CN102754303A - 蓄电池控制装置、蓄电池系统、电动车辆、充电控制装置、充电器、移动体、电源系统、电力贮存装置及电源装置 - Google Patents
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Abstract
蓄电池控制装置与多个蓄电池单元连接。蓄电池控制装置包括:电压值计算部、通信部以及电压值更新部。电压值计算部基于多个蓄电池单元中流动的电流来计算各蓄电池单元的电压。在蓄电池控制装置与充电控制装置连接的情况下,通信部从充电控制装置中接收与通过充电控制装置的电压检测部所检测到的各蓄电池单元的电压相关的信息。另外,电压值更新部基于通过通信部所接收到的电压信息来更新电压值计算部所计算出的电压。
Description
技术领域
本发明涉及蓄电池控制装置、具备该蓄电池控制装置的蓄电池系统、电动车辆、移动体、电源系统、电力贮存装置以及电源装置、和与蓄电池控制装置对应的充电控制装置以及具备该充电控制装置的充电器。
背景技术
作为电动汽车等的移动体的驱动源,利用具有多个能够充放电的蓄电池模块的蓄电池系统。另外,蓄电池模块具有例如多个蓄电池单元(单电池)串联相连接的构成。
在蓄电池系统中,存在多个蓄电池单元在充电率(SOC)等方面产生偏差的情形。对多个蓄电池单元的SOC进行计算,为了防止SOC的偏差,期望对各蓄电池单元的电压进行测定。
在专利文献1中公开了充电器·电池组系统。电池组系统具备由多个单电池构成的电池组。另外,充电器具备充电部、电压调整部以及控制构件。电池组系统与充电器相连接。充电部对电池组进行充电。电压调整部基于控制构件的控制,对各单电池的电压进行测定。另外,电压调整部根据各单电池的电压,来调整各单电池的充电。由此,来防止多个单电池在电压上产生偏差。
专利文献1:JP特开2008-125297号公报
发明公开
发明所要解决的课题
专利文献1所记载的充电器·电池组系统中,在充电器设置有用于进行电池组的各单电池的电压的测定以及充电的调整的电压调整部。由此,能够使电池组系统成为小型且轻量。
但是,在电池组系统由于未设置用于检测各蓄电池单元的电压的装置,在将这样的电池组系统用在电动车辆中的情况下,电动车辆的使用者以及各种装置不能识别各蓄电池单元的电压。
发明内容
本发明的目的提供能够抑制构成复杂化以及成本增加且能够获得各蓄电池单元的电压的蓄电池控制装置、以及具备该蓄电池控制装置的蓄电池系统、电动车辆、移动体、电源系统、电力贮存装置以及电源装置、和与蓄电池控制装置对应的充电控制装置以及具备该充电控制装置的充电器。
解决课题的手段
(1)本发明的一方面的蓄电池控制装置构成为与串联连接的多个蓄电池单元相连接,并且能够与具有用于检测多个蓄电池单元的每个的电压的电压检测部的外部装置进行连接,蓄电池控制装置具备:计算部,其基于多个蓄电池单元中流动的电流来计算各蓄电池单元的电压;接收部,其从外部装置接收与电压检测部所检测到的各蓄电池单元的电压相关的电压信息;以及更新部,其基于接收部所接收到的电压信息来更新计算部所计算出的电压。
在该蓄电池控制装置中,由计算部基于多个蓄电池单元中流动的电流来计算出各蓄电池单元的电压。由此,无需在蓄电池控制装置设置用于检测各蓄电池单元的电压的电压检测部,在蓄电池控制装置中能够获得各蓄电池单元的电压。
另外,蓄电池控制装置与外部装置相连接时,通过接收部来接收与由外部装置的电压检测部所检测到的各蓄电池单元的电压相关的电压信息,由更新部基于接收的电压信息来更新通过计算部所计算出的电压。
其结果,能够抑制蓄电池控制装置的构成的复杂化以及成本的增加并且能够在蓄电池控制装置中获得各蓄电池单元的电压。另外,能够将蓄电池控制装置中所获得的各蓄电池单元的电压以任意的定时更新为更正确的值。
(2)蓄电池控制装置也可还具备范围判定部,该范围判定部判定各蓄电池单元的电压是否属于预先确定的电压范围,计算部基于范围判定部的判定结果来补正各蓄电池单元的电压。
在该情况下,基于各蓄电池单元的电压是否属于预先确定的电压范围的判定结果,来补正所计算出的电压。由此,在未连接外部装置时,也能够获得更正确的电压。
(3)范围判定部基于基准电压与各蓄电池单元的电压之间的比较结果来判定各蓄电池单元的电压是否属于电压范围。
在该情况下,通过简单的构成就能够判定各蓄电池单元的电压是否属于电压范围。由此,不使蓄电池控制装置的构成复杂化地,就能够获得更正确的各蓄电池单元的电压。
(4)蓄电池控制装置也可还具备用于判别在该蓄电池控制装置连接有外部装置这一情况的连接判别部。
在该情况下,通过判别在该蓄电池控制装置已连接外部装置这一情况,由此,蓄电池控制装置能识别可从外部装置接收与各蓄电池单元的电压相关的电压信息这一情况。由此,能够将基于电流所计算出的电压适时地更新为通过外部装置的电压检测部所实际检测出的正确的电压。
(5)更新部也可以响应连接判别部的连接的判别并基于电压信息来更新电压。
在该情况下,在外部装置的连接时,将基于电流所计算出的电压自动地更新为通过外部装置的电压检测部实际所检测出的正确的电压。
(6)蓄电池控制装置还可具备能够与外部装置连接的外部端子部,外部端子部包括与多个蓄电池单元各个的电极端子电连接的多个连接端子。
在该情况下,蓄电池控制装置的外部端子部与外部装置相连接时,外部装置与多个蓄电池单元的电极端子电连接。由此能够易于将外部装置与多个蓄电池单元的电极端子进行电连接。其结果,外部装置能够容易地检测多个蓄电池单元的各个的电压。
(7)蓄电池控制装置可还具备用于输出与多个蓄电池单元的充电状态相关的信息的输出部。在该情况下,蓄电池控制装置的使用者或者外部装置能够容易地识别与多个蓄电池单元的充电状态相关的信息。
(8)本发明的其他方面的蓄电池系统具备:串联连接的多个蓄电池单元;以及与多个蓄电池单元相连接的上述发明所涉及的蓄电池控制装置。
该蓄电池系统中,能够在上述的发明所涉及的蓄电池控制装置不设置用于检测各蓄电池单元的电压的电压检测部,基于电流来计算各蓄电池单元的电压。另外,在蓄电池控制装置与外部装置连接时,能够将基于电流所计算出的电压更新为通过外部装置的电压检测部所实际检测出的正确的电压。
其结果,能够抑制蓄电池系统的构成的复杂化以及成本的增加且能够在蓄电池系统中获得各蓄电池单元的电压。另外,能够将蓄电池系统中所获得的各蓄电池单元的电压以任意的定时更新为更正确的值。
(9)本发明的另外其他的方面的电动车辆具备:串联连接的多个蓄电池单元;与多个蓄电池单元相连接的上述发明所涉及的蓄电池控制装置;通过多个蓄电池单元的电力而被驱动的电动机;以及通过电动机的旋转力而旋转的驱动轮。
该电动车辆中,通过来自多个蓄电池单元的电力来驱动电动机。驱动轮通过其电动机的旋转力而旋转,由此,电动车辆进行移动。
另外,能够在上述的发明所涉及的蓄电池控制装置中不设置用于检测各蓄电池单元的电压的电压检测部,基于电流来计算各蓄电池单元的电压。并且,在蓄电池控制装置与外部装置连接时,能够将基于电流所计算出的电压更新为通过外部装置的电压检测部所实际检测出的正确的电压。
因此,不必在电动车辆设置用于检测各蓄电池单元的电压的电压检测部。由此,能够抑制电动车辆的构成的复杂化以及成本的增加。
(10)本发明的进一步其他的方面的充电控制装置构成为作为外部装置能够与上述发明所涉及的蓄电池控制装置以及多个蓄电池单元连接,充电控制装置具备:检测多个蓄电池单元的每个的电压的电压检测部;以及将与电压检测部所检测到的电压相关的电压信息发送给蓄电池控制装置的发送部。
在该充电控制装置与上述发明所涉及的蓄电池控制装置以及多个蓄电池单元相连接的情况下,通过电压检测部检测多个蓄电池单元的各个的电压,并且,与检测出的电压相关的电压信息通过发送部而发送给蓄电池控制装置。
由此,上述发明所涉及的蓄电池控制装置从充电控制装置接收电压信息,能够基于电压信息,对基于电流所计算出的电压进行更新。
其结果,能够抑制蓄电池控制装置的构成的复杂化以及成本的增加并且能够在蓄电池控制装置中获得各蓄电池单元的电压。另外,将充电控制装置与蓄电池控制装置连接,由此,能够将各蓄电池单元的电压以任意的定时来更新为更正确的值。
在该情况下,不必在蓄电池控制装置设置用于检测各蓄电池单元的电压的电压检测部,所以,能够抑制蓄电池控制装置的构成的复杂化以及成本的增加。
另外,充电控制装置能够共通地用在多个蓄电池控制装置,所以,能够降低多个蓄电池控制装置以及充电控制装置作为整体的成本。
(11)本发明的另外其他的方面的充电器具备:用于对多个蓄电池单元进行充电的充电部;以及构成为能够与多个蓄电池单元进行连接的上述发明所涉及的充电控制装置。
该充电器与上述发明所涉及的蓄电池控制装置以及多个蓄电池单元相连接的情况下,能够通过充电部对多个蓄电池单元进行充电。另外,通过电压检测部来检测多个蓄电池单元的每个的电压,并将与检测出的电压相关的电压信息通过发送部而发送给蓄电池控制装置。
由此,上述发明所涉及的蓄电池控制装置从充电控制装置中接收电压信息,能够基于电压信息对基于电流所计算出的电压进行更新。
其结果,能够抑制蓄电池控制装置的构成的复杂化以及成本的增加并且能够在蓄电池控制装置中获得各蓄电池单元的电压。另外,将充电器与蓄电池控制装置连接,由此,能够将各蓄电池单元的电压以任意的定时更新为更正确的值。
在该情况下,不必在蓄电池控制装置设置用于检测各蓄电池单元的电压的电压检测部,所以,能够抑制蓄电池控制装置的构成的复杂化以及成本的增加。
另外,充电器能够共通地利用在多个蓄电池控制装置,所以,能够降低多个蓄电池控制装置以及充电器作为整体的成本。
(12)本发明的另外其他的方面的移动体具备串联连接的多个蓄电池单元;与多个蓄电池单元相连接的上述发明所涉及的蓄电池控制装置;移动主体部;以及将来自多个蓄电池单元的电力变换成用于使移动主体部进行移动的动力的动力源。
该移动体中,来自串联连接的多个蓄电池单元的电力通过动力源而变换为动力,并通过其动力来使移动主体部进行移动。
另外,不必在上述的发明所涉及的蓄电池控制装置中设置用于检测各蓄电池单元的电压的电压检测部,能基于电流来计算各蓄电池单元的电压。并且,在蓄电池控制装置与外部装置连接时,将基于电流所计算出的电压更新为通过外部装置的电压检测部所实际检测出的正确的电压。
因此,不必在移动体设置用于检测各蓄电池单元的电压的电压检测部。由此,能够抑制移动体的构成的复杂化以及成本的增加。
(13)本发明的另外其他的方面的充电系统具备:串联连接的多个蓄电池单元;与多个蓄电池单元相连接的上述发明的一个方面所涉及的蓄电池控制装置;以及与多个蓄电池单元相连接的本发明的其他方面所涉及的充电器。
该充电系统中,能够通过充电器的充电部对多个蓄电池单元进行充电。另外,通过充电器的电压检测部来检测多个蓄电池单元的各个的电压,与检测出的电压相关的电压信息通过充电器的发送部而发送给蓄电池控制装置。
由此,蓄电池控制装置能够从充电器接收电压信息,基于电压信息对基于电流所计算出的电压进行更新。其结果,能够抑制蓄电池控制装置的构成的复杂化以及成本的增加并且能够在蓄电池控制装置中获得各蓄电池单元的电压。
在该情况下,不必在蓄电池控制装置设置用于检测各蓄电池单元的电压的电压检测部,所以,能够抑制蓄电池控制装置的构成的复杂化以及成本的增加。另外,充电器能够共通地利用于多个蓄电池控制装置,所以,能够降低多个蓄电池控制装置以及充电器作为整体的成本。
(14)本发明的另外其他的方面的电力贮存装置具备:串联连接的多个蓄电池单元;与多个蓄电池单元相连接的本发明的一方面的蓄电池控制装置;以及进行与多个蓄电池单元的充电或者放电相关的控制的系统控制部。
在该电力贮存装置中,通过系统控制部,能够进行与多个蓄电池单元的充电或者放电相关的控制。由此,能够防止多个蓄电池单元的劣化、过放电以及过充电。
另外,在蓄电池控制装置与外部装置连接时,能够将基于电流所计算出的电压更新为通过外部装置的电压检测部所实际检测出的正确的电压。
其结果,能够抑制电力贮存装置的构成复杂化以及成本增加,并且在电力贮存装置中能够获得各蓄电池单元的电压。另外,能够以任意的定时将电力贮存装置中所获得的各蓄电池单元的电压更新为更正确的值。
(15)本发明的另外其他方面的电源装置是能与外部连接的电源装置,其具备:本发明的另外其他方面的电力贮存装置;以及电力变换装置,其由电力贮存装置的系统控制部所控制,在电力贮存装置的多个蓄电池单元与外部之间进行电力变换。
在该电源装置中,在多个蓄电池单元与外部之间通过电力变换装置来进行电力变换。电力变换装置由电力贮存装置的系统控制部所控制,进行与多个蓄电池单元的充电或者放电相关的控制。由此,能够防止多个蓄电池单元的劣化、过放电以及过充电。
另外,在蓄电池控制装置与外部装置连接时,将基于电流所计算出的电压更新为通过外部装置的电压检测部所实际检测出的正确的电压。
其结果,能够抑制电源装置的构成的复杂化以及成本的增加且能够在电源装置中获得各蓄电池单元的电压。另外,能够将电源装置中所获得的各蓄电池单元的电压以任意的定时更新为更正确的值。
发明效果
根据本发明,能够抑制蓄电池控制装置、蓄电池系统、电动车辆、充电控制装置、充电器、移动体、电源系统、电力贮存装置以及电源装置的构成复杂化以及成本增加并能够获得各蓄电池单元的电压。
附图说明
图1是表示第一实施方式所涉及的蓄电池系统以及充电器的构成的框图。
图2是表示图1的主要的充电控制装置的构成的框图。
图3A是表示图1的计算部的构成的框图。
图3B是表示图3A的电压范围判定部的构成的框图。
图4是表示电压范围判定部所进行的电压范围判定处理的流程图。
图5是表示各开关元件的状态的图。
图6是表示蓄电池单元的端子电压与电压范围之间的关系的图。
图7是表示比较器的比较结果与电压范围之间的关系的图。
图8是蓄电池控制装置所进行的SOC计算处理的流程图。
图9是蓄电池控制装置所进行的SOC计算处理的流程图。
图10是蓄电池控制装置所进行的SOC计算处理的流程图。
图11是表示蓄电池单元的SOC与OCV之间的关系的图。
图12是充电中的蓄电池控制装置所进行的SOC计算处理的流程图。
图13是充电控制装置所进行的蓄电池单元的充电以及蓄电池单元电压检测处理的流程图。
图14是充电控制装置所进行的蓄电池单元的充电以及蓄电池单元电压检测处理的流程图。
图15是表示第二实施方式所涉及的电动汽车的构成的框图。
图16是表示第三实施方式所涉及的电源装置的构成的框图。
图17是表示与图16的电源装置对应的充电器的构成的框图。
图18是表示处理部的其他构成的框图。
图19是表示蓄电池单元的等效电路的一个示例的图。
具体实施方式
[1]第一实施方式
以下,参照附图进行说明第一实施方式所涉及的蓄电池控制装置、蓄电池系统、电动车辆以及充电控制装置和充电器。另外,本实施方式所涉及的蓄电池控制装置用作为蓄电池系统的构成要素的一部分,该蓄电池系统搭载于以电力为驱动源的电动车辆中,蓄电池控制装置对串联连接的多个蓄电池单元的充电状态进行计算。电动车辆包括蓄电池电动车辆以及插电式混动力电动车辆等。本实施方式中,电动车辆为蓄电池电动车辆。
以下的说明中,将满充电状态下的蓄电池单元中所蓄积的电荷量称为满充电容量。另外,将任意的状态下蓄电池单元所蓄积的电荷量称为残余容量。并且,将残余容量相对于蓄电池的满充电容量的比率称为充电率(SOC)。本实施方式中,作为蓄电池单元的充电状态的一个示例而利用蓄电池单元的SOC。
(1)蓄电池系统以及充电器的构成
图1是表示第一实施方式所涉及的蓄电池系统以及充电器的构成的框图。在本实施方式中,蓄电池系统500具备蓄电池模块100以及蓄电池控制装置200,与后述的电动车辆(电动汽车600的负载602)相连接。另外,在蓄电池模块100的充电时,蓄电池系统500与充电器400相连接。蓄电池系统500具有开关501。通过开关501的切换,蓄电池系统500选择性地与电动车辆或者充电器400相连接。通过蓄电池系统500与充电器400连接,则构成充电系统1。本实施方式中,说明将充电系统1用在电动车辆中的示例,充电系统1能够用在具有能充放电的多个蓄电池单元10的蓄电装置或者民生设备等。
蓄电池模块100包含多个蓄电池单元10以及电流传感器20。在蓄电池模块100内,多个蓄电池单元10以及电流传感器20串联地连接。各蓄电池单元10是二次电池。本例中,作为二次电池而利用锂离子电池。
蓄电池控制装置200包括:处理部210、通信部250、电压值更新部260、连接判别部270以及输出部280。另外,蓄电池控制装置200具有外部连接器CN1。外部连接器CN1具有多个连接端子201以及连接端子202。
处理部210包括:电压范围判定部220、电流检测部230、电压值计算部240以及存储部241。电压范围判定部220与蓄电池模块100的各蓄电池单元10的正极端子以及负极端子相连接。多个蓄电池单元10的正极端子以及负极端子与外部连接器CN1的多个连接端子201相连接。通信部250以及连接判别部270与外部连接器CN1的连接端子202相连接。
存储部241包括诸如EEPROM(点可擦可编程的只读存储器)等的非易失性存储器。存储部241存储各蓄电池单元10的SOC等。输出部280将后述的处理中所获得的各蓄电池单元10的SOC的值以及多个蓄电池单元10中流动的电流的值等提供给后述的电动汽车600的主控制部608。另外,输出部280包括CAN(Controller Area Network,控制器区域网络)等的通信接口。输出部280将与蓄电池单元10的充电状态相关的信息通过CAN通信而输出给诸如液晶显示装置等的显示装置。由此,蓄电池控制装置200的使用者或者充电控制装置300能够容易地识别与多个蓄电池单元10的充电状态相关的信息。另外,CAN通信也能够用在蓄电池控制装置200与后述的电动汽车600的主控制部608之间等。
连接判别部270对蓄电池系统500与充电器400相连接这一情况进行判别。在蓄电池系统500与充电器400相连接的情况下,电压值更新部260基于由充电器400而赋予的各蓄电池单元10的端子电压的值,如后所述,来更新通过处理部210所计算出的各蓄电池单元10的端子电压的值。关于蓄电池控制装置200的详细将后述。
充电器400具备充电部420以及充电控制装置300。充电部420包括AC-DC转换器(交流-直流转换器)等的电子电路,其与商用电源等的外部电源700相连接。充电器400将从外部电源700供给的交流电压包变换为直流电压,通过提供给蓄电池系统500的蓄电池模块100来对多个蓄电池单元10进行充电。
充电控制装置300包含:电压检测部320、均衡部340、通信部350、控制部360以及输出部380。另外,充电控制装置300具有外部连接器CN2。外部连接器CN2具有多个连接端子301以及连接端子302。充电控制装置300的外部连接器CN2与蓄电池控制装置200的外部连接器CN1相连接,由此,外部连接器CN1的多个连接端子201与外部连接器CN2的多个连接端子301连接,并且,外部连接器CN1的连接端子202与外部连接器CN2的连接端子302连接。
均衡部340与外部连接器CN2的多个连接端子301相连接。另外,均衡部340与电压检测部320相连接。通信部350与外部连接器CN2的连接端子302相连接。
蓄电池控制装置200的外部连接器CN1与充电控制装置300的外部连接器CN2连接,由此,能够易于将充电控制装置300与多个蓄电池单元10的正极端子以及负极端子电连接。在该情况下,如后所述,充电控制装置300的电压检测部320能够容易地对多个蓄电池单元10各个的端子电压进行检测。另外,如后所述,均衡部340能够容易地进行多个蓄电池单元10的均衡处理。
控制部360经由均衡部340以及电压检测部320,检测蓄电池系统500的蓄电池模块100是否已与充电器400相连接。另外,通信部350将表示蓄电池模块100已与充电器400相连接的连接信号发送给蓄电池系统500的连接判别部270。在该情况下,例如,在充电器400中设置蓄电池系统500与充电器400相连接时进行动作的机械性或者电性开关。通信部350响应充电器400的开关的动作来发送连接信号。
(2)充电控制装置的构成
图2是表示图1的主要的充电控制装置300的构成的框图。如图2所示,均衡部340包括多个电阻R以及开关元件SW。包含电阻R以及开关元件SW的串联电路连接在外部连接器CN2的相邻的各2个连接端子301间。由此,在外部连接器CN2与外部连接器CN1相连接的状态下,电阻R与开关元件SW串联相连接在蓄电池模块100的各蓄电池单元10的正极端子与负极端子之间。开关元件SW的接通以及截止由控制部360所控制。另外,在通常状态下,开关元件SW成为截止。
电压检测部320包括多个差动放大器321、多路器322以及A/D变换器(模拟/数字变换器)323。
各差动放大器321具有2个输入端子、以及输出端子。各差动放大器321将输入至2个输入端子的电压进行差动放大,并将放大后的电压从输出端子进行输出。各差动放大器321的2个输入端子连接在外部连接器CN2的相邻的各2个连接端子301间。由此,外部连接器CN2与外部连接器CN1相连接的状态下,各差动放大器321的2个输入端子与各蓄电池单元10的正极端子以及负极端子相连接。
各蓄电池单元10的电压通过各差动放大器321而进行差动放大。各差动放大器321的输出电压与各蓄电池单元10的端子电压相当。从多个差动放大器321输出的端子电压被提供给多路器322。多路器322将从多个差动放大器321所赋予的端子电压依次输出给A/D变换器323。A/D变换器323将从多路器322输出的端子电压变换为数字的电压值,并提供给控制部360。
控制部360由例如CPU(中央运算处理装置)以及存储器、或者微型计算机构成。控制部360在检测到某蓄电池单元10的端子电压比其他的蓄电池单元10的端子电压高的情况下,将与具有高端子电压的蓄电池单元10相连接的开关元件SW设为接通。由此,在该蓄电池单元10中充电的电荷的一部分通过电阻R而进行放电。
在该蓄电池单元10的端子电压降低到与其他的蓄电池单元10的端子电压大致相等时,控制部360使与该蓄电池单元10相连接的开关元件SW为截止。这样地,能够使所有的蓄电池单元10的开路电压得到均衡。
输出部380包括液晶显示装置等的显示装置。控制部360将各蓄电池单元10的端子电压在输出部380进行显示,并且,将各蓄电池单元10的端子电压提供给通信部350。通信部350在外部连接器CN2与外部连接器CN1相连接的状态下,将表示从控制部360所赋予的各蓄电池单元10的端子电压的电压信息,通过外部连接器CN2的连接端子302以及外部连接器CN1的连接端子202发送给图1的蓄电池系统500的通信部250。
如此地,电压检测部320具有高精度地检测各蓄电池单元10的端子电压的功能,并且具有使多个蓄电池单元10的开路电压实现均衡的功能。
(3)处理部的构成
图3A是表示图1的电压范围判定部220、电流检测部230以及电压值计算部240的构成的框图。在图3A的示例中,为了说明简略化,说明具备2个蓄电池单元10的蓄电池模块100。在此,将一方的蓄电池单元10的端子电压设为V1,将另一方的蓄电池单元10的端子电压设为V2。
如图3A所示,电流检测部230包括A/D变换器231以及电流值计算部232。蓄电池模块100的电流传感器20将多个蓄电池单元10中流动的电流的值作为电压而输出。A/D变换器231将电流传感器20的输出电压变换为数字值。电流值计算部232基于A/D变换器231所获得的数字值来计算电流的值。
电压范围判定部220包括:基准电压部221、差动放大器222、比较器223、判定控制部224、多个开关元件SW01、SW02、SW11、SW12、SW21、SW22、SW31、SW32、SW100以及电容器C1。例如由晶体管构成开关元件SW01、SW02、SW11、SW12、SW21、SW22、SW31、SW32、SW100。
差动放大器222具有2个输入端子、以及输出端子。开关元件SW01连接在一方的蓄电池单元10的正极端子与节点N1之间,开关元件SW02连接在另一方的蓄电池单元10的正极端子与节点N1之间。开关元件SW11连接在一方的蓄电池单元10的负极端子与节点N2之间,开关元件SW12连接在另一方的蓄电池单元10的负极端子与节点N2之间。开关元件SW21连接在节点N1与节点N3之间,开关元件SW22连接在节点N2与节点N4之间。电容器C1连接在节点N3与节点N4之间。开关元件SW31连接在节点N3与差动放大器222的一方的输入端子之间,开关元件SW32连接在节点N4与差动放大器222的另一方的输入端子之间。差动放大器222将输入至2个输入端子的电压进行差动放大,将放大后的电压从输出端子进行输出。差动放大器222的输出电压提供给比较器223的一方的输入端子。
开关元件SW100包括多个端子CP0、CP1、CP2、CP3、CP4。基准电压部221具有4个基准电压输出部221a、221b、221c、221d。基准电压输出部221a~221d将分别将下限电压Vref_UV、下侧中间电压Vref1、上侧中间电压Vref2以及上限电压Vref_OV向端子CP1、CP2、CP3、CP4输出,来作为基准电压。在此,上限电压Vref_OV比上侧中间电压Vref2高,上侧中间电压Vref2比下侧中间电压Vref1高,下侧中间电压Vref1比下限电压Vref_UV高。下侧中间电压Vref1例如为3.70[V],上侧中间电压Vref2例如为3.75[V]。
开关元件SW100按照多个端子CP1~CP4中的1个与端子CP0相连接的方式进行切换。开关元件SW100的端子CP0与比较器223的另一方的输入端子相连接。比较器223对2个输入端子中所输入的电压的大小进行比较,并将表示其比较结果的信号从输出端子输出。
在本例中,差动放大器222的输出电压为端子CP0的电压以上的情况下,比较器223输出逻辑“1”(例如高电平)的信号。另外,差动放大器222的输出电压比端子CP0的电压低的情况下,比较器223输出逻辑“0”(例如低电平)的信号。
判定控制部224控制多个开关元件SW01、SW02、SW11、SW12、SW21、SW22、SW31、SW32、SW100的切换,并且,基于比较器223的输出信号,判定蓄电池模块100的蓄电池单元10的电压是处于多个电压范围中哪一个电压范围内。蓄电池单元10的电压范围判定处理将后述。
电压值计算部240包括累计部242、SOC计算部243、OCV估计部244、电压估计部245以及电压补正部246。
累计部242从电流检测部230中按每一定时间取得多个蓄电池单元10中流动的电流的值,并通过对取得的电流的值进行累计来计算电流累计值。
SOC计算部243基于存储部241中存储的各蓄电池单元10的SOC以及累计部242所计算出的电流累计值,来计算各蓄电池单元10的当前时刻点的SOC。其后,SOC计算部243基于从后述的电压补正部246所赋予的SOC以及累计部242所计算出的电流累计值,来计算各蓄电池单元10的当前时刻点的SOC。
OCV估计部244基于SOC计算部243所计算出的各蓄电池单元10的SOC来估计各蓄电池单元10的当前时刻点的开路电压(OCV)。
电压估计部245基于电流值计算部232所计算出的多个蓄电池单元10中流动的电流的值以及OCV估计部244所估计的各蓄电池单元10的OCV,来估计各蓄电池单元10的当前时刻点的端子电压。
电压补正部246包括未图示的计时器。电压补正部246基于由判定控制部224判定的各蓄电池单元10的电压范围,对电压估计部245所估计的各蓄电池单元10的当前时刻点的端子电压进行补正,并基于补正的端子电压来补正当前时刻点的OCV,基于补正的OCV来补正各蓄电池单元10的当前时刻点的SOC。与补正的各蓄电池单元10的SOC以及端子电压等的充电状态相关的信息也可以通过从图1的输出部280进行输出而在显示装置进行显示。
另外,电压补正部246将补正后的各蓄电池单元10的当前时刻点的SOC提供给SOC计算部243,并且对累计部242所计算出的电流累计值进行复位。并且,图1的电压值更新部260从充电器400被赋予了各蓄电池单元10的端子电压的值的情况下,更新电压补正部246所补正的各蓄电池单元10的当前时刻点的端子电压。
在本实施方式中,电压值计算部240通过CPU(中央运算处理装置)以及存储器等的硬件、及计算机程序等的软件来实现。累计部242、SOC计算部243、OCV估计部244、电压估计部245以及电压补正部246与计算机程序的模块相当。在该情况下,CPU执行存储器中存储的计算机程序,由此实现累计部242、SOC计算部243、OCV估计部244、电压估计部245以及电压补正部246的功能。另外,累计部242、SOC计算部243、OCV估计部244、电压估计部245以及电压补正部246的一部分或者全部也可以通过硬件来实现。
相同地,在本实施方式中,判定控制部224以及电流值计算部232通过CPU以及存储器等的硬件、以及计算机程序等的软件来实现。判定控制部224以及电流值计算部232与计算机程序的模块相当。在该情况下,CPU执行存储器中存储的计算机程序,由此来实现判定控制部224以及电流值计算部232的功能。另外,判定控制部224以及电流值计算部232的一部分或者全部也可以通过硬件来实现。
(4)蓄电池单元的电压范围判定处理
说明判定控制部224所进行的蓄电池单元10的电压范围判定处理。图4是判定控制部224所进行的电压范围判定处理的流程图。在本实施方式中,构成判定控制部224的CPU通过执行存储器中存储的电压范围判定处理程序来进行电压范围判定处理。另外,图5是表示各开关元件SW01、SW02、SW11、SW12、SW21、SW22、SW31、SW32、SW100的状态的图。判定控制部224将图5的状态作为数据而预先存储。
如图4以及图5所示,判定控制部224将开关元件SW01、SW02、SW11、SW12、SW21、SW22、SW31、SW32、SW100依次设为状态ST1、状态ST2以及状态ST3(步骤S9-1)。状态ST1、ST2、ST3中,开关元件SW100切换至端子CP2。由此,向比较器223提供来自基准电压输出部221b的下侧中间电压Vref1。
在状态ST1下,开关元件SW01、SW11、SW21、SW22接通,开关元件SW02、SW12、SW31、SW32截止。由此,电容器C1被一方的蓄电池单元10的端子电压V1所充电。
接下来,在状态ST2下,开关元件SW21、SW22截止。由此,电容器C1与蓄电池单元10断开。
其后,在状态ST3下,开关元件SW31、SW32接通。由此,电容器C1的电压作为一方的蓄电池单元10的端子电压V1而提供给比较器223。
在该情况下,比较器223对下侧中间电压Vref1与一方的蓄电池单元10的端子电压V1进行比较,并输出表示比较结果L11的逻辑“1”或者“0”的信号。在此,判定控制部224取得下侧中间电压Vref1与一方的蓄电池单元10的端子电压V1之间的比较结果L11(步骤S9-2)。
接下来,判定控制部224将开关SW100设定为状态ST4(步骤S9-3)。在状态ST4下,开关元件SW100切换至端子CP3。由此,对比较器223提供来自基准电压输出部221c的上侧中间电压Vref2。
在该情况下,比较器223对上侧中间电压Vref2与一方的蓄电池单元10的端子电压V1进行比较,并输出表示比较结果L12的逻辑“1”或者“0”的信号。在此,判定控制部224取得上侧中间电压Vref2与一方的蓄电池单元10的端子电压V1之间的比较结果L12(步骤S9-4)。
其后,判定控制部224将开关元件SW01、SW02、SW11、SW12、SW21、SW22、SW31、SW32、SW100依次设定为状态ST5、状态ST6、状态ST7以及状态ST8(步骤S9-5)。在状态ST5下,开关元件SW01、SW02、SW11、SW12、SW21、SW22、SW31、SW32被设定为截止。由此,电容器C1与蓄电池单元10断开。
在状态ST6下,开关元件SW02、SW12、SW21、SW22接通。由此,电容器C1被另一方的蓄电池单元10的端子电压V2所充电。
接下来,在状态ST7下,开关元件SW21、SW22截止。由此,电容器C1与另一方的蓄电池单元10断开。
其后,在状态ST8下,开关元件SW31、SW32接通。由此,电容器C1的电压作为另一方的蓄电池单元10的端子电压V2而赋予给比较器223。
在该情况下,比较器223对上侧中间电压Vref2与另一方的蓄电池单元10的端子电压V2进行比较,并输出表示比较结果L22的逻辑“1”或者“0”的信号。在此,判定控制部224取得上侧中间电压Vref2与另一方的蓄电池单元10的端子电压V2之间的比较结果L22(步骤S9-6)。
接下来,判定控制部224将开关SW100设为状态ST9(步骤S9-7)。在状态ST9中,开关元件SW100切换为端子CP2。由此,对比较器223赋予来自基准电压输出部221b的下侧中间电压Vref1。
在该情况下,比较器223对下侧中间电压Vref1与另一方的蓄电池单元10的端子电压V2进行比较,并输出表示比较结果L21的逻辑“1”或者“0”的信号。在此,判定控制部224取得下侧中间电压Vref1与另一方的蓄电池单元10的端子电压V2之间的比较结果L21(步骤S9-8)。
其后,判定控制部224将开关元件SW01、SW02、SW11、SW12、SW21、SW22、SW31、SW32、SW100设为状态ST10(步骤S9-9)。在状态ST10中,开关元件SW01、SW02、SW11、SW12、SW21、SW22、SW31、SW32被设为截止。由此,电容器C1与蓄电池单元10断开。
最后,判定控制部224根据取得的比较结果L11、L12来判定一方的蓄电池单元10的电压范围L1,并且,根据取得的比较结果L21、L22来判定另一方的蓄电池单元10的电压范围L2(步骤S9-10)。
图6是表示蓄电池单元10的端子电压与电压范围的关系的图。如图6所示,电压范围“0”比下侧中间电压Vref1低,电压范围“1”为下侧中间电压Vref1以上且为小于上侧中间电压Vref2的范围,电压范围“2”为上侧中间电压Vref2以上。图7是表示比较器223的比较结果与电压范围的关系的图。
在图7中,n是用于特定多个蓄电池单元10的每一个的正的整数。在本例中,Ln1、Ln2是与一方的蓄电池单元10对应的比较结果L11、L12或者是与另一方的蓄电池单元10对应的比较结果L21、L22,Vn是一方的蓄电池单元10的端子电压V1或者另一方的蓄电池单元10的端子电压V2。
如图7所示,比较器223的比较结果Ln1、Ln2均为逻辑“0”的情况下,判定控制部224将电压范围Ln判定为“0”。这表示蓄电池单元10的端子电压Vn小于下侧中间电压Vref1。
另外,比较器223的比较结果Ln1为逻辑“1”而比较结果Ln2为逻辑“0”的情况下,判定控制部224将电压范围Ln判定为“1”。这表示蓄电池单元10的端子电压Vn为下侧中间电压Vref1以上且小于上侧中间电压Vref2。
并且,比较器223的比较结果Ln1、Ln2均为逻辑“1”的情况下,判定控制部224将电压范围Ln判定为“2”。这表示蓄电池单元10的端子电压Vn为上侧中间电压Vref2以上。
另外,比较器223的比较结果Ln1为逻辑“0”而比较结果Ln2为逻辑“1”的情况下,判定控制部224不判定电压范围Ln。这是由于蓄电池单元10的端子电压Vn小于下侧中间电压Vref1的同时又超过了上侧中间电压Vref2。这样的状况认为是在基准电压部221、差动放大器222或者比较器223发生了故障的情况下产生的状况。
在图4的步骤S9-10中,基于图7的关系,判定一方的蓄电池单元10的端子电压V1以及另一方的蓄电池单元10的端子电压V2是处于电压范围“0”、“1”、“2”哪一者中。
另外,本例中,电压范围判定部220具有对蓄电池单元10的过充电以及过放电进行检测的充电量检测部的功能。图3B是表示图3A的电压范围判定部220的构成的框图。
如图3B所示,电压范围判定部220包括充电量检测部220b以及基准电压输出部221b、221c。现有技术中,为了检测蓄电池单元10的充放电以及过放电,而利用由诸如图3B的以虚线所包围的构成组成的充电量检测部220b。
本例中,通过对现有的充电量检测部220b增加用于输出下侧中间电压Vref1的基准电压输出部221b以及用于输出上侧中间电压Vref2的上侧中间电压Vref2,能够将现有的充电量检测部220b转用为电压范围判定部220。以下,对现有的充电量检测部220b的动作进行说明。
充电量检测部220b包括:基准电压输出部221a、221d、差动放大器222、比较器223、判定控制部224以及多个开关元件SW01、SW02、SW11、SW12、SW21、SW22、SW31、SW32、SW100以及电容器C1。基准电压输出部221a、221d分别向端子CP1、CP4输出作为基准电压的下限电压Vref_UV以及上限电压Vref_OV。
通过将开关元件SW100切换至端子CP1,将来自基准电压输出部221a的下限电压Vref_UV赋予给比较器223。在该状态下,各蓄电池单元10的端子电压经由电容器C1以及差动放大器222而赋予给比较器223,由此,比较下限电压Vref_UV与各蓄电池单元10的端子电压。相同地,通过将开关元件SW100切换至端子CP4,将来自基准电压输出部221d的上限电压Vref_OV赋予给比较器223。在该状态下,各蓄电池单元10的端子电压经由电容器C1以及差动放大器222而赋予给比较器223,由此,比较上限电压Vref_OV与各蓄电池单元10的端子电压。
蓄电池单元10的端子电压比下限电压Vref_UV低的情况下,蓄电池单元10处于过放电状态。另外,蓄电池单元10的端子电压比上限电压Vref_OV高的情况下,蓄电池单元10处于过充电状态。
判定控制部224在取得了表示这样的过放电状态或者过充电状态的比较结果的情况下,将与蓄电池模块100串联相连接的连接器(未图示)设为截止。由此,使各蓄电池单元10的充电或者放电停止。其结果,能够抑制由过放电或者过充电导致的各蓄电池单元10的劣化。
图3A的电压范围判定部220的下侧中间电压Vref1以及上侧中间电压Vref2以外的基准电压(本例中,下限电压Vref_UV以及上限电压Vref_OV)是作为对蓄电池单元10的过充电以及过放电进行检测的基准电压,而利用在现有的充电量检测部220b。本例中,通过对电压范围判定部220增加作为基准电压的下侧中间电压Vref1以及上侧中间电压Vref2,变得能够抑制成本的增加且能够判定电压范围。
(5)蓄电池单元的SOC计算处理
对蓄电池控制装置200所进行的蓄电池单元10的SOC计算处理进行说明。图8~图10是蓄电池控制装置200所进行的SOC计算处理的流程图。在本实施方式中,CPU通过执行存储器中存储的SOC计算处理程序来进行SOC计算处理。
如图8以及图9所示,电动汽车600的启动指示部607(后述的图15)的点火开关接通时,蓄电池系统500起动,电压补正部246使累计部242所计算出的电流累计值进行复位(步骤S1)。接下来,SOC计算部243从存储部241中取得各蓄电池单元10的SOC(步骤S2)。存储部241中存储有前次的SOC计算处理中点火开关被截止时的SOC。在此,电压补正部246设定计时器(步骤S3)。由此,计时器开始经过时间的测量。通过计时器的设定,测量值t成为0。
其后,电流值计算部232取得多个蓄电池单元10中流动的电流的值(步骤S4)。另外,累计部242通过对电流值计算部232所取得的电流的值进行累计来计算电流累计值(步骤S5)。SOC计算部243基于计算出的电流累计值以及取得的SOC,来计算当前时刻点的SOC(步骤S6)。将第i个蓄电池单元10的前时刻点的SOC的值设为SOC(i)[%],将电流累计值设为∑I[Ah],将第i个蓄电池单元10的满充电容量设为C(i)[Ah]时,第i个蓄电池单元10的当前时刻点的SOC的值SOC_new(i)例如通过下述式(1)来计算。在此,i是1至表示蓄电池单元10的个数的值为止的任意的整数。
SOC_new(i)
=SOC(i)+∑I/C(i)[%]…(1)
接下来,OCV估计部244根据计算出的当前时刻点的SOC来估计各蓄电池单元10的当前时刻点的OCV(步骤S7)。图11是表示第i个蓄电池单元10的SOC与OCV之间的关系的图。图11的关系预先存储在OCV估计部244中。各蓄电池单元10的OCV通过参照诸如图11的关系来估计。蓄电池单元10的SOC与OCV的关系可作为函数来进行存储,也能够以表的形式来进行存储。
另外,电压估计部245根据各蓄电池单元10的当前时刻点的OCV来估计当前时刻点的端子电压(步骤S8)。将第i个蓄电池单元10的当前时刻点的OCV设为V0(i)[V],将多个蓄电池单元10中流动的电流的值设为I[A],将第i个蓄电池单元10的内部阻抗设为Z(i)[Ω]时,第i个蓄电池单元10的当前时刻点的端子电压Vest(i)通过诸如下述式(2)来进行估计。
Vest(i)=V0(i)+I×Z(i)[V]…(2)
在此,电流的值I在充电时为正,在放电时为负。另外,作为各蓄电池单元10的内部阻抗,可以使用预先测定的值,也可以如后所述,在将蓄电池系统500与充电器400连接时,对各蓄电池单元10的端子电压以及多个蓄电池单元10中流动的电流进行测定,根据其端子电压与电流的关系来计算内部阻抗。在该情况下,内部阻抗被存储于存储部241中。
接下来,如图4中所说明那样,判定控制部224判定电压范围(步骤S9)。电压补正部246判定电压范围是否为“1”(步骤S10)。电压范围为“1”的情况下,即各蓄电池单元10的端子电压为下侧中间电压Vref1以上且小于上侧中间电压Vref2的情况下,电压补正部246按照下述的方法来补正各蓄电池单元10的当前时刻点的端子电压(步骤S11)。将平滑系数设为α时,第i个蓄电池单元10的补正后的端子电压Vest_new(i)通过诸如下述式(3)来计算出。平滑系数α为0以上1以下。
Vest_new(i)
=α×Vest(i)+(1-α)×(Vref1+Vref2)/2[V]…(3)
另外,电压补正部246基于补正后的各蓄电池单元10的当前时刻点的端子电压,按照下述的方法来补正各蓄电池单元10的当前时刻点的OCV(步骤S12)。第i个蓄电池单元10的补正后的OCV的值V0_new(i)通过诸如下述式(4)来计算。
V0_new(i)
=V0(i)+(Vest_new(i)-Vest(i))[V]…(4)
并且,电压补正部246基于补正后的当前时刻点的OCV来补正各蓄电池单元10的当前时刻点的SOC(步骤S13)。补正后的当前时刻点的SOC通过参照例如图11的关系来求取。
接下来,电压补正部246将累计部242所计算出的电流累计值进行复位(步骤S14)。其后,电压补正部246直到计时器的测量值t到达规定时间T为止进行待机(步骤S15)。计时器的测量值t到达规定时间T时,电压补正部246返回至步骤S3的处理。以后,取代存储于存储部241中的各蓄电池单元10的SOC,利用通过电压补正部246补正后的蓄电池单元10的当前时刻点的SOC,反复步骤S3至步骤S15为止的处理。
另外,在步骤S10,电压范围不为“1”的情况下,即电压范围为“0”的情况下(各蓄电池单元10的端子电压小于下侧中间电压Vref1的情况下)或者为“2”的情况下(各蓄电池单元10的端子电压为上侧中间电压Vref2以上的情况下),认为各蓄电池单元10的端子电压不能通过上式(3)进行适当补正。由此,电压补正部246不进行端子电压的补正、OCV的补正以及SOC的补正而前进至步骤S15的处理。
另一方面,如图10所示,电动汽车600的启动指示部607(后述的图15)的点火开关截止时,SOC计算部243将各蓄电池单元10的当前时刻点的SOC存储在存储部241中(步骤S20)。在该情况下,存储于存储部241中的SOC被更新为当前时刻点的SOC。其后,蓄电池系统500停止。
(6)充电中的蓄电池单元的SOC计算处理
对充电中的蓄电池控制装置200所进行的蓄电池单元10的SOC计算处理进行说明。图12是充电中的蓄电池控制装置200所进行的SOC计算处理的流程图。在本实施方式中,CPU通过执行存储在存储器中的SOC计算处理程序来进行SOC计算处理。
另外,充电中,图8~图10所记载的蓄电池单元的SOC计算处理并行地进行。
蓄电池系统500与充电器400相连接时,连接判别部270从充电器400中接收表示蓄电池系统500与充电器400相连接的连接信号(步骤S101)。接下来,通信部250将表示不许可蓄电池单元10充电的充电不许可信号发送给充电器400(步骤S102)。由此,如后所述,通过充电器400的电压检测部320检测各蓄电池单元10的端子电压,从充电器400发送表示检测到的端子电压的电压信息。在此,蓄电池控制装置200的通信部250从充电器400接收表示各蓄电池单元10的端子电压的电压信息(步骤S103)。
电压值更新部260基于通过电压信息所获得的各蓄电池单元10的端子电压,来更新各蓄电池单元10的当前时刻点的端子电压(步骤S104)。将通过电压信息所获得的第i个蓄电池单元10的端子电压设为Vbat(i)[V],将第i个蓄电池单元10的当前时刻点的端子电压设为Vest(i)[V],并设平滑系数为β时,第i个蓄电池单元10的更新后的当前时刻点的端子电压Vest_new(i)通过诸如下述式(5)来计算出。平滑系数β为0以上且1以下。
Vest_new(i)
=β×Vbat(i)+(1-β)×Vest(i)[V]…(5)
在此,更新前的当前时刻点的端子电压Vest是在图9的步骤S11中基于上述式(3)所补正后的端子电压Vest_new(i)或者在图8的步骤S8中通过上式(2)所估计出的端子电压Vest(i)(未被补正的情况下)。通过充电器400的电压检测部320实际所检测出的端子电压是比基于电流累计值所计算出的端子电压要更为正确。由此,通过上述的处理,能够获得更正确的端子电压。
于是,电压补正部246基于更新后的当前时刻点的端子电压来补正各蓄电池单元10的当前时刻点的SOC(步骤S105)。SOC的补正按照以下的顺序来进行。首先,电压补正部246基于更新后的各蓄电池单元10的当前时刻点的端子电压,来补正各蓄电池单元10的当前时刻点的OCV。在此,当前时刻点的OCV是在图9的步骤S12中基于上式(4)所计算出的OCV的值V0_new(i)或者在图8的步骤S7中所估计出的OCV的值(未被补正的情况下)。第i个蓄电池单元10的补正后的当前时刻点的OCV的值V0_new(i)通过诸如下述式(6)来进行计算。
[0148]
V0_new(i)
=V0(i)+(Vest_new(i)-Vest(i))[V]…(6)
接下来,电压补正部246基于补正后的当前时刻点的OCV来补正各蓄电池单元10的当前时刻点的SOC。在此,当前时刻点的SOC是在图9的步骤S13中补正后的SOC或者图8的步骤S6中计算出的SOC。补正后的当前时刻点的SOC通过参照诸如图11的关系来求取。由此,能够基于更正确的端子电压以及更正确的OCV来获得更正确的SOC。
并且,电压补正部246将图8的步骤S5中通过累计部242所计算出的电流累计值进行复位(步骤S106)。其后,在并行地执行的蓄电池单元的SOC计算处理中,基于更正确的SOC来计算以及补正该时刻点的SOC。
通信部250将表示许可蓄电池单元10的充电的充电许可信号发送给充电器400(步骤S107)。
其后,通信部250从充电器400接收表示各蓄电池单元10的内部阻抗的阻抗信息(步骤S108)。以后,在蓄电池单元的SOC计算处理的步骤S8中,基于更正确的内部阻抗并通过上式(2)来计算端子电压。通过充电器400的充电中的SOC由图8以及图9的步骤S3~S15的处理来计算。
另外,通信部250从充电器400中接收表示蓄电池单元10的充电的结束的充电结束信号(步骤S109)。
最后,电压值更新部260使更新后的各蓄电池单元10的端子电压在输出部280进行显示,并且,电压补正部246使补正后的各蓄电池单元10的SOC在输出部280进行显示(步骤S110)。
(7)充电以及蓄电池单元电压检测处理
对图1的充电控制装置300所进行的蓄电池单元10的充电以及蓄电池单元电压检测处理进行说明。图13以及图14是充电控制装置300所进行的蓄电池单元10的充电以及蓄电池单元电压检测处理的流程图。本实施方式中,构成控制部360的CPU执行存储在存储器中的充电以及蓄电池单元电压检测处理程序,由此,来进行充电以及蓄电池单元电压检测处理。
蓄电池系统500与充电器400相连接后,通信部350将表示蓄电池系统500与充电器400相连接的连接信号发送给蓄电池系统500(步骤S201)。其后,通信部350从蓄电池系统500中接收表示不许可蓄电池单元10的充电的充电不许可信号(步骤S202)。
在此,电压检测部320对各蓄电池单元10的端子电压进行检测(步骤S203)。由此,能在蓄电池单元10中不流过充电电流的状态下,正确地检测蓄电池单元10的端子电压。在该情况下,端子电压与开路电压(OCV)相等。其后,通信部350将表示各蓄电池单元10的端子电压的电压信息发送给蓄电池系统500(步骤S204)。
接下来,控制部360针对各蓄电池单元10判定是否需要均衡处理(步骤S205)。将所有的蓄电池单元10中的具有最低的端子电压的蓄电池单元10的端子电压设为Vmin[V],具有最高的端子电压的蓄电池单元10的端子电压设为Vmax[V]时,通过例如下述式(7)来判定均衡处理的必要性。
Vmax-Vmin>δ1…(7)
在上式(7)中,δ1是预先确定的正的常数,在本例中,例如设定为δ1=50[mV]。在不满足上式(7)的情况下,控制部360判定为无需均衡处理。在该情况下,控制部360转移至步骤S208的处理。
另一方面,在满足上式(7)的情况下,控制部360判定为需要进行均衡处理。在该情况下,控制部360判定出需要均衡处理的蓄电池单元10。在所有的蓄电池单元10中,将第i个蓄电池单元10的端子电压设为V(i)[V]时,均衡处理的必要性例如通过下述式(8)来进行判定。
V(i)-Vmin>δ2…(8)
在上式(8)中,δ2预先确定的正的常数,在本例中,例如设定为δ2=20[mV]。控制部360对于满足上式(8)的蓄电池单元10判定为需要均衡处理。另外,控制部360对于未满足上式(8)的蓄电池单元10判定为不需要进行均衡处理。
控制部360针对所有的满足上式(8)的蓄电池单元10的每个,计算均衡所需的放电时间(步骤S206)。均衡所需的放电时间是指,通过放电将第i个蓄电池单元10的端子电压V(i)[V]成为与具有最低的端子电压的蓄电池单元10的端子电压Vmin[V]大致相等为止所需的时间。
其后,控制部360针对所有的满足上式(8)的蓄电池单元10,开始进行均衡处理(步骤S207)。在此,控制部360将与需要均衡处理的各蓄电池单元10相连接的开关元件SW设为接通。由此,在需要均衡处理的各蓄电池单元10中所充电的电荷的一部分通过电阻R而进行放电。图2的电阻R的电阻值优选设定为使得均衡所需的放电时间比蓄电池单元10的充电结束为止所需的时间短。控制部360依次使得与均衡所需的放电时间经过后的蓄电池单元10相连接的开关元件SW截止。另外,根据各蓄电池单元10的充电状态的不同,还存在有在基于下一步骤S208的充电后还继续进行的情况。
这样地,所有的蓄电池单元10的开路电压保持大致均等。由此,能够防止一部分的蓄电池单元10的过充电以及过放电。其结果,能够防止蓄电池单元10的劣化。
接下来,控制部360判定通信部350是否已从蓄电池系统500接收到表示许可蓄电池单元10的充电的充电许可信号(步骤S208)。在通信部350未接收到充电许可信号的情况下,控制部360直到通信部350接收到充电许可信号为止进行待机。另一方面,在通信部350接收到充电许可信号的情况下,充电部420开始蓄电池单元10的充电(步骤S209)。
在此,控制部360计算各蓄电池单元10的内部阻抗(步骤S210)。在将紧挨着充电开始之前所检测的第i个蓄电池单元10的端子电压设为Vbat_a(i)[V],将紧挨着充电开始后所检测的第i个蓄电池单元10的端子电压设为Vbat_b(i)[V],将紧挨着充电开始之前所检测的蓄电池模块100的电流设为I_a[A],将紧挨着充电开始之后所检测的蓄电池模块100的电流设为I_b[A]时,第i个蓄电池单元10的内部阻抗Z(i)通过下述式(9)来计算。
Z(i)={Vbat_b(i)-Vbat_a(i)}/(I_b-I_a)[Ω]…(9)
通信部350将表示各蓄电池单元10的内部阻抗的阻抗信息发送给蓄电池系统500(步骤S211)。并且,各蓄电池单元10的端子电压的最大值达到满充电时(SOC为100[%]时)的端子电压时,充电部420结束对蓄电池单元10的充电(步骤S212)。
其后,控制部360判定均衡处理是否结束(步骤S213)。在均衡处理已结束的情况下,控制部360转移至步骤S215的处理。另一方面,均衡处理尚未结束的情况下,控制部360结束均衡处理(步骤S214)。均衡处理的结束通过将与所有的蓄电池单元10相连接的开关元件SW设为截止来进行。最后,通信部350将表示蓄电池单元10的充电的结束的充电结束信号发送给蓄电池系统500(步骤S215)。
(8)效果
在第一实施方式所涉及的蓄电池控制装置200中,由电压值计算部240基于多个蓄电池单元10中流动的电流,来计算各蓄电池单元10的端子电压。由此,不在蓄电池控制装置200中设定用于检测各蓄电池单元10的端子电压的电压检测部,就能够在蓄电池控制装置200中获得各蓄电池单元10的端子电压。
另外,通过电压范围判定部220判定各蓄电池单元10的端子电压是否属于预先确定的电压范围“1”,在蓄电池单元10的端子电压属于“1”的情况下,基于电流所计算出的端子电压通过电压值计算部240来进行补正。由此,即使在未连接充电控制装置300时,也能够获得更正确的电压。
并且,在蓄电池控制装置200与充电控制装置300相连接时,与通过充电控制装置300的电压检测部320所检测到的各蓄电池单元10的正确的端子电压相关的电压信息从充电控制装置300的通信部350发送给通信部250。接下来,通过电压值计算部240所计算以及补正后的端子电压基于电压信息而由电压值更新部260进行更新。
其结果,能够既抑制蓄电池控制装置200的构成的复杂化以及成本的增加,又能够获得蓄电池控制装置200中各蓄电池单元10的端子电压。另外,能将蓄电池控制装置200中所获得的各蓄电池单元10的端子电压以任意的定时更新为更正确的值。
另外,在电压范围判定部220中,通过对各蓄电池单元10的端子电压与下侧中间电压Vref1以及上侧中间电压Vref2进行比较,来判定各蓄电池单元10的端子电压是否属于电压范围“1”。由此,能够不使蓄电池控制装置200的构成复杂化地,获得各蓄电池单元10的更正确的端子电压。
并且,通过连接判别部270,来判别在蓄电池控制装置200连接了充电控制装置300这一情况。通过蓄电池控制装置200的电压值计算部240所计算以及补正后的蓄电池单元10的端子电压被更新为通过充电控制装置300的电压检测部320所检测到的正确的端子电压。由此,在充电控制装置300的连接时,在蓄电池控制装置200中基于电流而计算出的各蓄电池单元10的端子电压自动地被更新为通过充电控制装置300的电压检测部320实际检测出的正确的端子电压。
另外,充电控制装置300能够共通地利用于多个蓄电池控制装置200,所以,能够降低多个蓄电池控制装置200以及充电控制装置300作为整体的成本。[2]第二实施方式
以下,针对第二实施方式所涉及的电动车辆进行说明。本实施方式所涉及的电动车辆具备第一实施方式所涉及的蓄电池系统500。另外,以下,作为电动车辆的一个示例,对电动汽车进行说明。
(1)构成以及动作
图15是表示第二实施方式所涉及的电动汽车的构成的框图。如图15所示,本实施方式所涉及的电动汽车600具备车体610。在车体610设有图的蓄电池系统500以及电力变换部601、图3A的作为负载602的电动602M、驱动轮603、加速器装置604、刹车装置605、旋转速度传感器606、启动指示部607以及主控制部608。电动机602M为交流(AC)电动机的情况下,电力变换部601包含逆变器电路。在蓄电池系统500中,包含图1的蓄电池控制装置200。
蓄电池系统500经由电力变换部601与电动机602M相连接,并且,与主控制部608相连接。
对主控制部608从蓄电池系统500的蓄电池控制装置200赋予多个蓄电池单元10(参照图1)的SOC以及在多个蓄电池单元10中流动的电流。另外,主控制部608与加速器装置604、刹车装置605以及旋转速度传感器606连接。主控制部608例如由CPU以及存储器,或者微型计算机构成。并且,主控制部608与启动指示部607连接。
加速器装置604包含电动汽车600所具备的加速器踏板604a、用于检测加速器踏板604a的操作量(踩踏量)的加速器检测部604b。
启动指示部607的点火开关接通的状态下,在用户操作加速器踏板604a时,加速器检测部604b以用户未操作的状态为基准来检测加速器踏板604a的操作量。检测出的加速器踏板604a的操作量提供给主控制部608。
刹车装置605包含电动汽车600所具备的刹车踏板605a、用于检测用户对刹车踏板605a的操作量(踩踏量)的刹车检测部605b。点火开关为接通的状态下,用户操作刹车踏板605a时,通过刹车检测部605b来检测其操作量。检测出的刹车踏板605a的操作量提供给主控制部608。旋转速度传感器606对电动机602M的旋转速度进行检测。检测出的旋转速度提供给主控制部608。
如上所述,对主控制部608赋予多个蓄电池单元10的SOC、多个蓄电池单元10中流动的电流、加速器踏板604a的操作量、刹车踏板605a的操作量以及电动机602M的旋转速度。主控制部608基于这些的信息来进行蓄电池模块100的充放电控制以及电力变换部601的电力变换控制。例如,在基于加速器操作的电动汽车600的进发时以及加速时,从蓄电池系统500对电力变换部601提供蓄电池模块100的电力。
并且,点火开关为接通的状态下,主控制部608基于所赋予的加速器踏板604a的操作量,计算对驱动轮603应传递的旋转力(指令转矩),并将基于该指令转矩的控制信号提供给电力变换部601。
接受到上述的控制信号的电力变换部601将从蓄电池系统500供给的电力变换为用于驱动驱动轮603所需的电力(驱动电力)。由此,通过电力变换部601所变换得到的驱动电力提供给电动机602M,基于该驱动电力的电动机602M的旋转力传递给驱动轮603。
另一方面,在基于刹车操作的电动汽车600的减速时,电动机602M作为发电装置而发挥作用。在该情况下,电力变换部601将通过电动机602M所产生的再生电力变换为适于对多个蓄电池单元10的充电的电力,并提供给多个蓄电池单元10。由此,多个蓄电池单元10被进行充电。
(2)效果
第二实施方式所涉及的电动汽车600中设有第一实施方式所涉及的蓄电池控制装置200以及具备其的蓄电池系统500。蓄电池控制装置200中,基于多个蓄电池单元10中流动的电流,由电压值计算部240来计算出各蓄电池单元10的端子电压。由此,无需在蓄电池控制装置200设置用于对各蓄电池单元10的端子电压进行检测的电压检测部,就能在蓄电池控制装置200中获得各蓄电池单元10的端子电压。
因此,无需对电动汽车600设置用于检测各蓄电池单元10的端子电压的电压检测部。由此,能够抑制电动汽车600的构成的复杂化以及成本的增加。
(3)其他的移动体
上述中,关于图1的蓄电池系统500搭载于电动车辆的示例进行了说明,但是蓄电池系统500也可以搭载于船、航空器、电梯或者步行机器人等的其他的移动体。
搭载了蓄电池系统500的船例如取代图15的车体610而具备有船体,取代驱动轮603而具备螺旋桨,取代加速器装置604而具备加速输入部,取代刹车装置605而具备减速输入部。驾驶者在使船体进行加速时,取代加速器装置604而操作加速输入部,在使船体减速时取代刹车装置605而操作减速输入部。在该情况下,通过蓄电池模块100(图1)的电力来驱动电动机602M,通过将电动机602M的旋转力传递给螺旋桨来产生推进力,船体进行移动。
相同地,搭载了蓄电池系统500的航空器例如取代图15的车体610而具备机体,取代驱动轮603而具备螺旋推进器,取代加速器装置604而具备加速输入部,取代刹车装置605而具备减速输入部。搭载了蓄电池系统500的电梯例如取代图15的车体610而具备轿厢,取代驱动轮603而具备安装于轿厢的升降用绳缆的拖曳电动机,取代加速器装置604而具备加速输入部,取代刹车装置605而具备减速输入部。搭载了蓄电池系统500的步行机器人例如取代图15的车体610而具备胴体,取代驱动轮603而具备腿部,取代加速器装置604而具备加速输入部,取代刹车装置605而具备减速输入部。
如此地,搭载了蓄电池系统500的移动体中,来自蓄电池模块100的电力通过动力源(电动机)而变换为动力,通过其动力来使移动主体部(车体、船体、机体或者胴体)发生移动。在该情况下,无需在移动体设置用于检测各蓄电池单元10的端子电压的电压检测部。由此,能够抑制移动体的构成的复杂化以及成本的增加。
[3]第三实施方式
以下,针对第三实施方式所涉及的电源装置进行说明。
(1)构成以及动作
关于本实施方式所涉及的电源装置,图16是表示第三实施方式所涉及的电源装置的构成的框图。
如图16所示,电源装置800具备电力贮存装置810以及电力变换装置820。电力贮存装置810具备蓄电池系统群811以及控制器812。蓄电池系统群811包含多个蓄电池系统500。各蓄电池系统500包含串联相连接的多个蓄电池模块100(图1)。多个蓄电池系统500可相互并联连接或者也可相互串联连接。
控制器812例如由CPU以及存储器、或者微型计算机构成。对于控制器812,从蓄电池系统群811的蓄电池控制装置200(图1)经由输出部280(图1)而赋予多个蓄电池单元10的SOC以及多个蓄电池单元10中流动的电流。控制器812基于所赋予的多个蓄电池单元10的SOC以及多个蓄电池单元10中流动的电流,来计算多个蓄电池单元10的充电量。另外,控制器812基于多个蓄电池单元10的充电量来控制电力变换装置820。控制器812进行后述的控制作为与蓄电池系统500的蓄电池模块100的放电或者充电相关的控制。在图16的电源装置800中,也可以是:蓄电池系统500不具有图1的蓄电池控制装置200,控制器812具备蓄电池控制装置200的功能。
电力变换装置820包含DC/DC(直流/直流)转换器821以及DC/AC(直流/交流)逆变器822。DC/DC转换器821具有输入输出端子821a、821b,DC/AC逆变器822具有输入输出端子822a、822b。DC/DC转换器821的输入输出端子821a与电力贮存装置810的蓄电池系统群811相连接。DC/DC转换器821的输入输出端子821b以及DC/AC逆变器822的输入输出端子822a相互连接,并与电力输出部PU1连接。DC/AC逆变器822的输入输出端子822b与电力输出部PU2连接,且与其他的电力系统连接。电力输出部PU1、PU2例如包含插座。电力输出部PU1、PU2例如与各种负载连接。其他的电力系统例如包含商用电源或者太阳电池。电力输出部PU1、PU2以及其他的电力系统是与电源装置连接的外部构成的示例。
DC/DC转换器821以及DC/AC逆变器822由控制器812来控制,进行蓄电池系统群811的放电以及充电。
在蓄电池系统群811的放电时,从蓄电池系统群811提供的电力通过DC/DC转换器821进行DC/DC(直流/直流)变换,并进一步通过DC/AC逆变器822进行DC/AC(直流/交流)变换。
通过DC/DC转换器821被DC/DC变换后的电力提供给电力输出部PU1。另外,通过DC/AC逆变器822被DC/AC变换后的电力提供给电力输出部PU2。如此地,从电力输出部PU1向外部输出直流的电力,从电力输出部PU2向外部输出交流的电力。并且,也可以将通过DC/AC逆变器822变换为交流后的电力提供给其他的电力系统。
控制器812进行下述的控制作为与蓄电池系统500的蓄电池模块100的放电相关的控制的一个示例。在蓄电池系统群811的放电时,控制器812基于多个蓄电池单元10的充电量来判定是否停止蓄电池系统群811的放电,并基于判定结果来控制电力变换装置820。具体而言,蓄电池系统群811中所含的多个蓄电池单元10(图1)中任意一个蓄电池单元10的充电量成为比预先确定的阈值要小时,控制器812按照停止蓄电池系统群811的放电或者限制放电电流(或者放电电力)的方式来控制DC/DC转换器821以及DC/AC逆变器822。由此,能够防止各蓄电池单元10的过放电。
另一方面,在蓄电池系统群811的充电时,从其他的电力系统所赋予的交流的电力通过DC/AC逆变器822而被AC/DC(交流/直流)变换,并进一步通过DC/DC转换器821而被DC/DC(直流/直流)变换。从DC/DC转换器821对蓄电池系统群811赋予电力,由此,蓄电池系统群811中所含的多个蓄电池单元10(图1)被进行充电。
控制器812进行以下的控制作为与蓄电池系统500的蓄电池模块100的充电相关的控制的一个示例。
在蓄电池系统群811的充电时,控制器812基于多个蓄电池单元10的充电量来判定是否停止蓄电池系统群811的充电,并基于判定结果来控制电力变换装置820。具体而言,蓄电池系统群811中所含的多个蓄电池单元10(图1)中的任意一个蓄电池单元10的充电量成为比预先确定的阈值要大时,控制器812按照停止蓄电池系统群811的充电或者限制充电电流(或者充电电力)的方式来控制DC/DC转换器821以及DC/AC逆变器822。由此,能够防止各蓄电池单元10的过充电。
另外,只要电源装置800与外部之间能够相互进行电力供给,电力变换装置820也可以仅具有DC/DC转换器821以及DC/AC逆变器822中的任意一方。另外,只要电源装置800与外部之间能够相互进行电力供给,也可以不设置电力变换装置820。
图17是表示与图16的电源装置800对应的充电器1000的构成的框图。在本实施方式中,图16的电源装置800的多个蓄电池系统500取代图1的充电器400而与图17的充电器1000相连接。如此地,通过电源装置800与图17的充电器1000进行连接,来构成充电系统1。
如图17所示,充电器1000具备充电部1020以及充电控制装置900。充电部1020除了以下的点,具有与图1的充电部420相同的构成。
充电部1020与外部电源700连接,并且,与后述的多个外部连接器CN3相连接。由此,充电部1020具有经由多个外部连接器CN3对多个蓄电池系统群811(图16)中所含的多个蓄电池单元10进行充电的功能。另外,外部电源700也可以作为电力系统而与图16的电力变换装置820相连接。在该情况下,外部电源700对多个蓄电池系统群811(图16)所含的多个蓄电池单元10进行充电。
充电控制装置900包括:电压检测部920、均衡部940、通信部950、控制部960以及输出部980。另外,充电控制装置900具有多个外部连接器CN3。
电压检测部920具有对图16的蓄电池系统群811的多个蓄电池系统500中所含的多个蓄电池单元10的各个端子电压进行检测的功能,除了该点,具有与图2的电压检测部320相同的构成。均衡部940具有对图16的蓄电池系统群811的多个蓄电池系统500所含的多个蓄电池单元10的开路电压进行均衡的功能,除了该点,其具有与图2的均衡部340相同的构成。
通信部950、控制部960以及输出部980分别具有与图2的通信部950、控制部960以及输出部380相同的构成。各外部连接器CN3取代图2的多个连接端子301而具有连接端子901,以及取代图2的连接端子302而具有连接端子902,除了上述点外,具有与图2的外部连接器CN2相同的构成。
通过充电控制装置900的外部连接器CN3与图16的蓄电池系统群811的蓄电池系统500的外部连接器CN1(图1)连接,使得外部连接器CN1的多个连接端子201(图1)与外部连接器CN3的多个连接端子901连接,并且,外部连接器CN1的连接端子202(图1)与外部连接器CN3的连接端子902连接。
均衡部940与多个外部连接器CN3的多个连接端子901相连接。另外,均衡部940与电压检测部920相连接。通信部950与多个外部连接器CN3的连接端子902相连接。
控制部960经由均衡部940以及电压检测部920,来检测蓄电池系统500的蓄电池模块100已与电力贮存装置810(图16)相连接这一情况。另外,通信部950将表示蓄电池模块100已与电力贮存装置810相连接的连接信号发送给蓄电池系统500的连接判别部270(图1)。在该情况下,例如,在电力贮存装置810设置蓄电池系统500与电力贮存装置810相连接时进行动作的机械性或者电气性开关。通信部950响应电力贮存装置810的开关的动作而发送连接信号。
控制部960使蓄电池系统500的各蓄电池单元10的端子电压显示在输出部980,并且,将各蓄电池单元10的端子电压提供给通信部950。通信部950在外部连接器CN3与外部连接器CN1相连接的状态下,将表示从控制部960所赋予的各蓄电池单元10的端子电压的电压信息,通过外部连接器CN3的连接端子902以及外部连接器CN1的连接端子202而发送给蓄电池系统500的通信部250(图1)。
(2)效果
在本实施方式所涉及的电源装置800中,通过控制器812来控制蓄电池系统群811与外部之间的电力的供给。由此,能够防止一部分的蓄电池单元10的过充电以及过放电。其结果,能够防止蓄电池单元10的劣化。
另外,该电源装置800中,与通过充电控制装置900的电压检测部920所检测到的各蓄电池单元10的正确的端子电压相关的电压信息从通信部950发送给蓄电池控制装置200的通信部250。接下来,由电压值更新部260基于电压信息而更新为由电压值计算部240所计算以及补正后的端子电压。其结果,能够抑制蓄电池控制装置200的构成的复杂化以及成本的增加,且能够获得蓄电池控制装置200中各蓄电池单元10的端子电压。
在该情况下,由于不必对于蓄电池控制装置200设置用于检测各蓄电池单元的电压的电压检测部,所以,能够抑制蓄电池控制装置200的构成的复杂化以及成本的增加。另外,充电控制装置900能够共通地对多个蓄电池控制装置200使用,所以,能够降低蓄电池控制装置200以及充电控制装置900的作为整体的成本。
[4]其他的实施方式
(1)上述实施方式中,处理部210与多个蓄电池单元10共通地包含1个电压范围判定部220,但并不限于此。图18是表示处理部210的其他的构成的框图。图18的处理部210与多个蓄电池单元10对应,分别包含多个电压范围判定部220。对于图18的电压范围判定部220,不设置图3A的开关元件SW01、SW02、SW11、SW12。图18的处理部210的其他的部分的构成以及动作与图3A的处理部210的构成以及动作相同。在图18的处理部210中,无需进行开关元件SW01、SW02、SW11、SW12的切换,所以,能够更进一步缩短在电压范围的判定中所需的时间。
(2)上述实施方式的电压范围判定部220中,蓄电池单元10的端子电压V1、V2对电容器C1进行充电后而提供给比较器223,但并不限于此。蓄电池单元10的端子电压V1、V2的时间的变化较小的情况下,蓄电池单元10的端子电压V1、V2也可以直接提供给比较器223。在该情况下,开关元件SW21、SW22、SW31、SW32以及电容器C1成为不需要。由此,不再需要开关元件SW21、SW22、SW31、SW32的切换以及进行电容器C1的充电,所以,能够更进一步缩短在电压范围的判定中所需的时间。
(3)在上述实施方式中,均衡处理时,多个蓄电池单元10中的一部分的蓄电池单元10进行放电。但并不限于此,均衡处理时,也可以对多个蓄电池单元10中的一部分的蓄电池单元10进行充电。在该情况下,例如图2的均衡部340中,取代与各蓄电池单元10对应的电阻R而设置电源。
(4)在上述实施方式中,示出了对作为多个蓄电池单元10的充电状态的开路电压(OCV)进行均衡的示例,取代于此,也可将多个蓄电池单元10的SOC、残余容量、放电深度(DOD)、电流累计值以及蓄电量差中的任意一个作为充电状态来进行均衡。
蓄电池单元10的残余容量,例如是在计算出各蓄电池单元10的SOC后,将SOC与预先测定的满充电容量进行相乘来获得。
DOD是可充电容量(从蓄电池单元10的满充电容量减去残余容量后的容量)相对于蓄电池单元10的满充电容量的比率,能够以(100-SOC)[%]来表示。蓄电池单元10的DOD是在计算出各蓄电池单元10的SOC后,通过将100减去所计算出的SOC后获得。
另外,电流累计值例如是对多个蓄电池单元10的每个充电或者放电时的规定期间中流动的电流进行检测,通过累计该检测值来所获得的。在该情况下,设置用于对多个蓄电池单元10的每个中流动的电流的值进行检测的电流检测部。
并且,蓄电量差是例如与上述实施方式相同地在计算出各蓄电池单元10的SOC后,通过对计算出的SOC与预先确定的基准SOC(例如SOC50[%])之间的差进行计算来获得。
(5)在上述实施方式中的均衡处理中,控制部360同时将与需要均衡处理的各蓄电池单元10相连接的开关元件SW设为接通,并将与经过了均衡所需的放电时间后的蓄电池单元10相连接的开关元件SW依次设为截止,但并不限于此。例如,控制部360也可以基于进行均衡所需的放电时间,将与需要均衡处理的各蓄电池单元10相连接的开关元件SW依次设为接通。在该情况下,关于所有的蓄电池单元10同时地结束均衡处理,所以,控制部360将与需要均衡处理的各蓄电池单元10相连接的开关元件SW同时设为截止。
(6)在上述实施方式中,各蓄电池单元10的内部阻抗是通过紧挨着充电开始之前的端子电压、紧挨着充电开始之后的端子电压、紧挨着充电开始之前的电流以及紧挨着充电开始之后的电流来计算出的,但并不限于此。例如,也可以是:通过对蓄电池单元10的充电中的充电电流的变化以及端子电压的变化进行测定来计算各蓄电池单元10的内部阻抗。
(7)在上述实施方式中,作为蓄电池单元10的内部阻抗,仅利用电阻分量来计算出蓄电池单元10的端子电压,但并不限于此。图19是表示蓄电池单元10的等效电路的一个示例的图。在图19的示例中,蓄电池单元10的等效电路包含:电容器C2与电阻Rc而形成的并联电路10a、电容器C3以及电源PS。并联电路10a以及电容器C3与电源PS串联连接。如图19所示,作为内部阻抗,也可以利用电阻Rc以及电容器C2、C3来计算蓄电池单元10的端子电压。由此,能够更正确地计算出各蓄电池单元10的端子电压。
(8)在上述实施方式中,充电控制装置300的控制部360也可以保持各蓄电池单元10的内部阻抗、SOC以及温度的关系。在该情况下,能够基于各蓄电池单元10的SOC以及温度来获得各蓄电池单元10的正确的内部阻抗。
(9)控制部360也可以基于图14的步骤S210中计算出的各蓄电池单元10的内部阻抗,来补正各蓄电池单元10的内部阻抗、SOC以及温度的关系,补正后的关系也可以发送给电动汽车600的主控制部608。
(10)上述实施方式中的蓄电池模块100在图1的示例中包含3个蓄电池单元10,在图3A以及图18的示例中包含2个蓄电池单元10,但并不限于此。蓄电池模块100也可以包含更多个的蓄电池单元10。
(11)在上述实施方式中,蓄电池系统500与充电器400相连接的情况下,充电控制装置300的通信部350发送连接信号,蓄电池控制装置200的通信部250接收连接信号,但并不限于此。例如也可以是:蓄电池系统500与充电器400相连接的情况下,蓄电池控制装置200的通信部250发送连接信号,充电控制装置300的通信部350接收连接信号。在该情况下,例如,在蓄电池系统500设置有蓄电池系统500与充电器400相连接时进行动作的机械性或者电气性开关。通信部250响应蓄电池系统500的开关的动作而发送连接信号。
(12)在上述实施方式中,控制部360使通过电压检测部320所检测出的各蓄电池单元10的端子电压显示在输出部380,但并不限于此。控制部360也可以使通过电压检测部320所检测出的各蓄电池单元10的端子电压与端子电压值被更新的内容以及基于检测出的各蓄电池单元10的端子电压而补正后的SOC进行显示。
在该情况下,例如,充电控制装置300的通信部350从蓄电池控制装置200的通信部250接收与图12的步骤S105中通过电压补正部246所补正后的SOC相关的SOC信息。其后,通信部350将接收的SOC信息提供给控制部360。
或者,控制部360也可以基于电压检测部320所检测到的各蓄电池单元10的端子电压来计算SOC。在该情况下,控制部360根据各蓄电池单元10的端子电压以及内部阻抗来计算各蓄电池单元10的OCV。其后,SOC通过参照例如图11的关系来求取。
(13)在上述实施方式中,在充电控制装置300中设置均衡部340,但并不限于此。也可以不在充电控制装置300中设置均衡部340,而在蓄电池控制装置200中设置均衡部340。
(14)在上述实施方式中,说明了将蓄电池控制装置200以及蓄电池系统500用在电动汽车600中的示例,蓄电池控制装置200以及蓄电池系统500也能够用在具备能够充放电的多个蓄电池单元10的民生设备中。
[5]权利要求的各构成要素与实施方式的各部之间的对应关系
以下,对权利要求的各构成要素与实施方式的各部之间的对应的示例进行说明,但本发明并不限于下述的示例。
在上述实施方式中,蓄电池单元10是蓄电池单元的示例,电压检测部320、920是电压检测部的示例,充电控制装置300、900是外部装置以及充电控制装置的示例。蓄电池控制装置200是蓄电池控制装置的示例,电压值计算部240是计算部的示例,通信部250是接收部的示例,电压值更新部260是更新部的示例。电压范围判定部220是范围判定部的示例,连接判别部270是连接判别部的示例,外部连接器CN1是外部端子部的示例,连接端子201是连接端子的示例,输出部280是输出部的示例。
蓄电池系统500是蓄电池系统的示例,电动机602M是电动机的示例,驱动轮603是驱动轮的示例,电动汽车600是电动车辆的示例。通信部350、950是发送部的示例,充电部420、1020是充电部的示例,充电器400、1000是充电器的示例。
车体610、船的船体、航空器的机体、电梯的轿厢以及步行机器人的胴体是移动主体部的示例,电动机602M、驱动轮603、螺旋桨、螺旋推进器、升降用绳缆的拖曳电动机以及步行机器人的腿是动力源的示例,电动汽车600、船、航空器以及步行机器人是移动体的示例。充电系统1是充电系统的示例,控制器812是系统控制部的示例。电力贮存装置810是电力贮存装置的示例,电源装置800是电源装置的示例,电力变换装置820是电力变换装置的示例。
作为权利要求的各构成要素,能够利用权利要求所记载的构成或者具有功能的其他的各种要素。
产业上的可利用性
本发明能够有效地利用于将电力作为驱动源的各种移动体、电力的贮存装置或者便携移动终端设备等。
Claims (15)
1.一种蓄电池控制装置,其构成为与串联连接的多个蓄电池单元相连接,并且能够与具有用于检测所述多个蓄电池单元的每个的电压的电压检测部的外部装置进行连接,所述蓄电池控制装置具备:
计算部,其基于所述多个蓄电池单元中流动的电流来计算各蓄电池单元的电压;
接收部,其从所述外部装置接收与所述电压检测部所检测到的各蓄电池单元的电压相关的电压信息;以及
更新部,其基于所述接收部所接收到的所述电压信息来更新所述计算部所计算出的电压。
2.根据权利要求1所述的蓄电池控制装置,其中,
所述蓄电池控制装置还具备范围判定部,该范围判定部判定各蓄电池单元的电压是否属于预先确定的电压范围,
所述计算部基于所述范围判定部的判定结果来补正各蓄电池单元的所述电压。
3.根据权利要求2所述的蓄电池控制装置,其中,
所述范围判定部基于基准电压与各蓄电池单元的电压之间的比较结果来判定各蓄电池单元的电压是否属于所述电压范围。
4.根据权利要求1所述的蓄电池控制装置,其中,
所述蓄电池控制装置还具备用于判别在该蓄电池控制装置上连接有所述外部装置这一情况的连接判别部。
5.根据权利要求4所述的蓄电池控制装置,其中,
所述更新部响应所述连接判别部的连接的判别,并基于所述电压信息来更新所述电压。
6.根据权利要求1所述的蓄电池控制装置,其中,
所述蓄电池控制装置还具备能够与所述外部装置连接的外部端子部,
所述外部端子部包括与所述多个蓄电池单元的每个的电极端子电连接的多个连接端子。
7.根据权利要求1所述的蓄电池控制装置,其中,
所述蓄电池控制装置还具备用于输出与所述多个蓄电池单元的充电状态相关的信息的输出部。
8.一种蓄电池系统,其具备:
串联连接的多个蓄电池单元;以及
与所述多个蓄电池单元相连接的权利要求1所述的蓄电池控制装置。
9.一种电动车辆,其具备:
串联连接的多个蓄电池单元;
与所述多个蓄电池单元相连接的权利要求1所述的蓄电池控制装置;
通过所述多个蓄电池单元的电力而被驱动的电动机;以及
通过所述电动机的旋转力而旋转的驱动轮。
10.一种充电控制装置,其构成为能够作为外部装置与权利要求1所述的蓄电池控制装置以及多个蓄电池单元连接,所述充电控制装置具备:
检测所述多个蓄电池单元的每个的电压的电压检测部;以及
将与所述电压检测部所检测到的电压相关的电压信息发送给所述蓄电池控制装置的发送部。
11.一种充电器,其具备:
用于对多个蓄电池单元进行充电的充电部;以及
构成为能够与所述多个蓄电池单元进行连接的权利要求10所述的充电控制装置。
12.一种移动体,其具备:
串联连接的多个蓄电池单元;
与所述多个蓄电池单元相连接的权利要求1所述的蓄电池控制装置;
移动主体部;以及
将来自所述多个蓄电池单元的电力变换成用于使所述移动主体部进行移动的动力的动力源。
13.一种充电系统,其具备:
串联连接的多个蓄电池单元;
与所述多个蓄电池单元相连接的权利要求1所述的蓄电池控制装置;以及
与所述多个蓄电池单元相连接的权利要求11所述的充电器。
14.一种电力贮存装置,其具备:
串联连接的多个蓄电池单元;
与所述多个蓄电池单元相连接的权利要求1所述的蓄电池控制装置;以及
进行与所述多个蓄电池单元的充电或者放电相关的控制的系统控制部。
15.一种电源装置,其能与外部连接,具备:
权利要求14所述的电力贮存装置;以及
电力变换装置,其由所述电力贮存装置的所述系统控制部所控制,在所述电力贮存装置的所述多个蓄电池单元与所述外部之间进行电力变换。
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