CN103210538A - 电源堆更换方法、控制装置及存储控制程序的存储介质 - Google Patents

Abstract

一种电源堆更换方法，包括：对其中电源堆彼此并联电连接的电源装置的电源堆进行放电或者充电，直到每个电源堆的SOC变成预定值；以及用更换电源堆更换SOC通过充电或者放电为预定值的电源堆中的目标电源堆。

Description

电源堆更换方法、控制装置及存储控制程序的存储介质

技术领域

本发明涉及用于包括多个电源堆、控制装置和存储控制程序的存储介质的电源装置的电源堆更换方法。

背景技术

可以在车辆等上安装多个电池堆。该电池堆的每个电池堆由沿一个方向设置的多个单独的电池形成，并且输出用于推动车辆的能量。

形成电池组以使得多个电池堆被彼此并联或者串联地电连接。然而，当发生故障比如性能退化和失效时，整个电池组的性能降低，因此需要更换故障的电池堆（例如，见第2002-15781号日本专利申请公开（JP-A-2002-15781））。

然而，在堆更换之后，当更换的电池堆与其他未更换的电池堆之间存在电荷状态（SOC）的差异时，存在以下问题：基于电池组的电能的行进距离减小。

当电池堆之间存在这样的SOC差异时，在车辆行驶期间的放电/充电控制中使用均衡控制（均衡电路）以使SOC在预定的电流值上均衡；然而，当用来使SOC均衡的电流值小时，需要花费很长时间以使更换的电池堆的SOC和其他未更换的电池堆的SOC均衡。

因此，在更换多个电池堆被彼此并联连接的电池组的电池堆时，当电池堆的并联连接的组之间存在SOC差异（电压差异）时，只有在更换电池堆之后使SOC均衡才能充分地展示电池组的性能，因此存在以下可能性：基于电能的行进距离被减小或者车辆无法使用电能来行驶。

另外，近年来用于推动车辆的电池组具有高能量，因此，当在电池堆之间存在SOC差异的情况下进行更换时，SOC差异可能会影响更换工作。

发明内容

本发明提供一种用于电源装置的电源堆更换方法，在该电源装置中电源堆彼此并联连接，以及控制装置和存储控制程序的存储介质。

本发明的第一方面提供一种在电源堆彼此并联电连接的电源装置中用更换电源堆来更换作为该电源堆的一部分的目标电源堆的电源堆更换方法。该电源堆更换方法包括：对并联连接的电源堆进行放电或者充电，直到该电源堆中的每个电源堆的电荷状态（SOC）变成预定值；以及用更换电源堆更换每个电荷状态（SOC）通过放电或者充电为预定值的所述电源堆中的目标电源堆。

在上述本发明的方面中，对并联连接的电源堆进行放电或者充电可以包括：对全部并联连接的电源堆进行放电或者充电；以及对电源堆中电荷状态已经达到预定值的一个电源堆停止放电或者充电，并且对电源堆中电荷状态还没有达到预定值的另一个电源堆进行放电或者充电，直到电源堆中的该另一个电源堆的电荷状态达到预定值。

另外，在上述本发明的第一方面中，对并联连接的电源堆进行放电或者充电可以包括：对并联连接的电源堆中的选定的一个电源堆进行放电或者充电，直到电源堆中的该选定的一个电源堆的电荷状态变成预定值；以及在电源堆中的该选定的一个电源堆的电荷状态已经达到预定值之后，对并联连接的电源堆的另一个电源堆进行放电或者充电，直到电源堆中的该另一个电源堆的电荷状态变成预定值。

在上述本发明的第一方面中，对并联连接的电源堆进行放电或者充电可以包括：对并联连接的电源堆进行放电，直到电源堆中具有低电荷状态（SOC）的一个电源堆的电荷状态（SOC）变成预定值；以及在电源堆中具有低电荷状态（SOC）的一个电源堆的电荷状态（SOC）已经达到预定值之后，对并联连接的电源堆中的另一个电源堆进行放电，直到并联连接的电源堆中的该另一个电源堆的电荷状态（SOC）变成预定值。

或者，在上述本发明的第一方面中，对并联连接的电源堆进行放电或者充电可以包括：对并联连接的电源堆进行充电，直到电源堆中具有高电荷状态（SOC）的一个电源堆的电荷状态（SOC）变成预定值；以及在电源堆中具有高电荷状态（SOC）的一个电源堆的电荷状态（SOC）已经达到预定值之后，对并联连接的电源堆中的另一个电源堆进行充电，直到电源堆中的该另一个电源堆的电荷状态变成预定值。

在本发明的上述方面中，可以将来自并联连接的电源堆的放电电流输出至电力消耗装置。电力消耗装置可以是为车辆配备的。电源堆可以利用从外部充电器供给的电能来进行充电。

在本发明的上述方面中，电源堆更换方法还可以包括：确定并联连接的电源堆之间是否存在电荷状态的差异。预定值可以是更换电源堆的电荷状态（SOC）。

本发明的第二方面提供一种在电源堆彼此并联电连接的电源装置中用更换电源堆来更换作为该电源堆的一部分的目标电源堆的电源堆更换方法。该电源堆更换方法包括：对更换电源堆进行放电或者充电，直到该更换电源堆的电荷状态（SOC）与并联连接的电源堆的一个电源堆中的电荷状态（SOC）相等；对并联连接的电源堆中的另一个电源堆进行放电或者充电，直到电源堆中的另一个电源堆的电荷状态（SOC）与电源堆中的一个电源堆的电荷状态（SOC）相等；以及用经放电或者经充电的更换电源堆来更换并联连接的电源堆中的目标电源堆。

本发明的第三方面提供一种电源堆更换方法：在每个电源单元由多个电连接的电源堆形成并且电源单元彼此并联电连接的电源装置中，用更换电源堆来更换作为包括在电源单元的任何一个中的电源堆的一部分的目标电源堆。该电源堆更换方法包括：对电源单元进行放电或者充电，直到该电源单元中的每个电源单元的电荷状态（SOC）变成预定值；以及用更换电源堆更换每个电荷状态（SOC）通过放电或者充电来为预定值的电源单元中包括的电源堆之中的目标电源堆。

本发明的第四方面提供一种控制装置：当用更换电源堆来更换作为包括在电源堆彼此并联电连接的电源装置中的电源堆的一部分的目标电源堆时，控制装置控制电源堆中的每个电源堆的电荷状态（SOC）。该控制装置包括：堆更换控制单元，确定并联连接的电源堆之间是否存在电荷状态的（SOC）差异；以及充电/放电控制单元：用于当电源堆之间存在电荷状态的（SOC）差异时，执行用于通过预定的电力消耗装置来对电源堆进行放电的放电控制或者执行用于由外部充电器来对电源堆进行充电的充电控制，直到该电源堆中的每个电源堆的电荷状态（SOC）变成预定值。

本发明的第五方面提供一种存储在控制装置上可执行的控制程序的计算机可读存储介质，该控制装置连接至其中电源堆彼此并联电连接的电源装置并且执行用更换电源堆来更换作为该电源堆的一部分的目标电源堆的维护模式，控制程序使得控制装置执行用于以下处理的指令，以：确定并联连接的电源堆之间是否存在电荷状态的差异；以及当电源堆之间存在电荷状态的差异时，执行用于通过预定的电力消耗装置来对该电源堆进行放电的放电控制或者执行用于由外部充电器来对该电源堆进行充电的充电控制，直到该电源堆中的每个的电荷状态变成预定值。

根据本发明的方面，通过对并联电连接的电池堆的每个电池堆的SOC进行调整的电源堆更换方法，可以避免在电源堆更换之后基于来自电源装置的电能的行进距离减小，使得能够提供安全的堆更换工作和在堆更换之后提供对电源装置的有效利用。

附图说明

下文将参考附图（其中相似的附图标记表示相似的元件）描述本发明的示例性实施例的特征、优点以及技术上和工业上的重要性，其中：

图1是由多个电池堆形成的电池组的示意图；

图2是示出了电池组的电路结构的视图；

图3是主控制器的功能框图；

图4A和图4B是示出了根据本发明的一个实施例的电源堆更换方法的处理流程的图；

图5是示出了根据本发明的实施例的电源堆更换方法的处理流程的图；

图6是示出了根据本发明的实施例的电源堆更换方法的处理流程的图；以及

图7A和图7B是示出了根据本发明的实施例的电源堆更换方法的处理流程的图。

具体实施方式

下面将描述本发明的实施例。

根据本发明的实施例的电源组（起电源装置的作用）例如安装在车辆比如混合动力车辆和电动车辆上。除了作为用于推动车辆的动力源的电池组1之外，混合动力车辆还包括内燃机或燃料电池。电动车辆只包括作为车辆的动力源的电池组。

根据本发明的实施例的电池组1例如安装在车辆的地板的下表面、布置在车厢和地板之间的地板的上表面侧的车厢（乘客所坐的空间）以外的空间中、或者布置在座位下面、座位之间或者后备箱空间与地板之间。

电池组1连接至电动发电机（未示出）。电动发电机接收电池组1的输出以生成用于推动车辆的动能。电动发电机的旋转力经由传动机构传送至车轮。

可以在电池组1和电动发电机之间布置升压电路或者逆变器。当布置有升压电路时，可以将电池组1的输出电压升高。当使用逆变器时，可以将从电池组1输出的直流电力转换为交流电力，并且三相交流电动机可以被用作电动发电机。电动发电机将车辆制动期间产生的动能转换为电能，并且将电能输出至电池组1。电池组1存储来自电动发电机的电力。

另外，电池组1经由升压电路或者逆变器连接至辅助装置或者外部充电器。辅助装置是通过消耗来自电池组1的电力输出来运转的装置（电力消耗装置），并且例如是为车辆配备的空气调节机、音频视频装置、照明装置等。要注意的是，辅助装置可以包括不是为车辆配备的外部可连接的装置。

外部充电器是向电池组1供给车辆外部的电能而不是通过车辆行驶而充入的电能的电源（电力供给源），并且将来自内部电源或者专有的充电电源的电力提供给电池组1。例如，可以使用可与为车辆配备的充电适配器连接的充电电缆将外部充电器和电池组（车辆）彼此连接。

图1是由多个电池堆形成的电池组的示意图。电池组1包括5个电池堆（起电源堆的作用）11至15以及容纳电池堆11至15的壳体20。电池堆11至15覆盖有上壳体（未示出）和下壳体21。通过螺栓等来将上壳体固定到下壳体21。通过螺栓等来将下壳体21固定到车辆的地板。这样，电池组1被固定到车辆。另外，电池堆11至15被布置成使得将4个电池堆11至14布置在下壳体21内并且将电池堆15布置在这4个电池堆11至14上。

将描述电池堆11至1中每个电池堆的结构。电池堆11具有沿一个方向布置的多个单独的电池。使用所谓的棱柱形电池作为每个单独的电池。可以使用比如镍金属氢化物电池和锂离子电池的二次电池作为每个单独的电池。另外，可以使用双电层电容器而不是二次电池。在根据本实施例的电池堆11至15的每个电池堆中，将多个单独的电池沿一个方向布置（见图2），然而，本发明的这个方面不限于这种结构。具体地，可以将电池堆11形成为使得使用多个单独的电池以构成单独的电池模块然后将多个电池模块沿一个方向布置。

每个单独的电池的内部包括电力生成元件（例如可以通过对正电极元件、负电极元件以及布置在正电极元件和负电极元件之间的隔离物（包括电解液）进行层压来形成电力生成元件），并且通过母线将相邻的两个单独的电池彼此电连接。将一对端板分别布置在电池堆11的两个端部。以通过限制构件来限制一对端板这样的方式对沿一个方向布置的多个单独的电池进行限制。

五个电池堆11至15经由线束（未示出）电连接。另外，断流器22（下文将描述）被固定到电池堆11、12、14和15。使用断流器22以中断电池堆11至15的电流路径。每个断流器22可以由插口和插入该插口的手柄（grip）来形成。通过将手柄从插口移除，可以将相应的电流路径中断。

接下来，将参考图2描述电池组1的电路结构。

在本实施例中，5个电池堆11至15构成2个装配的电池（电源单元）30和31，并且装配的电池30和31是彼此并联电连接的。构成装配的电池30和31中每个装配的电池的单个电池的数目是彼此相等的，并且装配的电池30和31中每个装配的电池包括多个电池堆。

图2中示出的两个电池监视装置40之一被用来监视装配的电池30的状态，电池监视装置40中的另一个被用来监视装配的电池31的状态。装配的电池30和31中每个装配的电池的状态包括电流、电压和温度。电压包括装配的电池30和31中相应的一个装配的电池的电压、每个单独的电池的电压以及当构成装配的电池30和31中相应的一个装配的电池的多个单独的电池被划分成多个块时多个块中每个块的电压。每个块包括两个或更多个单独的电池。温度包括装配的电池30和31中相应的一个装配的电池的一个部分的温度或多个部分的温度。

使用通过每个电池监视装置40所监视的电流、电压和温度来对电池堆11至15的充电和放电进行控制。例如，电流等被用来估计（计算）电池堆11至15中每个电池堆的电荷状态（SOC）或者被用来估计电池堆11至15中每个电池堆的降级状态。另外，电压等被用来抑制电池堆11至15中每个电池堆的过充电和过放电。每个电池监视装置40将关于监视到的（检测到的）电流、电压和温度的监视信息输出至主控制器100。

装配的电池30由两个电池堆11和15以及电池堆13的部分形成。电池堆11和15以及电池堆13的部分彼此串联电连接。装配的电池31由两个电池堆12和14以及电池堆13的部分形成。电池堆12和14以及电池堆13的部分彼此串联电连接。

为电池堆11至15中的每个电池堆设置有保险丝21。在电池堆11和电池堆15之间设置断流器22中的一个断流器，并且在电池堆12和电池堆14之间设置断流器22中的另一个断流器。两个断流器22是一体地形成的。通过移除每个断流器22的手柄，可以同时将装配的电池30和31的各自的电流路径中断。

将系统主继电器SMR_B1连接至装配的电池30的正端子。将系统主继电器SMR_B2连接至装配的电池31的正端子。将系统主继电器SMR_G连接至装配的电池30和31中每个的负端子。系统主继电器SMR_P和电阻器23与系统主继电器SMR_G并联连接。通过主控制器100（下文将描述）来对系统主继电器SMR_B1、SMR_B2、SMR_G和SMR_P中每个系统主继电器的开/关状态进行控制。系统主继电器SMR_B1等中每个系统主继电器例如是继电器开关。

为了将装配的电池30和31与负载（包括辅助装置或外部充电器）电连接，首先将系统主继电器SMR_B1和系统主继电器SMR_B2以及系统主继电器SMR_P从关状态改变到开状态。随后，在将系统主继电器SMR_G从关状态改变到开状态之后，将系统主继电器SMR_P从开状态改变到关状态。通过这样做能够对装配的电池30和31进行充电和放电。另一方面，通过将装配的电池30和31连接至外部充电器比如直流电源或交流电源，可以对装配的电池30和31进行充电。

图3是电池组1的控制电路（主控制器）100的功能框图。

主控制器100经由电动发电机、升压电路和逆变器执行对电池组1的充电/放电控制，执行对系统主继电器SMR_B1、SMR_B2、SMR_G和SMR_P的开/关控制，执行对电源监视装置40的监视控制，执行用于使电池组1向辅助装置放电的放电控制以及用于经由外部充电器来对电池组1充电的充电控制。主控制器100在维护模式（下文将描述）下也执行SOC均衡控制（SOC调整控制）。因此，根据本实施例的主控制器100包括堆更换控制单元101。堆更换控制单元101包括装置放电控制单元1011、外部充电控制单元1012和继电器控制单元1013。

另外，主控制器（包括电池控制器）100基于从电源监视装置40输出的监视信息而对电池组1、装配的电池30和31以及电池堆11至15中的每一个的电荷状态（SOC）、降级状态等进行管理以使得对需要被更换的电池堆（目标电池堆）进行检测，或者当已经检测到需要被更换的电池堆时将堆更换警报等输出至预定的显示装置或输出装置成为可能。

例如可以按照这样的方式：主控制器100基于从电源监视装置40输出的监视信息而执行预定的处理，来获得装配的电池30和31中每个装配的电池的SOC，并且可以将电池组1、装配的电池30和31以及电池堆11至15中的每一个的SOC存储在存储器（未示出）等中。

然后，根据本实施例的主控制器100具有维护模式，并且基于预定的控制信号而执行维护模式。主控制器100执行用于对在维护模式下检测到的目标电池堆进行更换的堆更换模式，并且在彼此并联电连接的电池堆之中执行SOC均衡控制。

图4A和图4B是示出了根据本发明的实施例的电源堆更换方法的处理流程的图，并且包括通过主控制器100来执行的堆更换模式。下面将描述在已经检测出目标电池堆之后主控制器100的处理流程；然而，电源堆更换方法的处理流程并不限于这种配置。可以将电源堆更换方法的处理流程配置成包括通过主控制器100来执行的目标电池堆检测处理。

更换电池堆的工人经由为车辆设置的预定的连接适配器将信息处理装置连接至主控制器100。工人输入来自信息处理装置的维护模式指令信号（输入控制信号）。当主控制器100接收到维护指令信号时，主控制器100进入维护模式（堆更换模式）（S1）。

主控制器100（堆更换控制单元101）提取并联连接的装配的电池30和31中每个装配的电池的SOC，并且确定装配的电池30和31之间是否存在SOC差异（电压差异）（S2）。图4A和图4B左侧的图表A至C各自示出了装配的电池30（电源单元2）和装配的电池31（电源单元1）中每个装配的电池的SOC。装配的电池30的电池堆15、电池堆11和电池堆13的部分分别与横坐标轴上的电池堆A、B和C1相对应，并且电池堆14、电池堆12和电池堆13的部分分别与装配的电池31的电池堆E、D和C2相对应。

在装配的电池30和31的每个中，多个电池堆彼此串联电连接，并且装配的电池30和31是彼此并联电连接的，因此构成装配的电池30的电池堆15、电池堆11和电池堆13的部分的SOC被控制以具有相同的SOC，并且构成装配的电池31的电池堆14、电池堆12和电池堆13的部分的SOC也被控制以具有相同的SOC。

当确定装配的电池30和31之间存在SOC差异（电压差异）时（S2中的是，图表A），主控制器100（装置放电控制单元1011）执行将存储在装配的电池30和31中的电能输出至辅助装置的放电控制（S3）。具体地，为了将装配的电池30和31电连接至辅助装置，主控制器100（继电器控制单元1013）将系统主继电器SMR_B1和SMR_B2以及系统主继电器SMR_P从关状态改变到开状态，并且将系统主继电器SMR_G从关状态改变到开状态，然后在将系统主继电器SMR_P从开状态改变到关状态。通过这样做，装配的电池30和31能够将存储的电能放电至辅助装置比如空气调节机。

主控制器100对整个并联连接的装配的电池30和31进行放电，直到装配的电池30和31中每个装配的电池的SOC变成预定值。预定值可以例如是更换电池堆的SOC或者车辆能够利用来自电池组1的电能而行驶的下限SOC，或者可以是选定的SOC。

主控制器100（堆更换控制单元101）在向辅助装置放电的过程中监视每个SOC的变化。在图4A的示例中，如图表B所示，在向辅助装置放电的过程中装配的电池30和31中每个装配的电池的SOC同时减小。主控制器100检测装配的电池31的SOC是否已经达到预定值（S4）。在图4A的示例中，装配的电池31的SOC小于装配的电池30的SOC，因此装配的电池31的SOC先达到预定值。当装配的电池31的SOC尚未达到预定值时，继续放电。

当装配的电池31的SOC已经到预定值时，主控制器100控制系统主继电器以停止装配的电池31对辅助装置放电，并且改变为只对装配的电池30进行放电控制。具体地，主控制器100停止用于对整个并联连接的装配的电池30和31向辅助装置放电的放电控制，将用于装配的电池31的系统主继电器SMR_B2从开状态改变到关状态，并且将用于装配的电池30的系统主继电器SMR_B1保持在开状态（S5）。主控制器100在系统主继电器SMR_B1和SMR_G开的状态下开始放电控制，并且只开始装配的电池30向辅助装置放电（S6）。

主控制器100在装配的电池30向辅助装置放电的过程中监视SOC的变化。如图4B中的图表C所示，主控制器检测装配的电池30的SOC是否已经达预定值（S7）。当装配的电池30的SOC尚未达到预定值时，继续放电；然而，当装配的电池30的SOC已经达到预定值时，主控制器100控制系统主继电器以停止装配的电池30对辅助装置放电，然后整体上结束用于使电池组1向辅助装置放电的放电控制（S8）。

随后，如图4B中的图表C所示，主控制器100确定装配的电池30的SOC和装配的电池31的SOC两者是否与预定值相等，即，装配的电池30的SOC和装配的电池31的SOC被均衡至预定值，在并联电连接的装配的电池30和装配的电池31的SOC被均衡至预定值的状态下，主控制器100关断电池组1的所有的系统主继电器SMR_B1、SMR_B2、SMR_G和SMR_P（S9），然后结束SOC调整控制。

另一方面，当在步骤S2中确定装配的电池30和31之间不存在SOC差异（电压差异）时（S2中的否），装配的电池30和31中每个装配的电池的SOC具有相同的SOC，因此主控制器100确定SOC是否与预定值相等（S10）。当装配的电池30和31中每个装配的电池的SOC大于预定值时，为了将装配的电池30和31连接至辅助装置，如步骤S3中的情况，主控制器100将系统主继电器SMR_B1、SMR_B2和系统主继电器SMR_G从关状态改变到开状态以对整个并联连接的装配的电池30和31进行放电，直到装配的电池30和31中每个装配的电池的SOC变成预定值（S11）。

主控制器100在装配的电池30和31向辅助装置放电的过程中监视SOC的变化。如图4B中的图表C所示，主控制器100检测装配的电池30和31中每个装配的电池的SOC是否已经达到预定值（S12）。当SOC尚未达到预定值时，继续放电；然而，当SOC已经达到预定值时，主控制器100进入步骤S8。

在SOC调整控制完成之后，主控制器100可以执行用于向更换电池堆的工人输出更换的准备已经完成的指示等的控制。工人用更换电池堆来更换目标电池堆。

例如，在由电池堆的并联电连接的组所形成的电池组1中，当电池组1中存在故障的电池堆时，主控制器100执行控制以停止对故障的电池堆（包括故障的电池堆的电源单元）进行充电和放电并且只对未故障的电池堆（未故障的电源单元）进行充电和放电以使得能够利用来自电池组1的电能来行驶。在这种情况下，从故障发生的时间点起，在电池堆（在电源单元之间）之中存在大的SOC差异。

因此，当用更换电池堆来更换故障的目标电池堆时，在电池堆的并联连接的组之间的电压差异增大。当在更换之后电池堆的组之间存在大的电压差异时，发生由电压差异导致的能量损耗。

例如，当如图4A中的表A所示电源单元2的SOC是65%而电源单元1的SOC是38%时，SOC差异为27%。如果不进行SOC调整控制而更换故障的电池堆，则电源单元1和电源单元2之间的27%的SOC差异会保持不变，因此在对电池组1进行放电期间电源单元1的SOC先达到下限20%，即使当电源单元2的SOC为47%时，放电控制就被停止，与电源单元2的SOC的27%相对应的电能未被使用。

另外，在对电池组1进行充电期间电源单元2的SOC先达到上限80%，即使当电源单元1的SOC为53%时，充电控制就被停止，与电源单元1的SOC的27%相对应的电能未被存储。

因此，当并联连接的电源单元1和2之间存在SOC的差异时，基于电池堆更换之后的电能的行进距离减小了与电源单元1和2之间的SOC的差异相对应的距离。

在本实施例中，在用于电池堆的并联电连接的组的更换工作中，通过执行用于均衡电池堆的并联连接的组的SOC的SOC均衡控制，在电池堆更换或者不可行驶状态之后可以理想地避免基于来自电池组1的电能的行进距离的减小。通过这样做，在堆更换之后可以有效地使用电池组1。

另外，当使用更换电池堆的SOC作为用于SOC均衡控制的预定值时，在堆更换之后电池组1的装配的电池30和31的每个装配的电池的SOC被均衡至更换电池堆的SOC（SOC被统一至相同的不变的预定值），因此。在堆更换之后可以进一步有效地使用电池组1。

另外，将用于SOC调整控制的预定值设置为基于来自电池组1的电能的可行驶的下限以均衡装配的电池30和31的SOC以及在较低的SOC处包括有目标电池堆的装配的电池30或装配的电池31的多个电池堆的SOC，因此可以避免由于装配的电池之间或电池堆之中的电压差异引起的放电等，并且可以进一步提高用于移除目标电池堆和安装更换电池堆的工作的安全性。

应当注意的是，当可以预先获得更换电池堆的SOC时，将更换电池堆的SOC连同维护模式指令信号一起或者单独地从信息处理装置输入到主控制器以将从信息处理装置输入的SOC用作用于在维护模式中进行SOC调整控制的预定值。另外，当更换电池堆的SOC是电池堆的SOC下限时，可以将该SOC预先保留并且将其用作用于SOC调整控制的预定值。另外，为了使更换电池堆的SOC与用于SOC调整控制的预定值一致或者为了将更换电池堆的SOC设定在选定的预定值上，可以预先对更换电池堆进行充电或者放电。

图5是示出了电源堆更换方法的处理流程的图，并且是图4A和图4B中所示的电源堆更换方法的替代性的示例。与图A和图4B中的附图标记相似的附图标记表示相同的处理，因而省略对其的描述。

如图5所示，在用于将存储在装配的电池30和31中的电能输出到辅助装置的放电控制中，不是所有并联连接的装配的电池30和31都被放电，直到装配的电池30和31中每个装配的电池的SOC变成预定值，而是装配的电池30和31被单独地放电，直到装配的电池30和31中每个装配的电池的SOC达到预定值。

当在步骤S2中确定在装配的电池30和31之间存在SOC的差异（电压差异）时，主控制器100参考装配的电池30和31的SOC以确定装配的电池30和31中每个装配的电池的SOC是否与预定值相等。可以按照选择的顺序对装配的电池30和31单独地进行该确定处理。例如，当确定装配的电池31的SOC与预定值不相等时，将装配的电池31电连接至辅助装置。将系统主继电器SMR_B2从关状态改变到开状态。通过这样做，使得装配的电池31能够将存储的电能放电至辅助装置比如空气调节机（S101）。

主控制器100只对并联连接的装配的电池30和31中的一个装配的电池进行放电，即，装配的电池31，直到例如装配的电池31的SOC变成预定值（S103）。这时，不对装配的电池30进行放电。

主控制器100在向辅助装置放电的过程中监视装配的电池31的SOC的变化，并且检测装配的电池31的SOC是否已经达到预定值（S103）。当装配的电池31的SOC尚未达到预定值时，继续放电。

当装配的电池31的SOC已经达到预定值时，主控制器100控制系统主继电器以停止向辅助装置放电（S104），检查并联连接的装配的电池中每个装配的电池的SOC并且确定电池组1的并联连接的装配的电池（电池堆）中每个装配的电池的SOC是否与预定值相等（S105）。当存在SOC尚未达到预定值的装配的电池时，该处理返回步骤S101以接通SOC尚未达到预定值的装配的电池的系统主继电器并且关断其他的装配的电池的系统主继电器，并且对SOC尚未达到预定值的装配的电池进行放电，直到SOC变成预定值。重复步骤S101至S105，直到电池组1的并联连接的装配的电池中每个装配的电池的SOC变成预定值，并且所有并联连接的装配的电池的SOC被均衡至预定值。

在图5所示的示例中，装配的电池中每个装配的电池的SOC单独地经过放电控制，并且SOC尚未达到预定值的装配的电池经受放电控制，因此可以减小用于SOC均衡控制的时间段。

图6是示出了电源堆更换方法的处理流程的图。图4A和图4B中所示的电源堆更换方法执行用于将电能放电至辅助装置的放电控制以将每个电池堆的SOC减小到预定值；然而相反地，在图6所示的示例中，电源堆的并联连接的组经受充电控制以均衡SOC。

如在图4A和图4B所示的示例的情况一样，更换电池堆的工人经由为车辆设置的预定的连接适配器将信息处理装置连接至主控制器100。工人输入来自信息处理装置的维护模式指令信号（输入控制信号）。当主控制器100接收到维护指令信号时，主控制器100进入维护模式（堆更换模式）（S201）。要注意的是，如上所述，使用可与为车辆配备的充电适配器连接的充电电缆等将外部充电器和电池组1（车辆）彼此连接。

主控制器100从存储器获得并联连接的装配的电池30和31中每个装配的电池的SOC并且确定装配的电池30和31之间是否存在SOC差异（电压差异）（S202）。

当确定装配的电池30和31之间存在SOC差异（电压差异）时（S202中的是），主控制器100（外部充电控制单元1012）执行用于利用来自外部充电器的电能来对装配的电池30和31进行充电的充电控制（S203）。具体地，为了将装配的电池30和31电连接至外部充电器，主控制器100（继电器控制单元1013）将系统主继电器SMR_B1和SMR_B2以及系统主继电器SMR_G从关状态改变到开状态。通过这样做，使得装配的电池30和31能够接收由外部充电器所供给的电力以被充以电能。

主控制器100由外部充电器来对整个并联连接的装配的电池30和31进行充电，直到装配的电池30和31中每个装配的电池的SOC变成预定值。

主控制器100（堆更换控制单元101）在由外部充电器来充电的过程中监视每个SOC的变化。在图6的示例中，如图4A和图4B的情况一样，在由外部充电器来充电的过程中装配的电池30和31的SOC同时增大。主控制器100检测装配的电池30的SOC是否已经达到预定值（S204）。在图4A和图4B的示例中，因为装配的电池30的SOC大于装配的电池31的SOC，所以装配的电池30的SOC先达到预定值。当装配的电池30的SOC尚未达到预定值时，继续充电。

当装配的电池30的SOC已经到预定值时，主控制器100控制系统主继电器以停止对装配的电池30进行充电，并且改变为只对装配的电池31进行充电控制。具体地，主控制器100停止用于由外部充电器来对整个并联连接的装配的电池30和31进行充电的充电控制，将用于装配的电池30的系统主继电器SMR_B1从开状态改变到关状态，并且将用于装配的电池31的系统主继电器SMR_B2保持在开状态（S205）。主控制器100在系统主继电器SMR_B2和SMR_G开的状态下开始由外部充电器来仅对装配的电池31进行充电（S206）。

主控制器100在由外部充电器来对装配的电池31进行充电的过程中监视SOC的变化。主控制器检测装配的电池31的SOC是否已经达到应的值（S207）。当装配的电池31的SOC尚未达到预定值时，继续充电；然而，当装配的电池31的SOC已经达到预定值时，主控制器100控制系统主继电器以停止由外部充电器来充电，然后整体上结束用于由外部充电器来对电池组1进行充电的充电控制（S208）。

随后，主控制器100确定装配的电池30的SOC和装配的电池31的SOC是否被均衡至相同的预定值，在并联电连接的装配的电池30和装配的电池31的SOC被均衡至预定值的状态下，关断电池组1的所有的系统主继电器SMR_B1、SMR_B2、SMR_G和SMR_P（S209）以结束SOC均衡控制。

当在步骤S202中确定装配的电池30和31之间不存在SOC差异（电压差异）时（S202中的否），装配的电池30和31中每个装配的电池的SOC具有相同的SOC，因此主控制器100确定该SOC是否与预定值相等（S210）。当装配的电池30和31中每个装配的电池的SOC小于预定值时，为了将装配的电池30和31电连接至外部充电器，如步骤S203中的情况，主控制器100将系统主继电器SMR_B1、SMR_B2和系统主继电器SMR_G从关状态改变到开状态，利用来自外部充电器的电能对整个并联连接的装配的电池30和31进行充电，直到装配的电池30和31中每个装配的电池的SOC变成预定值（S211）。

主控制器100在由外部充电器来对装配的电池30和31进行充电的过程中监视SOC的变化，并且检测装配的电池30和31中每个装配的电池的SOC是否已经达到预定值（S212）。当该SOC尚未达到预定值时，继续充电；然而，当该SOC已经达到预定值时，主控制器100进入步骤S208。

在结束SOC均衡控制之后，主控制器100可以执行用于向更换电池堆的工人输出更换的准备已经完成的指示等的控制。工人用更换电池堆来更换目标电池堆。

在图6的示例中，在用于更换电池堆的并联电连接的组的工作中，通过充电来使电池堆的并联连接的组的SOC均衡，因此在电池组1的SOC高的状态下均衡SOC。因此，在电池堆的更换之后保持了存储基于来自电池组1的电能的足够行驶的电能的状态，并且在电池堆的更换之后减少了使用外部充电器的充电时间或者不需要充电。

图7A和7B是示出了电源堆更换方法的处理流程的图。在图7A和7B中，在用更换电池堆来更换目标电池堆之后，执行用于均衡电池堆的并联连接的组的SOC的SOC均衡控制。要注意的是，在图7A和图7B的示例中，描述了充电控制作为示例，可替代地，可以实施放电控制。

更换电池堆的工人经由为车辆设置的预定的连接适配器将信息处理装置连接至主控制器100。工人输入来自信息处理装置的维护模式指令信号。当主控制器100接收到维护指令信号时，主控制器100进入维护模式（堆更换模式）（S301）。

另外，工人使用充电电缆将更换电池堆连接至外部充电器并且将外部充电器连接至电池组（车辆）。此外，工人使用预定的通信线路将主控制器100连接至更换电池堆。即，为了将更换电池堆合并到由主控制器100所执行的充电/放电控制的对象中，将更换电池堆连接至主控制器100。主控制器100检测连接的更换电池堆的SOC（S302）。

要注意的是，当获得更换电池堆的SOC时，步骤S302执行从信息处理装置接收连接的更换电池堆的SOC的输入的处理。另外，不同于单独地将更换电池堆和电池组1连接至外部充电器，例如，可适用的是通过为电池组1设置的维护电缆来连接更换电池堆，经由电池组1来连接外部充电器和更换电池堆并且更换电池堆被合并到由主控制器100所执行的充电/放电控制的对象中。

随后，主控制器100从存储器获得并联连接的装配的电池30和31中每个装配的电池的SOC，并且确定装配的电池30和31之间是否存在SOC差异（电压差异）（S303）。

当确定装配的电池30和31之间存在SOC差异（电压差异）时（S303中的是），主控制器100（外部充电控制单元1012）进入步骤S304并且确定更换电池堆的SOC是否与包括有目标电池堆（无论是否存在SOC差异）的装配的电池30或31的SOC相等（S304）。

当更换电池堆的SOC与包括有目标电池堆的装配的电池30或31的SOC不相等时，执行用于利用来自外部充电器的电能来对更换电池堆或者包括有目标电池堆的装配的电池30或31进行充电的充电控制（S305）。

这里，在包括有目标电池堆的装配的电池是装配的电池31的假设下，将对更换电池堆被充电直到更换电池堆的SOC变成包括有目标电池堆的装配的电池31的SOC的情况进行描述。

主控制器执行充电控制以使得利用来自外部充电器的电能来对更换电池堆进行充电，直到更换电池堆的SOC与包括有目标电池堆的装配的电池31的SOC相等。要注意的是，当更换电池堆的SOC大于包括有目标电池堆的装配的电池31的SOC时，可以执行用于利用来自外部充电器的电能来对装配的电池31进行充电的充电控制或者可以通过继电器控制来电连接更换电池堆和辅助装置以执行用于将电能从更换电池堆放电至辅助装置的放电控制。

主控制器100（堆更换控制单元101）在由外部充电器来充电的过程中监视SOC的变化。当在步骤S304中确定更换电池堆的SOC与包括有目标电池堆的装配的电池31的SOC相等时，处理进入步骤S306以结束充电控制，然后进入步骤S307。

在步骤S307中，在更换的电池堆的SOC与包括有目标电池堆的装配的电池31的SOC相等时,关断电池组1的所有的系统主继电器SMR_B1、SMR_B2、SMR_G和SMR_P以中断更换的电池堆与外部充电器之间的连接（S307）。主控制器100例如执行用于向更换电池堆的工人输出更换的准备已经完成的指示等的控制，并且工人用更换电池堆来更换目标电池堆。

主控制器100确定是否已经用更换电池堆来更换目标电池堆（S308）。在堆更换工作完成之后，工人将来自信息处理装置的表明电池堆的更换完成的控制信号输入到主控制器100，并且主控制器100能够确定是否已经基于输入信号用更换电池堆来更换目标电池堆。

在用更换电池堆进行更换之后，主控制器100关断用于装配的电池30和31中具有高SOC的一个装配的电池的系统主继电器，并且接通用于装配的电池30和31中具有低SOC的另一个装配的电池的系统主继电器（S309）。在图7A和图7B的示例中，装配的电池30的SOC大于装配的电池31的SOC，因此，为了将装配的电池31电连接到外部充电器，将系统主继电器SMR_B1关断，而将系统主继电器SMR_B2和系统主继电器SMR_G从关状态改变至开状态。

主控制器100执行充电控制以使得利用来自外部充电器的电能来对装配的电池31进行充电（S310），直到装配的电池31的SOC达到装配的电池30的SOC。

主控制器100在由外部充电器进行充电的过程中监视SOC的变化，并且执行充电控制，直到装配的电池30和31的SOC彼此相等（S311），并且当确定装配的电池30和31的SOC彼此相等时，停止充电控制（S312）。

然后，主控制器100接通电池组1的所有的系统主继电器SMR_B1、SMR_B2、SMR_G和SMR_P（S313）。

当在步骤S303中确定在装配的电池30和31之间不存在SOC差异（电压差异）时（步骤S303中的否），主控制器100进入步骤S314，并且确定更换电池堆的SOC是否与包括有目标电池堆的装配的电池31的SOC相等（S314）。

当更换的电池堆的SOC与包括有目标电池堆的装配的电池31的SOC不相等时，执行用于利用来自外部充电器的电能来对更换电池堆进行充电的充电控制（S315）。要注意的是，如上所述，在这种情况下也一样，当更换的电池堆的SOC大于包括有目标电池堆的装配的电池31的SOC时，可以执行利用来自外部充电器的电能来对装配的电池31进行充电的充电控制或者可以通过继电器控制来电连接更换电池堆和辅助装置以执行用于将来自更换电池堆的电能放电至辅助装置的放电控制。

主控制器100在由外部充电器进行充电的过程中监视SOC的变化，当确定更换电池堆的SOC与包括有目标电池堆的装配的电池31的SOC相等时（S316），停止充电控制（S317）。

在更换电池堆的SOC与包括有目标电池堆的装配的电池31的SOC相等的状态下，主控制器100关断电池组1的所有的系统主继电器SMR_B1、SMR_B2、SMR_G和SMR_P以中断更换电池堆和外部充电器之间的连接（S318）。主控制器100例如执行用于向更换电池堆的工人输出更换的准备已经完成的指示等的控制，并且工人用更换电池堆来更换目标电池堆。主控制器100确定是否已经用更换电池堆来更换了目标电池堆（S319）。然后，主控制器100进入步骤S313。

在图7A和图7B的示例中，更换电池堆的SOC被均衡至包括有目标电池堆的装配的电池的SOC并且电池堆被更换，然后执行用于使并联电连接的装配的电池30和31的SOC均衡的SOC均衡控制，因此在电池堆的更换之后保持了存储基于来自电池组1的电能的足够行驶的电能的状态，并且可以在电池堆的更换之后减少使用外部充电器的充电时间。参考实施例对本发明的方面进行了描述，例如由主控制器100所执行的均衡控制可以通过由工人所操作的信息处理装置来进行，而且可以独立于主控制器100被配置为执行SOC均衡控制的控制装置。

Claims (16)

1.一种电源堆更换方法，所述电源堆更换方法在电源堆彼此并联电连接的电源装置中用更换电源堆来更换作为所述电源堆的一部分的目标电源堆，其特征在于所述电源堆更换方法包括：

对所述并联连接的电源堆进行放电或者充电，直到所述电源堆中的每个电源堆的电荷状态变成预定值；以及

用所述更换电源堆更换每个电荷状态通过所述放电或者充电为所述预定值的所述电源堆中的所述目标电源堆。

2.根据权利要求1所述的电源堆更换方法，其中，所述对所述并联连接的电源堆进行放电或者充电包括：对全部所述并联连接的电源堆进行放电或者充电；以及对所述电源堆中电荷状态已经达到所述预定值的一个电源堆停止放电或者充电，并且对所述电源堆中电荷状态还没有达到所述预定值的另一个电源堆进行放电或者充电，直到所述电源堆中的所述另一个电源堆的电荷状态达到所述预定值。

3.根据权利要求1所述的电源堆更换方法，其中，所述对所述并联连接的电源堆进行放电或者充电包括：对所述并联连接的电源堆中的选定的一个电源堆进行放电或者充电，直到所述电源堆中的所述选定的一个电源堆的电荷状态变成所述预定值；以及在所述电源堆中的所述选定的一个电源堆的电荷状态已经达到所述预定值之后，对所述并联连接的电源堆中的另一个电源堆进行放电或者充电，直到所述电源堆中的所述另一个电源堆的电荷状态变成所述预定值。

4.根据权利要求3所述的电源堆更换方法，其中，所述对所述并联连接的电源堆进行放电或者充电包括：对所述并联连接的电源堆进行放电，直到所述电源堆中具有低电荷状态的一个电源堆的电荷状态变成所述预定值；以及在所述电源堆中所述具有低电荷状态的一个电源堆的电荷状态已经达到所述预定值之后，对所述并联连接的电源堆中的另一个电源堆进行放电，直到所述并联连接的电源堆中的所述另一个电源堆的电荷状态变成所述预定值。

5.根据权利要求3所述的电源堆更换方法，其中，所述对所述并联连接的电源堆进行放电或者充电包括：对所述并联连接的电源堆进行充电，直到所述电源堆中具有高电荷状态的一个电源堆的电荷状态变成预定值；以及在所述电源堆中所述具有高电荷状态的一个电源堆的电荷状态已经达到所述预定值之后，对所述并联连接的电源堆中的另一个电源堆进行充电，直到所述电源堆中的所述另一个电源堆的电荷状态变成所述预定值。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的电源堆更换方法，其中，将来自所述并联连接的电源堆的放电电流输出到电力消耗装置。

7.根据权利要求6所述的电源堆更换方法，其中，所述电力消耗装置是为车辆配备的。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的电源堆更换方法，其中，所述电源堆利用从外部充电器供给的电力来进行充电。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的电源堆更换方法，还包括：

确定所述并联连接的电源堆之间是否存在电荷状态的差异。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的电源堆更换方法，其中，所述预定值是所述更换电源堆的电荷状态。

11.根据权利要求1至4、6、7和9中任一项所述的电源堆更换方法，其中，所述预定值是车辆能够利用来自所述电源装置的电能而行驶的电荷状态的下限。

12.一种电源堆更换方法，所述电源堆更换方法在电源堆彼此并联电连接的电源装置中用更换电源堆来更换作为所述电源堆的一部分的目标电源堆，其特征在于所述电源堆更换方法包括：

对所述更换电源堆进行放电或者充电，直到所述更换电源堆的电荷状态与所述并联连接的电源堆中的一个电源堆的电荷状态相等；

对所述并联连接的电源堆中的另一个电源堆进行放电或者充电，直到所述电源堆中的所述另一个电源堆的电荷状态与所述电源堆中的所述一个电源堆的电荷状态相等；以及

用经放电或者经充电的所述更换电源堆来更换所述并联连接的电源堆中的所述目标电源堆。

13.一种电源堆更换方法，所述电源堆更换方法在每个电源单元由多个电连接的电源堆形成并且所述电源单元彼此并联电连接的电源装置中，用更换电源堆来更换作为包括在所述电源单元中的任何一个中的所述电源堆的一部分的目标电源堆，其特征在于所述电源堆更换方法包括：

对所述电源单元进行放电或者充电，直到所述电源单元中的每个电源单元的电荷状态变成预定值；以及

用所述更换电源堆更换每个电荷状态通过所述放电或者充电为所述预定值的所述电源单元中包括的所述电源堆之中的所述目标电源堆。

14.根据权利要求1至13中任一项所述的电源堆更换方法，其中，所述电源单元中的每个电源单元由相同数目的单独的电池形成。

15.一种控制装置，当作为包含在电源堆彼此并联电连接的电源装置中的所述电源堆的一部分的目标电源堆被更换电源堆所更换时，所述控制装置控制所述电源堆中的每个电源堆的电荷状态，其特征在于所述控制装置包括：

堆更换控制单元，用于确定所述并联连接的电源堆之间是否存在电荷状态的差异；以及

充电/放电控制单元，用于当所述电源堆之间存在电荷状态的差异时，执行用于通过预定的电力消耗装置来对所述电源堆进行放电的放电控制或者执行用于从外部充电器对所述电源堆进行充电的充电控制，直到所述电源堆中的每个电源堆的电荷状态变成预定值。

16.一种存储在控制装置上可执行的控制程序的计算机可读存储介质，所述控制装置连接至其中电源堆彼此并联电连接的电源装置并且执行用更换电源堆来更换作为所述电源堆的一部分的目标电源堆的维护模式，所述控制程序使得所述控制装置执行用于以下处理的指令，以：

确定所述并联连接的电源堆之间是否存在电荷状态的差异；以及

当所述电源堆之间存在电荷状态的差异时，执行用于通过预定的电力消耗装置来对所述电源堆进行放电的放电控制或者执行用于从外部充电器对所述电源堆进行充电的充电控制，直到所述电源堆中的每个电源堆的电荷状态变成预定值。

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