CN104823347A - 蓄电系统 - Google Patents

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Abstract

提供一种不经由控制器而切断蓄电块的通电的构成。蓄电系统具有：蓄电块，包含进行充放电的蓄电元件(11)；继电器(SMR-B，SMR-G)，在将蓄电块与负载(22，23)连接的接通和将蓄电块与负载的连接切断的断开之间进行切换；控制器(34)，控制继电器的接通和断开；以及电流切断电路(60)，将继电器从接通切换为断开而切断蓄电块的通电。电流切断电路具有：警报电路(CMP，62，63)，对蓄电块的电压值和阈值进行比较，并输出表示蓄电块为过充电状态的警报信号；锁存电路(64)，保持警报信号；以及晶体管(68)，接受锁存电路的输出信号，并将继电器从接通切换为断开。

Description

蓄电系统
技术领域
本发明涉及与控制器的控制无关而切断蓄电块的通电的技术。
背景技术
在专利文献1中记载了：为了抑制二次电池的过充电，在充电电流流过二次电池时，将系统主继电器设为断开。通过将系统主继电器设为断开，能够将二次电池与负载的连接切断，能够停止二次电池的充电，从而能够抑制二次电池的过充电。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2008-199761号公报
专利文献2：日本特开2009-178014号公报
发明内容
发明要解决的问题
在专利文献1中，ECU(Electric Control Unit：电子控制单元)所包含的CPU(Central Processing Unit：中央处理单元)控制系统主继电器的接通/断开。CPU不仅进行系统主继电器的驱动控制，也进行其他控制，且有时变更CPU所包含的程序。在此，在变更程序时，在程序的变更后，必须检查系统主继电器的驱动控制，换句话说，必须检查抑制过充电的控制是否正常进行。
用于解决问题的手段
作为本申请第一发明的蓄电系统具有：包含进行充放电的蓄电元件的蓄电块、继电器、控制器以及电流切断电路。继电器在将蓄电块与负载连接的接通和将蓄电块与负载的连接切断的断开之间进行切换。控制器控制继电器的接通和断开。电流切断电路将继电器从接通切换为断开而切断蓄电块的通电。
电流切断电路具有警报电路、锁存电路以及晶体管。警报电路对蓄电块的电压值和阈值进行比较，并输出表示蓄电块为过充电状态的警报信号。锁存电路保持警报信号并输出所保持的信号。晶体管接受锁存电路的输出信号，并将继电器从接通切换为断开。
蓄电块既能够包括一个蓄电元件，也能够包括多个蓄电元件。在包括多个蓄电元件时，多个蓄电元件能够电串联连接或电并联连接。另外，能够准备多个蓄电块，并将多个蓄电块电串联连接。在使用了多个蓄电块时，警报电路检测各蓄电块的电压值，并判别各蓄电块是否为过充电状态。
根据本申请第一发明，通过控制器输出控制信号，能够在接通与断开之间切换继电器。另外，在本申请第一发明中，在与控制器控制继电器的驱动的线不同的线上，能够使用电流切断电路将继电器从接通切换为断开。
即，电流切断电路能够独立于控制器的控制而将继电器从接通切换为断开。因此，即使在变更了控制器所包含的程序(微型计算机)的情况下，通过使用电流切断电路，也能够在蓄电块为过充电状态时将继电器从接通切换为断开。这样，能够与控制器无关而继续使用电流切断电路，并使电流切断电路的通用性提高。
另外，由于在电流切断电路的工作中不包含程序处理，所以能够不考虑程序的缺陷(缺陷)而将继电器从接通切换为断开。电流切断电路所包含的电元件能够包括磨耗劣化(经年劣化)难以发展的半导体元件，从而能够使部件的可靠性提高。
由于电流切断电路具有锁存电路，所以在从警报电路输出了警报信号时，能够继续从锁存电路输出警报信号，能够将继电器设为保持断开的状态。当利用电流切断电路将继电器从接通切换为断开时，伴随着消除了蓄电块的极化，蓄电块的电压值降低。当蓄电块的电压值降低时，有时不从警报电路输出警报信号。具体而言，通过蓄电块的电压值变得比阈值低，有时不从警报电路输出警报信号。
如果不输出警报信号，则伴随蓄电块的通电，有时蓄电块的电压值上升，再次从警报电路输出警报信号。在此，当省略锁存电路时，时而从警报电路输出警报信号，时而不输出警报信号。伴随于此，有时会导致继电器在接通与断开之间反复切换，使继电器的磨耗劣化发展。
根据本申请第一发明，在从警报电路输出警报信号后，利用锁存电路保持警报信号。伴随于此，能够防止时而输出警报信号时而不输出警报信号，从而能够防止继电器在接通与断开之间反复切换。因此，能够抑制继电器的磨耗劣化发展。
作为警报电路，能够使用第一比较器和第二比较器。如果将蓄电块的正极端子和负极端子分别与第一比较器的输入端子连接，则能够检测蓄电块的正极和负极的电位差，换句话说，能够检测蓄电块的电压值。另外，能够将第一比较器的输出输入至第二比较器的一方的输入端子，并将用于判别过充电状态的阈值(电压值)输入至第二比较器的另一方的输入端子。
由此，能够使用第二比较器，对蓄电块的电压值和阈值(电压值)进行比较，判别蓄电块是否为过充电状态。在蓄电块的电压值比阈值(电压值)高时，第二比较器(警报电路)能够输出警报信号。另一方面，在蓄电块的电压值比阈值(电压值)低时，第二比较器(警报电路)不输出警报信号。
能够在第二比较器的输出线上连接滤波电路。作为滤波电路，例如能够使用电容器。通过在第二比较器的输出线上连接滤波电路，能够降低第二比较器的输出所包含的噪声，并能够使相对于第二比较器的输出信号(警报信号)的可靠性提高。
能够在锁存电路与晶体管之间设置光电耦合器。通过使用光电耦合器，能够将位于光电耦合器的输入侧的电路和位于光电耦合器的输出侧的电路设为绝缘状态。由于位于光电耦合器的输入侧的电路被输入蓄电块的电压值，所以成为以高电压工作的电路。因此，通过使用光电耦合器，能够将高电压转换成低电压，并能够使晶体管以低电压工作。
能够在将警报电路与蓄电块连接的线上设置滤波电路。作为滤波电路，例如能够使用电容器。如果使用该滤波电路，则在警报电路检测蓄电块的电压值时，能够在降低了噪声的状态下检测电压值。由此，能够使检测蓄电块的电压值的精度提高。
能够齐纳二极管与蓄电块电并联连接。具体而言，能够将齐纳二极管的阴极与蓄电块的正极端子连接，并且将齐纳二极管的阳极与蓄电块的负极端子连接。由此，在要从蓄电块向电流切断电路施加过电压时，能够使电流从阴极流向阳极，能够抑制向电流切断电路施加过电压。
蓄电块能够与发动机一起搭载在车辆上。在此，如果将从蓄电块输出的电力(电能)转换成动能，则能够使用该动能使车辆行驶。另外，通过使用从蓄电块输出的电力，能够进行发动机的启动(cranking：起转)。
在将蓄电块和发动机搭载于车辆的构成中，能够在锁存电路与晶体管之间设置延迟电路。而且，能够使锁存电路的输出信号不仅输入至晶体管，还能够输入至控制器。在锁存电路的输出信号被输入至晶体管时，如上所述，将继电器从接通切换为断开，蓄电块的充放电停止。导致在蓄电块的充放电停止后，无法使用蓄电块的输出电力使发动机启动。
在此，如果在锁存电路与晶体管之间设置延迟电路，则接受了锁存电路的输出信号的晶体管能够使将继电器从接通切换为断开的定时延迟。另一方面，由于锁存电路的输出信号被输入至控制器，所以控制器能够基于锁存电路的输出信号使发动机启动。即，控制器能够在利用电流切断电路将继电器从接通切换为断开之前使发动机启动。
控制器能够输出使电流切断电路的工作停止的信号。由此，在不使蓄电系统工作时，能够使电流切断电路的工作停止，能够降低伴随着电流切断电路的工作的功耗。
能够在锁存电路与晶体管之间设置或电路。能够向或电路输入锁存电路的输出信号和使电流切断电路的工作停止的信号(控制器的输出信号)。由此，即使在控制器输出了使电流切断电路的工作停止的信号时，接受了或电路的输出的晶体管也能够将继电器从接通切换为断开。
即，能够伴随着使电流切断电路的工作停止，使蓄电块的充放电停止。由此，能够防止在电流切断电路不工作的状态下进行蓄电块的充放电。
与本申请第一发明同样地，作为本申请第二发明的蓄电系统具有蓄电块、继电器、控制器以及电流切断电路。在此，电流切断电路具有警报电路和晶体管。警报电路对蓄电块的电压值和阈值进行比较而输出警报信号，晶体管接受警报电路的输出信号而将继电器从接通切换为断开。
警报电路包含具有迟滞特性的比较器(所谓的迟滞比较器)。在此，迟滞比切断蓄电块的通电后的蓄电块的电压下降量大。
根据本申请第二发明，通过使用警报电路所包含的比较器，能够对蓄电块的电压值和阈值进行比较而输出警报信号。另外，由于比较器具有迟滞特性，所以在从比较器输出警报信号后，能够使阈值降低与迟滞相应的量。由此，在切断蓄电块的通电后，即使伴随着消除蓄电块的极化而蓄电块的电压值降低，蓄电块的电压值也难以降低为比阈值低。
若蓄电块的电压值没有降低为比阈值低，则警报电路能够继续输出警报信号。因此，与本申请第一发明同样地，能够抑制继电器在接通与断开之间反复切换，能够抑制继电器的磨耗劣化发展。
附图说明
图1是表示电池系统的构成的图。
图2是表示系统主继电器的构造的图。
图3是表示基于单电池的电压值控制电池组的充放电的处理的流程图。
图4是表示电池系统的一部分的构成的图。
图5是表示电流切断电路的构成的图。
图6是表示警报确定电路的构成的图。
图7是表示警报确定电路的另一构成的图。
图8是表示在不具备警报锁存电路的构成中警报确定电路的输出和系统主继电器的动作的图。
图9是表示在具备警报锁存电路的构成中警报锁存电路的输出和系统主继电器的动作的图。
图10是表示实施例2中的警报确定电路的构成的图。
图11是表示实施例2中的警报确定电路的另一构成的图。
具体实施方式
以下，说明本发明的实施例。
实施例1
图1是表示本实施例的电池系统(相当于本发明的蓄电系统)的构成的图。图1所示的电池系统例如能够搭载于车辆。在该车辆中，能够使用电池组10的输出使车辆行驶。此外，即使是车辆以外，也能够应用本发明。
电池组10具有电串联连接而成的多个单电池(相当于本发明的蓄电元件)11。作为单电池11，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来取代二次电池。单电池11的数量能够基于电池组10的要求输出等而适当设定。在本实施例中，构成电池组10的全部单电池11电串联连接，但在电池组10中也可以包含有电并联连接而成的多个单电池11。
电流传感器21检测在电池组10中流动的电流，并将检测结果输出至电池ECU(Electric Control Unit：电子控制单元)30。在本实施例中，在与电池组10的正极端子连接的正极线PL上设置有电流传感器21，但电流传感器21只要能够检测在电池组10中流动的电流即可，设置电流传感器21的位置能够适当设定。具体而言，能够在正极线PL或与电池组10的负极端子连接的负极线NL上设置电流传感器21。另外，也能够使用多个电流传感器21。
在正极线PL上设置有系统主继电器SMR-B。系统主继电器SMR-B通过接受来自上级ECU(Electric Control Unit：电子控制单元)34的控制信号，由此在接通与断开之间进行切换。在此，电池ECU30和上级ECU34相当于本发明中的控制器。
如图2所示，系统主继电器SMR-B具有励磁线圈51、可动接点52以及固定接点53。励磁线圈51的一端经由开关42与电源41连接，励磁线圈51的另一端接地。作为电源41，例如能够使用搭载于车辆的辅机电池。
开关42通过接受来自上级ECU34的控制信号，在接通与断开之间进行切换。当开关42从断开切换为接通时，电流从电源41流向励磁线圈51，在励磁线圈51中产生磁力。另一方面，当开关42从接通切换为断开时，从电源41向励磁线圈51的通电被切断。
可动接点52例如被弹簧等向离开固定接点53的方向施力。当电流在励磁线圈51中流动时，利用在励磁线圈51中产生的磁力，可动接点52抵抗作用力而移动。由此，可动接点52与固定接点53接触，系统主继电器SMR-B从断开切换为接通。另一方面，当向励磁线圈51的通电被切断时，可动接点52受到作用力而离开固定接点53。由此，系统主继电器SMR-B从接通切换为断开。
在图1中，在负极线NL上设置有系统主继电器SMR-G。系统主继电器SMR-G通过接受来自上级ECU34的控制信号，在接通与断开之间进行切换。系统主继电器SMR-G的构造与系统主继电器SMR-B的构造(参照图2)相同。
与系统主继电器SMR-G电并联地连接有系统主继电器SMR-P和电流限制电阻R1。系统主继电器SMR-P和电流限制电阻R1电串联连接。系统主继电器SMR-P通过接受来自上级ECU34的控制信号，在接通与断开之间进行切换。系统主继电器SMR-P的构造与系统主继电器SMR-B(参照图2)相同。电流限制电阻R1用于在将电池组10与负载(具体而言为后述的变换器22)连接时抑制突入电流流动。
电池组10经由正极线PL和负极线NL与变换器22连接。在将电池组10与变换器22连接时，上级ECU34首先将系统主继电器SMR-B从断开切换为接通，并且将系统主继电器SMR-P从断开切换为接通。由此，能够使电流在电流限制电阻R1中流动。
接着，上级ECU34在将系统主继电器SMR-G从断开切换为接通后，将系统主继电器SMR-P从接通切换为断开。由此，电池组10和变换器22的连接完成，图1所示的电池系统成为启动状态(Ready-On)。向上级ECU34输入与车辆的点火开关的接通/断开相关的信息。当点火开关从断开切换为接通时，上级ECU34启动图1所示的电池系统。
另一方面，当点火开关从接通切换为断开时，上级ECU34将系统主继电器SMR-B、SMR-G从接通切换为断开。由此，电池组10和变换器22的电连接被切断，图1所示的电池系统成为停止状态(Ready-Off)。当电池系统处于停止状态时，不进行电池组10的充放电。
变换器22将从电池组10输出的直流电力变换成交流电力，并将交流电力输出至电动发电机(MG)23。电动发电机23接受从变换器22输出的交流电力而生成用于使车辆行驶的动能。由电动发电机23生成的动能被传递给车轮，能够使车辆行驶。
在使车辆减速或停止时，电动发电机23将在车辆的制动时产生的动能转换成电能(交流电力)。变换器22将电动发电机23生成的交流电力变换成直流电力，并将直流电力输出至电池组10。由此，电池组10能够存储再生电力。
电池ECU30具有监视IC(Integrated Circuit：集成电路)31。监视IC31经由电压检测线L1与各单电池11连接，检测各单电池11的电压值。在此，电压检测线L1与各单电池11中的正极端子和负极端子的每一个连接。
在本实施例中，监视IC31检测单电池(相当于本发明的蓄电块)11的电压值，但不限于此。例如，监视IC31能够检测包含多个单电池11的电池块(相当于本发明的蓄电块)的电压值。在此，电压检测线L1与各电池块中的正极端子和负极端子的每一个连接。
电池块例如能够包括电串联连接而成的多个单电池11。另外，电池块例如能够包括电并联连接而成的多个单电池11。而且，能够通过电串联连接多个电池块构成电池组10。
电池ECU30具有光电耦合器32和CPU(Central Processing Unit：中央处理单元)33。监视IC31的输出经由光电耦合器32输入至CPU33。在此，能够通过使用光电耦合器32，将位于光电耦合器32的输入侧的电路和位于光电耦合器32的输出侧的电路设为绝缘状态。CPU33能够基于监视IC31的输出取得单电池11的电压值。
电池ECU30(CPU33)将所取得的单电池11的电压值输出至上级ECU34。上级ECU34从电池ECU30取得单电池11的电压值，由此，能够基于该电压值控制电池组10的充放电。后面将说明控制电池组10的充放电的处理。
在本实施例中，将电池组10与变换器22连接，但不限于此。具体而言，能够在连接电池组10和变换器22的电流路径中设置升压电路。升压电路能够使电池组10的输出电压升压，并将升压后的电力输出至变换器22。另外，升压电路能够使变换器22的输出电压降压，并将降压后的电力输出至电池组10。
接着，使用图3所示的流程图，说明基于单电池11的电压值来控制电池组10的充放电的处理。在此，图3所示的处理由上级ECU34执行。具体而言，上级ECU34基于装入上级ECU34的计算机程序执行图3所示的处理。另外，图3所示的处理以预定周期反复进行。
在步骤S101中，上级ECU34取得各单电池11的电压值Vb。在此，电池ECU30使用监视IC31检测各单电池11的电压值Vb，并将检测结果输出至上级ECU34。
在步骤S102中，上级ECU34判别电压值Vb是否比上限电压值Vc_th高。为了抑制单电池11的过充电，上限电压值Vc_th为预先设定的电压值。即，当电压值Vb比上限电压值Vc_th高时，上级ECU34能够判别为单电池11是过充电状态。另外，当电压值Vb比上限电压值Vc_th低时，上级ECU34能够判别为单电池11不是过充电状态。
优选，单电池11是否为过充电状态的判别在单电池11实际到达过充电状态之前进行。因此，上限电压值Vc_th能够设定为比实际成为过充电状态的单电池11的电压值低的值。与上限电压值Vc_th相关的信息能够存储在存储器中。
在本实施例中，检测多个单电池11的电压值，并抑制任一个单电池11成为过充电状态。在多个单电池11中，有时会产生自放电特性的偏差、内部电阻的偏差，由于该偏差，多个单电池11中的电压值有时会产生偏差。因此，优选在判别单电池11的过充电状态时，对最高的电压值Vb和上限电压值Vc_th进行比较。
当电压值Vb比上限电压值Vc_th高时，上级ECU34进行步骤S104的处理。另一方面，当电压值Vb比上限电压值Vc_th低时，上级ECU34进行步骤S103的处理。
在步骤S103中，上级ECU34判别电压值Vb是否比下限电压值Vd_th低。为了抑制单电池11的过放电，下限电压值Vd_th为预先设定的电压值。即，当电压值Vb比下限电压值Vd_th低时，上级ECU34能够判别为单电池11是过放电状态。另外，当电压值Vb比下限电压值Vd_th高时，上级ECU34能够判别为单电池11不是过放电状态。
优选，单电池11是否为过放电状态的判别在单电池11实际到达过放电状态之前进行。因此，下限电压值Vd_th能够设定为比实际成为过放电状态的单电池11的电压值低的值。与下限电压值Vd_th相关的信息能够存储在存储器中。
在本实施例中，检测多个单电池11的电压值，并抑制任一个单电池11成为过放电状态。如上所述，由于自放电特性的偏差、内部电阻的偏差，多个单电池11中的电压值有时会产生偏差。因此，优选在判别单电池11的过放电状态时，对最低的电压值Vb和下限电压值Vd_th进行比较。
当电压值Vb比下限电压值Vd_th低时，上级ECU34进行步骤S105的处理。另一方面，当电压值Vb比下限电压值Vd_th高时，上级ECU34结束图3所示的处理。
在步骤S104中，上级ECU34限制电池组10的充电。具体而言，上级ECU34能够通过使容许电池组10的充电的上限电力Win降低来限制电池组10的充电。在此，上级ECU34控制电池组10的充电，以使得电池组10的输入电力(充电电力)不超过上限电力Win。
上限电力Win能够基于电池组10的温度、SOC(State of Charge：充电状态)而预先设定。在此，SOC表示当前的充电容量相对于满充电容量的比例。具体而言，电池组10的温度越上升，则能够使上限电力Win越降低，电池组10的温度越降低，则能够使上限电力Win越降低。另外，电池组10的SOC越上升，则能够使上限电力Win越降低。在步骤S104的处理中，使上限电力Win降低为比基于电池组10的温度、SOC而预先设定的值低。
在步骤S105中，上级ECU34限制电池组10的放电。具体而言，上级ECU34能够通过使容许电池组10的放电的上限电力Wout降低来限制电池组10的放电。在此，上级ECU34控制电池组10的放电，以使得电池组10的输出电力(放电电力)不超过上限电力Wout。
上限电力Wout能够基于电池组10的温度、SOC(State of Charge：充电状态)而预先设定。具体而言，电池组10的温度越上升，则能够使上限电力Wout越降低，电池组10的温度越降低，则能够使上限电力Wout越降低。另外，电池组10的SOC越降低，则能够使上限电力Wout越降低。
在步骤S105的处理中，使上限电力Wout降低为比基于电池组10的温度、SOC而预先设定的值低。此外，在限制电池组10的放电中，也包含使电池组10的放电停止。在此，如果将上限电力Wout设定为0[kW]，则能够使电池组10的放电停止。
在图3所示的处理中，基于单电池11的电压值Vb控制电池组10的充放电，但不限于此。例如，能够算出电池组10的SOC，基于该SOC控制电池组10的充放电。例如，在使用电池组10和电池组10以外的动力源(发动机或燃料电池等)使车辆行驶时，能够控制电池组10的充放电以使得电池组10的SOC按照基准SOC变化。
在此，电池组10的SOC能够使用单电池11的电压值Vb、在单电池11中流动的电流值而算出。以往提出了各种算出SOC的方法，能够适当采用这些提案。因此，省略算出SOC的详细方法。
如图4所示，电池组10经由电压检测线L2连接有电流切断电路60。在此，电压检测线L2从电压检测线L1分支，设置有相当于电压检测线L1的数量。
多条电压检测线L2与各单电池11中的正极端子和负极端子连接，电流切断电路60能够检测各单电池11的电压值。此外，如上所述，在多条电压检测线L1与电池块的正极端子和负极端子连接时，电流切断电路60能够使用多条电压检测线L2检测电池块的电压值。
在单电池11为过充电状态时，电流切断电路60将电池组10与变换器22的连接切断。具体而言，当单电池11为过充电状态时，电流切断电路60将系统主继电器SMR-B、SMR-G从接通切换为断开。在此，由于能够将电池组10与变换器22的连接切断即可，所以电流切断电路60将系统主继电器SMR-B、SMR-G的至少一方从接通切换为断开即可。
具体而言，在单电池11的电压值比与过充电状态对应的电压值高时，电流切断电路60能够通过切断向励磁线圈51的通电，将系统主继电器SMR-B、SMR-G从接通切换为断开。
在本实施例中，系统主继电器SMR-B、SMR-G的接通/断开接受来自上级ECU34的指令而切换，或接受来自电流切断电路60的指令而切换。即，作为用于切换系统主继电器SMR-B、SMR-G的接通/断开的控制线，设置有经由上级ECU34的控制线和经由电流切断电路60的控制线。
如图4所示，这些控制线相互独立。即，电流切断电路60与上级ECU34的控制无关而能够将系统主继电器SMR-B、SMR-G从接通切换为断开。在此，在电流切断电路60将系统主继电器SMR-B、SMR-G断开时，上级ECU34不能将系统主继电器SMR-B、SMR-G从断开切换为接通。
接着，使用图5说明电流切断电路60的构成。
电流切断电路60具有电阻R2，电阻R2设置在各电压检测线L2上。电阻R2用于防止来自电池组10(单电池11)的过电压施加于电流切断电路60。即，在要向电流切断电路60施加过电压时，电阻R2熔断，由此防止过电压施加于电流切断电路60。
电流切断电路60具有多个齐纳二极管D。各齐纳二极管D经由电压检测线L2与各单电池11电并联连接。在此，齐纳二极管D的阴极与单电池11的正极端子连接，齐纳二极管D的阳极与单电池11的负极端子连接。多个齐纳二极管D电串联连接。
齐纳二极管D用于抑制来自电池组10(单电池11)的过电压施加于电流切断电路60。即，在要向电流切断电路60施加过电压时，通过齐纳二极管D成为导通状态，能够使电流从阴极流向阳极一侧。由此，能够抑制向后述的IC(Integrated Circuit：集成电路)61一侧施加过电压。
在齐纳二极管D成为导通状态时，通过使电流在电阻R2中流动，能够使电阻R2熔断。即，在要从电池组10向IC61施加过电压时，通过电阻R2熔断，能够将电池组10与IC61的连接切断。由此，能够保护IC61。此外，如果能够排除过电压向电流切断电路60的施加，则能够省略齐纳二极管D。
电流切断电路60具有电容器(相当于本发明的滤波电路)C。电容器C的一端与电压检测线L2连接，电容器C的另一端接地。电容器C相对于各电压检测线L2而设置，用于减少电压检测线L2中的噪声。电容器C相对于电压检测线L2的连接点位于后述的IC61、与齐纳二极管D相对于电压检测线L2的连接点之间。此外，如果能够无视噪声的影响，则也能够省略电容器C。
电流切断电路60具有IC61。IC61从电池ECU30接受启动信号或接受停止信号。启动信号是容许将来自电源的电力向IC61供给的信号，能够通过启动信号使IC61工作。停止信号是使从电源向IC61的电力供给停止的信号，能够通过停止信号使IC61的工作停止。
如果能够通过电池ECU30使IC61的工作停止，则在使图1所示的电池系统停止时，能够使IC61的工作也停止。由此，能够降低IC61的功耗。
IC61具有比较器(相当于本发明的第一比较器)CMP。与各单电池11的正极端子连接的电压检测线L2与比较器CMP的负侧输入端子连接。另外，与各单电池11的负极端子连接的电压检测线L2与比较器CMP的正侧输入端子连接。
在此，如图5所示，与一方单电池11的正极端子和另一方单电池11的负极端子连接的电压检测线L2分支。分支而成的电压检测线L2分别与一方比较器CMP的正侧输入端子和另一方比较器CMP的负侧输入端子连接。
比较器CMP输出单电池11的正极端子与负极端子的电位差，换句话说，输出单电池11的电压值。IC61具有与比较器CMP连接的或电路62，比较器CMP的输出信号被输入至或电路62。或电路62与多个比较器CMP连接，当任一个比较器CMP的输出信号被输入至或电路62时，或电路62生成输出信号。
在本实施例中，多个比较器CMP在相互不同的定时工作。即，多个比较器CMP的输出信号在相互不同的定时被输入至或电路62。因此，每当检测各单电池11的电压值时，或电路62输出与该电压值相当的信号。
IC61具有与或电路62连接的警报确定电路63，或电路62的输出信号被输入至警报确定电路63。警报确定电路63判别单电池11的过充电状态，并在单电池11为过充电状态时输出警报信号。警报信号是表示单电池11为过充电状态的信号。
具体而言，如图6所示，警报确定电路63能够包括比较器(相当于本发明的第二比较器)63a。或电路62的输出信号(单电池11的电压值Vb)被输入至比较器63a的负侧输入端子。另外，阈值(电压值)V_th被输入至比较器63a的正侧输入端子。阈值V_th通过使用电阻R3、R4对由电源63b生成的电压值进行分压而生成。
电源63b例如能够对电池组10(单电池11)的电压值进行降压，并输出降压后的电压(恒定电压)。在此，电源63b能够经由电压检测线L2与电池组10(单电池11)连接。既可以向电源63b供给电池组10的电力，也可以向电源63b供给构成电池组10的全部单电池11中的一部分单电池11(串联连接而成的多个单电池11)的电力。
电源63b与电阻R3、R4电串联连接，电阻R3、R4的连接点与比较器63a的正侧输入端子连接。由于阈值V_th按后述方式而预先设定，所以能够分别设定电源63b的输出电压和电阻R3、R4的电阻值，以使得阈值V_th成为设定值。
在此，阈值(电压值)V_th是用于判别单电池11的过充电状态的电压值，能够考虑单电池11的充放电特性等而适当设定。例如，作为阈值(电压值)V_th，能够设定为单电池11实际成为过充电状态时的电压值，或设定为比单电池11实际成为过充电状态时的电压值低的值。在此，阈值(电压值)V_th能够设定为比在图3所示的步骤S102的处理中说明的上限电压值Vc_th高的值。
在或电路62的输出信号(单电池11的电压值Vb)比阈值(电压值)V_th高时，生成比较器63a的输出信号(警报信号)。另一方面，在或电路62的输出信号(单电池11的电压值Vb)比阈值(电压值)V_th低时，不生成比较器63a的输出信号(警报信号)。
另一方面，作为警报确定电路63，也能够使用图7所示的构成。在图7中，比较器63a的输出线与电容器(相当于本发明的滤波电路)63c的一端连接。另外，电容器63c的另一端接地。通过设置电容器63c，能够抑制在警报确定电路63的输出信号中包含噪声。即，通过使用电容器63c除去噪声，能够使相对于警报确定电路63的输出信号(警报信号)的可靠性提高。
在图5中，IC61具有与警报确定电路63连接的警报锁存电路64，警报确定电路63的输出信号(警报信号)被输入至警报锁存电路64。警报锁存电路64保持来自警报确定电路63的输入信号，并输出锁存信号(相当于警报信号)。
IC61(警报锁存电路64)与光电耦合器65连接。光电耦合器65作为开关元件而被使用，通过接受来自警报锁存电路64的锁存信号而从断开切换为接通。由于光电耦合器65为绝缘元件，所以能够将位于光电耦合器65的输入侧的电路(高电压电路)和位于光电耦合器65的输出侧的电路(低电压电路)设为绝缘状态。换句话说，光电耦合器65能够将作为输入信号的高电压信号变更为作为输出信号的低电压信号。
光电耦合器65与或电路66的输入端子连接。在将光电耦合器65从断开切换为接通时，光电耦合器65的输出信号被输入至或电路66的输入端子。如果光电耦合器65的输出信号被输入至或电路66，则生成或电路66的输出信号(相当于警报信号)。
或电路66的输出端子与延迟电路67连接，或电路66的输出信号被输入至延迟电路67。延迟电路67在被输入或电路66的输出信号起经过了预定时间后，输出信号(相当于警报信号)。延迟电路67与晶体管(开关)68连接。晶体管68接受延迟电路67的输出信号而从接通切换为断开。在此，在延迟电路67的输出信号未被输入至晶体管68时，晶体管68接通。
晶体管68的一端与电源69连接，晶体管68的另一端与系统主继电器SMR-B、SMR-G的励磁线圈51连接。图5所示的电源69与图2所示的电源41相同。另外，晶体管68与图2所示的开关42相同。因此，晶体管68接受来自上级ECU34的控制信号而工作，或接受延迟电路67的输出信号而工作。
如使用图2说明的那样，在晶体管68为接通时，通过从电源69向励磁线圈51流动电流，系统主继电器SMR-B、SMR-G接通。另一方面，在晶体管68为断开时，从电源69向励磁线圈51的电力供给被切断，系统主继电器SMR-B、SMR-G断开。
根据本实施例，当IC61检测单电池11的过充电状态时，通过IC61的输出信号(警报信号)被输入至晶体管68，能够将系统主继电器SMR-B、SMR-G从接通切换为断开。由此，能够防止对过充电状态的单电池11进行充放电。
在本实施例中，系统主继电器SMR-B、SMR-G、SMR-P接受来自上级ECU34的控制信号而在接通与断开之间进行切换。另一方面，在单电池11成为过充电状态时，并不是利用上级ECU34的控制，而是电流切断电路60将系统主继电器SMR-B、SMR-G从接通切换为断开。这样，系统主继电器SMR-B、SMR-G的驱动控制能够在包含上级ECU34的路径和包含电流切断电路60的路径中分别进行。
因此，即使变更上级ECU34、电池ECU30的设计，电流切断电路60也不会受到该设计变更的影响。换句话说，即使在变更了上级ECU34、电池ECU30的设计后，也能够继续使用电流切断电路60。电流切断电路60成为用于在单电池11的过充电时将系统主继电器SMR-B、SMR-G设为断开的专用部件，能够提高通用性。
如上所述，电流切断电路60使用电子部件(主要为半导体元件)构成，不进行使用了计算机程序的处理。因此，如果使用电流切断电路60，则能够驱动系统主继电器SMR-B、SMR-G而不考虑程序的缺陷。另外，通常，在半导体元件中，由于难以发生磨耗劣化(经年劣化)，所以通过使用半导体元件构成电流切断电路60，能够使部件(电流切断电路60)的可靠性提高。
此外，在图5所示的构成中，对电池组10设置一个电流切断电路60，但不限于此。具体而言，在将构成电池组10的全部单电池11分为多个组时，能够对各组设置电流切断电路60。
在此，在按组设置电流切断电路60的情况下，能够共用位于光电耦合器65的输出侧的电路。即，能够设置相当于组的数量的图5所示的电流切断电路60中的、位于光电耦合器65的输入侧的电路(包含光电耦合器65)。而且，能够使各光电耦合器65的输出信号输入至或电路66。
在本实施例中，或电路66的输入端子与电池ECU30连接，电池ECU30的输出信号被输入至或电路66的输入端子。如上所述，电池ECU30对IC61输出启动信号或输出停止信号。因此，使IC61停止的信号也被输入至或电路66。
在接受到光电耦合器65的输出信号时，或从电池ECU30接受到IC61的停止信号时，或电路66生成输出信号。由此，能够将晶体管68从接通切换为断开，并能够将系统主继电器SMR-B、SMR-G从接通切换为断开。在此，在未从光电耦合器65向或电路66输出信号且未从电池ECU30输出IC61的停止信号时，或电路66不生成输出信号。
如上所述，即使IC61不输出警报信号，在电池ECU30输出了IC61的停止信号时，也能够将晶体管68设为断开，并将系统主继电器SMR-B、SMR-G设为断开。
由此，在使IC61的工作停止时，能够将电池组10与变换器22的连接切断而使电池组10的充放电停止。换句话说，在使IC61的工作停止时，能够防止电池组10和变换器22成为保持连接的状态。因此，能够防止如下情况的发生：在IC61不工作期间，进行电池组10的充放电，单电池11成为过充电状态。
另一方面，或电路66的输出信号不仅被输入至延迟电路67，也被输入至电池ECU30。即，在从IC61输出警报信号时，该信息也被传递给电池ECU30。由此，电池ECU30能够借助单电池11的过充电状态来确认系统主继电器SMR-B、SMR-G从接通切换为断开。
在搭载了图1所示的电池系统的车辆具备发动机时，电池ECU30能够通过接受或电路66的输出信号(警报信号)使发动机启动。具体而言，在或电路66的输出信号(警报信号)被输入电池ECU30时，电池ECU30将从或电路66取得的信息输出至上级ECU34。上级ECU34接受来自电池ECU30的信息而使发动机启动。在此，能够使用电池组10的输出使发动机启动。
在已经启动发动机时，在或电路66的输出信号(警报信号)被输入至电池ECU30期间，能够不使发动机的启动停止。在产生了或电路66的输出信号(警报信号)时，如上所述，系统主继电器SMR-B、SMR-G从接通切换为断开，不进行电池组10的充放电。在该情况下，通过不使发动机的启动停止，能够确保车辆的行驶。
在本实施例中，在或电路66与晶体管68之间设置有延迟电路67。因此，能够基于延迟电路67的输出，在将系统主继电器SMR-B、SMR-G从接通切换为断开之前，使或电路66的输出信号输入至电池ECU30而使发动机启动。即，能够在使电池组10的充放电停止之前，使发动机启动。
在利用电池组10的输出电力使发动机启动的构成中，若在使发动机启动之前使电池组10的充放电停止，则会导致无法利用电池组10的输出电力使发动机启动。因此，为了确保车辆的行驶，需要在将系统主继电器SMR-B、SMR-G从接通切换为断开之前，使发动机启动。
在本实施例中，通过使用延迟电路67，能够在确保利用电池组10的输出电力使发动机启动的时间之后，将系统主继电器SMR-B、SMR-G从接通切换为断开。由此，即使在使电池组10的充放电停止的情况下，也能够利用发动机使车辆继续行驶。
另外，在使用与电池组10不同的电源(例如辅机电池)使发动机启动时，能够省略延迟电路67。如果使用电池组10以外的电源作为用于使发动机启动的电源，则即使在使电池组10的充放电停止后，也能够使发动机启动。在该情况下，无需使将系统主继电器SMR-B、SMR-G从接通切换为断开的定时延迟，能够省略延迟电路67。
在本实施例中，在从警报确定电路63输出警报信号时，在警报锁存电路64中保持警报信号。即，在从警报确定电路63输出警报信号后，继续从警报锁存电路64输出信号，系统主继电器SMR-B、SMR-G成为保持断开的状态。当省略警报锁存电路64时，根据单电池11的电压值，从警报确定电路63输出警报信号或不输出警报信号。
图8是表示在省略了警报锁存电路64的构成中警报确定电路63的输出与系统主继电器SMR-B、SMR-G的接通/断开的关系的图。
如图8所示，根据单电池11的电压值Vb到达阈值V_th，从警报确定电路63输出警报信号。如果输出警报信号，则系统主继电器SMR-B、SMR-G从接通切换为断开。由此，不进行电池组10(单电池11)的充放电，消除了电池组10(单电池11)的极化。
在正进行电池组10(单电池11)的充放电时，在电池组10中发生极化，单电池11的电压值相对于开路电压变化了与伴随极化的电压变化量相应的量。当使电池组10(单电池11)的充放电停止时，单电池11的极化被消除，单电池11的电压值Vb降低了与极化相当的电压变化量(电压下降量)ΔVb。如果极化消除，则电压值Vb成为单电池11的开路电压。
当伴随着极化的消除，单电池11的电压值Vb降低时，电压值Vb有时降低为比阈值V_th低。特别是，电压变化量ΔVb越大，则极化消除之后的电压值Vb容易越降低为比阈值V_th低。
电压变化量ΔVb用在单电池11中流动的电流值与单电池11的内部电阻之积表示。因此，在单电池11中流动的电流值(充电电流)越大，则电压变化量ΔVb越大。另外，单电池11的内部电阻越高，则电压变化量ΔVb越大。在此，单电池11的温度越降低，则单电池11的内部电阻越容易上升。
伴随着极化的消除，当单电池11的电压值Vb降低为比阈值V_th低时，不从警报确定电路63输出警报信号，晶体管68从断开切换为接通。由此，容许向励磁线圈51的通电，系统主继电器SMR-B、SMR-G从断开切换为接通。
如果系统主继电器SMR-B、SMR-G从断开切换为接通，则再次开始电池组10(单电池11)的充放电，有时会导致单电池11的电压值Vb再次变得比阈值V_th高。如上所述，如果电压值Vb比阈值V_th高，则通过电流切断电路60将系统主继电器SMR-B、SMR-G从接通切换为断开。
根据上述电压值Vb的举动，导致系统主继电器SMR-B、SMR-G在接通与断开之间反复切换。这样，当系统主继电器SMR-B、SMR-G在接通与断开之间反复切换时，导致系统主继电器SMR-B、SMR-G的磨耗劣化发展。
在本实施例中，由于设置有警报锁存电路64，所以在从警报确定电路63输出警报信号时，如图9所示，通过警报锁存电路64保持警报信号。如果保持警报信号，则系统主继电器SMR-B、SMR-G成为保持断开的状态。
由此，能够防止系统主继电器SMR-B、SMR-G因图8所示的电压值Vb的举动而在接通与断开之间反复切换。在此，系统主继电器SMR-B、SMR-G为保持断开的状态，所以单电池11的电压值Vb维持为降低了电压变化量ΔVb的状态。换句话说单电池11的电压值Vb维持为开路电压。
实施例2
接着，说明作为本发明的实施例2的电池系统。在本实施例中，针对与在实施例1中说明的构成要素相同的构成要素，使用相同的标号并省略详细的说明。以下，主要说明与实施例1的不同之处。
在实施例1中，通过使用警报锁存电路64，继续保持警报信号，而在本实施例中，省略了警报锁存电路64。但是，在本实施例中，与实施例1同样地，在输出警报信号时，使警报信号的输出继续。
在本实施例中，从警报确定电路63输出的警报信号被输入至光电耦合器65。在图10中示出了本实施例中的警报确定电路63的构成。
比较器63a的正侧输入端子与比较器63a的输出端子经由电阻63d连接。即，警报确定电路63成为迟滞电路。在图10所示的构成中，利用电阻63d、R4将比较器63a的输出电压进行分压而得到的值成为迟滞。因此，通过适当设定电阻63d、R4的电阻值，能够调整迟滞。
另外，输入至比较器63a的阈值V_th能够通过使用电阻R3、R4将电源63b的电压值进行分压而设定。在此，电源63b例如能够使用电池组10(单电池11)的电力。
当单电池11的电压值Vb比阈值(电压值)V_th低时，不从比较器63a输出警报信号。另一方面，当电压值Vb比阈值V_th高时，从比较器63a输出警报信号。当输出警报信号时，迟滞发生，输入至比较器63a的正侧输入端子的电压值比阈值V_th降低与迟滞相应的量。
在此，将迟滞发生后输入至比较器63a的正侧输入端子的电压值设为V_hys。阈值V_th与电压值V_hys之差相当于迟滞。
如使用图8说明的那样，当从警报确定电路63输出警报信号时，停止电池组10的充放电，电池组10的极化被消除。而且，伴随着极化的消除，电压值Vb降低与电压变化量ΔVb相应的量。在本实施例中，当从比较器63a输出警报信号时，输入至比较器63a的正侧输入端子的电压值降低为比阈值V_th低。
因此，伴随着极化的消除，即使在电压值Vb降低为比阈值V_th低的情况下，也能够通过使阈值V_th降低与迟滞相应的量，从比较器63a继续输出警报信号。具体而言，如果迟滞比电压变化量ΔVb大，则电压值Vb不会变得比电压值V_hys低，能够从比较器63a继续输出警报信号。
在此，如果通过实验等预先测量电压变化量ΔVb，则能够考虑测定出的电压变化量ΔVb来决定迟滞。具体而言，能够设定电阻63d的电阻值，以使得迟滞比电压变化量ΔVb大。如上所述，电压变化量ΔVb根据在单电池11中流动的电流值、单电池11的电阻值等而变化。
因此，通过实验等预先特定电压变化量ΔVb能够取得的最大值，能够设定比电压变化量(最大值)ΔVb大的迟滞。由此，即使在电压变化量ΔVb发生了变化的情况下，也能够继续从比较器63a输出警报信号。
此外，也能够使用图11所示的构成来取代图10所示的构成。图10所示的构成与在实施例1中说明的图6所示的构成对应，图11所示的构成与在实施例1中说明的图7所示的构成对应。在图11所示的构成中，比较器63a的输出线上连接有电容器63c。
在此，电阻63d相对于比较器63a的输出线的连接点位于比较器63a的输出端子、与电容器63c相对于输出线的连接点之间。根据图11所示的构成，与图7所示的构成同样地，能够使比较器63a的输出信号所包含的噪声降低。
根据本实施例，通过将警报确定电路63设为迟滞电路，能够继续输出警报信号。即，能够使警报确定电路63具有与在实施例1中说明的警报锁存电路64同等的功能。由此，能够抑制图8所示的电压值Vb的举动而防止系统主继电器SMR-B、SMR-G在接通与断开之间反复切换。而且，能够抑制系统主继电器SMR-B、SMR-G的磨耗劣化发展。
另外，在本实施例中，与实施例1所示的电流切断电路60相比省略了警报锁存电路64，相应地，能够使电流切断电路60的构成简单化，使电流切断电路60小型化。

Claims (10)

1.一种蓄电系统，其特征在于，具有：
蓄电块，包含进行充放电的蓄电元件；
继电器，在将所述蓄电块与负载连接的接通和将所述蓄电块与所述负载的连接切断的断开之间进行切换；
控制器，控制所述继电器的所述接通和所述断开；以及
电流切断电路，将所述继电器从所述接通切换为所述断开而切断所述蓄电块的通电，
所述电流切断电路具有：
警报电路，对所述蓄电块的电压值和阈值进行比较，并输出表示所述蓄电块为过充电状态的警报信号；
锁存电路，保持所述警报信号；以及
晶体管，接受所述锁存电路的输出信号，并将所述继电器从所述接通切换为所述断开。
2.根据权利要求1所述的蓄电系统，其特征在于，
所述警报电路具有：
第一比较器，检测所述蓄电块的正极和负极的电位差；和
第二比较器，对所述第一比较器的输出和用于所述过充电状态的判别的所述阈值进行比较。
3.根据权利要求2所述的蓄电系统，其特征在于，
所述警报电路具有与所述第二比较器的输出线连接的滤波电路。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的蓄电系统，其特征在于，
所述电流切断电路具有设置在所述锁存电路和所述晶体管之间的光电耦合器。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的蓄电系统，其特征在于，
所述电流切断电路具有滤波电路，所述滤波电路与将所述警报电路和所述蓄电块连接的线连接。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的蓄电系统，其特征在于，
所述电流切断电路具有阴极与所述蓄电块的正极端子连接，且阳极与所述蓄电块的负极端子连接的齐纳二极管。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的蓄电系统，其特征在于，
所述蓄电块输出被转换成使车辆行驶的动能的电力，并且输出使搭载于所述车辆的发动机启动的电力，
所述电流切断电路具有设置在所述锁存电路和所述晶体管之间的延迟电路，
所述控制器接受所述锁存电路的输出信号而使所述发动机启动。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的蓄电系统，其特征在于，
所述电流切断电路具有设置在所述锁存电路和所述晶体管之间的或电路，
所述或电路接受所述锁存电路的输出信号或者从所述控制器输出并使所述电流切断电路的工作停止的信号，输出将所述晶体管切换为所述断开的信号。
9.一种蓄电系统，其特征在于，具有：
蓄电块，包含进行充放电的蓄电元件；
继电器，在将所述蓄电块与负载连接的接通和将所述蓄电块与所述负载的连接切断的断开之间进行切换；
控制器，控制所述继电器的所述接通和所述断开；以及
电流切断电路，将所述继电器从所述接通切换为所述断开而切断所述蓄电块的通电，
所述电流切断电路具有：
警报电路，对所述蓄电块的电压值和阈值进行比较，并输出表示所述蓄电块为过充电状态的警报信号；和
晶体管，接受所述警报电路的输出信号，并将所述继电器从所述接通切换为所述断开，
所述警报电路包含比较器，所述比较器具有迟滞比切断所述蓄电块的通电之后的所述蓄电块的电压下降量大的迟滞特性。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的蓄电系统，其特征在于，
多个所述蓄电块电串联连接。
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