i的放电中就越给与高的优先顺序。差ΔVi(=VHL-Vi)由于通常取正值,因此在上述决定方法中,控制用单元电压Vi越高,就越给予高的优先顺序。对于控制用单元电压Vi越接近于单元电压容许上限值VHL就越给予高的优先顺序,这在为了防止该单元4的过充电方面是有效的。优先顺序高的β个单元4被选出作为被实际上放电的单元4。
根据另一实施方式,基于由放电推荐指令而开始推荐放电的时刻(推荐时刻)来决定优先顺序。也可推荐时刻越老,越给予高的优先顺序,也可推荐时刻越新,越给与高的优先顺序。
根据又一个实施方式,基于放电电流推荐指令所指定的放电电流的大小来决定优先顺序。放电电流越大,越给予高的优先顺序。在放电部6使用可变电阻进行放电时,也可代替地,基于可变电阻的大小来决定优先顺序。
根据又一个实施方式,基于各个单元4的恶化程度(一般地,单元4的使用经历越长越恶化)来决定优先顺序。与各个单元4的恶化程度相应的优先顺序预先被设定在单元选择部9中。优先顺序高的β个单元4被选出作为实际上放电的单元4。
根据又一个实施方式,基于各个单元4的容量来决定优先顺序。与各个单元4的容量相应的优先顺序预先被设定在单元选择部9中。优先顺序高的β个单元4被选出作为实际上放电的单元4。
(2)充电部5的数量不足的情况(第三和第五实施方式)
在第三和第五实施方式(图5A、图5B、图7A、图7B)中,充电部5的数量比单元4的数量少。在由充电推荐指令而推荐充电的单元4的个数是α个、充电部5的数量是β(α>β)个的情况下,对于推荐充电的α个单元4,确定优先顺序,并且在该α个单元4中优先顺序高的β个单元4被选出作为实际上充电的单元4。
根据一实施方式,如图17B所示,基于单元电压容许下限值VLL和推荐充电的单元4的控制用单元电压Vi之间的差ΔVi(=Vi-VLL)来决定优先顺序。这里,所谓单元电压容许下限值VLL,是预先被设定在单元选择部9中的值,是被容许的单元电压的下限值。在推荐充电的单元4上,差ΔVi越小,就越给予高的优先顺序。差ΔVi(=Vi-VLL)由于通常取正值,因此在上述决定方法中,控制用单元电压Vi越低,就越给予高的优先顺序。对于控制用单元电压越接近于单元电压容许下限值就越给予高的优先顺序,这在为了防止该单元4的过放电方面是有效的。优先顺序高的β个单元4被选出作为进行实际充电的单元4。
根据另一实施方式,基于由充电推荐指令开始推荐充电的时刻(推荐时刻)来决定优先顺序。也可推荐时刻越老,越给予高的优先顺序,也可推荐时刻越新,越给予高的优先顺序。
根据又一个实施方式,基于充电电流推荐指令所指定的充电电流的大小来决定优先顺序。充电电流越大,越给予高的优先顺序。代替充电电流,可以基于充电电压的大小来决定优先顺序。
根据又一个实施方式,基于各个单元4的恶化程度(一般地,单元4的使用经历越长越恶化)来决定优先顺序。与各个单元4的恶化程度相应的优先顺序预先被设定在单元选择部9中。优先顺序高的β个单元4被选出作为实际充电的单元4。
根据又一个实施方式,基于各个单元4的容量来决定优先顺序。与各个单元4的容量相应的优先顺序预先被设定在单元选择部9中。优先顺序高的β个单元4被选出作为实际充电的单元4。
(3)充电部5和放电部6的对的数量不足的情况(第二实施方式)
在第二实施方式(图4A、图4B)中,在充电部5和放电部6的数量比单元4的数量少时,充电和放电不能够独立地进行。在由充电推荐指令而推荐充电的单元4的个数和由放电推荐指令而推荐放电的单元4的个数的和是α个、充电部5和放电部6的数量是β(α>β)个的情况下,对于推荐充电或者放电的α个单元4,确定优先顺序,并且在该α个单元4中优先顺序高的β个单元4被选出作为进行实际充电或者放电的单元4。
根据一实施方式,如图17C所示,对于推荐放电的单元4,算出单元电压容许上限值VHL和该单元4的控制用单元电压Vi之间的差ΔVi(=VHL-Vi),对于推荐充电的单元4,算出单元电压容许下限值VLL和该单元4的控制用单元电压Vi之间的差ΔVi(=Vi-VLL),基于所算出的差ΔVi的大小(绝对值)来决定优先顺序。
作为一个方法,对于单元4的每一个,所算出的差ΔVi越小,越给予高的优先顺序。希望注意的是,如上述,对于推荐放电的单元4,差ΔVi被定义作为差VHL-Vi;对于推荐充电的单元4,差ΔVi被定义作为差Vi-VLL。
作为另一方法,能够进行与充电相比使放电优先的运用(放电优先运用)。详细地,对于推荐放电的单元4,优先地给予高的优先顺序,对于推荐充电的单元4,与推荐放电的单元4中优先顺序最低的单元4相比,给予更低的优先顺序。在推荐放电的单元4中,单元电压容许上限值VHL和该单元4的控制用单元电压Vi之间的差ΔVi越小,越给予高的优先顺序。同样,在推荐充电的单元4中,单元电压容许下限值VLL和该单元4的控制用单元电压Vi之间的差ΔVi越小,越给予高的优先顺序。
作为又一个方法,能够进行与放电相比使充电优先的运用(充电优先运用)。详细地,对于推荐充电的单元4,优先地给予高的优先顺序,对于推荐放电的单元4,与推荐充电的单元4中优先顺序最低的单元4相比,给予更低的优先顺序。在推荐充电的单元4中,单元电压容许下限值VLL和该单元4的控制用单元电压Vi之间的差ΔVi越小,越给予高的优先顺序。同样,在推荐放电的单元4中,单元电压容许上限值VHL和该单元4的控制用单元电压Vi之间的差ΔVi越小,越给予高的优先顺序。
作为又一个方法,能够进行使充电和放电交互进行的运用(充放电交互运用)。在推荐充电的单元4和推荐放电的单元4上,交互地给予高的优先顺序。例如,对于推荐放电的单元4,给予奇数序号的优先顺序,对于推荐充电的单元4,给予偶数序号的优先顺序。作为替代,也可以对于推荐放电的单元4,给予偶数序号的优先顺序,对于推荐充电的单元4,给予奇数序号的优先顺序。在推荐放电的单元4中,单元电压容许上限值VHL和该单元4的控制用单元电压Vi之间的差ΔVi越小,越给予高的优先顺序。同样,在推荐充电的单元4中,单元电压容许下限值VLL和该单元4的控制用单元电压Vi之间的差ΔVi越小,越给予高的优先顺序。
作为又一个方法,还可以基于推荐充电的单元4的数量和推荐放电的单元4的数量来决定是否使充电和放电的哪一个优先(少数单元优先运用)。在推荐充电的单元4的数量比推荐放电的单元4的数量少的情况下,进行上述的充电优先运用。另一方面,在推荐放电的单元4的数量比推荐充电的单元4的数量少的情况下,进行上述的放电优先运用。
根据另一实施方式,基于由充电推荐指令和放电推荐指令开始推荐充电的时刻(推荐时刻)来决定优先顺序。推荐时刻越老,越给予高的优先顺序,推荐时刻越新,越给予高的优先顺序。此外,在基于推荐时刻来决定优先顺序时,也可以与基于差ΔVi的控制同样,来适用放电优先运用、充电优先运用、交互运用、少数单元优先运用。
根据又一个实施方式,基于充电电流推荐指令所指定的充电电流或者放电电流推荐指令所指定的放电电流的大小来决定优先顺序。作为一个方法,充电电流或者放电电流越大,越给予高的优先顺序。在基于充电电流或者放电电流来决定优先顺序时,也可以与基于差ΔVi的控制同样,来适用放电优先运用、充电优先运用、交互运用、少数单元优先运用。
根据又一个实施方式,基于各个单元4的恶化程度来决定优先顺序。与各个单元4的恶化程度相应的优先顺序预先被设定在单元选择部9中。作为一个方法,被给予高的优先顺序的β个单元4被选出作为实际充电的单元4。在基于恶化程度来决定优先顺序时,也可以与基于差ΔVi的控制同样,来适用放电优先运用、充电优先运用、交互运用、少数单元优先运用。
根据又一个实施方式,基于各个单元4的容量来决定优先顺序。与各个单元4的容量相应的优先顺序预先被设定在单元选择部9中。作为一个方法,被给予高的优先顺序的β个单元4被选出作为实际充电的单元4。此外,在基于各个单元4的容量来决定优先顺序时,也可以与基于差ΔVi的控制同样,来适用放电优先运用、充电优先运用、交互运用、少数单元优先运用。
用于选出实际进行充电或者放电的单元4的又一个方法,是对推荐充电或者放电的单元4,时分地执行由充电部5和放电部6进行的充放电。在这种情况下,不决定优先顺序。例如,在第三和第四实施方式中的放电部6的数量不足的情况下,推荐放电的单元4通过开关SWd1~SWdn被依次地连接到放电部6,通过放电部6被时分地逐次地进行放电。在第三和第五实施方式中的充电部5的数量不足的情况下,推荐充电的单元4通过开关SWc1~SWcn被依次地连接到充电部5,通过充电部5被时分地逐次地进行放电。另外,在第二实施方式中的充电部5和放电部6的数量不足的情况下,推荐充电的单元4和推荐放电的单元4通过开关SW1~SWn被连接到并联连接的充电部5和放电部6,通过充电部5或者放电部6被时分地逐次地进行充电或者放电。
4、控制用单元电压的计算
如上述,单元电压计算部2具有进行从测量单元电压V1m~Vnm中算出控制用单元电压V1~Vn的运算处理的功能。由单元电压计算部2进行的运算处理的一个目的是除去测量噪声的影响。当在测量单元电压V1m~Vnm上包括很多测量噪声的情况下,如果根据测量单元电压V1m~Vnm来控制各个单元4的充放电,则有时会进行不合适的控制。滤波处理能够抑制测量噪声的影响。
由单元电压计算部2进行的运算处理的另一个目的是除去由各个单元4的内部电阻和充放电电流引起的单元电压变动的影响。各个单元4的充放电本质上根据在没有流过充放电电流时的单元电压(即开路电压,open voltage)来进行控制是合适的。但是,当充放电电流流动时,通过各个单元4的内部电阻的影响,使各个单元4输出与开路电压不同的电压。例如,在对某个单元4进行充电时,该单元4的输出电压Vout由下式表示:
Vout=Vo+ImRo。
这里,Vo是该单元4的开路电压,Im是流入该单元4的充电电流,r是该单元4的内部电阻。如果将该式进行变形,则得到下式:
Vo=Vout-ImRo。
通过基于该式的运算处理而求得开路电压,如果将开路电压使用作为控制用单元电压V1~Vn,则能够实现更合适的充放电控制。
进行单元电压计算部2的运算处理,使得满足上述2个目的的至少一个。图18表示单元电压计算部2的构成的一个例子。在图18的构成中,单元电压计算部2包括对测量单元电压Vim~Vnm进行滤波处理的滤波器14。作为由滤波器14进行的滤波处理,例如,例示出由一阶延迟滤波器进行的滤波、移动平均的计算、由低通滤波器进行的滤波。这种滤波抑制了测量噪声的影响,实现了更加良好的充放电控制。
图19表示单元电压计算部2的构成的另一例子。在图19的构成中,推定各个单元4的开路电压,使推定的开路电压作为控制用单元电压Vi进行输出。详细地,单元电压计算部2包括一览表(look-up table)11、乘法器12、减法器13、滤波器14。在一览表11上,将单元4的温度作为参数,记述了单元4的充电率和内部电阻Ro的关系。在单元电压计算部2上被施与各个单元4的充电率SOCi、单元温度的测量值(测量单元温度)THim、流过组电池1的电流的测量值(测量组电池电流)Im、以及测量单元电压Vim。当施与了充电率SOCi、测量单元温度THim、测量组电池电流Im、以及测量单元电压Vim时,就根据单元#i的充电率SOCi以及测量单元温度THim算出单元#i的推定内部电阻Roi。在推定内部电阻Roi的计算中使用了一览表11。而且,通过乘法器12将推定内部电阻Roi和测量组电池电流Im相乘,从而算出电流变动部分ΔVi(=Im×Roi)。还通过减法器13从测量单元电压Vim中减去电流变动部分ΔVi,从而算出单元#i的推定单元开路电压Voi。对于推定单元开路电压Voi,由滤波器14进行滤波处理。由此,算出单元#i的控制用单元电压Vi。
通过在充放电控制中使用这样算出的控制用单元电压Vi,能够抑制测量噪声的影响和由内部电阻与充放电电流引起的电压变动的影响来进行充放电控制。
图20表示单元电压计算部2的构成的又一个例子。即使在图20的构成中,也与图19的构成同样,推定各个单元4的开路电压。详细地,单元电压计算部2包括将单元4的温度设为参数同时记述了单元4的充电率和内部电阻Ro的关系的一览表15、以及滤波器14。在单元电压计算部2上施与了各个单元4的充电率SOCi和测量单元温度THim。当施与了充电率SOCi和测量单元温度THim时,使用一览表15来从单元#i的充电率SOCi和测量单元温度THim中算出推定单元开路电压Voi。对于推定单元开路电压Voi,还由滤波器14进行滤波处理,由此,算出单元#i的控制用单元电压Vi。
通过在充放电控制中使用这样算出的控制用单元电压Vi,能够抑制测量噪声的影响和由内部电阻与充放电电流引起的电压变动的影响来进行充放电控制。
图21表示单元电压计算部2的构成的又一个例子。在图21中,预想将来各个单元4的开路电压,从预想的开路电压Voi(t)中算出控制用单元电压Vi。详细地,单元电压计算部2包括充电率预想部16、一览表17和计算结果处理部18。
充电率预想部16,根据由单元监视部7的测量所得到的各个单元4的充电率(测量充电率)SOCim、将来的电池电流计划值I(t)(t=0~L)、以及各个单元4的单元容量Ahi,来算出作为将来的充电率之预想值的将来预想充电率SOCi(t)。这里,电池电流计划值I(t)是今后计划(或者预测)在组电池1上进行输入输出的电流值,从二次电池控制系统10的外部施与。此外,时刻t=0表示当前时刻,时刻t=L表示确定的将来时刻。详细地,充电部预想部16通过下式:
SOCi(t)=SOCim+∫I(t)dt/Ahi×100,
来算出将来预想充电率SOCi(t)。
在一览表17上,将测量单元温度THim设为参数,同时记述了单元4的充电率和开路电压的关系。一览表17使用于根据由充电率预想部16所算出的将来预想充电率SOCi(t)和测量单元温度THim来算出将来的单元#i的作为开路电压的预想值即将来预想单元电压Voi(t)中。
计算结果处理部18根据使用一览表17算出的将来预想单元电压Voi(t)通过预定的运算处理来算出控制用单元电压Vi。根据一实施方式,计算结果处理部18把将来预想单元电压Voi(t)的从时刻t=0开始到时刻t=L结束的平均值算出作为控制用单元电压Vi。根据另一实施方式,计算结果处理部18把将来预想单元电压Voi(t)的最终值Voi(L)算出作为控制用单元电压Vi。在计算结果处理部18中还能够进行用于降低测量噪声的滤波处理。
在上述的控制用单元电压Vi的计算中,在不能够测量各个单元4的单元温度的情况下,可以使用组电池1的温度等、与各个单元4的单元温度对应的参数。此外,在二次电池控制系统10的环境温度是大概一定的情况下,不依赖于各个单元4的测量单元温度THim而可以算出控制用单元电压Vi。
此外,对于单元电压计算部2中的控制用单元电压Vi的计算,可以通过硬件来执行,可以通过软件来执行,或者也可以通过硬件和软件的组合来执行。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种二次电池控制系统,具备:
多个单元;
充电电路部,用于对从所述多个单元中所选择的单元进行充电;和
放电电路部,用于对从所述多个单元中所选择的单元进行放电。
2.根据权利要求1所述的二次电池控制系统,其中,
所述充电电路部包括多个充电部,该多个充电部与所述多个单元的数量相同,分别与所述多个单元连接,对所述多个单元进行充电。
3.根据权利要求1或者2所述的二次电池控制系统,其中,
所述放电电路部包括多个放电部,该多个放电部与所述多个单元的数量相同,分别与所述多个单元连接,对所述多个单元进行放电。
4.根据权利要求1所述的二次电池控制系统,其中,
所述充电电路部包括数量比所述多个单元少的充电部,
所述放电电路部包括放电部,该放电部与所述充电部的数量相同,分别与所述充电部并联连接,
该二次电池控制系统还包括开关,用于对所述多个单元与所述充电部、所述放电部之间的连接关系进行切换。
5.根据权利要求1所述的二次电池控制系统,其中,
所述充电电路部包括数量比所述多个单元少的充电部,
该二次电池控制系统还具备充电侧开关,用于对所述充电部与所述多个单元之间的连接关系进行切换,
所述充电部对所述多个单元中的通过所述充电侧开关所连接的单元进行充电。
6.根据权利要求1或者5所述的二次电池控制系统,其中,
所述放电电路部包括数量比所述多个单元少的放电部,
该二次电池控制系统还具备放电侧开关,用于对所述放电部与所述多个单元之间的连接关系进行切换,
所述放电部对所述多个单元中的通过所述放电侧开关所连接的单元进行放电。
7.根据权利要求1所述的二次电池控制系统,其中,还具备:
单元电压算出电路部,其对于所述多个单元的每一个,响应于所述多个单元的单元电压,来算出控制用单元电压,或者将所述单元电压按原样决定作为所述控制用单元电压;以及
控制电路部,其响应于所述控制用单元电压,进行从所述多个单元中选择出应该充电的单元和应该放电的单元,
所述控制电路部,决定目标单元电压,基于使用所述目标单元电压所定义的第1阈值和所述控制用单元电压之间的比较结果,选择所述应该放电的单元,基于使用所述目标单元电压所定义的第2阈值和所述控制用单元电压之间的比较结果,选择所述应该充电的单元。
8.根据权利要求7所述的二次电池控制系统,其中,
由所述控制电路部进行的所述应该放电的单元的选择,除了基于所述第1阈值和所述控制用单元电压之间的比较结果之外,还基于使用所述控制用单元电压中的最小值所定义的第3阈值和所述控制用单元电压之间的比较结果来进行,
由所述控制电路部进行的所述应该充电的单元的选择,除了基于所述第2阈值和所述控制用单元电压之间的比较结果之外,还基于使用所述控制用单元电压中的最大值所定义的第4阈值和所述控制用单元电压之间的比较结果来进行。
9.根据权利要求7所述的二次电池控制系统,其中,
所述目标单元电压,被决定作为所述多个单元的所述控制用单元电压的平均值或者中央值。
10.根据权利要求1所述的二次电池控制系统,其中,还具备:
单元电压算出电路部,其对于所述多个单元的每一个,响应于所述多个单元的单元电压,来算出控制用单元电压,或者将所述单元电压按原样决定作为所述控制用单元电压;以及
控制电路部,其响应于所述控制用单元电压,进行从所述多个单元中选择出应该充电的单元和应该放电的单元,
所述控制电路部,其基于使用所述控制用单元电压中的最小值所定义的第5阈值和所述控制用单元电压之间的比较结果、以及使用所述控制用单元电压中的最大值所定义的第6阈值和所述控制用单元电压之间的比较结果,来选择所述应该放电的单元,基于使用最大值所定义的第7阈值和所述控制用单元电压之间的比较结果、以及使用所述最小值所定义的第8阈值和所述控制用单元电压之间的比较结果,来选择所述应该充电的单元。
11.根据权利要求1所述的二次电池控制系统,其中,还具备:
单元电压算出电路部,其对于所述多个单元的每一个,响应于所述多个单元的单元电压,来算出控制用单元电压,或者将所述单元电压按原样决定作为所述控制用单元电压;以及
控制电路部,其响应于所述控制用单元电压,进行从所述多个单元中选择出应该充电的单元和应该放电的单元,
所述控制电路部,决定所述电压范围,使得所述控制用单元电压属于预定宽度的电压范围的单元的数量尽可能地变多,基于所述电压范围的上限值和所述控制用单元电压之间的比较结果,来选择所述应该放电的单元,基于所述电压范围的下限值和所述控制用单元电压之间的比较结果,来选择所述应该充电的单元。
12.根据权利要求7到11任何一项所述的二次电池控制系统,其中,
所述放电电路部包括多个放电部,该多个放电部与所述多个单元的数量相同,分别与所述多个单元连接,对所述多个单元进行放电,
所述应该放电的单元,成为由所述多个放电部实际进行放电的单元。
13.根据权利要求7到11任何一项所述的二次电池控制系统,其中,
所述充电电路部包括多个充电部,该多个充电部的数量与所述多个单元相同,分别与所述多个单元连接,对所述多个单元进行充电,
所述应该充电的单元,成为由所述多个充电部实际进行放电的单元。
14.根据权利要求7到11任何一项所述的二次电池控制系统,其中,
所述放电电路部包括数量比所述多个单元少的放电部,
所述控制电路部,在作为所述应该放电的单元所选择的单元的数量比所述放电部的数量多时,基于所述控制用单元电压来决定优先顺序,根据所决定的所述优先顺序来选定实际上被放电的单元。
15.根据权利要求7到11任何一项所述的二次电池控制系统,其中,
所述放电电路部包括数量比所述多个单元少的放电部,
所述控制电路部,在作为所述应该放电的单元所选择的单元的数量比所述放电部的数量多时,基于开始推荐为所述应该放电的推荐时刻来决定优先顺序,根据所决定的所述优先顺序来选定实际上被放电的单元。
16.根据权利要求7到11任何一项所述的二次电池控制系统,其中,
所述放电电路部包括数量比所述多个单元少的放电部,
所述控制电路部,在作为所述应该放电的单元所选择的单元的数量比所述放电部的数量多时,基于针对所述应该放电的单元所确定的放电电流或者所述放电部所包括的可变电阻的电阻值来决定优先顺序,根据所决定的所述优先顺序来选定实际上被放电的单元。
17.根据权利要求7到11任何一项所述的二次电池控制系统,其中,
所述放电电路部包括数量比所述多个单元少的放电部,
所述控制电路部,在作为所述应该放电的单元所选择的单元的数量比所述放电部的数量多时,根据基于所述多个单元的恶化程度所决定的所述优先顺序来选定实际上被放电的单元。
18.根据权利要求7到11任何一项所述的二次电池控制系统,其中,
所述放电电路部包括数量比所述多个单元少的放电部,
所述控制电路部,在作为所述应该放电的单元所选择的单元的数量比所述放电部的数量多时,根据基于所述多个单元的容量所决定的所述优先顺序来选定实际上被放电的单元。
19.根据权利要求7到11任何一项所述的二次电池控制系统,其中,
所述充电电路部包括数量比所述多个单元少的充电部,
所述控制电路部,在作为所述应该充电的单元所选择的单元的数量比所述充电部的数量多时,基于所述控制用单元电压、开始推荐为所述应该放电的推荐时刻、针对所述应该充电的单元所确定的充电电流或者充电电压、所述多个单元的恶化程度、或者所述多个单元的容量来决定优先顺序,根据所决定的优先顺序来选定实际上被放电的单元。
20.根据权利要求7到11任何一项所述的二次电池控制系统,其中,
所述充电电路部包括数量比所述多个单元少的充电部,
所述放电电路部包括放电部,该放电部的数量与所述充电部相同,与所述充电部分别并联连接,并与所述充电部构成对,
所述控制电路部,在作为所述应该充电的单元和所述应该放电的单元所选择的单元的数量之和比所述充电部和所述放电部的对的数量多时,基于所述控制用单元电压、开始推荐为所述应该放电的推荐时刻、针对所述应该充电的单元所确定的充电电流或者充电电压、所述多个单元的恶化程度、或者所述多个单元的容量来决定优先顺序,根据所决定的优先顺序来选定实际上被充电或者放电的单元。
21.根据权利要求7到11任何一项所述的二次电池控制系统,其中,
所述放电电路部包括数量比所述多个单元少的放电部,
在作为所述应该放电的单元所选择的单元的数量比所述放电部的数量多时,作为所述应该放电的单元所选择的单元通过所述放电部被时分地进行放电。
22.根据权利要求7到11任何一项所述的二次电池控制系统,其中,
所述充电电路部包括数量比所述多个单元少的充电部,
在作为所述应该充电的单元所选择的单元的数量比所述充电部的数量多时,作为所述应该充电的单元所选择的单元通过所述充电部被时分地进行充电。
23.根据权利要求7到11任何一项所述的二次电池控制系统,其中,
所述充电电路部包括数量比所述多个单元少的充电部,
所述放电电路部包括放电部,该放电部的数量与所述充电部相同,与所述充电部分别并联连接,并与所述充电部构成对,
在作为所述应该充电的单元和所述应该放电的单元所选择的单元的数量之和比所述充电部和所述放电部的对的数量多时,作为所述应该充电的单元或者所述应该放电的单元所选择的单元,通过所述充电部或者所述放电部被时分地进行充电或者放电。
Claims (23)
1.一种二次电池控制系统,具备:
多个单元;
充电电路部,用于对从所述多个单元中所选择的单元进行充电;和
放电电路部,用于对从所述多个单元中所选择的单元进行放电。
2.根据权利要求1所述的二次电池控制系统,其中,
所述充电电路部包括多个充电部,该多个充电部与所述多个单元的数量相同,分别与所述多个单元连接,对所述多个单元进行充电。
3.根据权利要求1或者2所述的二次电池控制系统,其中,
所述放电电路部包括多个放电部,该多个放电部与所述多个单元的数量相同,分别与所述多个单元连接,对所述多个单元进行放电。
4.根据权利要求1所述的二次电池控制系统,其中,
所述充电电路部包括数量比所述多个单元少的充电部,
所述放电电路部包括放电部,该放电部与所述充电部的数量相同,分别与所述充电部并联连接,
该二次电池控制系统还包括开关,用于对所述多个单元与所述充电部、所述放电部之间的连接关系进行切换。
5.根据权利要求1所述的二次电池控制系统,其中,
所述充电电路部包括数量比所述多个单元少的充电部,
该二次电池控制系统还具备充电侧开关,用于对所述充电部与所述多个单元之间的连接关系进行切换,
所述充电部对所述多个单元中的通过所述充电侧开关所连接的单元进行充电。
6.根据权利要求1或者5所述的二次电池控制系统,其中,
所述放电电路部包括数量比所述多个单元少的放电部,
该二次电池控制系统还具备放电侧开关,用于对所述放电部与所述多个单元之间的连接关系进行切换,
所述放电部对所述多个单元中的通过所述放电侧开关所连接的单元进行放电。
7.根据权利要求1所述的二次电池控制系统,其中,还具备:
单元电压算出电路部,其对于所述多个单元的每一个,响应于所述多个单元的单元电压,来算出控制用单元电压,或者将所述单元电压按原样决定作为所述控制用单元电压;以及
控制电路部,其响应于所述控制用单元电压,进行从所述多个单元中选择出应该充电的单元和应该放电的单元,
所述控制电路部,决定目标单元电压,基于使用所述目标单元电压所定义的第1阈值和所述控制用单元电压之间的比较结果,选择所述应该放电的单元,基于使用所述目标单元电压所定义的第2阈值和所述控制用单元电压之间的比较结果,选择所述应该充电的单元。
8.根据权利要求7所述的二次电池控制系统,其中,
由所述控制电路部进行的所述应该放电的单元的选择,除了基于所述第1阈值和所述控制用单元电压之间的比较结果之外,还基于使用所述控制用单元电压中的最小值所定义的第3阈值和所述控制用单元电压之间的比较结果来进行,
由所述控制电路部进行的所述应该充电的单元的选择,除了基于所述第2阈值和所述控制用单元电压之间的比较结果之外,还基于使用所述控制用单元电压中的最大值所定义的第4阈值和所述控制用单元电压之间的比较结果来进行。
9.根据权利要求7所述的二次电池控制系统,其中,
所述目标单元电压,被决定作为所述多个单元的所述控制用单元电压的平均值或者中央值。
10.根据权利要求1所述的二次电池控制系统,其中,还具备:
单元电压算出电路部,其对于所述多个单元的每一个,响应于所述多个单元的单元电压,来算出控制用单元电压,或者将所述单元电压按原样决定作为所述控制用单元电压;以及
控制电路部,其响应于所述控制用单元电压,进行从所述多个单元中选择出应该充电的单元和应该放电的单元,
所述控制电路部,其基于使用所述控制用单元电压中的最小值所定义的第5阈值和所述控制用单元电压之间的比较结果、以及使用所述控制用单元电压中的最大值所定义的第6阈值和所述控制用单元电压之间的比较结果,来选择所述应该放电的单元,基于使用最大值所定义的第7阈值和所述控制用单元电压之间的比较结果、以及使用所述最小值所定义的第8阈值和所述控制用单元电压之间的比较结果,来选择所述应该充电的单元。
11.根据权利要求1所述的二次电池控制系统,其中,还具备:
单元电压算出电路部,其对于所述多个单元的每一个,响应于所述多个单元的单元电压,来算出控制用单元电压,或者将所述单元电压按原样决定作为所述控制用单元电压;以及
控制电路部,其响应于所述控制用单元电压,进行从所述多个单元中选择出应该充电的单元和应该放电的单元,
所述控制电路部,决定所述电压范围,使得所述控制用单元电压属于预定宽度的电压范围的单元的数量尽可能地变多,基于所述电压范围的上限值和所述控制用单元电压之间的比较结果,来选择所述应该放电的单元,基于所述电压范围的下限值和所述控制用单元电压之间的比较结果,来选择所述应该充电的单元。
12.根据权利要求7到11任何一项所述的二次电池控制系统,其中,
所述放电电路部包括多个放电部,该多个放电部与所述多个单元的数量相同,分别与所述多个单元连接,对所述多个单元进行放电,
所述应该放电的单元,成为由所述多个放电部实际进行放电的单元。
13.根据权利要求7到11任何一项所述的二次电池控制系统,其中,
所述充电电路部包括多个充电部,该多个充电部的数量与所述多个单元相同,分别与所述多个单元连接,对所述多个单元进行充电,
所述应该充电的单元,成为由所述多个充电部实际进行放电的单元。
14.根据权利要求7到11任何一项所述的二次电池控制系统,其中,
所述放电电路部包括数量比所述多个单元少的放电部,
所述控制电路部,在作为所述应该放电的单元所选择的单元的数量比所述放电部的数量多时,基于所述控制用单元电压来决定优先顺序,根据所决定的所述优先顺序来选定实际上被放电的单元。
15.根据权利要求7到11任何一项所述的二次电池控制系统,其中,
所述放电电路部包括数量比所述多个单元少的放电部,
所述控制电路部,在作为所述应该放电的单元所选择的单元的数量比所述放电部的数量多时,基于开始推荐为所述应该放电的推荐时刻来决定优先顺序,根据所决定的所述优先顺序来选定实际上被放电的单元。
16.根据权利要求7到11任何一项所述的二次电池控制系统,其中,
所述放电电路部包括数量比所述多个单元少的放电部,
所述控制电路部,在作为所述应该放电的单元所选择的单元的数量比所述放电部的数量多时,基于针对所述应该放电的单元所确定的放电电流或者所述放电部所包括的可变电阻的电阻值来决定优先顺序,根据所决定的所述优先顺序来选定实际上被放电的单元。
17.根据权利要求7到11任何一项所述的二次电池控制系统,其中,
所述放电电路部包括数量比所述多个单元少的放电部,
所述控制电路部,在作为所述应该放电的单元所选择的单元的数量比所述放电部的数量多时,根据基于所述多个单元的恶化程度所决定的所述优先顺序来选定实际上被放电的单元。
18.根据权利要求7到11任何一项所述的二次电池控制系统,其中,
所述放电电路部包括数量比所述多个单元少的放电部,
所述控制电路部,在作为所述应该放电的单元所选择的单元的数量比所述放电部的数量多时,根据基于所述多个单元的容量所决定的所述优先顺序来选定实际上被放电的单元。
19.根据权利要求7到11任何一项所述的二次电池控制系统,其中,
所述充电电路部包括数量比所述多个单元少的充电部,
所述控制电路部,在作为所述应该充电的单元所选择的单元的数量比所述充电部的数量多时,基于所述控制用单元电压、开始推荐为所述应该放电的推荐时刻、针对所述应该充电的单元所确定的充电电流或者充电电压、所述多个单元的恶化程度、或者所述多个单元的容量来决定优先顺序,根据所决定的优先顺序来选定实际上被放电的单元。
20.根据权利要求7到11任何一项所述的二次电池控制系统,其中,
所述充电电路部包括数量比所述多个单元少的充电部,
所述放电电路部包括放电部,该放电部的数量与所述充电部相同,与所述充电部分别并联连接,并与所述充电部构成对,
所述控制电路部,在作为所述应该充电的单元和所述应该放电的单元所选择的单元的数量之和比所述充电部和所述放电部的对的数量多时,基于所述控制用单元电压、开始推荐为所述应该放电的推荐时刻、针对所述应该充电的单元所确定的充电电流或者充电电压、所述多个单元的恶化程度、或者所述多个单元的容量来决定优先顺序,根据所决定的优先顺序来选定实际上被充电或者放电的单元。
21.根据权利要求7到11任何一项所述的二次电池控制系统,其中,
所述放电电路部包括数量比所述多个单元少的放电部,
在作为所述应该放电的单元所选择的单元的数量比所述放电部的数量多时,作为所述应该放电的单元所选择的单元通过所述放电部被时分地进行放电。
22.根据权利要求7到11任何一项所述的二次电池控制系统,其中,
所述充电电路部包括数量比所述多个单元少的充电部,
在作为所述应该充电的单元所选择的单元的数量比所述充电部的数量多时,作为所述应该充电的单元所选择的单元通过所述充电部被时分地进行充电。
23.根据权利要求7到11任何一项所述的二次电池控制系统,其中,
所述充电电路部包括数量比所述多个单元少的充电部,
所述放电电路部包括放电部,该放电部的数量与所述充电部相同,与所述充电部分别并联连接,并与所述充电部构成对,
在作为所述应该充电的单元和所述应该放电的单元所选择的单元的数量之和比所述充电部和所述放电部的对的数量多时,作为所述应该充电的单元或者所述应该放电的单元所选择的单元,通过所述充电部或者所述放电部被时分地进行充电或者放电。
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