CN109155531B - 电池装置、电子设备、电动车辆、蓄电系统以及控制方法 - Google Patents
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Abstract
一种电池装置,具备:温度检测部,检测电池的温度;以及控制部,在即将开始充电时温度检测部检测出一定温度范围的情况下,进行对二次电池的可变电流放电。
Description
技术领域
本技术涉及电池装置、电子设备、电动车辆、蓄电系统以及控制方法。
背景技术
以锂离子二次电池为代表的二次电池的用途正在扩大。锂离子二次电池根据用途的不同,有时会在冰点下等低温下使用。在下面的专利文献1、2中记载有也能应对低温下的锂离子二次电池的使用的技术。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:特开2005-332777号公报
专利文献2:特开2008-16229号公报
发明内容
发明要解决的技术问题
希望在低温下也能对用途这样扩大的锂离子二次电池等二次电池进行充电。
因而,本技术的目的之一在于,提供在低温下也能充电的电池装置、电子设备、电动车辆、蓄电系统以及控制方法。
用于解决技术问题的方案
为解决上述技术问题,本技术是一种电池装置,具备:温度检测部,检测电池的温度;以及控制部,在即将开始充电时由温度检测部检测出一定温度范围的情况下,进行对二次电池的可变电流放电。
该一定温度范围例如是-20℃~0℃。
本技术例如也可以是从上述电池装置接受电力的供给的电子设备。
本技术例如也可以是具备上述电池装置的电动车辆。
本技术例如也可以是具备上述电池装置的蓄电系统。
本技术例如是一种控制方法,其中,控制部在能放电而不能充电的温度下,进行随着二次电池的温度上升而增大放电电流值来使该二次电池放电的可变电流放电控制。
本技术是一种电池装置,具备:电池组,通过多个二次电池串联和/或并联连接并相互接近地组装而成;第一平衡校正电路,具有与电池组的二次电池各自连接的平衡校正用的开关元件和被供给流经开关元件的电流的多个电阻;以及第二平衡校正电路,具有与电池组的二次电池各自连接的平衡校正用的开关元件和被供给流经开关元件的电流的多个加热器电阻,多个加热器电阻与电池组的不易加温的二次电池接触或配置在该不易加温的二次电池的附近,在能充电的温度下,电池装置通过第一平衡校正电路进行平衡校正,在能放电而不能充电的温度下,电池装置通过第二平衡校正电路进行了平衡校正之后,进行对二次电池的可变电流放电控制。
发明效果
根据本技术的至少一实施方式,可在低温下对二次电池进行充电。需要注意的是,此处记载的效果并非限定于此,也可以是本技术中记载的任一效果。另外,本技术的内容不由所例示的效果来限定及解释。
附图说明
图1是表示本技术的实施方式涉及的车载系统的构成例的框图。
图2是表示本技术的第一实施方式涉及的电池装置的构成例的图。
图3是表示可变电流放电控制中的处理流程的一例的流程图。
图4是用于说明可变电流放电控制的一例的图表。
图5是表示本技术的第二实施方式涉及的电池装置的构成例的图。
图6是表示本技术的第三实施方式涉及的车载系统的构成例的框图。
图7是用于说明不易加温的电池单元和对该电池单元的加温的一例的图。
图8是用于说明不易加温的电池单元和对该电池单元的加温的其它例的图。
图9是用于说明不易加温的电池单元和对该电池单元的加温的又一例的图。
图10是用于说明不易加温的电池单元和对该电池单元的加温的又一其它例的图。
图11是用于说明能充电温度达到时间的图表。
图12是表示第三实施方式的处理流程的流程图。
图13是表示第三实施方式的概略性构成的框图。
图14是表示第三实施方式的构成的框图。
图15是用于说明应用例的图。
图16是用于说明其它应用例的图。
具体实施方式
以下,参照附图,说明本技术的实施方式等。需要注意的是,按以下的顺序进行说明。
<1.第一实施方式>
<2.第二实施方式>
<3.第三实施方式>
<4.应用例>
<5.变形例>
以下说明的实施方式等是本技术所优选的具体例,本技术的内容不限于这些实施方式等。
<1.第一实施方式>
“系统的构成例”
图1示出本技术的第一实施方式涉及的电池装置所应用于的车载系统(车载系统1)的构成例。车载系统1例如具有包括电池装置11、车内加热器(以下将其适当地简称为加热器)12、空调13、电动机14以及发动机15的构成。需要说明的是,在图1中,通过带有附图标记SL的线示出通信路径的一例,通过带有附图标记CL的线示出电流流经的路径的一例,通过带有附图标记HL的线示出传递由加热器12产生的热的路径。
电池装置11具有电池模块11a、ECU(Electronic Control Unit:电子控制单元)11b以及显示部11c。本实施方式涉及的电池模块11a例如作为收纳于引擎盖内、用于对车内的电装零部件等供给电力的二次电池来进行说明,但也可以是电动车辆中的动力源的二次电池。需要说明的是,来自电池模块11a的电流构成为供给到上述的加热器12。加热器由于被供给电流而发热,该热用于空调13、电动机14、发动机15的预热。
ECU11b由微型计算机等构成,对车载系统1的各部(例如电池装置1)进行控制。
作为报告部的一例的显示部11c由LCD(Liquid Crystal Display:液晶显示器)、有机EL(Electro Luminescence:电致发光)等监视器和驱动该监视器的驱动器等构成。显示部11c中显示后述的报警显示。显示部11c既可以兼用作导航装置等的监视器,也可以是显示报警显示的专用的监视器。
“关于电池装置的详细内容”
图2是用于说明电池装置11的详细构成例的图。首先,说明能应用于本实施方式涉及的电池模块11a的二次电池的一例。二次电池的一例是包括正极活性物质和作为负极活性物质的石墨等碳材料的锂离子二次电池,其含有具有橄榄石结构的正极活性物质作为正极材料。
作为具有橄榄石结构的正极活性物质,进一步优选是磷酸铁锂化合物(LiFePO4)、或者优选含有异原子的复合磷酸盐铁锂化合物(LiFexM1-xO4:M是1种以上的金属、x是0<x<1。)。另外,在M是2种以上的情况下,以各个下标数字的总和为1-x的方式进行选定。
作为M,可举出过渡元素、IIA族元素、IIIA族元素、IIIB族元素、IVB族元素等。特别优选包括钴(Co)、镍、锰(Mn)、铁、铝、钒(V)及钛(Ti)中至少1种的物质。
正极活性物质也可以在磷酸铁锂化合物或复合磷酸盐铁锂化合物的表面施加有包含与该氧化物不同组成的金属氧化物(例如选自Ni、Mn、Li等中的物质)、磷酸化合物(例如磷酸锂等)等的被覆层。
作为能嵌入和脱嵌锂(Li)的正极材料,也可以使用具有层状岩盐结构的钴酸锂(LiCoO2)、镍酸锂(LiNiO2)、锰酸锂(LiMnO2)、具有尖晶石结构的锰酸锂(LiMn2O4)等锂复合氧化物。
作为用作负极活性物质的石墨,没有特别限定,能广泛地使用在行业内使用的石墨材料。作为负极的材料,也可以使用钛酸锂、硅(Si)系材料、锡(Sn)系材料等。
作为电池的电极的制造方法,没有特别限定,能广泛地使用在行业内使用的方法。
作为本技术所使用的电解液,没有特别限定,能广泛地使用包括液状、凝胶状在内的、在行业内使用的电解液。
这样的锂离子二次电池例如呈圆筒形状。1个锂离子二次电池(单电池)的平均输出是3.2V左右。当然,锂离子二次电池的形状不限于圆筒形状,也可以是硬币形状、方型形状等任意形状。
通过将锂离子二次电池的单电池并联连接而成的电池块BL以适当数量串联连接,从而形成电池模块11a。例如通过将8个单电池并联连接而成的电池块BL串联连接4个,从而能从电池模块11a输出12V左右的电压。
接下来,说明ECU11b的构成例。如图2所示,在电池模块11a的正极侧连接有正的电力线PL1,从电力线PL1导出正极端子101a。另外,在电池模块11a的负极侧连接有负的电力线PL2,从电力线PL2导出负极端子101b。
放电控制用的D(Discharge:放电)-FET(Field Effect Transistor:场效应晶体管)110和充电控制用的C(Charge:充电)-FET110连接在电力线PL1上。二极管110a、111a与各自的FET并联连接。需要说明的是,D-FET110和C-FET111(包括二极管110a、111a)也可以连接在电力线PL2上。
电力线PL1从电池模块11a的正极侧与D-FET110之间的连接点P1分支,在分支后的电力线上的连接点P1与正极端子101a之间连接有D-FET113。D-FET113是电池模块11a自放电时导通的自放电用的FET。
对于D-FET110和D-FET113的开关控制是由D-FET驱动器(DRV)115进行的。对于C-FET111的开关控制是由C-FET驱动器(DRV)116进行的。
ECU11b具有用于保护电池模块11a的保护用IC(Integrated Circuit:集成电路)120。保护用IC120连接到电池模块11a的两端,监视电池模块11a的电压。保护用IC120也可以代替监视整个电池模块11a的电压或者与其一道地监视各个电池块BL的电压、单电池的电压。
保护用IC120连接到温度传感器130。温度传感器130是用于测定电池模块11a的温度的传感器。由温度传感器130所测定的温度信息输入到保护用IC120。需要说明的是,温度传感器130测定由任意的单位构成的电池的温度。在本实施方式中,温度传感器130以电池块BL为单位测定温度。即,与电池块BL的数量对应地设置有4个温度传感器130。温度传感器130也可以测定整个电池模块11a的温度、构成电池模块11a的各个单电池的温度。
保护用IC120连接到电流传感器。电流传感器例如是连接到电力线PL2的电流检测电阻(分流电阻器)131。由电流检测电阻131检测出的电流值被适当放大并输入到保护用IC120。保护用IC120基于通过这些传感器得到的电压、温度、电流的信息来进行保护动作。
ECU11b具有作为控制部的一例的MPU(Micro-processing unit:微处理器)140。MPU140连接到通信端子101c。MPU140经由通信端子101c与负载、上层的控制器等外部设备进行通信。通信例如能使用CAN(Controller Area Network:控域网)的标准等任意的通信标准。另外,通信既可以是有线,也可以是无线。MPU140通过上述的通信,将电池模块11a的电压信息、温度信息、电流信息等数字化而进行发送。另外,MPU140进行后述的可变电流放电控制。
“关于动作”
概要地说明电池装置11的动作。在通常的充放电控制中,控制D-FET110和C-FET111的导通/截止,自放电用的D-FET113截止。具体地说,在通常的放电时,D-FET110导通,C-FET111截止。另外,在充电时,D-FET110截止,C-FET111导通。
在进行后述的可变电流放电控制、电池模块11a自放电的情况下,D-FET110和C-FET111截止,自放电用的D-FET113导通。通过D-FET113导通,从而形成不经由D-FET110、C-FET111等的自放电用的放电路径。需要说明的是,通过D-FET驱动器115和C-FET驱动器116响应于MPU140的控制进行动作来进行对这些FET的开关控制。
需要说明的是,在本实施方式中,构成为能够使电池模块11a的放电电流的电流值(以下将其适当地称为放电电流值)为可变。例如,将电力线PL1连接到未图示的可变电阻,并通过MPU140使该可变电阻的电阻值可变,从而能变更电池模块11a的放电电流值。
下面,概要地说明在电池装置11中进行的保护动作。当电池模块11a的电压处于过放电的状态时,保护用IC120控制D-FET驱动器115,至少使D-FET110和D-FET113截止。由此,放电停止。当电池模块11a的电压处于过充电的状态时,保护用IC120控制D-FET驱动器115和C-FET驱动器116,至少使D-FET113和C-FET111截止。由此充电停止。在由温度传感器130计测到的温度达到规定温度以上的情况、由电流检测电阻131计测到的电流成为规定以上的过电流的情况下,也适当地进行对各FET的开关控制,从而进行保护动作(电路的切断)。需要说明的是,也可以进行其它公知的保护动作。
“电池模块的特性”
然而,构成上述电池模块11a的锂离子二次电池的能充电温度为0℃以上。但是,根据电池模块11a的用途(例如混合动力汽车、电动汽车)、使用区域的不同,有时会在冰点下的低温使用电池模块11a。因此,希望例如在小于0℃的低温环境下也能对电池模块11a进行充电。
为了满足这样的要求,考虑变更电池的材料、或者将专用加热器安装于电池模块11a的构成。但是,电池材料的变更需要进行性能、安全的确认试验,不易迅速应对上述要求。另外,在将专用加热器等装置安装于电池模块11a的构成中,除了需要该装置所用的空间以外,有可能还会导致成本的增加。
另外,在上述专利文献1所记载的技术中,通过脉冲充放电来加热电池模块,但在上述的充电禁止温度下无法应用该技术。另外,在专利文献2所记载的技术中,使电池模块持续放电,以防其达到充电禁止温度下,但该技术中,除了由于长时间放电导致电池容量不断下降以外,而且一旦进入电池模块的充电禁止温度则无法通过自发热成为能充电状态。立足于以上方面,说明电池装置11的动作例。
“电池装置的动作例”
首先,概要地说明电池装置11的动作例。电池装置11中,在能放电而不能充电的温度下使电池模块11a自放电,利用由此产生的热使电池模块11a的温度上升至超过能充电温度。并且,之后进行对于电池模块11a的充电。在本实施方式中,以加热器12为负载使电池模块11a自放电。
在本实施方式中,为了将电池模块11a高效地加热至能充电温度,对电池模块11a进行可变电流放电控制。可变电流放电控制是指根据电池模块11a的温度切换(变更)放电电流值来使电池模块11a放电的控制。更具体地说,可变电流放电控制是随着电池模块11a的温度上升而增大放电电流值来使电池模块11a放电的控制。
需要说明的是,如本实施方式所示,在电池模块11a应用于车载系统1的情况下,优选在即将使用车辆(例如电动车辆)时(例如前几分钟~前5分钟左右)进行可变电流放电控制且将其结束。由此,能防止电池模块11a在所需之上地放电。例如,优选与对车辆的规定操作相应地进行可变电流放电控制。对车辆的规定操作例如可例示打开驾驶座侧的门的操作、用于启动的钥匙操作。需要说明的是,也可以在检测出持有专用钥匙的用户已接近车辆周围数m(米)左右的情况下进行可变电流放电控制。另外,也可以通过智能电话等便携通信设备远程指示可变电流放电控制的开始。
“关于可变电流放电控制”
图3是用于说明例如通过MPU140进行的可变电流放电控制中的处理流程的一例的流程图。首先,在步骤S1中,检测电池模块11a的温度(X℃)和SOC(State Of Charge:荷电状态)(Y%)。然后,处理进入步骤S2。
在步骤S2中,判断检测出的温度X是否大于放电禁止温度。此处的作为判断对象的温度X是测定出的多个温度中的最低温度。在步骤S2中,在检测出的温度X大于(高于)放电禁止温度的情况下(“是”的情况下),处理进入步骤S3。
在检测出的温度X大于放电禁止温度的情况下,能使电池模块11a自放电,所以进行可变电流放电控制。在本实施方式中,向用户通知已开始可变电流放电控制。例如,通过在显示部11c显示报警显示而向用户报告已开始可变电流放电控制。
即,在步骤S3中,判断是否是报警显示中。在不是报警显示中的情况下,处理进入步骤S4,进行启动报警显示的处理。需要说明的是,报警显示例如在进行可变电流放电控制的期间中继续显示。在步骤S3的判断中,为报警显示中的情况下,处理进入步骤S5。
需要说明的是,在上述步骤S2的判断中,温度X小于(低于)-20℃的情况下(“否”的情况下),由于是放电禁止温度,因此不进行可变电流放电控制,处理进入步骤S18。在步骤S18中,判断是否正在显示报警显示。在此,由于未进行可变电流放电控制、即未在显示报警显示,所以处理回到步骤S1。
在步骤S5中,判断电池模块11a的SOC是否大于规定值。规定值是基于通过可变电流放电控制下的放电达到能充电温度(例如0℃)为止所需的电池容量而设定的值,在本实施方式中例如设定为30%。该SOC的值根据电池模块11a的种类、组成等能设为不同的值。在步骤S5的判断中,SOC小于30%的情况下(“否”的情况下),判断为即使让电池模块11a放电也无法达到能充电温度,处理进入步骤S18。
在步骤S18中,判断是否正在显示报警显示。在此,由于正在显示报警显示,因此处理进入步骤S19。然后,在步骤S19中,在关闭报警显示后,处理回到步骤S1。
在步骤S5的判断中,SOC大于30%的情况下(“是”的情况下),处理进入步骤S6。在以下的处理中,与电池模块11a的温度相应地以不同的放电电流值使电池模块11a自放电。在步骤S6中,判断电池模块11a的温度X是否大于-15℃。在步骤S6的判断中,电池模块11a的温度X小于-15℃的情况下(“否”的情况下),处理进入步骤S13。
在步骤S13中,通过MPU140将电池模块11a的放电电流值设定为68.4A(3ItA),以该放电电流值使电池模块11a自放电。需要说明的是,自放电的放电时间根据二次电池的种类、放电电流值等适当设定,作为一例,为0.5~2分钟左右。然后,处理进入步骤S14。
在步骤S14中,检测放电中的电池模块11a的电压ZnV。在检测出电池模块11a的电压ZnV后,处理进入步骤S15。由于若是低温下的放电的话,电压降落大,因此在步骤S15中确认电池模块11a的电压ZnV是否小于放电终止电压。需要说明的是,放电终止电压例如设定为8.0V。
在步骤S15的判断中,电池模块11a的电压ZnV大于8.0V的情况下(“否”的情况下),保持继续放电地使处理回到步骤S1。在步骤S15的判断中,电池模块11a的电压ZnV小于8.0V的情况下(“是”的情况下),处理进入步骤S17。
在步骤S17中,由于电池模块11a的电压ZnV低于放电终止电压(例如小于8.0V),所以进行使放电停止的处理。然后,处理进入步骤S18。在步骤S18中,判断是否正在显示报警显示。在此,由于正在显示报警显示,因此处理进入步骤S19。然后,在步骤S19中,关闭报警显示后,处理回到步骤S1。
在步骤S6的判断中,例如电池模块11a的温度X大于-15℃的情况下(“是”的情况下),处理进入步骤S7。在步骤S7中,判断电池模块11a的温度X是否大于-10℃。在步骤S7的判断中,电池模块11a的温度X小于-10℃的情况下(“否”的情况下),处理进入步骤S11。
在步骤S11中,判断电池模块11a的SOC是否大于规定值。在此的规定值也与步骤S5的判断中的规定值同样地是基于通过可变电流放电控制下的放电达到能充电温度为止所需的电池容量而设定的值,例如设定为20%。需要说明的是,该SOC的值根据电池模块11a的种类、组成等能设为不同的值。在步骤S11的判断中,SOC小于20%的情况下(“否”的情况下),判断为即使让电池模块11a放电也无法达到能充电温度,处理进入步骤S18。
在步骤S18中,判断是否正在显示报警显示。在此,由于正在显示报警显示,因此处理进入步骤S19。然后,在步骤S19中,关闭报警显示后,处理回到步骤S1。
在步骤S11的判断中,SOC大于20%的情况下(“是”的情况下),处理进入步骤S12。在步骤S12中,通过MPU140将电池模块11a的放电电流值设定为91.2A(4ItA),以该放电电流值使电池模块11a自放电。然后,处理进入步骤S14。
在步骤S14中,检测放电中的电池模块11a的电压ZnV。在检测出电池模块11a的电压ZnV后,处理进入步骤S15。由于若是低温下的放电的话,电压降落大,因此在步骤S15中,确认电池模块11a的电压ZnV是否小于放电终止电压。
在步骤S15的判断中,电池模块11a的电压ZnV大于8.0V的情况下(“否”的情况下),保持继续放电地使处理回到步骤S1。在步骤S15的判断中,电池模块11a的电压ZnV小于8.0V的情况下(“是”的情况下),处理进入步骤S17。
在步骤S17中,由于电池模块11a的电压ZnV低于放电终止电压,所以进行使放电停止的处理。然后,处理进入步骤S18。在步骤S18中,判断是否正在显示报警显示。在此,由于正在显示报警显示,因此处理进入步骤S19。于是,在步骤S19中,关闭报警显示后,处理回到步骤S1。
在步骤S7的判断中,例如电池模块11a的温度X大于-10℃的情况下(“是”的情况下),处理进入步骤S8。在步骤S8中,判断电池模块11a的温度X是否大于0℃。在步骤S8的判断中,电池模块11a的温度X小于0℃的情况下(“否”的情况下),处理进入步骤S9。
在步骤S9中,判断电池模块11a的SOC是否大于规定值。在此的规定值也与步骤S5、11的判断中的规定值同样地是基于通过可变电流放电控制下的放电达到能充电温度为止所需的电池容量而设定的值,例如设定为15%。需要说明的是,该SOC的值根据电池模块11a的种类、组成等能设为不同的值。在步骤S9的判断中,SOC小于15%的情况下(“否”的情况下),判断为即使让电池模块11a放电也无法达到能充电温度,处理进入步骤S18。
在步骤S18中,判断是否正在显示报警显示。在此,由于正在显示报警显示,因此处理进入步骤S19。于是,在步骤S19中,关闭报警显示后,处理回到步骤S1。
在步骤S9的判断中,SOC大于15%的情况下(“是”的情况下),处理进入步骤S10。在步骤S10中,通过MPU140将电池模块11a的放电电流值设定为114.0A(5ItA),以该放电电流值使电池模块11a自放电。然后,处理进入步骤S14。
在步骤S14中,检测放电中的电池模块11a的电压ZnV。在检测出电池模块11a的电压ZnV后,处理进入步骤S15。由于若是低温下的放电的话,电压降落大,因此在步骤S15中,确认电池模块11a的电压ZnV是否小于放电终止电压。
在步骤S15的判断中,电池模块11a的电压ZnV大于8.0V的情况下(“否”的情况下),保持继续放电地使处理回到步骤S1。在步骤S15的判断中,电池模块11a的电压ZnV小于8.0V的情况下(“是”的情况下),处理进入步骤S17。
在步骤S17中,由于电池模块11a的电压ZnV低于放电终止电压,所以进行使放电停止的处理。然后,处理进入步骤S18。在步骤S18中,判断是否正在显示报警显示。在此,由于正在显示报警显示,因此处理进入步骤S19。于是,在步骤S19中,关闭报警显示后,处理回到步骤S1。
在步骤S8的判断中,电池模块11a的温度X大于0℃的情况下(“是”的情况下),判断为电池模块11a的温度超过能充电温度,处理进入步骤S16。
在步骤S16中,判断电池模块11a是否在放电中。在步骤S16的判断中,电池模块11a在放电中的情况下,处理进入步骤S17。在步骤S17中,进行停止电池模块11a的放电的处理。在步骤S16的判断中不在放电中的情况下、或者已在步骤S17中停止了放电的情况下,处理进入步骤S18。
在步骤S18中,判断是否正在显示报警显示。在此,由于正在显示报警显示,因此处理进入步骤S19。于是,在步骤S19中,伴随着可变电流放电控制结束而关闭了报警显示后,处理回到步骤S1。如上所述地进行可变电流放电控制。
需要说明的是,在达到能充电温度后,在适当的时机对电池模块11a进行充电。例如,通过伴随着车辆的行驶的再生充电对电池模块11a进行充电。电池模块11a也可以由于维护等而由充电装置充电。
图4是将上述的可变电流放电控制的一例汇总后的图表。图4中的横轴表示时间(分钟),纵轴表示电池模块11a的电压、电池模块11a的温度以及放电电流值。通过图4的实线的线LN1示出电池模块11a的电压,通过虚线的线LN2示出电池模块11a的温度,通过虚线的线LN3示出电池模块11a的放电电流值。
在能放电而不能充电的温度(例如-20℃<X<0℃)下进行可变电流放电控制。
例如,
在-20℃<X<-15℃的范围内,放电电流值设定为68.4A(3ItA),电池模块11a放电。
在-15℃≤X<-10℃的范围内,放电电流值设定为91.2A(4ItA),电池模块11a放电。
在-10℃≤X<0℃的范围内,放电电流值设定为114.0A(5ItA),电池模块11a放电。
需要说明的是,在图4中,表示放电电流值的轴由于是放电而采用负号表述,因此若以绝对值来看,随着温度的上升,放电电流值增大。
放电电流值的切换例如是呈阶梯状进行的。在该切换时,如线LN1所示,存在电池模块11a的电压下降后,随着电池模块11a的温度上升,该电压转变为稍微上升的趋势。因此,优选地,在切换了放电电流值的时机,判断电池模块11a的电压是否低于放电终止电压,并基于其结果判断是否继续电池模块11a的放电。需要说明的是,在图4中,即使在电池模块11a的温度达到作为能充电温度的0℃的情况下也继续放电,但这是为了观察之后的温度梯度的变化,在电池模块11a的温度达到了能充电温度后停止放电。
需要说明的是,在电池模块11a的初始温度为-10℃≤X<0℃的范围的情况下,既可以以恒定电流使电池模块11a自放电,也可以以新设定的多个放电电流值在上述温度范围内进行可变电流放电控制。
根据以上说明的第一实施方式,通过在能放电而不能充电的温度下使电池模块自放电,从而能使电池模块升温而使之为能充电的状态。另外,既无需变更电池的材料,也无需设置专用的加热器等。另外,能通过可变电流放电控制在短时间内高效地使电池模块升温。另外,通过将加热器(发热体)用作电池模块的负载,从而能利用该加热器发出的热更迅速且高效地使电池模块升温。另外,由于利用由电池模块的自放电所产生的热来使该电池模块升温,因此不仅能可靠地使电池模块的表面升温,而且还能可靠地使电池模块的内部升温。
实施例
下面,说明实施例,但本技术不限于下面的实施例。
作为电池模块的规格,使用将8个单电池并联连接而成的块串联连接4个而得的电池模块,并使用了标称电压为12.8V、标称容量为22.8Ah(安时)的车载用的12V电池。试验环境温度是-20℃。
在使该电池模块恒流放电的情况和可变放电的情况下,关于下面的项目进行了评价。
[评价项目]
·从-20℃到达到0℃为止的时间
·放电容量
·消耗SOC
在下面的表1中示出结果。
[表1]
表1中的参考例1是将放电电流值设定为45.6A(21ItA)并以恒流放电时的结果。表1中的参考例2是将放电电流值设定为68.4A(3ItA)并以恒流放电时的结果。实施例1是使放电电流值随着电池模块的温度上升按45.6A(2ItA)→68.4A(3ItA)→91.2A(4ItA)增加时的结果。实施例2是使放电电流值随着电池模块的温度上升按68.4A(3ItA)→91.2A(4ItA)→114.0A(5ItA)增加时的结果。参考例3是基于实施例1、2的结果对使放电电流值随着电池模块的温度上升按68.4A(3ItA)→91.2A(4ItA)→114.0A(5ItA)→132.8A(6ItA)增加的情况进行估算后的结果。
根据表1所示的结果,与恒流放电相比,可变电流放电能以更短时间且放电容量也更少地将电池模块升温至能充电温度。另外,根据参考例3认为,若增加阶梯数来精细地进行可变电流放电,则能进一步以更短时间且放电容量也更少地使电池模块升温。假设按照参考例3使电池模块升温,则与实施例2相比,认为放电时间减少11秒,放电容量成为-0.2Ah,消耗SOC成为-0.8%。不过,当达到5阶以上时,需要确认各温度范围内的电池的最大放电电流。但是,即使精细地进行温度设定,实际的电池温度范围也多是以每5℃进行设定,因此优选以-20℃~-15℃、-15℃~-10℃、-10℃~-5℃、-5℃~0℃的4阶来切换放电电流值。
另外,在放电电流值大、切换的阶数少的情况下,由于电压降落,电池模块的电压有可能达到放电终止电压(例如8.0V)。虽然在表1中没有记载,但以91.2A→114.0A→132.8A的3阶的可变放电进行试验时,电压降落过大而达到放电终止。因而,根据电池的温度范围、电压降落的话,在60.0A~140.0A左右的范围内(3ItA~6ItA的范围内)使其以4阶进行可变电流放电的控制是优选的,具体地说,使其按照68.4A(3ItA)→91.2A(4ItA)→114.0A(5ItA)→132.8A(6ItA)进行可变电流放电的控制是优选的。
<2.第二实施方式>
下面,说明第二实施方式。需要说明的是,只要没有特别言明,在第一实施方式中说明的事项就能应用于第二实施方式。在第二实施方式中,电池装置的构成与第一实施方式涉及的电池装置的构成不同。
图5是表示第二实施方式涉及的电池装置(电池装置11A)的构成例的框图。在电池装置11A中,在电力线PL1的连接点P2与电力线PL2的连接点P3之间连接有电力线PL3。连接点P2例如是C-FET111与正极端子101a之间的连接点,其是位于电池模块11a的自放电路径上的连接点。连接点P3是电流检测电阻131与负极端子101b之间的连接点。
例如,从连接点P2侧起,D-FET117、C-FET118以及作为电力储存部的一例的双电层电容器150串联连接在电力线PL3上。二极管117a、118a分别与D-FET117和C-FET118各自并联连接。D-FET117连接到D-FET驱动器115。C-FET118连接到C-FET驱动器116。
双电层电容器150是储存通过电池模块11a的自放电而输出的电力的元件。虽然在本实施方式中使用双电层电容器,但也可以将二次电池、锂离子电容器、多并苯类有机半导体电容器、纳米栅极电容器、陶瓷电容器、薄膜电容器、铝电解电容器、钽电容器等元件、这些元件的组合用作电力储存部。
“电池装置的动作例”
下面,说明第二实施方式涉及的电池装置11A的动作例。与第一实施方式同样地在电池装置11A中进行可变电流放电控制。在进行可变电流放电控制时,MPU140对D-FET驱动器115和C-FET驱动器116进行控制,将D-FET117导通,使C-FET118截止。由此,通过进行可变电流放电控制,能将从电池模块11a输出的电力供给到双电层电容器150而将电力储存到双电层电容器150。
需要说明的是,也可以在可变电流放电控制结束后,利用在双电层电容器150中储存的电力对电池模块11a进行充电。例如,在可变电流放电控制结束后,MPU140对D-FET驱动器115和C-FET驱动器116进行控制,将D-FET110、113、117截止,并将C-FET111、118导通。由此,储存于双电层电容器150的电力被供给到电池模块11a,电池模块11a被充电。
根据以上说明的第二实施方式,能储存由电池模块的自放电所产生的电力。另外,通过利用所储存的电力对电池模块进行充电,从而能使由于自放电而降低的电池模块的容量恢复。
也可以采用将第一、第二实施方式组合而成的构成。例如,在图5的连接点P2与正极端子101a之间设置开关SW1,在连接点P2与D-FET117之间设置开关SW2。在电池模块11a的剩余容量有余量的情况下,也可以一面对上述各FET进行控制,一面将开关SW1导通并将开关SW2截止而对负载(例如,加热器12)供给电力。另外,在电池模块11a的剩余容量没有余量的情况下,也可以一面对上述各FET进行控制,一面将开关SW1截止并将开关SW2导通而对双电层电容器150供给电力,并在可变电流放电控制后对电池模块11a充电。
<3.第三实施方式>
下面,说明第三实施方式。需要说明的是,只要没有特别言明,在第一实施方式和第二实施方式中说明的事项就能应用于第三实施方式。在第一实施方式和第二实施方式中,从低温下的充电禁止状态控制电池模块的放电电流,通过内部的自发热促进电池模块自身的温度上升,高效地达到能充电温度。
但是,虽然以控制放电电流而使之尽快达到能充电温度的方式进行控制,但在大型的电池模块的情况下,电池模块的体积大,即使通过电池模块的自发热加温,在电池模块内也会产生温度高低差,且外侧的电池单元不易加温。因此,即使电池模块的内部是能充电温度,但电池模块外侧有时却未达到能禁止充电温度。另外,大型的电池模块其串联数量多,因此存在各电池单元电压参差不齐的问题。
因此,第三实施方式解决大型的电池模块特有的如下问题。
1.即使自发热,但外侧的电池单元不易加温
2.各电池单元电压参差不齐
进而,在第三实施方式中,为了缩短充电禁止温度→达到能充电温度(0℃)以上的到达时间,利用在电池单元平衡的校正中产生的浪费的热损失、放电容量,用加热器(进行电池单元平衡校正的电阻)先加温不易加温且易于冷却的电池单元,以缩短电池模块整体的放电时间。
“系统的构成例”
图6表示本技术的第三实施方式涉及的电池装置所应用于的车载系统(车载系统1')的构成例。车载系统1'与上述的第一实施方式的车载系统1同样地具有包括电池装置11、车内加热器12、空调13、电动机14以及发动机15的构成。还设有针对电池模块11a的加热器20。加热器20由ECU11b控制。电池模块11a是想从充电禁止状态达到能充电温度的电池模块(例如12V电池)。
在第三实施方式中,如第一和第二实施方式所述,在电池模块11a放电而通过自发热加温的控制(可变电流放电控制)之前,进行电池单元平衡校正,先用加热器20(电池单元平衡校正用电阻)加温不易加温的电池单元。当电池模块11a的全部电池单元平衡校正结束时,进行控制,使得利用车内加热器12使电池模块11a放电。控制由ECU11b进行。将由车内加热器12产生的热利用于空调13、电动机14以及发动机15的预热。另外,虽然通过放电产生的电池模块11a的自发热是使电池模块的温度上升的主因,但也用车内加热器12对电池模块11a加温,促进电池模块11a的升温。加热器20针对电池模块11a所包括的多个电池单元中不易加温且易于冷却的电池单元而设置,利用在电池单元平衡的校正中产生的电流而发热。
说明不易加温且易于冷却的电池单元的具体例。图7是将呈长方体的10个电池单元B1~B10横向连结而成的电池模块。在图7的构成的情况下,模块的最外侧的电池单元B1和B10与空气接触,由此与中央的电池单元相比易于散热,即使假设通过自发热对电池单元加温,与模块中央的电池单元相比,也不易加温。因此,将加热器20安装于电池单元B1和B10来高效地加温。虽然也取决于电池单元的外形,但将车载使用的板式加热器、电热带等薄片样的加热器H1、H2(示意性地表示)直接安装于电池单元。其原因有“易于安装”、“加热器与电池单元间的导热效率”。由于加热器与电池单元间分离时,无法高效地传递热,因此认为直接贴附于电池单元的话,导热效率最高。
如图8所示,在将散热器21设置于连结电池单元B1~B10而成的构成的中央位置的情况下,虽然取决于散热器21的冷却效果,但与外侧相比中央更不易加温。在该情况下,将加热器H11、H12安装于与散热器21接触的两个电池单元各自的表面或电池单元的阶地(侧面)来进行加温。在图8中,虽然在中央设置有散热器21,但散热器21的设置场所根据电池模块、搭载设备的结构等的不同而设置场所不同。
如图9所示,还有在中央位置设置安装基板22的构成。在充放电过程中,安装基板22的发热小的情况下,安装基板22有可能成为冷却构件。在该情况下,与安装基板22接触的电池单元成为不易加温的电池单元,因此将加热器安装于与安装基板22接触的电池单元。
如图10所示,还有将上侧电池模块BM1与下侧电池模块BM2重叠的构成的电池模块。各电池模块是使圆筒型电池单元为(4×4)的排列并由支架保持。该电池模块例如构成上下总共8并联4串联、标称电压为12.8V、标称容量为22.8Ah的车载用12V电池模块。对在该构成中关于多个电池单元通过实验弄清是否不易加温后的结果进行说明。
作为温度测定的对象的电池单元,在上侧电池模块BM1中,使用中央电池单元B11、外缘电池单元B12、外侧电池单元B13,在下侧电池模块BM2中,使用中央电池单元B21、外缘电池单元B22、外侧电池单元B23。然后,将通过第一实施方式那样的可变电流放电控制进行了加温时的温度测定的结果在图11中示出。在可变电流放电控制中,使充电电流按68.4A(3ItA)→91.2A(4ItA)→114.0A(5ItA)变化。
为了达到能充电温度(0℃),下层的中央电池单元B21需要178秒。另一方面,下层的外侧电池单元B23需要214秒。需要说明的是,外缘电池单元B12和B22与中央电池单元B11和B21相比温度上升高是因为附近有汇流条,被传递汇流条的热。外侧电池单元B13和B23由于与空气接触,因此成为不易加温的电池单元。
这样,在大型电池模块的情况下,电池模块的体积大,即使加温也会在电池模块内产生温度高低差,且外侧的电池单元不易加温。因此,即便电池模块的内部是能充电温度,但电池模块外侧有时也会还未达到能充电温度,为了使所有的电池单元达到能充电温度需要花费时间。
“通过电池单元平衡校正对电池单元加温的控制处理”
以下,参照图12的流程图说明本发明的第三实施方式的控制处理。该处理从充电禁止状态起,以电池单元平衡校正的被动方式(通过电阻使其放电而将电池单元的电压统一的方式)从容量剩余最多的电池单元开始放电。是将放电的电流通到加热器而一边进行电池单元平衡校正、一边先加温不易加温的电池单元的处理。然后,一旦电池单元平衡校正的放电结束,则通过在第一实施方式或第二实施方式中采用的可变电流放电控制使电池模块整体为0℃以上。需要说明的是,为了易于理解控制处理,在图12的流程图中设想1并联(n=20串联)、标称容量为20Ah的车载用电池模块来进行处理。本技术也能应用于除此以外的电池模块。
首先,在步骤S21中,检测电池的温度,在步骤S22中,确认是否是充电禁止温度且是可放电温度。即,判定是否是(-20℃<X℃<0℃)。在不满足该条件的情况、即在能充电温度的情况(0℃以上)下,在步骤S23中仅执行电池单元平衡校正并结束。
在步骤S22的判定结果为肯定的情况、即是充电禁止温度且是可放电温度的情况下,在步骤S24中,确认各电池单元电压、各电池单元容量,并在步骤S25中,判定是否已实施完毕19个电池单元平衡。
在判定为没有实施完毕19个电池单元平衡的情况下,在步骤S26中,判断执行电池单元平衡校正的电池单元。然后,在步骤S27中,执行电池单元平衡校正,对不易加温的场所,使用容量剩余最多的电池单元以电池单元平衡校正的被动方式进行放电。将放电的电流通到加热器,一边进行电池单元平衡校正,一边对电池单元进行加温。回到步骤S25,确认是否已实施完毕19个电池单元平衡。
在步骤S25中,在没有对全部电池单元已实施完毕电池单元平衡的情况下,再次通过步骤S26判断执行电池单元平衡校正的电池单元。由于已经进行了一个电池单元平衡校正,因此使容量剩余次多的电池单元放电,通过两个电池单元平衡校正来对电池单元加温。接着反复进行步骤S25→S26→S27而将电池单元平衡校正的通过加热器对电池单元进行加温的数量执行到1→2→3→……→19为止。此次,由于电池单元是20串联,因此若将最低的电池单元电压作为电池单元平衡放电终止电压的基准,则需要对20(电池单元的串联数)-1(作为基准的电池单元)=19电池单元进行电池单元平衡校正。
在步骤S25中,判定为已实施完毕19个电池单元平衡的情况下,电池单元平衡校正也结束,因此在步骤S28中,将电池单元平衡校正停止。
在步骤S29中进行整个模块的放电,对整个模块进行加温。在步骤S30中判定是否是(0℃<X℃)。一旦在步骤S30中确认模块的温度全部达到比0℃高的能充电温度,则在步骤S31中停止放电。步骤S29、S30以及S31是进行在上述第一实施方式或第二实施方式中说明的可变电流放电控制的处理。
“通过电池单元平衡校正对电池单元进行加温的控制处理的作用”
当串联数变多,则电池单元的数量也增加,因此电池单元的容量的参差不齐增大。为此,一旦反复进行充放电,则与串联数少的电池模块相比,各电池单元的电压的参差不齐也更大。因此,大型电池模块的电池单元平衡校正是必不可少的。
以为了说明图12所示的流程图而利用的1并联20串联、标称容量为20Ah的车载用电池模块为例,由于是串联数非常多的20串联,因此如表2所示,最大容量与最小容量之差为0.29Ah(1.5%),电池单元的容量参差不齐。在表2中,以容量最少的电池单元(No.2)为基准表示其它电池单元的剩余容量。
[表2]
电池单元平衡的校正方式有“被动方式”和“主动方式”。在被动方式中,通过电阻使作为放电对象的电池单元放电来进行电池单元平衡校正,因此电路系统简单,但将剩余的放电容量强制性地放电。主动方式是通过将某电池单元的剩余的放电容量转移到其它电池单元来实现均等化。但是,系统变得复杂,因此成本上升,并非是将容量100%地转移到其它电池单元。在本技术中,能使用任一方式的电池单元平衡校正。在本技术中,在低温的情况下,有效活用在电池单元平衡的校正中产生的放电容量。即,利用放电容量,通过加热器对不易加温且易于冷却的电池单元进行加温。
“第三实施方式的系统构成”
第三实施方式例如是如图13所示地对上述第一实施方式附加有电池单元平衡校正电路200的构成。电池单元平衡校正电路200包括通常的电池单元平衡校正电路和加热器用电池单元平衡校正电路。像这样地具备两个电池单元平衡校正电路是为了防止在环境温度高那样的情况下加热器也进行动作而使电池模块11a劣化。需要说明的是,第三实施方式也可以与第二实施方式组合。
需要说明的是,为了易于理解系统,设电池模块11a具有3段的电池块BL1、BL2及BL3串联连接而成的构成。进而,假定上段的电池块BL1不易加温、仅中段的电池块BL2的放电容量多而需要进行电池单元平衡这两条件来进行说明。因而,加热器(加热器电阻R11、R12、R13)设置于电池块BL1。
如图14所示,通常的电池单元平衡校正电路201的电阻R1、R2、R3和FETQ1、Q2、Q3的串联电路、以及加热器用电池单元平衡校正电路202的加热器电阻R11、R12、R13和FETQ11、Q12、Q13的串联电路并联连接到各电池块。
在中段的电池块BL2的放电容量多的情况下,如虚线的电流路径211所示,FETQ2导通,电池块BL2通过电阻R2放电。或者,如电流路径212所示,FETQ12导通,电池块BL2通过加热器电阻R12放电。通过电流流经加热器电阻R12,从而加热器电阻R12发热,电池块BL2被加温。
各电池块的温度由热敏电阻、热电偶等温度传感器1301、1302、1303检测,检测结果提供给MPU140。MPU140能分别控制6个FETQ1~Q13的导通/截止。另外,MPU140被输入各电池块BL1、BL2、BL3各自的电压值。MPU140控制各元件,使得进行参照图12的流程图所说明的第三实施方式的处理。
对第三实施方式的通常的电池单元平衡处理进行说明。首先,确认各电池块的温度是否比能充电温度(0℃)高。然后,在确认了各电池块的电压、容量后将控制通常的电池单元平衡校正的FETQ2导通,以虚线211的放电路径消耗容量,调整电池单元平衡。
在低温时,确认各电池块的温度是否是充电禁止温度以下且是可放电温度。在为充电禁止温度以下且是可放电温度的情况下,在确认了各电池单元的电压、容量后将控制低温时的电池单元平衡的FETQ12导通,以虚线212的放电路径消耗容量,调整电池单元平衡,且通过加热器电阻R12的发热来对不易加温的电池块BL2进行加温。
根据上述第三实施方式,利用在电池单元平衡的校正中浪费的电池单元的容量先对不易加温且易于冷却的电池单元进行加温,因此能缩短从充电禁止温度到达到能充电温度为止的时间。另外,能有效活用在电池单元平衡的校正中使用的放电容量。进而,不使用导热构件而用加热器进行加温,所以没有显著的重量增加,能够形成为简单的构成。进而,在电路系统是简单的被动方式的电池单元平衡校正电路的情况下,只要稍微变更构成即可,因此与主动方式相比,能简化电路系统。
<4.应用例>
下面,说明本技术的应用例。
“作为应用例的车辆中的蓄电系统”
参照图15说明将本技术应用于车辆用的蓄电系统的例子。图15中概略示出了采用本技术所应用于的串联式混合动力系统的混合动力车辆的构成的一个例子。串联式混合动力系统是使用由发动机驱动的发电机所发电的电力或将该电力暂时存储于电池而获得的电力来通过电力驱动力转换装置行驶的车。
在该混合动力车辆7200中搭载有发动机7201、发电机7202、电力驱动力转换装置7203、驱动轮7204a、驱动轮7204b、车轮7205a、车轮7205b、电池7208、车辆控制装置7209、各种传感器7210、充电口7211。上述的本技术的蓄电装置应用于电池7208。
混合动力车辆7200以电力驱动力转换装置7203为动力源进行行驶。电力驱动力转换装置7203的一例为电机。电力驱动力转换装置7203通过电池7208的电力而进行动作,该电力驱动力转换装置7203的旋转力传递至驱动轮7204a、7204b。需要注意的是,通过在必要的地方使用直流-交流(DC-AC)或逆转换(AC-DC转换),电力驱动力转换装置7203不管是交流电机还是直流电机均能够应用。各种传感器7210经由车辆控制装置7209控制发动机转速、或控制未图示的节气门的开度(节气门开度)。各种传感器7210包括速度传感器、加速度传感器、发动机转速传感器等。
发动机7201的旋转力传递至发电机7202,可将借助该旋转力而由发电机7202生成的电力储存于电池7208。
当混合动力车辆通过未图示的制动机构减速时,该减速时的阻力作为旋转力施加于电力驱动力转换装置7203,通过该旋转力而由电力驱动力转换装置7203生成的再生电力储存于电池7208。
电池7208通过连接于混合动力车辆的外部的电源,从而将充电口7211作为输入口从该外部电源接受电力供给,并也能储存所接受的电力。
虽未图示,但还可以包括基于有关二次电池的信息进行有关车辆控制的信息处理的信息处理装置。作为这样的信息处理装置,例如有基于有关电池余量的信息进行电池余量显示的信息处理装置等。
需要注意的是,上面以使用由发动机驱动的发电机所发电的电力或将该电力暂时存储于电池而获得的电力来通过电机行驶的串联式混合动力车为例进行了说明。但是,本技术也能够有效应用于发动机和电机的输出均作为驱动源并通过适当切换仅通过发动机行驶、仅通过电机行驶、发动机和电机行驶这三种方式来进行使用的并联式混合动力车。进而,本技术还能够有效应用于不使用发动机而通过仅仅驱动电机的驱动来进行行驶的所谓的电动车辆。
以上说明了本技术所涉及的技术可应用于的混合动力车辆7200的一例。本技术所涉及的技术可适当应用于以上说明的构成中的例如车辆控制装置7209和电池7208。具体地说,将电池模块11a应用于电池7208,将ECU11b和显示部11c的功能应用作为车辆控制装置7209的一功能。
“作为应用例的住宅中的蓄电系统”
参照图16,对将本技术应用于住宅用的蓄电系统的例子进行说明。例如在住宅9001用的蓄电系统9100中,从火力发电9002a、原子能发电9002b、水力发电9002c等集中型电力系统9002经由电力网9009、信息网9012、智能表9007、集线器9008等向蓄电装置9003供给电力。与此同时,从家庭内发电装置9004等独立电源向蓄电装置9003供给电力。在蓄电装置9003中储存被供给的电力。使用蓄电装置9003供给住宅9001所使用的电力。不限于住宅9001,关于楼宇也能够使用同样的蓄电系统。
住宅9001中设置有:发电装置9004、耗电装置9005、蓄电装置9003、控制各装置的控制装置9010、智能表9007、获取各种信息的传感器9011。各装置通过电力网9009及信息网9012连接。作为发电装置9004,利用太阳能电池、燃料电池等,所发的电力供给至耗电装置9005及/或蓄电装置9003。耗电装置9005为冰箱9005a、空调装置9005b、电视接收机9005c、浴缸9005d等。进而,耗电装置9005包括电动车辆9006。电动车辆9006为电动汽车9006a、混合动力车9006b、电动摩托车9006c。
上述本技术的电池组(battery unit)应用于蓄电装置9003。蓄电装置9003由二次电池或电容器构成。例如由锂离子电池构成。锂离子电池既可以是固定式的,也可以是在电动车辆9006中使用。智能表9007具有测量商用电力的使用量并将测得的使用量发送到电力公司的功能。电力网9009也可以为直流供电、交流供电、非接触供电中任一种或者多种的组合。
各种传感器9011例如为人体传感器、照度传感器、物体检测传感器、功耗传感器、振动传感器、接触传感器、温度传感器、红外线传感器等。由各种传感器9011获取的信息被发送至控制装置9010。通过来自传感器9011的信息,能够掌握气象的状态、人的状态等而自动地控制耗电装置9005来使能耗最小。进一步地,控制装置9010能够将关于住宅9001的信息经由互联网向外部的电力公司等发送。
通过集线器9008进行电力线的分支、直流交流转换等处理。作为与控制装置9010相连接的信息网9012的通信方式,存在使用UART(通用异步收发器(UniversalAsynchronous Receiver-Transmitter),异步串行通信用发送/接收电路)等通信接口的方法、利用基于Bluetooth(注册商标)、ZigBee、Wi-Fi等无线通信标准的传感器网络的方法。Bluetooth(注册商标)方式应用于多媒体通信,能够进行一对多连接的通信。ZigBee使用IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers:电气和电子工程师协会)802.15.4的物理层。IEEE 802.15.4为被称为PAN(Personal AreaNetwork:个人局域网)或者W(Wireless:无线)PAN的短距离无线网络标准的名称。
控制装置9010与外部的服务器9013相连接。该服务器9013也可以由住宅9001、电力公司、服务提供商中任一方管理。服务器9013所发送/接收的信息例如是功耗信息、生活模式信息、电费、天气信息、自然灾害信息、关于电力交易的信息。这些信息既可以由家庭内的耗电装置(例如电视接收机)发送/接收,也可以由家庭外的装置(例如,手机等)发送/接收。这些信息也可以显示于具有显示功能的设备、例如电视接收机、手机、PDA(PersonalDigital Assistants:个人数字助理)等。
控制各部的控制装置9010由CPU(Central Processing Unit:中央处理器)、RAM(Random Access Memory:随机存取存储器)、ROM(Read Only Memory:只读存储器)等构成,在该例中,容纳在蓄电装置9003中。控制装置9010通过信息网9012与蓄电装置9003、家庭内发电装置9004、耗电装置9005、各种传感器9011、服务器9013连接,例如具有调整商用电力的使用量和发电量的功能。需要注意的是,除此之外,还可以具有在电力市场上进行电力交易的功能等。
如上所述,蓄电装置9003不仅可以储存来自火力发电9002a、原子能发电9002b、水力发电9002c等集中型电力系统9002的发电电力,而且还可以储存家庭内发电装置9004(太阳能发电、风力发电)的发电电力。因此,即使家庭内发电装置9004的发电电力发生了变动,也能够进行使向外部送出的电力量为一定、或仅进行所需的放电等控制。例如,以下的使用方法等也是可能的:将通过太阳能发电得到的电力储存于蓄电装置9003,并将夜间费用低的深夜电力储存于蓄电装置9003,在白天费用高的时间段进行由蓄电装置9003所储存的电力的放电来加以利用。
需要注意的是,在该例中说明了控制装置9010容纳于蓄电装置9003内的示例,但其既可以容纳于智能表9007内,也可以单独地构成。进而,对于蓄电系统9100,既可以以集中住宅中的多个家庭为对象进行使用,也可以以多个独立式住宅为对象进行使用。
以上说明了本技术所涉及的技术可应用于的蓄电系统9100的一例。本技术所涉及的技术可适当应用于以上说明的构成中的蓄电装置9003。具体地说,能将电池装置11应用于蓄电装置9003。
“其它应用例”
本技术还可应用于航空器。航空器由于在高空中飞行,因此电池模块的使用环境温度可能在0℃以下。即使在这样的情况下也能通过进行上述的可变电流放电控制来进行应对。另外,本技术不限于应用于大型的电动车辆、航空器,还能应用于电动摩托车、电动自行车、电动三轮车、电动小型飞行器(也被称为无人机等)等。
另外,本技术还能应用于可使用二次电池的电子设备(PC、智能电话、便携式电话、电动工具、玩具等),也能将本技术作为从上述的电池装置接受电力的供给的电子设备而实现。
<5.变形例>
也可以代替显示部或者与显示部一起通过声音等对用户报告正在进行可变电流放电控制。另外,也可以通过通信对其它设备通知进行了可变电流放电控制。
也可以适当变更参照图3的流程图说明的处理。例如,步骤S14的判断不仅可以在切换了放电电流值的定时进行,而且还可以在放电过程中周期性地进行。另外,当在放电电流值的切换的定时,电池模块的电压低于放电终止电压的情况下,也可以追加减小放电电流值、或使其回到切换前的放电电流值的处理。在图3的流程图中说明的处理无需全部是与可变电流放电控制对应的处理。
可变电流放电控制中的放电电流值的切换不限于阶梯状,例如也可以是使放电电流值线性增加的控制。
以上具体说明了本技术的实施方式,但不限于上述各实施方式,可进行基于本技术的技术思想的各种变形。例如,在上述实施方式中列举的构成、方法、工序、形状、材料及数值等只不过为一个例子,也可以根据需要使用与上述不同的构成、方法、工序、形状、材料及数值等。
另外,本技术也能够采用如下的构成。
(1)
一种电池装置,具备:温度检测部,检测电池的温度;以及控制部,在即将开始充电时由上述温度检测部检测出一定温度范围的情况下,上述控制部进行对二次电池的可变电流放电。
(2)
根据(1)所述的电池装置,其中,
上述一定温度范围是-20℃~0℃。
(3)
根据(1)或(2)所述的电池装置,其中,上述电池装置具备:
电池组(assembled battery),通过多个电池单元串联和/或并联连接并相互接近地组装而成;
平衡校正用的开关元件,与上述电池组的电池单元各自连接;以及
多个加热元件,被供给流经上述开关元件的电流,
上述多个加热元件与上述电池组的不易加温的电池单元接触或配置在该不易加温的电池单元的附近,
当上述温度检测部检测出一定温度范围的情况下,在进行了平衡校正之后,上述电池组通过放电而达到能充电的温度。
(4)
根据(1)至(3)中任一项所述的电池装置,其中,上述电池装置具备:
电池组,通过多个二次电池串联和/或并联连接并相互接近地组装而成;
第一平衡校正电路,具有与上述电池组的上述二次电池各自连接的平衡校正用的开关元件和被供给流经上述开关元件的电流的多个电阻;以及
第二平衡校正电路,具有与上述电池组的上述二次电池各自连接的平衡校正用的开关元件和被供给流经上述开关元件的电流的多个加热器电阻,
上述多个加热器电阻与上述电池组的不易加温的二次电池接触或配置在该不易加温的二次电池的附近,
在能充电的温度下,上述电池装置通过上述第一平衡校正电路进行平衡校正,
在能放电而不能充电的温度下,上述电池装置通过上述第二平衡校正电路进行了平衡校正之后,进行对上述二次电池的可变电流放电控制。
(5)
根据(1)至(4)中任一项所述的电池装置,其中,
上述可变电流放电控制是根据上述二次电池的温度使该二次电池以不同的放电电流值放电的控制。
(6)
根据(5)所述的电池装置,其中,
上述可变电流放电控制是随着上述二次电池的温度上升而增大放电电流值来使该二次电池放电的控制。
(7)
根据(1)至(6)中任一项所述的电池装置,其中,
上述控制部构成为,在上述二次电池的电压低于放电终止电压的情况下,停止上述可变电流放电控制。
(8)
根据(1)至(7)中任一项所述的电池装置,其中,
上述控制部构成为,根据上述二次电池的SOC(State Of Charge:荷电状态)判断是否进行上述可变电流放电控制。
(9)
根据(1)至(8)中任一项所述的电池装置,其中,
上述电池装置具备电力储存部,该电力储存部储存随着进行上述可变电流放电控制而从上述二次电池输出的电力。
(10)
根据(1)至(9)中任一项所述的电池装置,其中,
加热器作为上述二次电池的负载与上述电池装置连接。
(11)
一种电子设备,从(1)中所述的电池装置接受电力的供给。
(12)
一种电动车辆,具备(1)中所述的电池装置。
(13)
一种蓄电系统,具备(1)中所述的电池装置。
(14)
一种控制方法,其中,控制部在能放电而不能充电的温度下,进行随着二次电池的温度上升而增大放电电流值来使该二次电池放电的可变电流放电控制。
附图标记说明
11…电池装置
11a…电池模块
11b…ECU
11c…显示部
12…车内加热器
130…温度传感器
140…MPU
Claims (10)
1.一种电池装置,具备:
温度检测部,检测电池的温度;以及
控制部,在即将开始充电时由所述温度检测部检测出一定温度范围的情况下,所述控制部进行对二次电池的可变电流放电控制,
所述电池装置还具备:
电池组,通过多个二次电池串联和/或并联连接并相互接近地组装而成;
第一平衡校正电路,具有与所述电池组的所述二次电池各自连接的平衡校正用的第一开关元件和被供给流经所述第一开关元件的电流的多个电阻;以及
第二平衡校正电路,具有与所述电池组的所述二次电池各自连接的平衡校正用的第二开关元件和被供给流经所述第二开关元件的电流的多个加热器电阻,
所述多个加热器电阻与所述电池组的不易加温的二次电池接触或配置在该不易加温的二次电池的附近,
在能充电的温度下,所述电池装置通过所述第一平衡校正电路进行平衡校正,
在能放电而不能充电的温度下,所述电池装置通过所述第二平衡校正电路进行了平衡校正之后,进行对所述二次电池的可变电流放电控制。
2.根据权利要求1所述的电池装置,其中,
所述可变电流放电控制是根据所述二次电池的温度使该二次电池以不同的放电电流值放电的控制。
3.根据权利要求2所述的电池装置,其中,
所述可变电流放电控制是随着所述二次电池的温度上升而增大放电电流值来使该二次电池放电的控制。
4.根据权利要求1所述的电池装置,其中,
所述控制部构成为,在所述二次电池的电压低于放电终止电压的情况下,停止所述可变电流放电控制。
5.根据权利要求1所述的电池装置,其中,
所述控制部构成为,根据所述二次电池的荷电状态判断是否进行所述可变电流放电控制。
6.根据权利要求1所述的电池装置,其中,
所述电池装置具备电力储存部,所述电力储存部储存随着进行所述可变电流放电控制而从所述二次电池输出的电力。
7.根据权利要求1所述的电池装置,其中,
加热器作为所述二次电池的负载与所述电池装置连接。
8.一种电子设备,从权利要求1所述的电池装置接受电力的供给。
9.一种电动车辆,具备权利要求1所述的电池装置。
10.一种蓄电系统,具备权利要求1所述的电池装置。
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