CN104364116B - 蓄电系统和均衡方法 - Google Patents

Abstract

一种蓄电系统包括蓄电元件，所述蓄电元件彼此串联连接并且被充电或放电；放电电路，所述放电电路分别与所述蓄电元件并联连接并且对相应的蓄电元件进行放电；以及控制器，其控制所述放电电路的操作。所述控制器使用每个蓄电元件的满充电容量计算第一SOC差异。所述第一SOC差异是所述蓄电元件之间的SOC差异，并且由于所述蓄电元件之间的满充电容量差异而产生。所述控制器计算第二SOC差异，所述第二SOC差异是在计算所述第二SOC差异时所述蓄电元件之间的SOC差异。在所述第二SOC差异大于所述第一SOC差异时，所述控制器通过使用所述放电电路执行放电，使所述第二SOC差异接近所述第一SOC差异。

Description

蓄电系统和均衡方法

技术领域

本发明涉及用于均衡多个蓄电元件当中的充电状态变化的技术。

背景技术

在公开号为2001-218376的日本专利申请(JP 2001-218376 A)中，检测多个单电池(single cell)中每一者的电压值，当多个单电池当中存在电压值变化时，对单电池中指定的一者、两者或更多者放电，以使电压值变化落在允许范围内。具体来说，通过对具有高电压值的单电池放电，使所述多个单电池的电压值落在允许范围内。此处理称为均衡处理。

众所周知，每个单电池的满充电容量随着单电池的劣化而减小。当满充电容量已经减小时，对应单电池的充电状态(SOC)也随着满充电容量的减小而变化。SOC是当前充电量相对于满充电容量的百分比。因此，当满充电容量变化时，SOC也变化。

在JP 2001-218376 A内描述的技术中，当存在SOC变化时，单电池中指定的一者或两者或更多者被放电，以使所述多个单电池中每一者中的SOC落在允许范围内。在这种情况下，即使在SOC由于满充电容量变化而变化时，也执行均衡处理。

当满充电容量在多个单电池当中变化时，作为每个单电池充电和放电结果的SOC变化根据满充电容量的变化而不同。在这种情况下，当仅在SOC变化的情况下执行均衡处理时，存储在单电池中的电能可能被浪费地消耗。

发明内容

本发明的第一方面提供一种蓄电系统。所述蓄电系统包括：多个蓄电元件，所述多个蓄电元件彼此串联连接并且被配置为被充电或放电；多个放电电路，所述多个放电电路分别与所述蓄电元件并联连接并且被配置为对相应的蓄电元件进行放电；以及控制器，其被配置为控制所述放电电路的操作。所述控制器被配置为使用每个蓄电元件的满充电容量计算第一SOC差异。所述第一SOC差异是所述多个蓄电元件之间的SOC差异，并且由于所述多个蓄电元件之间的满充电容量差异而产生。所述控制器被配置为计算第二SOC差异。所述第二SOC差异是在计算所述第二SOC差异时所述多个蓄电元件之间的SOC差异。在所述第二SOC差异大于所述第一SOC差异时，所述控制器被配置为通过使用所述放电电路执行放电，使所述第二SOC差异接近所述第一SOC差异。

当所述多个蓄电元件当中存在满充电容量变化时，所述多个蓄电元件的SOC可倾向于由于所述变化而改变。也就是说，当所述满充电容量变化时，所述SOC倾向于每当所述多个蓄电元件被充电或放电时改变，这样，可容易地执行使用所述放电电路的放电处理。

因此，通过上述配置，提前获取由于满充电容量变化而产生的SOC变化，并且不针对此SOC变化执行使用所述放电电路的放电处理。这样，可抑制这样的情况：基于由于满充电容量变化导致的SOC变化而频繁地执行所述放电处理，结果导致存储在所述蓄电元件中的电能倾向于通过所述放电处理被浪费地消耗。

SOC变化不仅包括由于满充电容量变化导致的SOC变化，而且还包括由于蓄电元件的自放电导致的SOC变化，等等。根据上述配置，针对由于蓄电元件的自放电导致的SOC变化执行使用放电电路的放电处理等，以便可以抑制SOC变化。

在蓄电系统中，例如可使用以下数学表达式(I)计算所述第一SOC差异

$\mathrm{\ΔSOC}\_\mathrm{var}\_\mathrm{fcc}[0,k]=\frac{\left(\mathrm{FCC}\right[k]-\mathrm{FCC}[0\left]\right)\×(\mathrm{SOC}\_\mathrm{base}-\mathrm{SOC}[0\left]\right)}{\mathrm{FCC}\left[k\right]}---\left(I\right)$

其中ΔSOC_var_fcc[0,k]是所述第一SOC差异，FCC[0]是成为所述多个蓄电元件之间的基准蓄电元件的蓄电元件的满充电容量，FCC[k]是所述多个蓄电元件之间的除所述基准蓄电元件之外的蓄电元件的满充电容量，SOC_base是当所述多个蓄电元件的SOC彼此相等时的SOC，以及SOC[0]是所述基准蓄电元件的SOC。

在所述蓄电系统中，例如可使用数学表达式(II)校正所述第一SOC差异

ΔSOC_var_alw[0，k]＝ΔSOC_var_fcc[0，k]×(1+|SOC_base-SOC[k]|×K) (II)

其中ΔSOC_var_alw[0,k]是校正后的第一SOC差异，ΔSOC_var_fcc[0,k]是尚未校正的第一SOC差异，SOC_base是当所述多个蓄电元件的SOC彼此相等时的SOC，SOC[k]是所述基准蓄电元件之外的蓄电元件的SOC，以及K是校正系数。

所述多个蓄电元件彼此串联连接，以便在所述多个蓄电元件之间充入或释放相同的电能量。在所述多个蓄电元件之间存在满充电容量变化的情况下，当在所述多个蓄电元件的SOC彼此相等(SOC_base)的状态下执行充电或放电时，所述多个蓄电元件的SOC可能倾向于变化。因此，根据以上数学表达式(II)，在考虑所述SOC_base与每个蓄电元件的当前SOC(SOC[k])之间差异的情况下校正所述第一SOC差异。这样可容易获取所述多个蓄电元件之间的SOC变化。

另一方面，所述第一SOC差异可在考虑计算每个蓄电元件的满充电容量时的计算误差的情况下进行计算。当计算每个蓄电元件的满充电容量时，使用电流传感器检测每个蓄电元件的电流值，并且使用电压传感器检测每个蓄电元件的电压值。因此，当计算每个蓄电元件的满充电容量时，可倾向于要包括所述电流传感器的检测误差或所述电压传感器的检测误差。因此，通过在考虑此类检测误差的情况下校正所述第一SOC差异，可以精确地获取所述第一SOC差异。

在所述蓄电系统中，所述SOC_base可以是当所述多个蓄电元件未连接到负荷时，每个蓄电元件采取的SOC。

当所述蓄电元件未连接到负荷时，可以获取每个蓄电元件的开路电压(OCV)。因此，根据上述配置，很容易根据所述蓄电元件的OCV识别每个蓄电元件的SOC。也就是说，可以提高推定所述SOC的精度。通过将其推定精度得以确保的所述SOC设定为SOC_base，可以容易实现多个蓄电元件的SOC彼此相等的情况。此外，当根据上述数学表达式(I)、(II)计算所述第一SOC差异时，可以排除由于推定精度变化导致的SOC_base变化，因此可以精确地获取所述第一SOC差异。

在所述蓄电系统中，所述SOC_base可以基于用于在预定时间完成所述多个蓄电元件的充电的充电功能(下文称为定时充电功能)的使用频率而变化。

在所述蓄电系统中，所述SOC_base可以随着所述充电功能的使用频率的增加而降低，并且所述SOC_base随着所述充电功能的使用频率的减小而增加。

通过所述定时充电功能，在预定时间开始所述蓄电元件的充电。换言之，直到预定时间，才对所述蓄电元件充电。当所述蓄电元件被充电时，所述蓄电元件的所述SOC通常较低。因此，当所述定时充电功能的所述使用频率高时，在所述蓄电元件未连接到负荷的同时，每个蓄电元件通常连续保持低SOC状态。这样，当所述定时充电功能的所述使用频率高时，可使用低SOC值作为所述SOC_base。

另一方面，当所述蓄电元件在不使用所述定时充电功能的情况下被充电时，充电立即开始，无需等到所述预定时间。因此，在所述蓄电元件未连接到负荷的同时，每个蓄电元件趋于保持为完全充电状态，换言之，保持为高SOC状态。这样，当所述定时充电功能的所述使用频率低时，可使用高SOC值作为所述SOC_base。

在所述蓄电系统中，所述控制器可被配置为使用这样的值作为所述第一SOC差异，该值包括在计算每个蓄电元件的满充电容量时的计算误差。

在所述蓄电系统中，所述控制器可被配置为当所述多个蓄电元件未连接到负荷时使所述放电电路工作。

当所述多个蓄电元件未连接到负荷时，所述蓄电元件不响应于所述负荷的操作而被充电或放电。因此，根据上述配置，很容易确保使用所述放电电路执行放电的时间。

本发明的第二方面提供一种使用放电电路均衡多个蓄电元件之间的SOC差异的均衡方法，所述多个蓄电元件彼此串联连接，所述放电电路分别与所述蓄电元件并联连接并被配置为对相应的蓄电元件进行放电。所述均衡方法包括：使用每个蓄电元件的满充电容量计算第一SOC差异，所述第一SOC差异是所述多个蓄电元件之间的SOC差异，并且由于所述多个蓄电元件之间的满充电容量差异而产生；计算第二SOC差异，所述第二SOC差异是在计算所述第二SOC差异时所述多个蓄电元件之间的SOC差异；以及在所述第二SOC差异大于所述第一SOC差异时，通过使用所述放电电路执行放电，使所述第二SOC差异接近所述第一SOC差异。

同样根据第二方面，可获取与所述第一方面类似的有益效果。

附图说明

下面将参考附图描述本发明的示例性实施例的特征、优点、以及技术和工业意义，在所述附图中，相同的附图标记表示相同的部件，其中：

图1是示出根据本发明的实施例的电池系统的配置的示意图；

图2是示出根据实施例的电池系统中的电池组和监视单元的配置的视图；

图3是示出根据实施例的每个均衡电路的配置的视图；

图4是包括劣化的单电池的多个单电池当中的SOC关系的视图；

图5是示出在图4中的多个单电池已被放电之后的SOC变化的视图；

图6是示出在多个单电池已被充电之后的SOC变化的视图；

图7是示出根据实施例的均衡处理的流程图；

图8是示出基准电池和每个比较电池之间的SOC变化的视图；

图9是示出基准电池和每个比较电池之间的SOC变化的视图；以及

图10是示出根据实施例的作为均衡处理的基准的SOC的视图。

具体实施方式

下面将描述本发明的实施例。

将参考图1描述根据本发明的第一实施例的电池系统。图1是示出根据本实施例的电池系统的配置的示意图。

图1所示的电池系统安装在车辆上。该车辆可以是混合动力车辆或电动车辆。混合动力车辆是这样的车辆，其在包括电池组(下面描述)之外，还包括燃料电池、引擎等作为推动车辆的动力源。电动车辆是仅包括电池组作为车辆的动力源的车辆。

正电极线(高压电缆)PL连接到电池组(或蓄电装置)10的正电极端子，系统主继电器SMR1被设置在正电极线PL中。负电极线(高压电缆)NL连接到电池组10的负电极端子，系统主继电器SMR2被设置在负电极线NL中。

当从控制器30接收到控制信号时，系统主继电器SMR1、SMR2中的每一者在接通状态与关断状态之间切换。控制器30还能够通过将系统主继电器SMR1、SMR2中的每一者从关断状态切换到接通状态，将电池组10连接到负荷(升压电路22(下面描述))。

电流传感器21检测电池组10被充电或放电时的电流值，然后将检测结果输出到控制器30。正值可被用作电池组10被放电时的电流值，负值可被用作电池组10被充电时的电流值。在本实施例中，电流传感器21被设置在负电极线NL中；但是，电流传感器21的设置不限于该配置。电流传感器21只需检测电池组10被充电或放电时的电流值。具体来说，电流传感器21可被设置在正电极线PL和负电极线NL中的至少一者中。

电池组10经由正电极线PL和负电极线NL连接到升压电路22。升压电路22升高电池组10的输出电压，并将升高的电力输出到逆变器23。逆变器23将从升压电路22输出的直流电力转换为交流电力，然后将交流电力输出到电动发电机24。电动发电机24从逆变器23接收交流电力，并且产生用于推动车辆的动能。通过将电动发电机24所产生的动能传输到车轮，可以推动车辆。

当使车辆减速或者使车辆停止时，电动发电机24将在车辆制动期间产生的动能转换为电能(交流电力)。电动发电机24所产生的交流电力被逆变器23转换为直流电力。升压电路22降低逆变器23的输出电压，然后将直流电力提供给电池组10。这样，可以将再生电力存储在电池组10中。

控制器30包括存储器31。存储器31存储在控制器30执行特定处理(具体是指在本实施例中描述的处理)时使用的信息。在本实施例中，存储器31被并入控制器30内，替代地，存储器31可被设置在控制器30的外部。

有关车辆的点火开关的接通/关断状态的信息被输入控制器30。当点火开关被从关断状态切换到接通状态时，控制器30通过将系统主继电器SMR1、SMR2中的每一者从关断状态切换到接通状态，将电池组10连接到升压电路22。这样，图1所示的电池系统进入激活状态(开启(ready-on)状态)。

另一方面，当点火开关被从接通状态切换到关断状态时，控制器30通过将系统主继电器SMR1、SMR2中的每一者从接通状态切换到关断状态，中断电池组10与升压电路22之间的连接。这样，图1所示的电池系统进入停止状态(关闭(ready-off)状态)。

监视单元40检测电池组10的电压值或者检测电池组10中包括的单电池中每一者的电压值，然后将检测结果输出到控制器30。图2示出电池组10和监视单元40的配置。

如图2所示，电池组10包括多个彼此串联连接的单电池11(对应于蓄电元件)。构成电池组10的单电池11的数量可根据电池组10的要求输出等设定。电池组10可包括多个彼此并联连接的单电池11。每个单电池11可以是二次电池，例如镍金属氢化物电池和锂离子电池。也可使用电双层电容器代替二次电池。

监视单元40包括多个电压监视集成电路(IC)41，并且电压监视IC 41的数量等于构成电池组10的单电池11的数量。每个电压监视IC 41与单电池11中的对应一者并联连接，检测单电池11中的对应一者的电压值，并且将检测结果输出到控制器30。

均衡电路50(对应于放电电路)分别连接到单电池11。均衡电路50中的每一者与对应的单电池11并联连接。均衡电路50被用于通过对对应的单电池11放电，均衡多个单电池11的电压值。例如，当单电池11中指定一者的电压值高于其它单电池11的电压值时，对应于单电池11中该指定一者的均衡电路50对单电池11中该指定一者进行放电。

这样，可以使单电池11中指定一者的电压值与其它单电池11的电压值相等。结果，可以抑制多个单电池11当中的电压值变化。当单电池11被放电时，存储在单电池11中的电能被消耗。

图3示出每个均衡电路50的配置。如图3所示，每个均衡电路50包括电阻器51和开关52。电阻器51和开关52彼此串联连接。当从控制器30接收到控制信号时，开关52在接通状态与关断状态之间切换。当开关52从关断状态切换到接通状态时，电流从单电池11流到电阻器51，从而可以对单电池11进行放电。当开关52从接通状态切换到关断状态时，可以停止单电池11的放电。

在本实施例中，电压监视IC 41和均衡电路50对应于每个单电池11进行设置；但是，设置不限于该配置。例如，当构成电池组10的多个单电池11被分为多个电池块(对应于蓄电元件)时，电压监视IC 41和均衡电路50可对应于每个电池块进行设置。

每个电池块由多个彼此串联连接的单电池11形成。通过使多个电池块彼此串联连接，形成电池组10。在这种情况下，每个电压监视IC 41检测电池块中对应一者的电压值，然后将检测结果输出到控制器30。均衡电路50能够通过对对应的电池块进行放电来均衡多个电池块的电压值。均衡单电池11的电压值或电池块的电压值被称为均衡处理。

在包括多个单电池11的配置中，如果多个单电池11当中存在电压值变化，则在多个单电池11被充电时，单电池11中指定一者的电压值可能无法达到上限电压。在这种情况下，尽管单电池11中指定一者的电压值尚未达到上限电压，但是其它单电池11的电压值可能达到上限电压。上限电压是为了在控制每个单电池11的充电时抑制过度充电而设定的电压值，因此其它单电池11可能变为过度充电状态。

此外，如果多个单电池11当中存在电压值变化，则在多个单电池11被放电时，单电池11中指定一者的电压值可能无法达到下限电压。在这种情况下，尽管单电池11中指定一者的电压值尚未达到下限电压，但是其它单电池11的电压值可能达到下限电压。下限电压是为了在控制每个单电池11的放电时抑制过度放电而设定的电压值，因此其它单电池11可能变为过度放电状态。

通过执行均衡处理，可以均衡多个单电池11的电压值，以便可以防止单电池11中每一者的过度充电状态或过度放电状态。

当执行均衡处理时，通过监视每个单电池11的电压值来判定是否存在电压值变化，如JP 2001-218376 A中所述。当多个单电池11当中存在电压值变化时，执行均衡处理。在执行上述均衡处理时，均衡处理执行次数可能增加，存储在单电池11中的电能可能被浪费地消耗，如下面所述。

图4示出四个单电池11，并且这四个单电池11彼此串联连接。图4所示的纵轴表示每个单电池11的充电状态(SOC)，换言之，表示每个单电池11的充电量。SOC是当前充电量相对于满充电容量的百分比。

在图4所示的实例中，在四个单电池11当中，三个单电池11处于正常状态，剩余一个单电池11处于劣化状态。劣化状态是这样一个状态：其中单电池11的满充电容量相对于初始状态下的满充电容量减小。正常状态是这样一个状态：其中单电池11的满充电容量保持为初始状态下的满充电容量。

初始状态是这样一个状态：其中单电池11不劣化，并且初始状态例如是在制造单电池11之后的即时状态。当使用锂离子二次电池作为单电池11时，单电池11的满充电容量因为锂离子的沉淀等原因而减小。在这种情况下，单电池11变为劣化状态。

在图4所示的状态下，四个单电池11的SOC彼此相等。劣化的单电池11的满充电容量小于每个正常单电池11的满充电容量，这样，劣化的单电池11中的当前充电量(Ah)和每个正常单电池11中的当前充电量(Ah)彼此不同。

当四个单电池11在图4所示的状态下被放电时，四个单电池11可变为图5所示的状态。劣化的单电池11的满充电容量低于每个正常单电池11的满充电容量。因此，当四个单电池11被释放预定电量时，劣化的单电池11的SOC低于每个正常单电池11的SOC。这样，在劣化的单电池11与每个正常单电池11之间出现SOC变化。

当存在SOC变化时，可基于四个单电池11的电压值执行均衡处理。因此，在图5所示的状态下，正常单电池11被释放图5所示的放电量。这样，使每个正常单电池11的SOC与劣化的单电池11的SOC相等。

在图5所示的状态下执行均衡处理之后，当对四个单电池11进行充电时，四个单电池11可变为图6所示的状态。劣化的单电池11的满充电容量低于每个正常单电池11的满充电容量。因此，当四个单电池11被充入预定电量时，劣化的单电池11的SOC高于每个正常单电池11的SOC。这样，在劣化的单电池11与每个正常单电池11之间出现SOC变化。

当存在SOC变化时，可基于四个单电池11的电压值执行均衡处理。因此，在图6所示的状态下，劣化的单电池11被释放图6所示的放电量。这样，使劣化的单电池11的SOC与每个正常单电池11的SOC相等。

如上所述，当单电池11的满充电容量由于单电池11的劣化而减小时，出现SOC变化，并且在每次执行放电或充电时执行均衡处理。在均衡处理中，单电池11仅被放电。因此，如果在每次执行放电或充电时执行均衡处理，则存储在单电池11中电能可能被浪费地消耗。

在本实施例中，为了抑制均衡处理所导致的电能浪费消耗，在考虑每个单电池11的满充电容量的情况下执行均衡处理。也就是说，在本实施例中，如下面描述的那样，不对由于满充电容量变化导致的SOC变化执行均衡处理，只对由于满充电容量变化之外的因素导致的SOC变化执行均衡处理。

满充电容量变化之外的因素例如是单电池11的自放电。当多个电压监视IC 41中的每一者针对单电池11中对应一者的电力进行工作时，可能由于电压监视IC 41当中的耗电变化导致多个单电池11当中的SOC变化。

将参考图7所示的流程图描述本实施例的均衡处理。图7所示的流程图由控制器30执行。

图7所示的均衡处理在点火开关处于关断状态时执行，也就是说，在图1所示的电池系统处于停止状态时执行。当点火开关处于关断状态时，电池组10未连接到负荷，并且电池组10未被充电或放电。因此，很容易确保执行均衡处理的时间。

在步骤S100，控制器30计算基准SOC(SOC_base)。基准SOC(SOC_base)是在均衡由于多个单电池11当中的满充电容量变化导致的多个单电池11当中的SOC变化时作为基准的SOC。具体来说，在具有满充电容量变化的多个单电池11当中，均衡SOC时的SOC(图4所示的状态)是基准SOC(SOC_base)。当已经计算出基准SOC(SOC_base)时，控制器30将有关基准SOC(SOC_base)的信息存储在存储器31中。

均衡处理在点火开关处于关断状态时执行，因此，基准SOC(SOC_base)理想地是在点火开关处于关断状态时单电池11可采取的SOC。通过以此方式设定基准SOC(SOC_base)，执行均衡处理时每个单电池11的SOC与基准SOC(SOC_base)一致，或者接近基准SOC(SOC_base)。

在下文中，将描述计算基准SOC(SOC_base)的实例。

例如，在点火开关处于关断状态的同时，具有高出现频率的每个单电池11的SOC可被设定为基准SOC(SOC_base)。

在这种情况下，最初，每个单电池11的SOC在每次点火开关变为关断状态时进行计算。当点火开关处于关断状态时，可以获取每个单电池11的开路电压(OCV)，以便能够根据每个单电池11的OCV推定每个单电池11的SOC。OCV和SOC具有对应关系，因此，当提前获取此对应关系时，可以根据OCV确定(推定)SOC。

接下来，针对SOC的每个值测量出现频率。具体来说，推定在点火开关处于关断状态时每个单电池11的SOC，并且使对应于所推定的SOC值的计数器递增。针对SOC的每个值设置计数器，并且计数器的值指示SOC的每个值的出现频率。因此，可以获取这样的分布：该分布示出当点火开关处于关断状态时，SOC的出现频率。示出SOC出现频率的分布例如可以使用坐标系表示，在该坐标系中，横轴表示SOC的值，纵轴表示出现频率。

当获取示出SOC出现频率的分布时，可以基于频率分布计算平均值或确定模式值，此类平均值或模式值可被用作基准SOC(SOC_base)。

在上述描述中，仅在点火开关处于关断状态的同时测量SOC的出现频率；但是，测量时间不限于该配置。也就是说，无论点火开关处于接通状态还是关断状态，都可在整个时间段内测量SOC的出现频率。同样在这种情况下，可以基于示出SOC出现频率的分布来计算平均值或确定模式值。然后，平均值或模式值可被用作基准SOC(SOC_base)。

另一方面，某些能够使用来自外部电源的电力给电池组10充电的系统具有在预定时间完成电池组10的充电的功能。外部电源是安装在图1所示的电池系统外部的电源，外部电源例如可以是商业电源。在预定时间完成电池组10的充电的功能被称为定时充电。

根据定时充电的使用频率，当点火开关处于关断状态时，每个单电池11可采取的SOC可以变化。例如，当定时充电的频率增加时，在点火开关处于关断状态的同时每个单电池11可采取的SOC倾向于变为低值。换言之，在点火开关处于关断状态的同时，低SOC的出现频率倾向于高于高SOC的出现频率。

在定时充电中，充电在预定时间开始，因此，每个单电池11被保持为这样的状态：在该状态中，直到预定时间，单电池11才被充电。使用外部电源给电池组10充电倾向于在每个单电池11的SOC较低时执行，因此，静置的每个单电池11的SOC(换言之，在点火开关处于关断状态同时的每个单电池11的SOC)倾向于变为低值。

因此，在点火开关处于关断状态的同时，每个单电池11在不被充电的情况下静置时的出现频率倾向于高于每个单电池11被充电时的出现频率。也就是说，在点火开关处于关断状态的同时，每个单电池11可采取的SOC倾向于变为低值。

另一方面，当定时充电的频率降低时，在点火开关处于关断状态的同时，每个单电池11可采取的SOC可倾向于变为较高值。在不执行定时充电的情况下，当外部电源和电池组10彼此连接时，外部电源的电力被提供给电池组10，开始电池组10的充电。当电池组10(单电池11)的SOC增加到预定SOC时，电池组10的充电完成。

在从电池组10的充电完成到车辆行驶开始的时间段，每个单电池11处于充电后状态。因此，在点火开关处于关断状态的同时，每个单电池11正在被充电时的出现频率倾向于高于每个单电池11不被充电而静置时的出现频率。因此，当定时充电的使用频率降低时，在点火开关处于关断状态的同时每个单电池11所采取的SOC倾向于变为高值。

如上所述，可以在考虑定时充电的使用频率的情况下，计算基准SOC(SOC_base)。具体来说，当定时充电的使用频率与在点火开关处关断状态的同时每个单体电池11可采取的SOC(对应于基准SOC)之间的关系被提前获取时，可通过测量定时充电的使用频率来确定基准SOC。该使用频率例如可以是在预定时间段内执行定时充电的次数。

返回参考图7的流程图，在步骤S101，控制器30计算一个基准单电池11(下文称为基准电池11)的SOC与其它多个单电池11中的一者(下文称为比较电池11)的SOC之间的差异ΔSOC_var_fcc[0,k]。差异ΔSOC_var_fcc[0,k]是基准电池11与比较电池11之间的SOC差异，此差异由基准电池11与比较电池11之间的满充电容量差异导致。根据本发明，差异ΔSOC_var_fcc[0,k]对应于第一SOC差异，或者尚未校正的第一SOC差异。

存在多个比较电池11，可以通过计算差异ΔSOC_var_fcc[0,k]，获取多个单电池11当中的SOC变化。为了获取多个单电池11当中的SOC变化，需要确定基准单电池11。在本实施例中，设定基准电池11。基准电池11可提前设定，有关基准电池11的信息可存储在存储器31中。

控制器30基于以下数学表达式(1)计算差异ΔSOC_var_fcc[0,k]。

$\mathrm{\ΔSOC}\_\mathrm{var}\_\mathrm{fcc}[0,k]=\frac{\left(\mathrm{FCC}\right[k]-\mathrm{FCC}[0\left]\right)\×(\mathrm{SOC}\_\mathrm{base}-\mathrm{SOC}[0\left]\right)}{\mathrm{FCC}\left[k\right]}---\left(1\right)$

在上述数学表达式(1)中，[0]表示基准电池11，[k]表示比较电池11。比较电池11的数量是从构成电池组10的单电池11的总数量(N)减去基准电池11的数量(1)获取的数量(N-1)，k是“1”与“N-1”之间的任意值。

FCC[0]表示基准电池11的当前满充电容量，FCC[k]表示每个比较电池11的当前满充电容量。SOC_base表示在步骤S100的处理中计算的基准SOC，以及SOC[0]表示基准电池11的当前SOC。从上述数学表达式(1)可看出，当SOC[0]等于SOC_base时，差异ΔSOC_var_fcc[0,k]为0。也就是说，基准电池11的SOC[0]和比较电池11中每一者的SOC[k]等于SOC_base。

如上述数学表达式(1)所示，可以基于满充电容量FCC[k]与FCC[0]之间的关系，以及基于基准SOC(SOC_base)与SOC[0]之间的关系计算差异ΔSOC_var_fcc[0,k]。

可以基于基准电池11已被充电或放电时的电流值和电压值计算基准电池11的满充电容量FCC[0]。例如，最初，当基准电池11被充电或放电时，基准电池11的SOC在两个相互不同的时间上被计算。可根据基准电池11已被充电或放电时的电流值和电压值计算基准电池11的SOC。

SOC和OCV具有对应关系，因此，当计算OCV时，可以确定SOC。此外，可以根据闭路电压(CCV)和单电池11的内阻计算OCV。当每个单电池11未连接到负荷时，可以获取单电池11的OCV。可根据单电池11的电流值和电压值计算每个单电池11的内阻。

在两个相互不同的时间上计算的SOC被称为SOC_t1和SOC_t2。另一方面，通过累计在基准电池11的SOC从SOC_t1变为SOC_t2的时间段内流过的电流值来计算累计电流值∑I。如果可以计算SOC_t1、SOC_t2以及累计电流值∑I，则可以使用以下数学表达式(2)计算基准电池11的满充电容量FCC[0]。

$\mathrm{FCC}\left[0\right]=\frac{\mathrm{\ΣI}}{\mathrm{SOC}\_t1-\mathrm{SOC}\_t2}---\left(2\right)$

可以基于比较电池11已被充电或放电时的电流值和电压值计算每个比较电池11的满充电容量FCC[k]。具体来说，可通过类似于计算基准电池11的满充电容量FCC[0]的方法来计算每个比较电池11的满充电容量FCC[k]。

上述数学表达式(1)可根据以下数学表达式(3)、(4)推导出。如下面的数学表达式(3)所示，差异ΔSOC_var_fcc[0,k]对应于基准电池11的SOC[0]与每个比较电池11的SOC[k]之间的差异。SOC[0]变为通过将当前充电量Ah_chg除以满充电容量FCC[0]所获取的值。SOC[k]变为通过将当前充电量Ah_chg除以满充电容量FCC[k]所获取的值。基准电池11与比较电池11彼此串联连接，并且基准电池11中的充电量Ah_chg等于每个比较电池11中的充电量Ah_chg。

另一方面，充电量Ah_chg通过以下数学表达式(4)表示。充电量Ah_chg可被定义为在基准电池11的SOC从SOC_base变为SOC[0]的时间段内的累计电流值，并且可以通过以下数学表达式(4)计算充电量Ah_chg。通过将以下数学表达式(4)代入以下数学表达式(3)，可以推导出上面的数学表达式(1)。

$\mathrm{\ΔSOC}\_\mathrm{var}\_\mathrm{fcc}[0,k]=\mathrm{SOC}\left[0\right]-\mathrm{SOC}\left[k\right]=\frac{\mathrm{Ah}\_\mathrm{chg}}{\mathrm{FCC}\left[0\right]}-\frac{\mathrm{Ah}\_\mathrm{chg}}{\mathrm{FCC}\left[k\right]}---\left(3\right)$

Ah_chg＝(SOC_base-SOC[0])×FCC[0] (4)

当比较电池11的SOC[k]低于基准电池11的SOC[0]时，差异ΔSOC_var_fcc[0,k]具有图8所示的关系。

返回参考图7，在步骤S102，控制器30计算容许基准电池11与每个比较电池11之间的SOC变化的值(容许值)ΔSOC_var_alw[0,k]。根据本发明，容许值ΔSOC_var_alw[0,k]对应于校正后的第一SOC差异。基准电池11与每个比较电池11之间的SOC差异(理论值)变为在步骤S101的处理中所计算的差异ΔSOC_var_fcc[0,k]。容许值ΔSOC_var_alw[0,k]使用差异ΔSOC_var_fcc[0,k]作为基准进行计算。

在考虑基准电池11的满充电容量或每个比较电池11的满充电容量的推定精度的情况下，需要基于推定精度设定容许的SOC变化量。

如上所述，可根据基准电池11中的电流值和电压值以及每个比较电池11中的电流值和电压值，计算基准电池11的满充电容量FCC[0]和比较电池11的满充电容量FCC[k]。但是，电流值可包含电流传感器21的检测误差，电压值可包含监视单元40的检测误差。在这种情况下，当电流值继续累计时，检测误差也在累计。这样，满充电容量FCC[0]、FCC[k]的推定精度可能降低。

当基准电池11与每个比较电池11之间存在满充电容量变化时，随着每个比较电池11的SOC[k]变得远离SOC(SOC_base)，SOC变化也倾向于发生。在步骤S102的处理中，计算容许值ΔSOC_var_alw[0,k]。

在本实施例中，在考虑满充电容量FCC[0]、FCC[k]的推定精度、以及每个单电池11的当前SOC与SOC_base之间差异的情况下，计算容许值ΔSOC_var_alw[0,k]。具体来说，控制器30还能够基于以下数学表达式(5)计算容许值ΔSOC_var_alw[0,k]。

ΔSOC_var_alw[0，k]＝ΔSOC_var_fcc[0，k]×(1+|SOC_base-SOC[k]|×K) (5)

上述数学表达式(5)所示的K表示校正系数(常数)。校正系数K例如可以在考虑满充电容量FCC[0]、FCC[k]的推定精度的情况下提前设定。有关校正系数K的信息可存储在存储器31中。如上所述，当SOC[k]变得远离SOC_base时，SOC[k]也倾向于随着满充电容量变化而变化。这样，在上述数学表达式(5)中，在考虑SOC_base与每个SOC[k]之间差异的情况下，计算容许值ΔSOC_var_alw[0,k]。

根据上述数学表达式(5)，当SOC_base与每个SOC[k]之间的差异增加时，容许值ΔSOC_var_alw[0,k]也倾向于增加。另一方面，当SOC[k]等于SOC_base时，容许值ΔSOC_var_alw[0,k]等于差异ΔSOC_var_fcc[0,k]。

在本实施例中，容许值ΔSOC_var_alw[0,k]基于上述数学表达式(5)计算；但是，计算容许值ΔSOC_var_alw[0,k]的方法不限于该配置。容许值ΔSOC_var_alw[0,k]只需是这样的值，其通过将例如基于满充电容量的推定精度的容许量加到作为基准的差异ΔSOC_var_fcc[0,k]上而获取。例如，当满充电容量的推定精度增加时，容许量可能减小；但是，当满充电容量的推定精度降低时，容许量可能增加。

此外，如上所述，当SOC[k]变得远离基准SOC(SOC_base)时，SOC变化倾向于发生，因此可以基于基准SOC(SOC_base)与每个比较电池11的当前SOC[k]之间的差异设定容许量。例如，当提前获取SOC_base和每个SOC[k]之间的差异与容许量之间的关系时，可以基于SOC_base与每个SOC[k]之间的差异确定容许量。

当比较电池11的SOC[k]低于基准电池11的SOC[0]时，容许值ΔSOC_var_alw[0,k]具有图8所示的关系。容许值ΔSOC_var_alw[0,k]与差异ΔSOC_var_fcc[0,k]之间的差异包含由于满充电容量的推定精度导致的变化，以及由于SOC[k]变得远离SOC_base这一事实导致的变化。

返回参考图7，在步骤S103，控制器30在考虑步骤S102的处理中计算的容许值ΔSOC_var_alw[0,k]的情况下，确定具有最低SOC的比较电池11。具体来说，控制器30在多个比较电池11当中确定具有最大容许值ΔSOC_var_alw[0,k]的比较电池11。在其中SOC[k]低于SOC[0]且容许值ΔSOC_var_alw[0,k]最大的比较电池11中，SOC[k]远离基准SOC(SOC_base)的程度最大。这样，在上述比较电池11中，SOC最低。

接下来，在步骤S104，控制器30针对每个比较电池11计算SOC(SOC_blc_stop[k])，在该SOC，均衡处理停止。SOC_blc_stop[k]是这样的基准，相对于此基准，判定是否在每个比较电池11中执行均衡处理。具体来说，控制器30基于以下数学表达式(6)计算SOC_blc_stop[k]。

SOC_blc_stop[k]＝SOC[min]+ΔSOC_var_alw[0，min]-ΔSOC_var_alw[0，k] (6)

在上述数学表达式(6)中，SOC[min]是在步骤S103的处理中确定的比较电池11的SOC[k]。ΔSOC_var_alw[0,min]是在步骤S103的处理中确定的比较电池11中的容许值ΔSOC_var_alw[0,k]。

图9示出容许值ΔSOC_var_alw[0,k]和基准电池11与两个比较电池11中对应一者之间的差异ΔSOC_var_fcc[0,k]之间的关系。在图9中，两个比较电池11中每一者的SOC[k]低于基准电池11的SOC[0]。在图9中，两个比较电池11中的一者指示具有最低SOC的比较电池11，并且比较电池11的SOC[k]由SOC[min]表示。

在步骤S104的处理中，在SOC[min]与另一比较电池11的SOC之间的差异内，计算考虑容许值ΔSOC_var_alw[0,min]、ΔSOC_var_alw[0,k]的差异。换言之，在SOC[min]与另一比较电池11的SOC之间的差异内，计算与由于满充电容量变化导致的SOC变化对应的差异。

接下来，在步骤S105，控制器30针对每个比较电池11，比较当前SOC[k]与在步骤S104的处理中计算的SOC_blc_stop[k]。当SOC[k]高于SOC_blc_stop[k]时，处理继续到步骤S106的处理；但是，当SOC[k]低于或等于SOC_blc_stop[k]时，处理继续到步骤S107的处理。

步骤S105的处理等同于这样的处理：即，判定当前SOC[min]与SOC[k]之间的差异是否大于由于满充电容量变化导致的SOC差异。由于满充电容量变化导致的SOC差异是这样的SOC差异：该差异由于具有SOC[min]的比较电池11与其它比较电池11中每一者之间的满充电容量变化而产生。根据本发明，SOC[min]与每个SOC[k]之间的当前差异对应于第二SOC差异。

在步骤S106，控制器30对这样的比较电池11执行均衡处理：即，该比较电池11的SOC[k]高于SOC_blc_stop[k]。具体来说，控制器30通过激活对应的均衡电路50来对目标比较电池11进行放电。在目标比较电池11被放电的同时，控制器30计算目标电池11的当前SOC[k]，并且对目标电池11进行放电，直到当前SOC[k]达到SOC_blc_stop[k]。

通过步骤S106的处理，执行均衡处理之前SOC[min]与每个SOC[k]之间的差异接近由于满充电容量变化导致的SOC差异。由于满充电容量变化导致的SOC差异是这样的SOC差异：该差异由于具有SOC[min]的比较电池11与其它比较电池11中每一者之间的满充电容量变化而产生。当均衡处理完成时，只存在由于多个比较电池11中每一者中的满充电容量变化导致的SOC差异。

图10示出SOC[min]与SOC_blc_stop[k]之间的关系。从上述数学表达式(6)看出，SOC[min]与SOC_blc_stop[k]之间的差异对应于容许值ΔSOC_var_alw[0,min]与容许值ΔSOC_var_alw[0,k]之间的差异。

当SOC[k]高于SOC_blc_stop[k]时，控制器30判定SOC[k]的变化超过相对于SOC[min]的容许量。如上所述，容许量是基于满充电容量的推定精度等的容许量，并且对应于容许值ΔSOC_var_alw[0,min]与容许值ΔSOC_var_alw[0,k]之间的差异。

当SOC[k]的变化超过相对于SOC[min]的容许量时，控制器30执行均衡处理以抑制SOC变化。也就是说，如图10所示，当SOC[k]高于SOC_blc_stop[k]时，控制器30对比较电池11执行均衡处理。

另一方面，在步骤S107，控制器30不对其SOC[k]低于或等于SOC_blc_stop[k]的比较电池11执行均衡处理。当SOC[k]低于或等于SOC_blc_stop[k]时，控制器判定SOC[k]落在相对于SOC[min]的容许量的范围内。容许量也是基于满充电容量的推定精度等的容许量，并且对应于容许值ΔSOC_var_alw[0,min]与容许值ΔSOC_var_alw[0,k]之间的差异。

当SOC[k]落在相对于SOC[min]的容许量的范围内时，不可判定是否对具有SOC[k]的比较电池11执行均衡处理。因此，如图10所示，控制器30不对其SOC[k]低于或等于SOC_blc_stop[k]的比较电池11执行均衡处理。

根据本实施例，计算容许值ΔSOC_var_alw[0,k]；但是，不需要计算容许值ΔSOC_var_alw[0,k]。也就是说，适合于计算ΔSOC_var_fcc[0,k]，并且基于差异ΔSOC_var_fcc[0,k]执行均衡处理。具体来说，在图7所示的处理中，可省略步骤S102的处理，并且在步骤S103和步骤S104的处理中，使用差异ΔSOC_var_fcc[0,k]代替容许值ΔSOC_var_alw[0,k]。

根据本实施例，在考虑每个单电池11的满充电容量的情况下计算由于满充电容量变化导致的SOC变化(ΔSOC_var_fcc[0,k])。然后，仅在当前SOC[0]与SOC[k]之间的差异大于ΔSOC_var_fcc[0,k]时，才执行均衡处理。换言之，在当前SOC[0]与SOC[k]之间的差异小于或等于ΔSOC_var_fcc[0,k]时，不执行均衡处理。

通过此方式，在本实施例中，获取由于满充电容量变化导致的SOC变化，并且不针对由于满充电容量变化导致的SOC变化执行均衡处理。因此，可以抑制这样的情况：基于由于满充电容量变化导致的SOC变化而频繁地执行均衡处理，结果导致存储在单电池11中的电能倾向于被浪费地消耗。针对由于满充电容量变化之外的因素导致的SOC变化执行均衡处理，因此可以实现均衡处理的目的。

在本实施例中，在考虑满充电容量的推定精度，以及每个SOC[k]与SOC_base之间的当前关系的情况下，计算SOC变化(ΔSOC_var_alw[0,k])。在满充电容量的推定精度较低的情况下，即使当计算ΔSOC_var_fcc[0,k]时，也很难精确地获取SOC变化。此外，在存在满充电容量变化的状态下，SOC倾向于随着SOC[k]变得远离SOC_base而变化，因此很难仅通过计算ΔSOC_var_fcc[0,k]精确地获取SOC变化。

因此，在本实施例中，如图7中的步骤S102的处理所述，在考虑满充电容量的推定精度等的情况下计算SOC变化(ΔSOC_var_alw[0,k])。这样，可以基于ΔSOC_var_alw[0,k]获取由于满充电容量变化导致的实际SOC变化。

尽管参考本发明的实例实施例对本发明进行了描述，但是应该理解，本发明不限于所述的实施例或构造。相反，本发明旨在涵盖各种修改和等同的布置。此外，尽管在多个组合和配置中示出示例实施例的多个要素，但是，包括更多、更少或仅单个要素的其它组合和配置也在本发明的范围内。

Claims (8)

1.一种蓄电系统，其特征在于包括：

多个蓄电元件(11)，所述多个蓄电元件彼此串联连接并且被配置为被充电或放电；

多个放电电路(50)，所述多个放电电路分别与所述蓄电元件并联连接并且被配置为对相应的蓄电元件(11)进行放电；以及

控制器(30)，其被配置为控制所述放电电路(50)的操作，

所述控制器(30)被配置为使用每个蓄电元件的满充电容量计算第一SOC差异，所述第一SOC差异是所述多个蓄电元件(11)之间的SOC差异、并且由于所述多个蓄电元件(11)之间的满充电容量差异而产生，

所述控制器(30)被配置为计算第二SOC差异，所述第二SOC差异是当前所述多个蓄电元件(11)之间的SOC差异，并且

所述控制器(30)被配置为在所述第二SOC差异大于所述第一SOC差异时，通过使用所述放电电路(50)执行放电，使所述第二SOC差异接近所述第一SOC差异，

其中

所述控制器(30)被配置为使用以下数学表达式计算所述第一SOC差异

$\mathrm{\Δ}SOC\_\mathrm{var}\_fcc\[0,k\]=\frac{(FCC\[k\]-FCC\[0\])\×(SOC\_base-SOC\[0\])}{FCC\[k\]}$

其中ΔSOC_var_fcc[0,k]是所述第一SOC差异，FCC[0]是成为所述多个蓄电元件(11)之间的基准蓄电元件的蓄电元件的满充电容量，FCC[k]是所述多个蓄电元件之间的除所述基准蓄电元件之外的蓄电元件的满充电容量，SOC_base是当所述多个蓄电元件(11)的SOC彼此相等时的SOC，以及SOC[0]是所述基准蓄电元件的SOC，[0]表示所述基准蓄电元件，[k]表示所述多个蓄电元件之间的除所述基准蓄电元件之外的蓄电元件。

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(30)被配置为使用以下数学表达式校正所述第一SOC差异

ΔSOC_var_alw[0，k]＝ΔSOC_var_fcc[0，k]×(1+|SOC_base-SOC[k]|×K)

其中ΔSOC_var_alw[0,k]是校正后的第一SOC差异，ΔSOC_var_fcc[0,k]是尚未校正的第一SOC差异，SOC_base是当所述多个蓄电元件(11)的SOC彼此相等时的SOC，SOC[k]是所述基准蓄电元件之外的蓄电元件的SOC，以及K是校正系数。

3.根据权利要求1或2所述的蓄电系统，其特征在于

所述SOC_base是当所述多个蓄电元件(11)未连接到负荷(22)时，每个蓄电元件采取的SOC。

4.根据权利要求3所述的蓄电系统，其特征在于

所述SOC_base基于用于在预定时间完成所述多个蓄电元件(11)的充电的充电功能的使用频率而变化。

5.根据权利要求4所述的蓄电系统，其特征在于

所述SOC_base随着所述充电功能的使用频率的增加而降低，并且所述SOC_base随着所述充电功能的使用频率的减小而增加。

6.根据权利要求1所述的蓄电系统，其特征在于

所述控制器被配置为使用这样的值作为所述第一SOC差异，该值包括在计算每个蓄电元件的满充电容量时的计算误差。

7.根据权利要求1所述的蓄电系统，其特征在于

所述控制器(30)被配置为当所述多个蓄电元件(11)未连接到负荷(22)时使所述放电电路(50)工作。

8.一种使用放电电路(50)均衡多个蓄电元件(11)之间的SOC差异的均衡方法，所述多个蓄电元件彼此串联连接，所述放电电路分别与所述蓄电元件并联连接并被配置为对相应的蓄电元件(11)进行放电，所述均衡方法的特征在于包括：

使用每个蓄电元件的满充电容量计算第一SOC差异，所述第一SOC差异是所述多个蓄电元件(11)之间的SOC差异、并且由于所述多个蓄电元件(11)之间的满充电容量差异而产生；

计算第二SOC差异，所述第二SOC差异是当前所述多个蓄电元件(11)之间的SOC差异；以及

在所述第二SOC差异大于所述第一SOC差异时，通过使用所述放电电路(50)执行放电，使所述第二SOC差异接近所述第一SOC差异，

其中，

使用以下数学表达式计算所述第一SOC差异

$\mathrm{\Δ}SOC\_\mathrm{var}\_fcc\[0,k\]=\frac{(FCC\[k\]-FCC\[0\])\×(SOC\_base-SOC\[0\])}{FCC\[k\]}$

其中ΔSOC_var_fcc[0,k]是所述第一SOC差异，FCC[0]是成为所述多个蓄电元件(11)之间的基准蓄电元件的蓄电元件的满充电容量，FCC[k]是所述多个蓄电元件之间的除所述基准蓄电元件之外的蓄电元件的满充电容量，SOC_base是当所述多个蓄电元件(11)的SOC彼此相等时的SOC，以及SOC[0]是所述基准蓄电元件的SOC，[0]表示所述基准蓄电元件，[k]表示所述多个蓄电元件之间的除所述基准蓄电元件之外的蓄电元件。