CN102687365B - 电池模块控制系统和电池模块控制方法 - Google Patents

电池模块控制系统和电池模块控制方法 Download PDF

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Abstract

提供了一种电池模块控制系统，其中通过简单、廉价的系统来再使用任意的二次电池模块。并联连接的多个电池模块（M1，M2，M3）的公共充电/放电路径的电压（Vcom）由公共电压检测装置（（74），控制单元（10））所检测，并且相应电压模块的电压由多个电压检测装置（71,72,73，控制单元（10））分别检测。当不同公共电压检测装置所检测的电压和与预定电池模块相对应的电压检测装置所检测的电压之间的差大于预定电池模块的可允许电压差时，在预定电池模块的充电/放电路径中提供的开关电路（SW1，SW2，SW3）被控制成关断。

Description

电池模块控制系统和电池模块控制方法
技术领域
本发明涉及电池模块控制系统和电池模块控制方法，其被用来控制包括一个或多个电池单元的电池模块。
背景技术
所期待的是，因为对环境问题的意识增长，诸如电动汽车（EV）和混合电动汽车（HEV）的由电动马达所驱动的车辆、存储由太阳光所生成的电的系统等等将迅速变得流行。在这样的车辆和电存储系统中，可使用锂离子电池、镍金属氢化物电池、铅电池或任何其它二次电池。在未来，所期待的是，将收集在车辆或电存储系统中曾经使用过的大量的电池。现在，为有效地再使用所收集的、使用过的电池的各种措施在考虑中。
顺便提到，如通常所说的，当使用多个连接的电池时，禁止以电池被并联连接的方式使用在退化水平、容量和其它特性上不同的电池。原因在于，当与电池间的反向电流相关联的充电和放电变大时，该反向电流牵涉了风险，诸如生热。由此，当在容量特性上不同的电池被并联连接和使用时，需要借助反向电流预防功能等来保证安全。然而，即使当提供反向电流预防功能时，电池间在容量上的大的变化可导致对具有最差退化水平（或小容量）的电池的依赖性。因此，倾向于不可能提取最初的容量。
根据使用历史，电池在退化水平、容量和其它特性上是不同的。因此，当再使用电池模块时，有必要以某种方式采集关于所收集的电池模块的数据。迄今为止已经提出多种采集数据的方法。
例如，在专利文献1（JP-A-2007-141464）中公开的是一种电池信息管理设备，其包括电池信息存储部，该电池信息存储部存储至少该电池信息管理设备的电特性信息或使用历史信息作为电池信息，并被连接到二次电池模块，其中该电池信息管理设备还包括：信息处理部，其被形成以便包含至少CPU和存储器；输出部，其通过该信息处理部输出信息处理结果；以及接口部，其将该二次电池模块连接到该信息处理部。该信息处理部使用接口部来读取电池信息，该电池信息存储在二次电池模块的电池信息存储部中，并且该信息处理部根据基于预先单独定义的一个或多个阈值和所读取的电池信息的等级来对该电池信息进行分类，以便再使用该二次电池模块。作为根据等级进行分类的结果而获得的按等级分类的信息被输出到输出部。该电池信息管理设备还包括电池信息数据库，该电池信息数据库以该电池信息变为与输出该电池信息的二次电池模块的识别信息相关联的方式积累由接口部所读取的电池信息。
发明内容
本发明要解决的技术问题
根据专利文献1中所公开的，有必要向二次电池模块提供电池信息存储部，其中诸如电池信息管理设备的电特性信息或使用历史信息的电池信息被存储，或有必要为该设备提供读取在该电池信息存储部中存储的电池信息的部。因此，问题在于，为再使用二次电池模块所需要的配置变得非常复杂和昂贵。此外，可再使用的二次电池模块被具有遵照如以上所描述的标准的电池信息存储部。因此，问题在于，任意的二次电池模块不能被再使用。
本发明所采用的技术手段
为解决以上的问题，本发明的一种电池模块控制系统包括：互相并联连接的多个电池模块；开关电路，被提供在多个电池模块的充电和放电路径上；平均阻抗值计算部，计算多个电池模块的平均阻抗值；最大可允许充放电速率输入部，输入多个电池模块的最大可允许充放电速率；可允许电压差计算部，基于由平均阻抗值计算部所计算的平均阻抗值和由最大可允许充放电速率输入部所输入的最大可允许充放电速率来计算多个电池模块的可允许电压差；公共电压检测部，检测多个电池模块的公共充电和放电路径的电压；以及多个电压检测部，检测多个电池模块的电压，其中当由公共电压检测部检测到的电压和由与预定电池模块相对应的电压检测部检测到的电压之间的差大于该预定电池模块的可允许电压差时，在该预定电池模块的充电和放电路径上所提供的开关电路被控制并关断。
此外，本发明的一种电池模块控制系统包括：互相并联连接的多个电池模块；开关电路，被提供在多个电池模块的充电和放电路径上；平均阻抗值计算部，计算多个电池模块的平均阻抗值；最大可允许充放电速率输入部，输入多个电池模块的最大可允许充放电速率；以及多个电流检测部，检测流经多个电池模块的充电和放电路径的电流，其中当由与预定电池模块相对应的电流检测部检测到的电流值的绝对值大于该预定电池模块的最大可允许充放电速率时，在该预定电池模块的充电和放电路径上所提供的开关电路被控制并关断。
此外，在本发明的电池模块控制系统中，多个电池模块在不同时间被生产。
此外，在本发明的电池模块控制系统中，多个电池模块的使用历史不同。
此外，在本发明的电池模块控制系统中，多个电池模块的标准不同。
此外，本发明的一种电池模块控制方法包括以下步骤：使用公共电压检测部来检测并联连接的多个电池模块的公共充电和放电路径的电压；使用多个电压检测部来检测多个电池模块的电压；以及当由公共电压检测部检测到的电压和由与预定电池模块相对应的电压检测部检测到的电压之间的差大于该预定电池模块的可允许电压差时，控制并关断在该预定电池模块的充电和放电路径上所提供的开关电路。
此外，本发明的一种电池模块控制方法包括以下步骤：使用多个电流检测部来检测流经并联连接的多个电池模块的充电和放电路径的电流；以及当由与预定电池模块相对应的电流检测部检测到的电流值的绝对值大于该预定电池模块的最大可允许充放电速率时，控制并关断在该预定电池模块的充电和放电路径上所提供的开关电路。
本发明的效果
根据本发明的电池模块控制系统和电池模块控制方法，通过实际使用等等来采集二次电池模块的可允许电压差。在二次电池模块的充电和放电路径上所提供的开关电路被控制，以便大于可允许电压差的电压不被施加到该二次电池模块。从而，保证了二次电池模块在安全使用范围内的使用。因此，在没有在二次电池模块中提供存储部等来存储其使用历史等的情况下，通过简单、廉价的系统来再使用二次电池模块是可能的。
此外，根据本发明的电池模块控制系统和电池模块控制方法，如以上所描述的基于可允许电压差来控制开关电路。因此，保证了任意的二次电池模块的安全使用。即使在未提供遵照标准的电池信息存储部时，再使用任意的二次电池模块也因此是可能的。
附图说明
图1是示出了根据本发明的实施例的电池模块控制系统的电路配置的示意图。
图2是说明了根据本发明的实施例的电池模块控制系统中的充放电日志数据/模块数据表存储部的数据结构的示图。
图3是示出了根据本发明的实施例的电池模块控制系统的充电和放电过程的流程图的示图。
图4是示出了根据本发明的实施例的电池模块控制系统的SW通/断状态改变过程子例程的流程图的示图。
图5是示出了根据本发明的实施例的电池模块控制系统中的处理步骤的概要的示图。
图6是示出了根据本发明的实施例的电池模块控制系统中的处理步骤的概要的示图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图来描述本发明的实施例。图1是示出了根据本发明的实施例的电池模块控制系统的电路配置的示意图。图1表示了电池模块控制系统1、控制部10、CPU 11、RAM 12、ROM 13、时钟部14、A/D转换部15、接口部16、放电开关电路20、充电开关电路30、充放电日志数据/模块数据表存储部40、输入部50、开关电路61、62和63、电压检测端71、72、73和74、电池模块81、82和83、以及电流检测部91、92和93。
电池模块控制系统1是响应于来自未在示图中示出的更高级别的设备的充电指令/放电指令或充电停止指令/放电停止指令，来对电池模块M1、M2和M3充电、对这些模块放电、或停止充电或放电的系统。该系统控制连接到该电池模块控制系统1的电池模块M1、M2和M3的充电和放电。在这种情况下，在本发明的实施例的电池模块控制系统1的控制下的电池模块的数量可以不是如本实施例中的三个；可控制大于或等于一个的任何数量的电池模块。此外，电池模块控制系统1能够控制通过组合任何种类的二次电池单元所形成的电池模块。就是说，在本实施例的情况下，电池模块M1、M2和M3的类型和标准可以是不同的。此外，由电池模块控制系统1所控制的电池模块可以是已经具有使用历史的使用过的电池模块，或新的电池模块。更明确地，就由电池模块控制系统1所控制的电池模块而论，这些电池模块可以在不同时间被生产；这些电池模块的使用历史可以不同；或者这些电池模块的标准可以不同。
通过其实际的使用等，本发明的电池模块控制系统1采集电池模块M1、M2和M3的可允许电压差。电池模块控制系统1控制开关电路SW1、SW2和SW3，以施加到电池模块M1、M2和M3中的每个电池模块的电压不超过该可允许的电压差的方式，该开关电路SW1、SW2和SW3被提供在电池模块M1、M2和M3的充电和放电路径上。因此，保证了在安全使用范围内使用这些电池模块。由此，如以上所描述的，由电池模块控制系统1所控制的这些电池模块可以在不同时间被生产；这些电池模块的使用历史可以不同；或者这些电池模块的标准可以不同。附带地，将在以下描述可允许电压差等的定义。
本发明的实施例的电池模块控制系统1包括电池模块M1、M2和M3；电流检测部A1、A2和A3，其包括电阻器等来检测在电池模块M1、M2和M3中的每个电池模块的充电和放电时候的电流；开关电路SW1、SW2和SW3，其被提供在电池模块M1、M2和M3的充电和放电路径上，并控制电池模块M1、M2和M3中的每个电池模块的充电和放电；控制部10，其监测和控制电池模块M1、M2和M3的充电和放电；放电开关电路20和充电开关电路30，其包括FET来对电池模块M1、M2和M3的充电和放电采取全局控制；充放电日志数据/模块数据表存储部40，其存储关于电池模块M1、M2和M3的数据；以及输入部50，其在用户等输入预定信息到控制部10时被使用。
在控制部10中所提供的是A/D转换部15，该A/D转换部15将可由CPU（中央处理单元）11等所处理的以下值转换成数字值：在电压检测端71、72、73和74处的端电压值V1、V2、V3和Vcom中的每个端电压值；以及在电流检测部91、92和93处的电流值I1、I2和I3，该电流检测部91、92和93被提供在各个电池模块M1、M2和M3的充电和放电路径上。附带地，在74处的端电压值Vcom表示整个电池模块控制系统1的充电和放电电压值。
接着，来自A/D转换部15的输出被输入到CPU 11，该CPU 11被用作控制部，在那里执行计算、比较、判定等。依照来自CPU 11的信号，包括开关晶体管等的放电开关电路20、充电开关电路30、以及开关电路SW1、SW2和SW3被通断（on-off）控制。
在控制部10中还提供的是存储器，CPU 11处理的各种种类的数据被记录在该存储器上。RAM（随机存取存储器）12临时存储各种种类的数据，包括部分程序。在ROM（只读存储器）13中，每次在程序被执行时所需要的数据等被预先存储，该ROM 13是配备有程序存储器的非易失性存储介质，其中存储了用于控制电池模块控制系统1的操作的程序。
在控制部10中还提供的是时钟部14，该时钟部14包括各种种类的定时器并被用来测量时间或执行其它操作。控制部10的接口部16控制进入充放电日志数据/模块数据表存储部40和输入部50的输入或来自充放电日志数据/模块数据表存储部40和输入部50的输出，充放电日志数据/模块数据表存储部40和输入部50是控制部10外部的部件。
充放电日志数据/模块数据表存储部40由诸如EEPROM（电可擦写可编程ROM）或闪存的可重写非易失性存储器所构成。充放电日志数据/模块数据表存储部40存储了充放电日志数据和模块数据表，在该充放电日志数据中记录了电池模块M1、M2和M3的充电和放电历史，在该模块数据表中存储了电池模块M1、M2和M3的特性。
输入部50是诸如触摸面板的输入部，其使用户能够输入关于电池模块M1、M2和M3的数据。
图2是说明了根据本发明的实施例的电池模块控制系统中的充放电日志数据/模块数据表存储部40的数据结构的示图。
图2A示出了充放电日志数据的数据结构。在该充放电日志数据中，记录了下列数据：与由时钟部14所获得的时间数据相对应且关于电池模块控制系统1是执行充电还是放电的数据；在电流检测部91、92和93处的电流值I1、I2和I3的数据，该电流检测部91、92和93被提供在各个电池模块M1、M2和M3的充电和放电路径上；以及在电压检测端71、72、73和74处的端电压值V1、V2、V3和Vcom中的每个端电压值的数据。
图2B示出了根据以上的至此已经被记录的充放电日志数据所计算的关于电池模块M1、M2和M3中的每个电池模块的特性的表格。作为在图2B中所示的在模块数据表上被管理的数据的示例，可列出以下：表示这些电池模块的ID号的“n”（在本实施例的情况下，n=1、2和3）；这些电池模块的电池容量（Ah1、Ah2和Ah3）；这些电池模块的DC阻抗的平均值（Z1、Z2和Z3）；这些电池模块的充放电速率（C1、C2和C3）；这些电池模块的最大可允许充放电速率（Cmax1、Cmax2和Cmax3）；以及这些电池模块的可允许电压差（ΔV1、ΔV2和ΔV3）。
当在电池模块控制系统1中设立新的电池模块时，作为供模块数据表所使用的值而输入的是，在任何电池模块中使用都足够安全的值。此外，在电池模块控制系统1被实际使用时采集日志数据。因此，可以按在必要时更新模块数据表的方式来操作电池模块控制系统1。
电池容量（Ah1、Ah2和Ah3）由CPU 11基于在空闲时间期间或每次在完成充电或放电时的充放电日志数据，使用诸如电流积分方法或电压方法的公知的方法来计算，并且在必要时被更新。附带地，当在电池模块控制系统1中设立新的电池模块（不管该电池模块是新的还是使用过的电池模块）时，电池模块控制系统1可以如初始设置一样被编程，以便在计算电池容量之前对完全充电的电池模块进行放电。替代地，电池模块控制系统1可根据通过实际使用所获得的充放电日志数据来计算电池容量。
DC阻抗的平均值（Z1、Z2和Z3）是电池模块的直流内电阻，其通过将这些电池模块的电压值除以电流值并以累加方式对得到的值求平均来计算。DC阻抗平均值由CPU 11在必要时根据充放电日志数据来相似地被计算，以及被更新。
1C的充放电速率是具有标称容量值的容量的单元以恒定电流被放电并且用一小时来完成该放电的电流值。例如，在标称容量值是2.5Ah的电池模块中，1C结果是2.5A。此外，在这种情况下，在电池模块中，0.2C结果是0.5A。
由模块数据表所控制的电池模块的充放电速率（C1、C2和C3）分别是电池模块M1、M2和M3的充放电速率（单位：安培）。这些充放电速率（C1、C2和C3）可均根据电池容量X[Ah]来被计算为X[A]（=1C），该电池容量X[Ah]根据模块数据表的电池容量来计算。
最大可允许充放电速率被用来定义最大电流，或C的值是什么，可用该最大可允许充放电速率来对某个电池模块进行充电和放电。例如，在标称容量值是2.5Ah的电池模块中，1C结果是2.5A。然而，当电池模块的最大可允许充放电速率是2C时，最大可允许充放电电流是5A。
此外，由模块数据表所控制的电池模块的最大可允许充放电速率（Cmax1、Cmax2和Cmax3）分别是以上电池模块M1、M2和M3的最大可允许充放电速率（单位：安培）。期望该最大可允许充放电速率（Cmax1、Cmax2和Cmax3）由用户通过输入部50所输入并被设置到该表。或者替代地，代替如以上所描述的由用户通过输入部50来输入，电池模块控制系统1可以被构造成自动采集从互联网上的网页等等提供的信息。
附带地，当关于电池模块的最大可允许充放电的数据不能被采集时，可直接使用模块数据表上的充放电速率值。原因在于，在任何电池模块中，对于至少与1C等效的电流从其流经被认为是可能的。
电池模块的可允许电压差（ΔV1、ΔV2和ΔV3）是可由电池模块的最大可允许充放电速率和电池模块的DC阻抗平均值的乘积所计算的电压值。不管电池模块是新的还是再使用的产品，在电池模块的充电和放电过程中，可通过遵照以下两点来安全地使用电池模块：超过这样定义的可允许电压差的电压差不被施加到电池模块；以及超过最大可允许充放电速率的电流不流经电池模块。在本发明的实施例的电池模块控制系统1中，开关电路SW1、SW2和SW3被控制以便遵照以上两点。因此，在没有在电池模块中提供存储部等以存储其使用历史等的情况下，通过简单、廉价的系统来再使用二次电池模块是可能的。此外，不管任意的电池模块是用过的还是新的电池模块，再使用该电池模块都是可能的。
以下参照流程图来描述具有以上所描述的配置的电池模块控制系统1的充电和放电操作。图3是示出了根据本发明的实施例的电池模块控制系统1的充电和放电过程的流程图的示图。在图1中，在步骤S100处，当从更高级别的设备（未示出）输入放电指令（或充电指令）到电池模块控制系统1的控制部10时，充电和放电过程开始。
在步骤S100之后，过程进行到步骤S101；当指令输入是放电指令时，放电开关电路20进入操作（当该指令是充电指令时，充电开关电路30进入操作）。在下一个步骤S102处，在各个电池模块M1、M2和M3的充电和放电路径上所提供的所有开关电路SW1、SW2和SW3被接通。
在下一个步骤S103处，采集电压检测端处的电压值V1、V2、V3和Vcom，以及电流检测部A1、A2和A3处的电流值I1、I2和I3。在后续步骤S104处，连同由时钟部14所获得的时钟数据一起，所采集的电压值V1、V2、V3和Vcom以及电流值I1、I2和I3被记录在充放电日志数据/模块数据表存储部40上。
在步骤S105处，执行SW通/断状态改变过程的子例程。该子例程将在稍后被详细描述。
在步骤S106处，判定充电停止指令（或放电停止指令）是否已经从更高级别的设备被输入到控制部10，该更高级别的设备未在示图中被示出。当在步骤S106处的判定结果为否时，该过程返回到步骤S103以构成循环。
同时，当在步骤S106处的判定结果为是时，过程进行到步骤S107。在步骤S107处，放电开关电路20（或充电开关电路30）被停止。在后续步骤S108处，在各个电池模块M1、M2和M3的充电和放电路径上所提供的所有开关电路SW1、SW2和SW3被关断。
在步骤S109处，基于通过在此时的放电过程（或充电过程）所采集的日志（即，在充放电日志数据/模块数据表存储部40中记录的内容），来计算电池模块M1、M2和M3的“电池容量”的值和“DC阻抗平均值”。
接着，在步骤S110处，在以下的值之间进行比较：至此已经被记录的模块数据表的值、在此时所计算的“电池容量”的值、以及“DC阻抗平均值”。接着，确定是否需要改变至此已经被记录的模块数据表。当在步骤S110处的判定结果为是时，该过程进行到步骤S111，并且更新在充放电日志数据/模块数据表存储部40中存储的模块数据表。当该判定结果为否时，该过程进行到步骤S112，在那里该过程结束。
以下参照流程图来描述步骤S105处的SW通/断状态改变过程的子例程。图4是示出了根据本发明的实施例的电池模块控制系统1的SW 通/断状态改变过程子例程的流程图的示图。
在图4中，在步骤S200处开始SW 通/断状态改变过程子例程之后，该过程接着进行到步骤S201，其中作为是电池模块的ID号的n数字，进行如下设置：n=1。首先，检查在电池模块M1的充电和放电路径上所提供的开关电路SW1的状态。
在步骤S202处，取得关于SWn是接通还是关断的开关状态。在步骤S203处，确定SWn是否是接通。当在步骤S203处的判定结果为是时，该过程进行到步骤S204。当该判定结果为否时，该过程进行到步骤S208。
在步骤S204处，判定是否满足以下：|IN|<Cmaxn。当在步骤S204处的判定结果为是时，因为未超过Cmaxn的安全电流电平流入电池模块的电流情况，该过程进行到步骤S205，并且SWn保持接通。当在步骤S204处的该判定结果为否时，因为不能保证安全的超过Cmaxn的电流电平流入电池模块的电流情况，该过程进行到步骤S206，并且SWn从接通被切换到关断。
在步骤S208处，在步骤S203处判定了SWn为关断之后，该过程进行到该步骤，判定是否|Vcom-Vn|>ΔVn。就是说，在步骤S208处，判定整个电池模块控制系统1的充电和放电电压值与该模块的电压之间的差是否超过可允许电压差。
当在步骤S208处的判定结果为是时，期待是的，不能保证安全的超过Cmaxn的电流电平将流入电池模块。因此，该过程进行到步骤S209，并且SWn保持关断。
当步骤S208处的判定结果为否时，期待的是，未超过Cmaxn的安全电流电平将流入电池模块。因此，SWn被控制以便从关断被切换到接通。
在步骤S207处，判定该过程是否已经为每个“n”而执行。当在步骤S207处的判定结果为否时，过程进行到步骤S211，在那里“n”被增量1。接着，该过程进行到步骤S202。当在步骤S207处的判定结果为是时，该过程进行到步骤S212，并且返回到初始例程。
根据以上所描述的本发明的电池模块控制系统1，通过实际使用等来采集每个二次电池模块的可允许电压差ΔV。在二次电池模块的充电和放电路径上所提供的开关电路SWn被控制以便大于可允许电压差ΔV的电压不被施加到二次电池模块（即，不能保证安全的超过Cmaxn的电流电平不流入电池模块）。从而，保证了在安全使用范围内使用二次电池模块。因此，在没有在二次电池模块中提供存储部等来存储其使用历史等的情况下，通过简单、廉价的系统来再使用二次电池模块是可能的。
此外，根据本发明的电池模块控制系统1，如以上所描述的基于可允许电压差ΔV来控制开关电路SWn。因此，保证了任意二次电池模块的安全使用。即使当未提供遵照标准的电池信息存储部时，再使用任意的二次电池模块也因此是可能的。
以下提供了根据本发明的实施例的电池模块控制系统中的处理步骤的概要。本发明的实施例的电池模块控制系统包含以下两个方面：（1）一方面是：检测由与预定电池模块相对应的电压检测部检测到的电压，并且基于检测到的电压来通断控制在该预定电池模块的充电和放电路径上所提供的开关电路；以及（2）一方面是：检测由与预定电池模块相对应的电流检测部检测到的电流，并且基于检测到的电流来通断控制在该预定电池模块的充电和放电路径上所提供的开关电路。
首先，将概述与（1）相关联的处理步骤。图5是示出了根据本发明的实施例的电池模块控制系统中的处理步骤的概要的示图。图5A是示出了在创建模块数据表之前所执行的步骤的概要的示图。图5B是示出了参考模块数据表并基于检测到的电压来执行开关电路的通断控制所执行的步骤的概要的示图。
在图5A中，首先在步骤S11处，多个电池模块（M1、M2和M3）的平均阻抗值（Z1、Z2和Z3）均被计算。就平均阻抗值的计算而论，该平均阻抗值可通过将这些电池模块（M1、M2和M3）的电压值中的每个电压值除以电流值并以累加方式对得到的值求平均来计算。
在后续步骤S12处，多个电池模块（M1、M2和M3）的最大可允许充放电速率（Cmax1、Cmax2和Cmax3）均被输入。可通过使用输入部50来执行输入操作。
在下一个步骤S13处，基于通过步骤S11的平均阻抗值计算步骤所计算的平均阻抗值（Z1、Z2和Z3）和在步骤S12的最大可允许充放电速率输入步骤处所输入的最大可允许充放电速率（Cmax1、Cmax2和Cmax3），多个电池模块（M1、M2和M3）的可允许电压差（ΔV1、ΔV2和ΔV3）均被计算。
在步骤S14处，在模块数据表中存储如以上所描述的已经被计算和输入的每个值。
接着，如以上所描述的，通过参考在模块数据表中存储的值来执行图5B中所示的后续处理步骤。附带地，在图5B的情况下，当连续执行多个电池模块（M1、M2和M3）的充放电控制时，该过程从最后的处理步骤返回到第一个处理步骤来构成循环。
在图5B中，首先在步骤S21处，由公共电压检测部（74；控制部10）来检测多个电池模块（M1、M2和M3）的公共充电和放电路径的电压（Vcom）。
在下一个步骤S22处，多个电池模块（M1、M2和M3）的电压（V1、V2和V3）均由多个电压检测部（71、72和73；控制部10）所检测。
在步骤S23处，判定由公共电压检测部检测到的电压（Vcom）和由与预定电池模块相对应的电压检测部检测到的电压（Vn；n=1,2或3）之间的差是否大于该预定电池模块的可允许电压差（ΔVn；n=1,2或3）。
当在步骤S23处的判定结果为是时，该过程进行到步骤S24，其中该预定电池模块的充电和放电路径上所提供的开关电路（SWn；n=1,2或3）被如此控制以便被关断。
当在步骤S23处的判定结果为否时，该过程进行到步骤S25，其中该预定电池模块的充电和放电路径上所提供的开关电路（SWn；n=1,2或3）被控制以便被接通。
根据基于（1）的以上方面，可允许电压差ΔV被用作为判定准则，并且控制开关电路SW n。因此，保证了任意的二次电池模块的安全使用。从而，即使当未提供遵照标准的电池信息存储部时，再使用任意的二次电池模块也是可能的。
以下提供了与（2）相关联的处理步骤的概要。图6是示出了根据本发明的实施例的电池模块控制系统中的处理步骤的概要的示图。图6A是示出了在创建了模块数据表之前所执行的步骤的概要的示图。图6B是示出了参考模块数据表并基于检测到的电流来执行开关电路的通断控制所执行的步骤的概要的示图。
在图6A中，首先在步骤S31处，多个电池模块（M1、M2和M3）的平均阻抗值（Z1、Z2和Z3）均被计算。就平均阻抗值的计算而论，该平均阻抗值可通过将这些电池模块（M1、M2和M3）的电压值中的每个电压值除以电流值并以累加方式对得到的值求平均来计算。
在后续步骤S32处，多个电池模块（M1、M2和M3）的最大可允许充放电速率（Cmax1、Cmax2和Cmax3）均被输入。可通过使用输入部50来执行输入操作。
在步骤S33处，在模块数据表中存储如以上所描述的已经被计算和输入的每个值。
接着，如以上所描述的，通过参考在模块数据表中存储的值来执行图6B中所示的后续处理步骤。附带地，在图6B的情况下，当连续执行多个电池模块（M1、M2和M3）的充放电控制时，该过程从最后的处理步骤返回到第一个处理步骤来构成循环。
在图6B中，首先在步骤S41处，流经多个电池模块（M1、M2和M3）的充电和放电路径的电流（I1、I2和I3）均由多个电流检测部（91、92和93）所检测。
在步骤S42处，判定由与预定电池模块相对应的电流检测部检测到的电流值（I N；N=1,2或3）的绝对值是否大于该预定电池模块的最大可允许充放电速率（Cmax1、Cmax2和Cmax3）。
当在步骤S42处的判定结果为是时，该过程进行到步骤S43，其中该预定电池模块的充电和放电路径上所提供的开关电路（SW n；n=1,2或3）被控制以便被关断。
当在步骤S42处的判定结果为否时，该过程进行到步骤S44，其中该预定电池模块的充电和放电路径上所提供的开关电路（SW n；n=1,2或3）被控制以便被接通。
根据基于（2）的以上方面，最大可允许充放电速率被用作为判定准则，并且控制开关电路SW n。因此，保证了任意的二次电池模块的安全使用。从而，即使当未提供遵照标准的电池信息存储部时，再使用任意的二次电池模块也是可能的。
本申请基于并要求根据编号为2009-285816、2009年12月17日提交的在先的日本专利申请的优先权的权益，其整体内容通过引用被合并于此。
产业上的实用性
根据本发明的电池模块控制系统和电池模块控制方法，适当地控制流经交流开关（120）的流量是可能的，这构成了不间断电源。因此，在不使用具有大负载容量的昂贵的交流开关（120）的情况下，可构造廉价的电力系统。因此，该电池模块控制系统和电池模块控制方法在工业适用性上是非常高的。
符号说明
1…电池模块控制系统、10…控制部、11…CUP、12…RAM、13…ROM、14、时钟部、15…A/D转换部、16…接口部、20…放电开关电路、30…充电开关电路、40…充放电日志数据/模块数据表存储部、50…输入部、61，62，63…开关电路、71，72，73，74…电压检测端、81，82，83…电池模块、91，92，93…电流检测部

Claims (5)

1.一种电池模块控制系统，其用于对多个开关电路进行接通和关断控制，所述多个开关电路被提供在互相并联连接的多个电池模块的充电和放电路径上，所述电池模块控制系统包括：
计算多个电池模块的平均阻抗值的单元；
输入多个电池模块的最大可允许充放电速率的单元；
基于所计算的多个电池模块的平均阻抗值和所输入的电池模块的最大可允许充放电速率来计算多个电池模块的可允许电压差的单元；
检测并联连接的多个电池模块的公共充电和放电路径的电压的公共电压检测单元；以及
检测多个电池模块的电压的多个电压检测单元，其中
当由所述公共电压检测单元检测到的电压和由与预定电池模块相对应的所述电压检测单元检测到的电压之间的差大于该预定电池模块的可允许电压差时，在该预定电池模块的充电和放电路径上所提供的开关电路被控制以便被关断。
2.根据权利要求1的电池模块控制系统，还包括：
检测流经多个电池模块的充电和放电路径的电流的多个电流检测单元，其中
当由与预定电池模块相对应的所述电流检测单元检测到的电流值的绝对值大于该预定电池模块的最大可允许充放电速率时，在该预定电池模块的充电和放电路径上所提供的开关电路被控制以便被关断。
3.根据权利要求1或2的电池模块控制系统，其中
多个电池模块在不同时间被生产。
4.根据权利要求1或2的电池模块控制系统，其中
多个电池模块的使用历史不同。
5.根据权利要求1或2的电池模块控制系统，其中
多个电池模块的标准不同。
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Families Citing this family (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013078241A (ja) * 2011-09-30 2013-04-25 Toshiba Corp 蓄電池装置、蓄電池装置の制御方法及び制御プログラム
WO2013066867A2 (en) 2011-10-31 2013-05-10 Cobasys, Llc Parallel configuration of series cells with semiconductor switching
US9166419B2 (en) 2011-10-31 2015-10-20 Robert Bosch Gmbh Intelligent charging and discharging system for parallel configuration of series cells with semiconductor switching
US9539963B2 (en) 2012-03-23 2017-01-10 Kabushiki Kaisha Toshiba Battery system and method of operating the battery system
JP2013206643A (ja) * 2012-03-28 2013-10-07 Hitachi Ltd 電池システムのリレー溶着検知装置、及びこれを用いた電池システム
US9614383B2 (en) * 2012-05-19 2017-04-04 Tesla Motors, Inc. Self-discharge for high voltage battery packs
DE102012210603B4 (de) * 2012-06-22 2023-11-09 Robert Bosch Gmbh Sicherheitskonzept für Batterien
US9627718B2 (en) * 2013-02-25 2017-04-18 Hitachi, Ltd. Parallel-connected electricity storage system
JP2014180080A (ja) * 2013-03-13 2014-09-25 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 制御装置及び方法並びにプログラム
WO2014153034A1 (en) 2013-03-14 2014-09-25 Milwaukee Electric Tool Corporation Power tool having multiple battery packs
CN104167770B (zh) * 2013-07-19 2017-07-28 郑州宇通客车股份有限公司 一种电池组放电控制方法和充电控制方法
JP6230612B2 (ja) 2013-09-17 2017-11-15 三菱電機株式会社 車載用蓄電装置
US9673738B2 (en) 2014-05-16 2017-06-06 Techtronic Power Tools Technology Limited Multi-battery pack for power tools
WO2015186536A1 (ja) * 2014-06-04 2015-12-10 株式会社 村田製作所 電池パック
CN104009523B (zh) * 2014-06-12 2017-02-15 江苏先特能源装备有限公司 一种能量回馈式母线充放电机控制系统
CN104486779B (zh) * 2014-12-05 2018-10-30 沈阳晨讯希姆通科技有限公司 移动通信终端慢时钟测试方法及其测试系统
CN104795877B (zh) * 2015-05-08 2017-07-18 山东鲁能智能技术有限公司 电动汽车一体化直流充电机、系统及方法
US10259337B2 (en) * 2015-10-30 2019-04-16 Faraday & Future Inc. Electric vehicle battery charge and discharge management
TWI586076B (zh) * 2016-05-24 2017-06-01 群光電能科技股份有限公司 電池充電裝置及充電系統
JP6607168B2 (ja) * 2016-11-09 2019-11-20 トヨタ自動車株式会社 電動車両
CN106785111B (zh) * 2016-12-12 2019-11-22 恒信大友（北京）科技有限公司 一种电池动态路径管理控制装置及方法
WO2018170501A1 (en) 2017-03-17 2018-09-20 Renew Group Private Limited Power pack
KR102361334B1 (ko) * 2018-05-09 2022-02-09 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 제어 장치 및 이를 포함하는 에너지 저장 시스템
CN110474395A (zh) * 2019-08-27 2019-11-19 常州格力博有限公司 电力系统
CN112448054B (zh) * 2019-08-30 2023-02-17 北京小米移动软件有限公司 移动终端的充电方法、装置、终端及存储介质
US11563241B2 (en) 2021-02-10 2023-01-24 Dennis Palatov Apparatus and methods for removable battery module with internal relay and internal controller

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1786057A2 (en) * 2005-11-14 2007-05-16 Hitachi Vehicle Energy, Ltd. Secondary battery and battery management
CN101359035A (zh) * 2007-07-30 2009-02-04 比亚迪股份有限公司 一种测量电池内阻的方法及装置

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3740793B2 (ja) * 1997-06-11 2006-02-01 ソニー株式会社 ２次電池パック
US5828201A (en) * 1997-10-30 1998-10-27 Lockheed Martin Corporation Method for maintaining the charge capacity of traction battery modules of a hybrid electric vehicle
JP2004236473A (ja) * 2003-01-31 2004-08-19 Sanyo Electric Co Ltd 二次電池装置
JP4096261B2 (ja) * 2003-12-05 2008-06-04 富士電機システムズ株式会社 電池の保護方式
JP4275078B2 (ja) * 2005-01-13 2009-06-10 三洋電機株式会社 電池の制限電流制御方法
US7573234B1 (en) * 2005-11-28 2009-08-11 Quallion Llc System having electronics for dropping current of battery pack
JP4490926B2 (ja) * 2006-01-20 2010-06-30 矢崎総業株式会社 電圧検出装置
JP4783759B2 (ja) * 2007-07-11 2011-09-28 株式会社Ｎｔｔファシリティーズ 電池管理システム及び電池管理方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1786057A2 (en) * 2005-11-14 2007-05-16 Hitachi Vehicle Energy, Ltd. Secondary battery and battery management
CN101359035A (zh) * 2007-07-30 2009-02-04 比亚迪股份有限公司 一种测量电池内阻的方法及装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
电池电源模组并联运转特性探讨;莫清贤等;《中国电工技术学会电力电子学会第十届学术年会论文集》;20060924;全文 *

Also Published As

Publication number Publication date
JP2011129327A (ja) 2011-06-30
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US20120293112A1 (en) 2012-11-22

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