CN103688438A - 蓄电系统以及用于判别蓄电块的状态的方法 - Google Patents

Abstract

在多个蓄电元件并联连接的蓄电块中，判别各蓄电元件所含的电流断路器的工作状态。蓄电系统包括：具有并联连接的多个蓄电元件的蓄电块；检测蓄电块的电压的电压传感器；以及判别蓄电块的状态的控制器。各蓄电元件具有切断蓄电元件的内部的电流路径的电流断路器。控制器使用由电压传感器检测到的检测电压来计算在蓄电块流动的推定电流值。另外，控制器使用第一比率和第二比率的对应关系来判别电流断路器是否处于切断状态。第一比率是指推定电流值与在蓄电块流动的基准电流值的比率。第二比率是指构成蓄电块的蓄电元件的总数与未处于切断状态的电流断路器的总数的比率。

Description

蓄电系统以及用于判别蓄电块的状态的方法

技术领域

本发明涉及在分别具有电流断路器的多个蓄电元件并联连接而成的蓄电块（蓄电构件）中判别电流断路器的工作状态的蓄电系统。 

背景技术

专利文献1所记载的组合电池中，在并联连接多个电池的结构中对并联连接的各单电池连接了熔断器。熔断器通过在流过了过大的电流时熔断来切断电流路径。另外，专利文献2中所记载的技术中，根据电池的内部电阻的变化来检测包含在电池中的电流切断机构的工作。 

专利文献1：日本特开平05－275116号公报 

专利文献2：日本特开2008－182779号公报 

专利文献3：日本特开2011－135657号公报 

发明内容

在多个电池并联连接的结构中，在电流断路器未工作的电池流动的电流值按照电流断路器的工作数目而变化。具体来说，当电流断路器的工作数目增加时，在电流断路器未工作的电池流动的电流值上升，对电池的电流负荷增加。因此，在控制电池的充放电时，需要检测电流断路器的工作。本发明是利用与专利文献2中所记载的技术不同的方法来检测电流断路器的工作的发明。 

作为本申请第一发明的蓄电系统包括：具有并联连接的多个蓄电元件的蓄电块；检测蓄电块的电压的电压传感器；以及判别蓄电块的状态的控制器。各蓄电元件具有切断蓄电元件的内部的电流路径的电流断路器。控 制器使用由电压传感器检测到的检测电压来计算在蓄电块流动的推定电流值。另外，控制器使用第一比率和第二比率的对应关系来判别电流断路器是否处于切断状态。第一比率是指推定电流值与在蓄电块流动的基准电流值的比率。第二比率是指构成蓄电块的蓄电元件的总数与未处于切断状态的电流断路器的总数的比率。 

通过利用第一比率和第二比率具有特定的对应关系，能够判别电流断路器是否为切断状态。第一比率能根据推定电流值和基准电流值来计算。对于第二比率中的构成蓄电块的蓄电元件的总数是预先知道的。因此，能够根据第一比率和第二比率的对应关系来计算未处于切断状态的电流断路器的总数。如果从构成蓄电块的蓄电元件的总数中减去未处于切断状态的电流断路器的总数，就能够确定处于切断状态的电流断路器的总数(切断数)。如果切断数从0变为正整数，就能够判别为电流断路器变为切断状态的情况。 

在使用电流传感器检测在蓄电块流动的电流值时，可以使用被电流传感器检测到的电流值(检测电流值)来作为基准电流值。推定电流值根据检测电压来计算，检测电压与切断数相应地变化。在此，当电流断路器变为切断状态时，具有处于切断状态的电流断路器的蓄电元件中不流过电流，因此蓄电块的电压与不包含处于切断状态的电流断路器的蓄电块的电压相比容易变化。 

因此，根据检测电压计算的推定电流值成为反映了切断数的值。另一方面，检测电流值是流过蓄电块的电流值，不依赖于切断数。换句话说，即使电流断路器变成切断状态，检测电流值也不变化，因此能够作为判别电流断路器的切断状态时的基准电流值来使用。 

根据推定电流值和检测电流值计算的第一比率与第二比率存在对应关系，因此，通过利用该对应关系，能够判别电流断路器处于切断状态，或者确定处于切断状态的电流断路器的数量。 

当串联连接有多个蓄电块时，作为基准电流值，可以设为不包含处于切断状态的电流断路器的蓄电块(称作正常的蓄电块)中的推定电流值。 如上述那样，用于推定电流值的计算的检测电压与切断数相应地变化。因此，如果使用正常的蓄电块的推定电流值作为成为比较对象的基准电流值，则第一比率和第二比率变成特定的对应关系。通过采用该对应关系，能够判别电流断路器变成切断状态，或者确定处于切断状态的电流断路器的总数。 

可以将表示各蓄电块与处于切断状态的电流断路器的总数的对应关系的信息存储在存储器中。在此，通过参照存储于存储器中的信息，能够确定不包含处于切断状态的电流断路器的蓄电块。并且，能够将已确定的蓄电块的推定电流值用作基准电流值。在存在多个不包含处于切断状态的电流断路器的蓄电块时，可以使用这些蓄电块的推定电流值的中央值作为基准电流值。或者，可以使用将在以中央值为基准的预定范围内所包含的多个推定电流值平均而得的值作为基准电流值。 

控制器可以在满足下式(I)的条件时判别为电流断路器是切断状态。 

$\frac{I1}{I2}\×\frac{N-m}{N}=1...\left(I\right)$

在式(I)中，I1是推定电流值，I2是基准电流值，N是构成蓄电块的蓄电元件的总数，m是处于切断状态的电流断路器的总数。 

I1/I2的值变为与N/(N－m)的值相等。因此，如果将N/(N－m)的倒数与I1/I2的值相乘，则相乘后的值变为1。通过确认该条件，能够判别电流断路器处于切断状态。 

作为电流断路器，可使用熔断器、PTC元件、或电流切断阀。熔断器通过熔断来切断电流路径。PTC元件通过随着电阻温度上升而上升来切断电流路径。电流切断阀，与蓄电元件的内压上升相应地发生变形，切断电流路径。 

本申请第二发明是判别具有并联连接的多个蓄电元件的蓄电块的状态的方法。各蓄电元件具有切断蓄电元件的内部的电流路径的电流断路器。首先，使用由电压传感器检测到的检测电压来计算在蓄电块流过的推定电流值。然后，利用本申请第一发明中说明的第一比率和第二比率的对应关 系，判别电流断路器是否处于切断状态。在本申请第二发明中，也能得到与本申请第一发明同样的效果。 

附图说明

图1是表示电池系统的结构的图。 

图2是表示电池组的结构的图。 

图3是表示单电池的结构的图。 

图4是表示在实施例1中确定切断数的处理的流程图。 

图5是表示电池块(电池构件)和切断数的对应关系的映射。 

图6是表示在实施例2中确定切断数的处理的流程图。 

图7是表示在实施例2的变形例中确定切断数的处理的流程图。 

具体实施方式

以下，对本发明的实施例进行说明。 

实施例1 

使用图1对作为本发明的实施例1的电池系统(相当于蓄电系统)进行说明。图1是表示电池系统的结构的图。本实施例的电池系统被装载在车辆。 

作为车辆，有混合动力车、电动车。混合动力车，除了后述的电池组之外还具备发动机或燃料电池作为使车辆行驶的动力源。电动车，仅具备后述的电池组作为使车辆行驶的动力源。 

在与电池组10的正极端子相连接的正极线PL，设有系统主继电器SMR－B。系统主继电器SMR－B通过接受来自控制器40的控制信号而在接通和断开之间进行切换。在与电池组10的负极端子相连接的负极线NL，设有系统主继电器SMR－G。系统主继电器SMR－G通过接受来自控制器40的控制信号而在接通和断开之间进行切换。 

在系统主继电器SMR－G，并联连接有系统主继电器SMR－P和电流限制电阻R。系统主继电器SMR－P和电流限制电阻R被串联连接。 系统主继电器SMR－P通过接受来自控制器40的控制信号而在接通和断开之间进行切换。电流限制电阻R用于抑制在将电池组10与负载(具体来说是后述的升压电路32)相连接时冲击电流流动。 

在将电池组10与负载相连接时，控制器40将系统主继电器SMR－B、SMR－P从断开切换到接通。由此，能够在电流限制电阻R中流过电流，能够抑制冲击电流流动。 

接着，控制器40将系统主继电器SMR－G从断开切换到接通后，将系统主继电器SMR－P从接通切换到断开。由此，完成电池组10和负载的连接，图1所示的电池系统变为起动状态(Ready－On)。另一方面，在切断电池组10和负载的连接时，控制器40将系统主继电器SMR－B、SMR－G从接通切换到断开。由此，图1所示的电池系统的工作停止。 

升压电路33将电池组10的输出电压升压，将升压后的电力输出到变换器(inverter)34。另外，升压电路33能够将变换器34的输出电压降压，将降压后的电力输出到电池组10。升压电路33接受来自控制器40的控制信号而进行工作。在本实施例的电池系统中使用了升压电路33，但也能省略升压电路33。 

变换器34将从升压电路33输出的直流电转换为交流电，将交流电输出到电动发电机35。另外，变换器34将电动发电机35所生成的交流电转换为直流电，将直流电输出到升压电路33。作为电动发电机35，例如能够使用三相交流电动机。 

电动发电机35接受来自变换器34的交流电而生成用于使车辆行驶的动能。在使用电池组10的输出电力而使车辆行驶时，由电动发电机35生成的动能被传递到车轮。 

在使车辆减速或者使车辆停止时，电动发电机35将在车辆制动时产生的动能转换为电能(交流电)。变换器34将电动发电机35所生成的交流电转换为直流电，将直流电输出到升压电路33。升压电路33将来自变换器34的电力输出到电池组10。由此，能够将再生电力储存在电池组10中。 

图2表示电池组10的结构。电池组10具有串联连接的多个电池块(相 当于蓄电块)11。通过串联连接多个电池块11，能够确保电池组10的输出电压。在此，电池块11的数量可以考虑对电池组10所要求的电压而适当地设定。 

各电池块11具有并联连接的多个单电池(相当于蓄电元件)12。通过并联连接多个单电池12，能够增加电池块11(电池组10)的满充电容量，能够延长在使用电池组10的输出而使车辆行驶时的距离。构成各电池块11的单电池12的数量能够考虑对电池组10所要求的满充电容量而适当地设定。在此，将构成电池块11的单电池12的数量设为N。 

由于多个电池块11被串联连接，所以在各电池块11中流过相等的电流。由于在各电池块11中并联连接有多个单电池12，所以流过各单电池12的电流值为将流过电池块11的电流值除以构成电池块11的单电池12的数量(总数)而得到的电流值。具体而言，在构成电池块11的单电池12的总数是N个，流过电池块11的电流值是Is时，流过各单电池12的电流值为Is/N。在此，设为在构成电池块11的多个单电池12中未产生内部电阻的偏差。 

作为单电池12，能够使用镍氢电池、锂离子电池这样的二次电池。另外，能够使用双电层电容器(电容器)来取代二次电池。例如，能够使用18650型的电池作为单电池12。18650型的电池是所谓的圆筒型的电池，直径是18mm，长度是65.0mm。圆筒型的电池是指，电池壳形成为圆筒状，在电池壳的内部收容有进行充放电的发电要素。在后面叙述发电要素的结构。 

如图3所示，单电池12具有发电要素12a和电流断路器12b。发电要素12a和电流断路器12b被收容在构成单电池12的封装(外装)的电池壳中。发电要素12a是进行充放电的要素，具有正极板、负极板以及配置在正极板与负极板之间的分隔件。正极板具有集电板和形成在集电板的表面的正极活性物质层。负极板具有集电板和形成在集电板的表面的负极活性物质层。正极活性物质层包含正极活性物质、导电剂等，负极活性物质层包含有负极活性物质、导电剂等。 

使用锂离子二次电池作为单电池12时，例如能够用铝形成正极板的集电板，用铜形成负极板的集电板。另外，能够使用例如LiCo_1/3Ni_1/3Mn_1/3O₂作为正极活性物质，使用例如碳作为负极活性物质。在分隔件、正极活性物质层以及负极活性物质层中渗入电解液。还能够取代使用电解液，在正极板与负极板之间配置固体电解质层。 

电流断路器12b用于切断单电池12的内部的电流路径。即，通过电流断路器12b进行工作(动作)，切断单电池12的内部的电流路径。作为电流断路器12b，能够使用例如熔断器、PTC(Positive TemperatureCoefficient)元件或电流切断阀。这些电流断路器12b既能单独使用，也能一起使用。 

作为电流断路器12b的熔断器根据流过熔断器的电流而熔断。通过使熔断器熔断，能够机械地切断单电池12的内部的电流路径。由此，能够防止发电要素12a中流过过大的电流，保护单电池12(发电要素12a)。作为电流断路器12b的熔断器既能够收容在电池壳中，还能够设置于电池壳的外部。在电池壳的外部设置熔断器的情况下，对各单电池12设置熔断器，熔断器与单电池12串联连接。 

作为电流断路器12b的PTC元件配置在单电池12的电流路径中，与PTC元件的温度上升相应地使电阻增加。当流过PTC元件的电流增加时，由于焦耳热而PTC元件的温度上升。PTC元件的电阻与PTC元件的温度上升相应地增加，由此能够在PTC元件中切断电流。由此，能够防止发电要素12a中流过过大的电流，保护单电池12(发电要素12a)。 

作为电流断路器12b的电流切断阀通过与单电池12的内压上升相应地发生变形，断开与发电要素12a的机械连接，能够切断单电池12的内部的电流路径。单电池12的内部为密闭状态，若由于过充电等而从发电要素12a产生气体，则单电池12的内压上升。在从发电要素12a产生了气体时，单电池12(发电要素12a)变为异常状态。与单电池12的内压上升相应地使电流切断阀发生变形，由此能够断开与发电要素12a的机械连接。由此，能够阻止处于异常状态的发电要素12a中流过充放电电流，保护单电池12 (发电要素12a)。 

图1所示的监视单元(相当于电压传感器)20检测各电池块11的电压，将检测结果输出到控制器40。温度传感器31检测各电池块11的温度，将检测结果输出到控制器40。在此，温度传感器31既能够设置于各电池块11，还能够对电池组10仅设置一个。 

电流传感器32检测流过电池组10的电流值，将检测结果输出到控制器40。例如，在将电池组10进行放电时，能够使用正值作为被电流传感器32检测到的电流值。另外，在将电池组10进行充电时，能够使用负值作为被电流传感器32检测到的电流值。电流传感器32只要能检测流过电池组10的电流值即可，还能够不设置于正极线PL上而设置于负极线NL上。另外，还能够使用多个电流传感器32。当考虑成本、体积等时，优选如本实施例那样对1个电池组10使用1个电流传感器32。 

控制器40内置存储器41，存储器41存储有用于使控制器40工作的程序、特定的信息。存储器41也能够设置在控制器40的外部。 

如上述那样，流过各电池块11的电流值能够使用电流传感器32进行检测。由于构成电池组10的多个电池块11被串联连接，所以，通过使用电流传感器32，能够检测流过各电池块11的电流值。将此处的电流值称作检测电流值。 

另一方面，能够根据各电池块11的电压值来推定流过各电池块11的电流值。将此处的电流值称作推定电流值。在后面叙述推定推定电流值的方法。 

检测电流值Ir和推定电流值Im具有下列式(1)的关系。 

$I_m=I_r\×\frac{N}{N-m}...\left(1\right)$

在式(1)中，N是构成各电池块11的单电池12的总数。m表示在各电池块11中处于工作状态的电流断路器12b的总数(切断数)。由于电流断路器12b设置在各单电池12，所以切断数m为具有处于工作状态的电流断路器12b的单电池12的总数。当在电池块11中所有的电流断路器12b 不工作时，切断数m为0。 

当电流断路器12b工作时，电池块11的内部电阻与处于工作状态的电流断路器12b的数量相应地上升。即，电流断路器12b工作之前的电池块11的内部电阻Ra和电流断路器12b工作后的电池块11的内部电阻Rb具有下列式(2)所示的关系。 

$\mathrm{Rb}=\mathrm{Ra}\×\frac{N}{N-m}...\left(2\right)$

在电流断路器12b工作时，切断数m为1以上，“N/(N－m)”的值为大于1的值，因此，内部电阻Rb高于内部电阻Ra。 

推定电流值Im具有下列式(3)所示的关系。 

$I_m=\frac{I_r\×\frac{N}{N-m}R}{\frac{N}{M}R}...\left(3\right)$

在式(3)中，R表示电池块11的内部电阻。式(3)的右边的分子相当于电池块11的电压变化量△V。电压变化量△V与电池块11的内部电阻变化相应地变化。电压变化量△V根据电池块11的OCV(Open CircuitVoltage)和被监视单元20检测到的电池块11的电压值(CCV：ClosedCircuit Voltage)进行计算。 

由于切断数m不清楚，所以不能根据切断数m来计算式(3)的右边的分子的值。但是，通过如上述那样，检测电池块11的电压值，能够确定式(3)的右边的分子的值。 

电池块11的OCV是电池组10(电池块11)与负载未连接时的电池块11的电压(起始电压(起電圧))。电池块11的CCV是电池组10(电池块11)与负载连接时的电池块11的电压。在对电池块11进行放电时，电池块11的OCV和CCV具有下列式(4)的关系。在此，将放电电流值设为正值，充电电流值成为负值。 

OCV＝CCV+IR    …(4) 

在式(4)中，I是流过电池块11的电流值，相当于检测电流值Ir。R 是电池块11的内部电阻，在电流断路器12b工作时为与切断数m对应的内部电阻。如果将式(4)变形，能得到下列式(5)，式(5)相当于式(3)的右边的分子。 

IR＝OCV-CCV＝ΔV    …(5) 

式(3)的右边的分母是在电流断路器12b不工作时(切断数m为0时)预先通过实验等求出的电池块11的内部电阻。在推定推定电流值Im时，由于切断数m不清楚，所以使用在切断数m为0时预先求出的内部电阻(＝R×N/N)作为电池块11的内部电阻。内部电阻由于依赖于电池块11的温度、电池块11的SOC(State of Charge)，所以能预先求出与温度、SOC相应的内部电阻。在这种情况下，可以为，如果确定了温度、SOC，则确定内部电阻。SOC是当前的充电容量相对于电池块11的满充电容量的比例。 

当将式(3)变形时，能得到下列式(6)。 

$I_m=I_r\×\frac{N}{N-m}...\left(6\right)$

在式(6)中，电流断路器12b未工作时，换句话说，在切断数m为0时，推定电流值Im与检测电流值Ir相等。而在电流断路器12b工作了时，推定电流值Im与检测电流值Ir不同，推定电流值Im和检测电流值Ir的关系与切断数m相应地变化。 

如果比较同一定时下所取得的推定电流值Im和检测电流值Ir，则能够根据式(6)计算切断数m。由于式(6)所示的N是固定值，所以如果取得推定电流值Im和检测电流值Ir，就能够计算切断数m。 

在此，检测电流值Ir中包含电流传感器32的检测误差。由于电流传感器32的检测误差是一定值，所以检测电流值Ir越小，检测电流值Ir中包含的检测误差的比例越增加。换句话说，检测电流值Ir越大，能使检测电流值Ir中包含的检测误差的比例越低。因此，如果在检测电流值Ir是尽量大的值时计算切断数m，则能在使由电流传感器32的检测误差造成 的影响降低的状态下计算切断数m。 

另外，如果考虑检测电流值Ir中包含的噪声的影响等，则优选不使用瞬间地被电流传感器32检测到的电流值，而在预定期间内考虑被电流传感器32检测到的电流值的变动(举动)来确定检测电流值Ir。例如，能够使用在预定期间内检测到的电流值的平方平均值作为检测电流值Ir。 

如果切断数m从0开始增加，则能够判别在电池块11中电流断路器12b进行了工作。另外，能够通过切断数m来确定处于工作状态的电流断路器12b的数量。由于作为电流断路器12b的电流切断阀、熔断器机械地切断电流路径，所以切断数m只增加。另一方面，作为电流断路器12b的PTC元件根据PTC元件的温度切断电流路径或者电流路径导通。因此，切断数m增加或者减少。 

图4是表示确定切断数m的处理的流程图。图4所示的处理是通过控制器40以预定的周期进行的。确定切断数m的处理针对各电池块11来进行。 

在步骤S101中，控制器40根据电流传感器32的输出取得检测电流值Ir。另外，控制器40使用被监视单元20检测到的各电池块11的电压值来计算推定电流值Im。在后面叙述计算推定电流值Im的处理。 

在步骤S102中，控制器40判别在步骤S101所取得的检测电流值Ir和推定电流值Im的比率是否在预定范围内。具体来说，控制器40判别检测电流值Ir与推定电流值Im的比率是否满足下列式(7)所示的条件。 

$\frac{N}{N-m}\×(1-\mathrm{\α})\≤\frac{I_m}{I_r}\≤\frac{N}{N-m}\×(1+\mathrm{\α})...\left(7\right)$

式(7)所示的α是容许误差的值，能够在小于1的范围内适当地设定。与容许值α相关的信息能存储在存储器41中。由于检测电流值Ir中包含电流传感器32的检测误差、噪声等，推定电流值Im中包含推定误差，所以有时比率(Im/Ir)与值(N/(N－m))不一致。因此，在本实施例中，考虑误差、噪声等来设定容许值α。此外，也可以不设定容许值α， 在这种情况下，容许值α为0。 

容许值α能与数N相应地变更。即，数N越多，可以使容许值α越小。换句话说，数N越少，可以使容许值α越大。数N越多，各单电池12相对于构成电池块11的单电池12的总数N所占的比例越低。因此，数N越多，值(N/(N－m))越难变化，因而数N越多，越能减小容许值α。由于数N是在构成电池组10时预先设定的，所以只要根据数N来预先决定容许值α即可。 

由于切断数m是0或正整数，所以控制器40能一边使切断数m改变，一边计算N/(N－m)的值。并且，控制器40判别相对于计算出的值(N/(N－m))，比率(Im/Ir)是否满足式(7)所示的条件。比率(Im/Ir)满足式(7)所示的条件时的数m为在电池块11中处于工作状态的电流断路器12b的总数(切断数)。 

在比率(Im/Ir)满足式(7)所示的条件时，进入步骤S103的处理。而在比率(Im/Ir)不满足式(7)所示的条件时，结束图4所示的处理。 

在步骤S103中，控制器40将比率(Im/Ir)满足式(7)所示的条件时的数m确定为切断数m。 

在确定切断数m之后，控制器40能够根据切断数m来控制电池组10的充放电。 

在电池块11中，当电流断路器12b工作时，具有处于工作状态的电流断路器12b的单电池12中没有流过电流。另外，在与具有处于工作状态的电流断路器12b的单电池12并联连接的其他单电池12中，流过在具有处于工作状态的电流断路器12b的单电池12中流动的预定的电流。在此，不限制流过电池组10(电池块11)的电流值Is时，流过其他单电池12的电流值变为Is/(N－m)。由于“N－m”的值小于“N”的值，所以流过其他单电池12的电流值上升。 

当流过单电池12的电流值上升时，换句话说当对单电池12的电流负荷增加时，有可能发生高速劣化。另外，在使用了锂离子二次电池作为单电池12时，有可能析出锂。并且，当流过单电池12的电流值上升时，电 流断路器12b变得容易工作。 

控制器40能够在确定了切断数m时根据该切断数m来决定用于控制电池组10的充放电的电流指令值。具体而言，作为电流指令值，控制器40能够与切断数m增加相应地使电池组10的充放电电流下降。控制器40能根据下列式(8)来设定电流指令值。 

$I_s\left(2\right)=I_s\left(1\right)\×\frac{N-m}{N}...\left(8\right)$

在式(8)中，Is(1)是电流断路器12b工作之前的电流指令值，Is(2)是电流断路器12b工作之后的电流指令值。从式(8)可知，在切断数m为1以上时，“(N－m)/N”的值为小于1的值，所以电流指令值Is(2)变为小于电流指令值Is(1)。 

控制器40能够根据电流指令值Is(2)来控制电池组10的充放电。具体而言，控制器40根据电流指令值Is(2)使容许电池组10的充电的上限电力下降，或者使容许电池组10的放电的上限电力下降。在使上限电力下降时，能够将“(N－m)/N”的值与下降之前的上限电力相乘。通过使容许电池组10的充放电的上限电力下降，能够限制流过电池组10(单电池12)的电流值。 

在切断数m为“N”时，在构成电池块11的所有的单电池12中电流断路器12b都进行工作，在电池组10中不能流过电流。因此，在切断数m接近“N”时，控制器40能够使得不进行电池组10的充放电。具体而言，控制器40能够将容许电池组10的充放电的上限电力设定为0kW。另外，控制器40能够将系统主继电器SMR－B、SMR－G、SMR－P断开。 

电池组10的充放电控制不仅能够在图1所示的电池系统起动时进行，还能够在将外部电源的电力提供给电池组10时、将电池组10的电力提供给外部设备时进行。外部电源是指设置于车辆的外部的电源，作为外部电源，例如能使用商用电源。外部设备是指配置在车辆的外部的电子设备，是接受来自电池组10的电力而进行工作的电子设备。作为外部设备，例如 能使用家电产品。 

在将外部电源的电力提供给电池组10时，能使用充电器。充电器能够将来自外部电源的交流电转换为直流电，将直流电提供给电池组10。充电器既能够装载在车辆，也能够在车辆的外部与车辆单独地设置。另外，考虑到外部电源的电压和电池组10的电压，充电器能够转换电压值。控制器40能够通过控制充电器的工作而使电池组10的电流值(充电电流)下降。 

在将电池组10的电力提供给外部设备时，能使用供电装置。供电装置能将来自电池组10的直流电转换为交流电，将交流电提供给外部设备。另外，考虑到电池组10的电压和外部设备的工作电压，供电装置能够转换电压值。控制器40能通过控制供电装置的工作而使电池组10的电流值(放电电流)下降。 

通过与切断数m相应地限制流过电池组10的电流值，能抑制对单电池12的电流负荷上升。另外，也能限制流过未工作的电流断路器12b的电流值，能抑制电流断路器12b变得容易工作。 

在本实施例中，由于能够与切断数m相应地控制电池组10的充放电，所以能够高效地进行电池组10的充放电控制。仅检测电流断路器12b的工作状态，有时会导致过度地限制电池组10的充放电。与此相对，通过掌握切断数m，能够与切断数m相应地限制电池组10的充放电，能够抑制过度地限制电池组10的充放电。 

接着，对计算推定电流值Im的方法进行说明。推定电流值Im只要能使用被监视单元20检测到的电池块11的电压值来计算出即可，并不限于以下说明的计算方法。 

对计算推定电流值Im的方法进行说明。 

使用被监视单元20检测到的电池块11的电压值、与在前一次处理中所推定的电池块11的SOC对应的OCV、以及预先通过实验等求出的电池块11的内部电阻，能够计算推定电流值Im。通过将从电池块11的检测电压值减去OCV而得到的值除以内部电阻，能够计算推定电流值Im。电池块11的内部电阻有时依赖于电池块11的温度、SOC，所以可以预先求出 与温度、SOC相应的内部电阻。在这种情况下，可以为如果确定了温度、SOC，则确定内部电阻。与温度、SOC相应的内部电阻能够作为映射、函数保存在存储器中。 

在此，在计算推定电流值Im时的初次处理中，能使用被监视单元20检测到的电池块11的电压值作为电池块11的OCV。如果对推定电流值Im进行累计，则能推定当前的电池块11的SOC。在日本特开2008－243373号公报等中，记载有使用电池模型来计算推定电流值Im的技术。在此，在视为“△V=IR”的条件下，能使用电池模型来计算推定电流值Im。 

众所周知，单电池12随着时间的经过发生磨损而劣化。因此，在计算推定电流值Im时，可以与磨损劣化相应地修正用于推定电流值Im的计算的电阻。例如，通过预先进行实验，能够取得电池块11(单电池12)的电阻变化率。电阻变化率是将处于劣化状态的电池块11的电阻除以处于初始状态的电池块11的电阻而得到的值。 

初始状态是指电池块11未劣化的状态，例如是刚制造出电池块11的状态。当电池块11发生劣化时，电池块11的电阻上升。因此，电阻变化率将1作为初始值而增加。作为用于推定电流值Im的计算的电阻，能够使用将当前的电阻变化率乘以修正前的电阻而得到的值。 

另一方面，在与电池块11的SOC相应地确定用于推定电流值Im的计算的电池块11的内部电阻时，需要高精度地推定电池块11的SOC。在此，通过使用推定电流值Im，能够推定电池块11的SOC。 

首先，通过在预定时间内对推定电流值Im进行累计，能够计算累计值ΣIm。当将电池块11的满充电容量设为Cf时，电池块11的SOC的变化量△SOC用下列式(9)来表示。 

$\mathrm{\ΔSOC}=\frac{{\mathrm{\ΣI}}_m}{\mathrm{Cf}}\×100...\left(9\right)$

如果将计算出的变化量△SOC与在计算变化量△SOC之前的电池块11的SOC相加，则能得到当前的电池块11的SOC。在此，在电流断路器 12b进行工作时，电池块11的满充电容量Cf与切断数m相应地变化。具体而言，切断数m越增加，电池块11的满充电容量Cf越下降。 

当将电流断路器12b工作之前的电池块11的满充电容量设为Cf1，将电流断路器12b工作之后的电池块11的满充电容量设为Cf2时，满充电容量Cf1、Cf2具有下列式(10)所示的关系。 

$\mathrm{Cf}2=\mathrm{Cf}1\×\frac{N-m}{N}...\left(10\right)$

在式(10)中，N是构成电池块11的单电池12的数量，m是切断数。如果切断数m已知，则在使用式(9)计算变化量△SOC时，能够与切断数m相应地改变满充电容量Cf。 

在此，推定电流值Im如实施例1中说明的那样，相对于检测电流值Ir具有式(6)所示的关系。若考虑式(6)，则推定电流值Im的累计值ΣIm为将N/(N－m)与检测电流值Ir的累计值ΣIr相乘而得到的值。在式(9)中，将满充电容量Cf设为初始值，换句话说将满充电容量Cf设为不包含处于工作状态的电流断路器12b的电池块11的满充电容量。此时，变化量△SOC用下列式(11)来表示。 

$\mathrm{\ΔSOC}=\frac{{\mathrm{\ΣI}}_r\×\frac{N}{N-m}}{\mathrm{Cf}}\×100=\frac{{\mathrm{\ΣI}}_r}{\mathrm{Cf}}\×\frac{N}{N-m}\×100...\left(11\right)$

$\mathrm{\ΔSOC}=\frac{{\mathrm{\ΣI}}_r}{\mathrm{Cf}2}\×100=\frac{{\mathrm{\ΣI}}_r}{\mathrm{Cf}1\×\frac{N-m}{N}}\×100=\frac{{\mathrm{\ΣI}}_r}{\mathrm{Cf}1}\×\frac{N}{N-m}\×100...\left(12\right)$

上述式(11)变成与使用对检测电流值Ir进行累计而得的值ΣIr和与切断数m相应地改变电池块11的满充电容量而得的值来计算变化量△SOC的式(12)相同。根据检测电流值Ir的累计值ΣIr和与切断数m相应的满充电容量而计算的变化量△SOC，变成与将满充电容量设为初始 值、根据推定电流值Im的累计值ΣIm而计算的变化量△SOC相等。 

因此，在计算变化量△SOC时，如果使用推定电流值Im，则即使不与切断数m相应地改变电池块11的满充电容量Cf，也能计算与切断数m相应的变化量△SOC。即，在将电池块11的满充电容量Cf设为初始值的状态下，仅对推定电流值Im进行累计，就能够高精度地推定变化量△SOC。 

已知：推定推定电流值Im时的误差通常不具有不均匀(offset)成分，具有如果在长期间内对推定电流值Im进行累计，则SOC误差接近0的特性。因此，在推定变化量△SOC时，通过使用推定电流值Im，能够使变化量△SOC的推定精度提高。 

在计算推定电流值Im时，如实施例1中说明的那样，能够与电池块11(单电池12)的劣化(电阻的变化)相应地修正推定电流值Im。另一方面，由于在电池块11发生劣化时电池块11的满充电容量下降，所以可以与电池块11的劣化相应地修正电池块11的满充电容量。 

具体而言，首先，通过预先进行实验，能够取得电池块11的容量维持率。容量维持率是指将处于劣化状态的电池块11的满充电容量除以处于初始状态的电池块11的满充电容量而得到的值。电池块11的劣化越发展，容量维持率以1作为初始值而越下降。在计算变化量△SOC时，作为式(9)所示的满充电容量Cf，能够使用将与当前的时间相应的容量维持率与作为初始值的满充电容量相乘而得到的值。 

通过考虑电池块11的劣化来修正推定电流值Im、满充电容量Cf，能够使电池块11的SOC的推定精度提高。 

另一方面，不仅能够根据推定电流值Im来计算电池块11的SOC，还能根据检测电流值Ir来计算电池块11的SOC。并且，也能够通过对两个SOC进行加权，推定电池块11的SOC。在此，例如能够使对根据推定电流值Im而计算的SOC的加权大于对根据检测电流值Ir而计算的SOC的加权。 

在根据检测电流值Ir计算SOC时，需要与切断数m相应地修正电池 块11的满充电容量Cf。在这种情况下，需要预先确定切断数m。另外，在根据检测电流值Ir计算SOC时，能够使用在短时间期间所取得的检测电流值Ir作为检测电流值Ir。若是短时间，则能够减少检测电流值Ir中包含的误差的成分。 

实施例2 

对作为本发明的实施例2的电池系统进行说明。对具有与实施例1中说明过的部件相同的功能的部件使用同一标号，并省略详细的说明。以下，主要说明与实施例1的不同点。 

在实施例1中，在各电池块11中比较在同一时期所取得的检测电流值Ir和推定电流值Im，来计算切断数m。在本实施例中，通过比较构成电池组10的多个电池块11中的任意两个电池块11的推定电流值Im来计算切断数m。 

电流断路器12b的工作通常不是频繁发生的。因此，在构成电池组10的多个电池块11中混合存在包含处于工作状态的电流断路器12b的电池块11和不包含处于工作状态的电流断路器12b的电池块11。因而，通过比较不包含处于工作状态的电流断路器12b的电池块11的推定电流值Im和包含处于工作状态的电流断路器12b的电池块11的推定电流值Im，能够计算切断数m。 

如实施例1中说明的那样，不包含处于工作状态的电流断路器12b的电池块11的推定电流值Im与检测电流值Ir相等。在此，在实施例1中计算了比率(Im/Ir)，但也可以使用不包含处于工作状态的电流断路器12b的电池块11的推定电流值Im、换句话说切断数m为0的电池块11的推定电流值Im来取代检测电流值Ir。 

在各电池块11中是否包含处于工作状态的电流断路器12b，只要如图5所示那样作成表示各电池块11和切断数m的对应关系的映射，根据该映射进行判别即可。图5所示的映射表示用于确定各电池块11的序号和与各电池块11对应的切断数m的关系。 

图5所示的映射能够存储在存储器41中。切断数m的初始值为0。 在通过后述的切断数m的计算，所确定的电池块11的切断数m变为大于0的值时，在映射中将与所确定的电池块11对应的切断数m变更为计算后的值即可。 

在存在多个切断数m为0的电池块11时，例如可以确定这些电池块11的推定电流值Im中的表示中央值的推定电流值Im。中央值是指在按大小顺序排列推定电流值Im时位于中央的值。或者，可以确定在以作为中央值的推定电流值Im为基准的预定范围内所包含的多个推定电流值Im，计算这些推定电流值Im的平均值。该值(中央值或平均值)成为推定电流值(代表值)Im。通过比较推定电流值(代表值)Im和各电池块11的推定电流值Im，能够计算切断数m。 

图6是表示在本实施例中确定切断数m的处理的流程图。图6所示的处理以预定的周期进行，通过控制器40来执行。图6所示的处理对各电池块11进行。 

在步骤S201中，控制器40计算各电池块11的推定电流值Im_b。推定电流值Im_b能够通过实施例1中说明的方法来计算。在步骤S202中，控制器40确定推定电流值(代表值)Im_r。推定电流值(代表值)Im_r能够通过上述的方法来确定。 

在步骤S203中，控制器40使用推定电流值(代表值)Im_r和各电池块11的推定电流值(比较值)Im_b来判别在各电池块11中电流断路器12b是否进行了工作。具体而言，控制器40判别推定电流值(代表值)Im_r和推定电流值(比较值)Im_b是否满足下列式(13)的条件。 

$\frac{I_{m\_b}}{I_{m\_r}}=\frac{N}{N-m}...\left(13\right)$

控制器40一边改变数m，一边计算N/(N－m)的值，判别算出值(N/(N－m))是否与比率(Im＿b/Im＿r)相等。在算出值(N/(N－m))等于比率(Im_b/Im_r)时，进入步骤S204的处理。在算出值(N/(N－m))与比率(Im＿b/Im＿r)不同时，结束图6所示的处理。 

在此，当产生推定电流值Im的推定误差、多个电池块11的劣化的偏差等时，有时比率(Im＿b/Im＿r)和算出值(N/(N－m))不一致。因此，还可以设定容许值β，判别比率(Im＿b/Im＿r)是否满足下列式(14)的条件。与容许值β相关的信息能够存储在存储器41中。 

$\frac{N}{N-m}\×(1-\mathrm{\β})\≤\frac{I_{m\_b}}{I_{m\_r}}\≤\frac{N}{N-m}\×(1+\mathrm{\β})...\left(14\right)$

容许值β能够与数N相应地变更。即，数N越多，能使容许值β越小。换句话说，数N越少，能使容许值β越大。数N越多，各单电池12相对于构成电池块11的单电池12的总数N所占的比例越低。因此，数N越多，值(N/(N－m))越难变化，所以数N越多，能使容许值β越小。由于数N是在构成电池组10时预先设定的，所以只要根据数N预先决定容许值β即可。 

在比率(Im＿b/Im＿r)满足式(14)的条件时，能进入步骤S204的处理。在比率(Im＿b/Im＿r)不满足式(14)的条件时，能够结束图6所示的处理。 

在步骤S204中，控制器40将算出值(N/(N－m))与比率(Im＿b/Im_r)相等时的数m确定为切断数m。在步骤S205中，控制器40在各电池块11中比较存储于图5的映射中的切断数m和在步骤S204中计算出的切断数m，在这些切断数m互不相同时，将存储于图5的映射中的切断数m变更为在步骤S204中计算出的切断数m。另一方面，在存储于图5的映射中的切断数m与在步骤S204中计算出的切断数m相等时，维持存储于图5的映射中的切断数m。 

在使用作为电流断路器12b的熔断器或电流切断阀时，切断数m只是增加。因此，在图5的映射中，与各电池块11对应的切断数m，与电流断路器12b的工作相应地增加。在使用了作为电流断路器12b的PTC元件时，如上述那样，切断数m发生增减。因此，在图5的映射中与电池块11对应的切断数m发生增减。 

按照本实施例，能够仅使用推定电流值Im来确定切断数m。在切断数m从0变为正整数时，能够判别为在电池块11中电流断路器12b进行了工作。在检测电流值Ir中包含电流传感器32的检测误差、噪声，而在本实施例中，由于未使用检测电流值Ir，所以能够排除检测误差、噪声的影响。 

在图5所示的映射中存储有与各电池块11对应的切断数m。在切断数m未变化时，下列式(15)的关系成立。 

$\frac{I_{m\_b}}{I_{m\_r}}\×\frac{N-m}{N}=1...\left(15\right)$

如式(13)所示的那样，比率(Im＿b/Im＿r)与值(N/(N－m))相等。因此，如果将值(N/(N－m))的倒数与比率(Im＿b/Im＿r)相乘，则算出值为1，式(15)的关系成立。式(15)所示的推定电流值Im＿b、Im＿r是本次处理中所取得的值。式(15)所示的m是至前一次处理为止存储在图5的映射中的切断数m。 

如果在前一次处理与此次处理之间，切断数m未变化，则式(15)的关系成立。因此，通过判别是否满足式(15)的关系，能够判别切断数m是否发生变化。在此，在切断数m增加时，将比率(Im＿b/Im＿r)和值((N－m)/N)相乘而得到的值成为大于1。另外，在切断数m减少时，将比率(Im＿b/Im＿r)与值((N－m)/N)相乘而得到的值成为小于1。 

在此次的处理中，新的电流断路器12b工作了时，比率(Im_b/Im_r)用下列式(16)来表示。 

$\frac{I_{m\_b}}{I_{m\_r}}=\frac{N}{N-m^{\′}}...\left(16\right)$

在式(16)中，m’是包含新成为工作状态的电流断路器12b的切断数， 与存储在映射中的切断数m不同。在这种情况下，式(15)的关系不成立，能够判别为有新的电流断路器12b进行了工作。 

由于推定电流值Im中有可能包含推定误差，所以有时将比率(Im＿b/Im＿r)和值((N－m)/N)相乘而得到的值偏离1。因此，还可以设定容许值γ，判别比率(Im＿b/Im＿r)是否满足下列式(17)的条件。与容许值γ相关的信息能够存储在存储器41中。 

$(1-\mathrm{\γ})\≤\frac{I_{m\_b}}{I_{m\_r}}\×\frac{N-m}{N}\≤(1+\mathrm{\γ})...\left(17\right)$

容许值γ能够与数N相应地变更。即，数N越多，能使容许值γ越小。换句话说，数N越少，能使容许值γ越大。数N越多，各单电池12相对于构成电池块11的单电池12的总数N所占的比例越低。因此，数N越多，值((N－m)/N)越难变化，所以数N越多，能使容许值γ越小。由于数N是在构成电池组10时预先设定的，所以只要根据数N预先决定容许值γ即可。 

在将比率(Im＿b/Im＿r)和值((N－m)/N)相乘而得到的值满足式(17)的条件时，能够判别为切断数m未变化。 

首先，通过在各电池块11中判别是否满足式(15)或式(17)所示的条件，能够判别切断数m是否发生变化。并且，能够仅对被判别为切断数m发生变化的电池块11进行切断数m的计算处理。 

图7示出该处理。在图7中，对与图6中说明过的处理相同的处理使用同一标号，并省略详细的说明。在图7所示的处理中，仅仅是图6所示的步骤S203的处理不同，进行步骤S206的处理来取代步骤S203的处理。 

在步骤S206中，控制器40判别是否满足式(15)或式(17)的条件。在满足式(15)或式(17)所示的条件时，进入步骤S204的处理。另外，在不满足式(15)或式(17)所示的条件时，结束图7所示的处理。在此，在步骤S204中，仅对被判别为切断数m发生变化的电池块11进行切断数 m的计算。 

Claims (9)

1.一种蓄电系统，其特征在于，包括：

具有并联连接的多个蓄电元件的蓄电块；

检测所述蓄电块的电压的电压传感器；以及

判别所述蓄电块的状态的控制器，

所述各蓄电元件具有切断所述蓄电元件的内部的电流路径的电流断路器，

所述控制器，

使用所述电压传感器检测到的检测电压来计算在所述蓄电块流动的推定电流值，

使用所述推定电流值与在所述蓄电块流动的基准电流值的比率、和构成所述蓄电块的所述蓄电元件的总数与未处于切断状态的所述电流断路器的总数的比率的对应关系，判别所述电流断路器是否处于切断状态。

2.根据权利要求1所述的蓄电系统，其特征在于，

所述控制器使用所述对应关系来确定处于切断状态的所述电流断路器的总数。

3.根据权利要求1或2所述的蓄电系统，其特征在于，

所述控制器在满足下列式(I)的条件时判别为所述电流断路器处于切断状态，

$\frac{I1}{I2}\×\frac{N-m}{N}=1...\left(I\right)$

在式(I)中，I1是所述推定电流值，I2是所述基准电流值，N是构成所述蓄电块的所述蓄电元件的总数，m是处于切断状态的所述电流断路器的总数。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的蓄电系统，其特征在于，包括：检测在所述蓄电块中流动的电流值的电流传感器，

所述基准电流值是由所述电流传感器检测到的电流值。

5.根据权利要求1-3中任意一项所述的蓄电系统，其特征在于，

多个所述蓄电块被串联连接，

所述基准电流值是不包含处于切断状态的所述电流断路器的所述蓄电块中的所述推定电流值。

6.根据权利要求5所述的蓄电系统，其特征在于，包括：存储表示所述各蓄电块与处于切断状态的所述电流断路器的总数的对应关系的信息的存储器，

所述控制器使用存储在所述存储器中的所述信息，确定不包含处于切断状态的所述电流断路器的所述蓄电块。

7.根据权利要求5或6所述的蓄电系统，其特征在于，

在存在多个不包含处于切断状态的所述电流断路器的所述蓄电块时，所述基准电流值是这些所述蓄电块中的所述推定电流值的中央值、或将在以所述中央值为基准的预定范围内所包含的多个所述推定电流值进行平均而得的值。

8.根据权利要求1-7中任意一项所述的蓄电系统，其特征在于，

所述电流断路器是通过熔断来切断所述电流路径的熔断器，通过电阻随着温度上升而上升来切断所述电流路径的PTC元件，或者与所述蓄电元件的内压上升相应地发生变形、切断所述电流路径的电流切断阀。

9.一种判别方法，判别具有并联连接的多个蓄电元件的蓄电块的状态，

所述各蓄电元件具有切断所述蓄电元件的内部的电流路径的电流断路器，

所述判别方法的特征在于，

使用由电压传感器检测到的检测电压，计算在所述蓄电块流动的推定电流值，

使用所述推定电流值与在所述蓄电块流动的基准电流值的比率、和构成所述蓄电块的所述蓄电元件的总数与未处于切断状态的所述电流断路器的总数的比率的对应关系，判别所述电流断路器是否处于切断状态。

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