CN109428366A - 电源系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电源系统，其具备多个电池、多个电池控制装置、以及配置为接收从电池控制装置发送来的多个电池的充电信息的充电装置。多个电池并联连接。电池控制装置各自将多个电池的其中一个电池作为对象电池，控制对象电池的充电状态。电池控制装置各自将从对象电池获得的内部电阻值相互发送/接收，基于多个电池的内部电阻值生成对象电池的充电信息，并将充电信息进行发送，充电装置基于多个电池的充电信息，执行多个电池的充电处理。

Description

电源系统
技术领域
本发明涉及一种使用多个电池的电源系统。
背景技术
例如，在日本特开2015-231301号中公开了一种电源系统，其对于将多个电池串联或并联而成的电池组，对电池的充放电进行控制。
在利用单个充电器对多个电池并联连接而构成的电池组充电的情况下，从充电器向各电池分流的充电电流是基于各电池的内部电阻确定的。因此，如果电池之间的内部电阻存在差值，则充电时的充电电流也会产生不同。如上述所示，上升电压也发生变化，有可能在充电开始后由于电压上升而到达电压上限，从而充电立即结束。充电结束后，如果发生电压下降而再次开始充电，则有可能频繁地反复开始充电和结束充电。
发明内容
本发明提供一种电源系统，其能够在利用单个充电器对多个电池并联连接而成的电池组充电的构成中，进一步抑制频繁地反复开始充电和结束充电的情况。
本发明的方式所涉及的电源系统具备多个电池、多个电池控制装置、以及配置为接收从电池控制装置发送来的多个电池的充电信息的充电装置。多个电池并联连接。电池控制装置配置为，各自将多个电池的其中一个电池作为对象电池，控制对象电池的充电状态。电池控制装置配置为，各自将从对象电池获得的内部电阻值相互发送/接收。电池控制装置配置为，基于多个电池的内部电阻值生成对象电池的充电信息并发送。所述充电装置配置为，基于所述多个电池的充电信息，执行所述多个电池的充电处理。
在本发明的方式所涉及的电源系统中，设置有对多个电池分别控制充电状态的电池控制装置，在多个电池控制装置间发送/接收各电池的内部电阻值的信息。电池控制装置将基于从其他电池控制装置接收到的其他电池的内部电阻值而生成的对象电池的充电信息向充电装置发送。充电装置基于从多个电池控制装置接收到的多个充电信息，适当地执行多个电池的充电处理。
根据上述控制，充电装置由于能够接收多个电池的充电状态，因而能够把握特定电池在开始充电后马上结束充电这样的个别状况。从而，充电装置由于能够准确把握充电的开始定时，因而能够进一步抑制多个电池频繁地反复进行充电的情况。
在本发明的方式中，电池控制装置也可以配置为，各自判断是否许可对象电池进行充电。电池控制装置也可以配置为将所述判断的结果作为充电信息进行发送。
根据上述控制，充电装置能够基于由多个电池控制装置发送来的充电信息而容易地判断出是否开始对多个电池进行充电。
在本发明的方式中，电池控制装置也可以配置为，各自将从对象电池获得的内部电阻值相互发送/接收。电池控制装置也可以配置为，基于多个电池的内部电阻值、和充电装置在充电时发送的最大总充电电流值，计算在充电开始后经过规定时间上升的对象电池的最大电压值。电池控制装置也可以配置为，在最大电压值与规定的满充电电压值之间的差电压值超过规定值的情况下，将对象电池的充电许可向充电装置发送。
根据上述控制，各个电池控制装置能够仅在基于所有的内部电阻值和充电时的最大总充电电流值而能够判断为在规定时间内对象电池不会立即结束充电的情况下，才将充电许可向充电装置发送。从而，如果充电装置基于所述充电许可而执行多个电池的充电处理，则能够进一步抑制多个电池频繁地反复进行充电的情况。
在本发明的方式中，充电装置也可以配置为，在所有的多个电池控制装置均已发送了充电许可的情况下，开始对多个电池进行充电。如上述所示，充电装置能够仅通过判断是否从多个电池控制装置全部接收到充电许可，从而容易地把握开始对多个电池进行充电的定时。
根据本发明的方式所涉及的电源系统，能够在利用单个充电器对多个电池并联连接而成的电池组进行充电的构成中，抑制频繁地反复开始充电和结束充电的情况。
附图说明
下面将参照附图描述本发明所例示的实施例的特征、优点以及技术和工业意义，相同的附图标记表示相同的部件，其中：
图1是示出本发明的一个实施方式所涉及的电源系统的概略结构的图。
图2是说明电池控制装置进行的控制的处理步骤的流程图。
图3是说明充电装置进行的控制的处理步骤的流程图。
图4是示出充电装置进行的充电控制的一个示例的曲线图。
具体实施方式
[概要]
本发明的一个实施方式为多个电池并联连接而成的电源系统。在本发明的一个实施方式所涉及的电源系统中，设置于各电池上的控制装置发送/接收各电池的内部电阻值的信息。基于所述内部电阻值和充电时流向电池的电流值而预测充电开始后的上升电压值，并以使得各电池的最大电压值不会立即超过规定的满充电电压值的方式控制充电开始的定时。由此，能够进一步抑制频繁地反复开始充电和结束充电的情况。
[电源系统的构成]
图1是示出本发明的一个实施方式所涉及的电源系统1的概略结构的图。图1中例示的电源系统1具备多个电池1-1～1-n(第1电池1-1、第2电池1-2、……、第n电池1-n)、多个电池控制装置2-1～2-n(第1电池控制装置2-1、第2电池控制装置2-2、……、第n电池控制装置2-n)、以及充电装置30。n为2以上的整数。
多个电池1-1～1-n是例如由铅蓄电池和锂离子电池等可充放电地构成的电力储存要素。多个电池1-1～1-n并联连接，并与充电装置30可充电地连接。所述多个电池1-1～1-n各自具有内部电阻。
在图1的示例中，第1电池1-1具有电阻值R1的内部电阻(以下称作“内部电阻值R1”)。第2电池1-2具有电阻值R2的内部电阻(以下称作“内部电阻值R2”)。第n电池1-n具有电阻值Rn的内部电阻(以下称作“内部电阻值Rn”)。
多个电池控制装置2-1～2-n配置为，各自将多个电池1-1～1-n的其中一个电池作为对象电池，控制所述对象电池的充电状态。所述多个电池控制装置2-1～2-n为电子控制单元(ECU：Electronic Control Unit)，该电子控制单元代表性地含有中央运算处理单元(CPU：Central Processing Unit)、存储器、以及输入输出接口等。
在图1的示例中，第1电池控制装置2-1将第1电池1-1作为对象电池，能够控制第1电池1-1的充电状态。第2电池控制装置2-2将第2电池1-2作为对象电池，能够控制第2电池1-2的充电状态。第n电池控制装置2-n将第n电池1-n作为对象电池，能够控制第n电池1-n的充电状态。
多个电池控制装置2-1～2-n彼此可通信地连接，各自获取对象电池所具有的内部电阻值，并与其他电池控制装置之间发送/接收内部电阻值。内部电阻值的发送可以定期地进行，也可以在上一次发送出的值发生变化时进行。
在图1的示例中，第1电池控制装置2-1获取第1电池1-1的内部电阻值R1，并将所述内部电阻值R1分别向第2电池控制装置2-2及第n电池控制装置2-n发送。第1电池控制装置2-1分别从第2电池控制装置2-2接收内部电阻值R2、从第n电池控制装置2-n接收内部电阻值Rn。第2电池控制装置2-2获取第2电池1-2的内部电阻值R2，并将所述内部电阻值R2分别向第1电池控制装置2-1及第n电池控制装置2-n发送。第2电池控制装置2-2分别从第1电池控制装置2-1接收内部电阻值R1、从第n电池控制装置2-n接收内部电阻值Rn。第n电池控制装置2-n获取第n电池1-n的内部电阻值Rn，并将所述内部电阻值Rn分别向第1电池控制装置2-1及第2电池控制装置2-2发送。第n电池控制装置2-n分别从第1电池控制装置2-1接收内部电阻值R1、从第2电池控制装置2-2接收内部电阻值R2。
多个电池控制装置2-1～2-n与充电装置30可通信地连接，并各自基于通过与其他电池控制装置进行发送/接收而得到的多个电池1-1～1-n的内部电阻值R1～Rn生成与对象电池有关的规定的充电信息，并将生成的充电信息向充电装置30发送。对于与所述对象电池有关的充电信息将在后面记述。
充电装置30与多个电池1-1～1-n通过电线(图1的实线)连接，与多个电池控制装置2-1～2-n通过通信线(图1的虚线)连接。所述充电装置30配置为，能够基于由多个电池控制装置2-1～2-n发送来的多个电池1-1～1-n的充电信息执行多个电池1-1～1-n的充电处理。图4是示出充电装置30进行的充电控制的一个示例的曲线图。对于所述充电装置30进行的控制将在后面记述。
[电源系统执行的控制]
进一步参照图2及图3，说明本发明的一个实施方式所涉及的电源系统1执行的控制方法。图2是说明电源系统1的多个电池控制装置2-1～2-n所各自进行的控制的处理步骤的流程图。图3是说明电源系统1的充电装置30进行的控制的处理步骤的流程图。
<电池控制装置的控制>
(图2)
电池控制装置的控制是由多个电池控制装置2-1～2-n所各自进行的控制。以下，着眼于电池控制装置2-1进行的处理进行说明。图2的处理是在对象电池1-1的电压值低于充电许可判定阈值(参照图4)时执行的。
步骤S201：获取对象电池1-1的内部电阻值。所述内部电阻值能够根据在充电或者放电过程中流过对象电池1-1的电流值和对象电池1-1的电压值计算。实际计算出的内部电阻值与真值之间存在一定的误差。因此，将考虑误差在内的最大的内部电阻值即最大内部电阻值(R1max)作为向其他电池控制装置2-2～2-n发送的内部电阻值R1，将考虑误差在内的最小的内部电阻值即最小内部电阻值(R1min)用于电池控制装置2-1计算对象电池1-1自身。这是因为，如果将其他电池的内部电阻值估算得相对大，而将对象电池自身的电池的内部电阻值估算得相对小，则由于流过对象电池自身的电池的电流将被预测得相对大，所以对象电池自身的电池的电压上升值将被估算得相对大。即，因为这样做能够考虑到余量而判断充电的许可。如果获取到对象电池1-1的内部电阻值(R1max、R1min)，则处理前进至步骤S202。
步骤S202：将获取到的对象电池1-1的内部电阻值R1向其他电池控制装置2-2～2-n发送。如果发送了对象电池1-1的内部电阻值R1，则处理前进至步骤S203。
步骤S203：判断是否已从所有的其他电池控制装置2-2～2-n接收到电池1-2～1-n的内部电阻值R2～Rn。在全部接收到电池1-2～1-n的内部电阻值R2～Rn的情况下(S203，是)，则处理前进至步骤S204。另一方面，在没有全部接收到电池1-2～1-n的内部电阻值R2～Rn的情况下(S203，否)，则等待至全部接收到为止。
步骤S204：根据所有的电池1-1～1-n的内部电阻值R1～Rn计算电流比Irate，该电流比Irate表示流过对象电池1-1的电流的值即电流值Iself在流过其他电池1-2～1-n的电流的合计值即合计电流值Iother中的比例。作为所述电流比Irate，能够利用对象电池1-1的内部电阻值Rself(＝R1min)和其他电池1-2～1-n的复合电阻值Rother(＝1/R2+……+1/Rn)通过下述的式子[1]计算。如果计算出电流比Irate，则处理前进至步骤S205。
Irate＝Iself/Iother＝Rother/Rself……[1]
步骤S205：从充电装置30获取充电时发送的最大总充电电流值Iall。所述最大总充电电流值Iall是依存于充电装置30的能力而预先确定的值。在充电装置30并不进行恒电流充电(CC)而是进行恒功率充电(CP)的情况下，能够通过用充电功率除以充电电压而计算出最大总充电电流值Iall。如果获取到最大总充电电流值Iall，则处理前进至步骤S206。
步骤S206：基于电流比Irate和最大总充电电流值Iall，计算充电开始后预计将流过的最大充电电流值Icharge。最大充电电流值Icharge能够通过下述的式子[2]计算。如果计算出最大充电电流值Icharge，则处理前进至步骤S207。
Icharge＝Iall*Irate……[2]
步骤S207：基于最大充电电流值Icharge、对象电池1-1的内部电阻值Rself、以及当前时刻下电池1-1的电压值Vnow，计算在充电开始后经过规定时间预计将上升的最大电压值Vcharge。最大电压值Vcharge能够通过下述的式子[3]计算。规定时间是为了使得处理不会在开始充电后立即结束而设定的，例如，可以设为几毫秒这一程度的时间。如果计算出最大电压值Vcharge，则处理前进至步骤S208。
Vcharge＝Vnow+Icharge*Rself……[3]
步骤S208：通过下述的式子[4]，计算最大电压值Vcharge与电池1-1～1-n的规定的满充电电压值Vmax之间的差电压值ΔV。规定的满充电电压值Vmax能够基于电池1-1～1-n的过充电电压值而确定。如果计算出差电压值ΔV，则处理前进至步骤S209。
ΔV＝Vmax-Vcharge……[4]
步骤S209：判断差电压值ΔV是否超过规定值Vref。所述规定值Vref是用于判断是否许可对象电池1-1进行充电的阈值，能够基于对电源系统1所要求的性能等进行设定。也就是说，通过上述的步骤S208和步骤S209，判断最大电压值Vcharge与规定的满充电电压值Vmax之间的差电压值ΔV是否超过规定值Vref。
在差电压值ΔV超过规定值Vref的情况下(S209，是)，处理前进至步骤S210。另一方面，在差电压值ΔV没有超过规定值Vref的情况下(S209，否)，处理前进至步骤S211。
步骤S210：将示出许可对象电池1-1充电之一内容的充电信息(充电许可)向充电装置30发送。例如，可以发送已将规定的充电许可标识设定为“ON”的信号。如果已向充电装置30发送充电信息，则处理返回至步骤S201。
步骤S211：将示出不许可对象电池1-1充电这一内容的充电信息(充电不许可)向充电装置30发送。例如，可以发送已将规定的充电许可标识设定为“OFF”的信号。如果已向充电装置30发送充电信息，则处理返回至步骤S201。
充电信息只要为能够判断出充电装置30是否应该开始对多个电池1-1～1-n进行充电的信息即可。因此，除了充电许可/不许可的信息之外，也可以将例如电流比Irate、最大充电电流值Icharge、最大电压值Vcharge、或者差电压值ΔV等作为充电信息向充电装置30发送。
<充电装置的控制>
(图3)
步骤S301：判断是否已从多个电池控制装置2-1～2-n全部接收到充电信息。在从所有的电池控制装置2-1～2-n接收到充电信息的情况下(S301，是)，处理前进至步骤S302。另一方面，在没有从全部电池控制装置2-1～2-n接收到充电信息的情况下(S301，否)，进行等待直至全部接收到为止。
步骤S302：判断从多个电池控制装置2-1～2-n接收到的所有的充电信息是否均为充电许可。在所有的充电信息均为充电许可的情况下(S302，是)，则处理前进至步骤S303。另一方面，在所有的充电信息并不全是充电许可的情况下(S302，否)，则处理返回至步骤S301，等待接收新的示出许可充电这一内容的充电信息。
步骤S303：开始对多个电池1-1～1-n进行充电。如果已开始对多个电池1-1～1-n进行充电，则处理前进至步骤S304。
步骤S304：判断多个电池1-1～1-n的充电电压值是否已达到规定的满充电电压值Vmax。在充电电压值已达到规定的满充电电压值Vmax的情况下(S304，是)，处理前进至步骤S305。在充电电压值未达到规定的满充电电压值Vmax的情况下(S304，否)，继续进行充电至达到规定的满充电电压值Vmax为止。
步骤S305：结束多个电池1-1～1-n的充电。如果已结束多个电池1-1～1-n的充电，则处理返回至步骤S301。
[本实施方式的作用·效果]
在上述的本发明的一个实施方式所涉及的电源系统1中，对多个电池1-1～1-n的每一个都设置了控制充电状态的电池控制装置2-1～2-n，并在多个电池控制装置2-1～2-n之间发送/接收各电池1-1～1-n的内部电阻值R1～Rn的信息。例如，电池控制装置2-1向充电装置30发送基于从其他电池控制装置2-2～2-n接收到的其他电池1-2～1-n的内部电阻值、和充电装置30在充电时发送的最大总充电电流值Iall而生成的对象电池1-1的充电信息。与此对应地，充电装置30基于从多个电池控制装置2-1～2-n接收到的多个充电信息，适当地执行多个电池1-1～1-n的充电处理。
根据上述控制，充电装置30由于能够接收多个电池1-1～1-n的充电状态，所以能够把握特定电池在开始充电后马上结束充电这样的个别状况。从而，充电装置30由于能够准确把握充电的开始定时，因而能够进一步抑制多个电池1-1～1-n频繁地反复进行充电的情况。并且能够进一步避免充电用继电器的寿命缩短而很快发生故障的情况。
在本实施方式所涉及的电源系统1中，多个电池控制装置2-1～2-n各自判断是否许可对象电池进行充电，并将所述判断的结果作为充电信息向充电装置30发送。
根据上述控制，充电装置30能够基于由多个电池控制装置2-1～2-n发送来的充电信息而容易地判断出是否开始对多个电池1-1～1-n进行充电。
在本实施方式所涉及的电源系统1中，多个电池控制装置2-1～2-n各自将从对象电池获得的内部电阻值R1～Rn相互发送/接收。多个电池控制装置2-1～2-n基于多个电池1-1～1-n的内部电阻值R1～Rn和最大总充电电流值Iall，计算在充电开始后经过规定时间上升的所述对象电池的最大电压值Vcharge。多个电池控制装置2-1～2-n在最大电压值Vcharge与规定的满充电电压值Vmax之间的差电压值ΔV超过规定值Vref的情况下，将对象电池的充电许可向充电装置30发送。
根据上述控制，各个电池控制装置2-1～2-n能够仅在基于所有的内部电阻值R1～Rn和充电时的最大总充电电流值而能够判断为在规定时间内对象电池不会立即结束充电的情况下，才将充电许可向充电装置30发送。从而，如果充电装置30基于所述充电许可而执行多个电池1-1～1-n的充电处理，则能够进一步抑制多个电池1-1～1-n频繁地反复进行充电的情况。并且能够进一步避免充电用继电器的寿命缩短而很快发生故障的情况。
在本实施方式所涉及的电源系统1中，充电装置30在所有的多个电池控制装置2-1～2-n均已发送了充电许可的情况下，开始对多个电池1-1～1-n进行充电。如上述所示，充电装置30能够仅通过判断是否从多个电池控制装置2-1～2-n全部接收到充电许可，从而容易地把握开始对多个电池1-1～1-n进行充电的定时。
本发明的一个实施方式能够用于使用将多个电池并联连接而成的电池组的电源系统等中。

Claims (4)

1.一种电源系统，其特征在于，包括：
多个电池，所述多个电池并联连接；
多个电池控制装置，其配置为，各自将所述多个电池的其中一个电池作为对象电池，控制所述对象电池的充电状态，所述电池控制装置配置为，各自将从所述对象电池获得的内部电阻值相互发送/接收，所述电池控制装置配置为，基于所述多个电池的内部电阻值生成所述对象电池的充电信息，并将所述充电信息进行发送；以及
充电装置，其配置为接收从所述电池控制装置发送来的所述多个电池的充电信息，所述充电装置配置为，基于所述多个电池的充电信息，执行所述多个电池的充电处理。
2.根据权利要求1所述的电源系统，其特征在于，
所述电池控制装置配置为，各自判断是否许可所述对象电池进行充电；
所述电池控制装置配置为将所述判断的结果作为所述充电信息进行发送。
3.根据权利要求2所述的电源系统，其特征在于，
所述电池控制装置配置为，基于所述多个电池的内部电阻值、和所述充电装置在充电时发送的最大总充电电流值，计算在充电开始后经过规定时间上升的所述对象电池的最大电压值；
所述电池控制装置配置为，在所述最大电压值与规定的满充电电压值之间的差电压值超过规定值的情况下，将所述对象电池的充电许可向所述充电装置发送。
4.根据权利要求3所述的电源系统，其特征在于，
所述充电装置配置为，在所有的所述多个电池控制装置均已发送了所述充电许可的情况下，开始对所述多个电池进行充电。
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