CN111133653A - 蓄电池系统、方法以及程序 - Google Patents

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Abstract

实施方式的蓄电池系统具备：电池管理部，能够检测具备蓄电池单体的单体模块的过放电状态，能够接受来自单体模块的电力供给而动作，输出用于判别单体模块是否达到了有达到过放电状态的担心的状态的状态信号，并且在接受了电力供给的情况下，能够使插入到将单体模块的蓄电电力向外部供给的电流供给路径的具有常开触点的接触器为闭合状态；判别部，判别是否输出了状态信号；以及切断部，在判别为未输出状态信号的情况下，切断从单体模块向电池管理部的电力供给，因此在转变为过放电时的担心较高的情况下，切断向负载或BMU的电力供给。

Description

蓄电池系统、方法以及程序
技术领域
本发明的实施方式涉及蓄电池系统、方法以及程序。
背景技术
以往，在具备蓄电池而供给电力的蓄电池系统中，期望具有在存在达到过放电的担心的情况下切断电源供给路而将因过放电导致的故障防患于未然的机构。
特别是，对于使BMU(Battery Management Unit：电池管理单元)动作的电源，在从构成该蓄电池系统的蓄电池供给那样的情况下，为了防止过放电而设置将BMU的电源也切断的机构，在构成蓄电池系统的蓄电池的剩余容量变少的情况下，使该机构动作而降低消耗电力也是有效的。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2014－195401号公报
发明内容
发明要解决的课题
然而，上述要求的另一方面，也存在不希望上述机构发挥功能的情况。
例如，在为了从担心转变为过放电的状态恢复而进行的充电中，需要确保用于充电的电流流路。
另外，在蓄电池系统的维护作业中(在切断向负载等的主电路的电力供给之后，进行BMU的故障日志取得、固件更新的作业中等)，通常有对蓄电池的处理精通的服务人员跟随，因而过放电的风险较低。
另外，在产生了担心转变为过放电的状态下，若为非要进行维护作业的状况，则认为维护作业优先于电池的保护，应在继续BMU的电源供给的情况下继续维护作业。
另外，关于BMU中的过放电检测处理通过软件处理来安装，从成本、运用的准备度来看是现实的。因而，为了安全，要求即使在软件万一发生了挂起(hang up)、误动作时过放电检测功能也不会无作用的构成。
本发明是鉴于上述情况而完成的，提供一种蓄电池系统、方法以及程序，其在转变为过放电时的担心较高的情况下，能够切断向负载或BMU的电力供给，并且即使在BMU的软件万一发生了挂起的情况下，也能够切断向负载或BMU的电力供给。
用来解决课题的手段
实施方式的蓄电池系统具备：电池管理部，能够检测具备蓄电池单体(cell)的单体模块(cell module)的过放电状态，能够接受来自单体模块的电力供给而动作，输出用于判别单体模块是否达到了有达到过放电状态的担心的状态的状态信号，并且在接受了电力供给的情况下，能够使插入到将单体模块的蓄电电力向外部供给的电流供给路径的具有常开触点的接触器为闭合状态；判别部，判别是否输出了状态信号；以及切断部，在判别出没有输出状态信号的情况下，切断从单体模块向电池管理部的电力供给。
附图说明
图1是实施方式的蓄电池系统的概要构成框图。
图2是SOC信号的说明图。
图3是实施方式的处理流程图。
具体实施方式
接下来，参照附图，对实施方式进行详细说明。
图1是实施方式的蓄电池系统的概要构成框图。
在蓄电池系统10中，连接有控制该蓄电池系统10的上级控制器30、以及接受来自蓄电池系统10的电力供给而动作的电动马达等负载40。
蓄电池系统10大致具备：多个(在图1的例子中为三个)单体模块11，串并联连接有多个电池单体；CMU(Cell Monitoring Unit：单体监视单元)12，与各单体模块11对应，用于监视单体模块的温度、构成单体模块的电池单体的电压等；一对接触器13，用于将单体模块11有效地从负载40电分离；BMU(Battery Management Unit：电池管理单元)14，在上级控制器30的控制下进行蓄电池系统10的控制；DC/DC转换器15，进行单体模块11的蓄电电力的DC/DC转换而供给BMU14的电源；以及电源控制电路16，进行向BMU14的电源供给的控制。
BMU14成为仅在被供给自身的电源即BMU电源的情况下能够将一对接触器13维持为闭合状态(接通状态)的构成，当BMU电源BP的供给被切断时，接触器13成为开启状态(断开状态)，从单体模块11向负载40的电力供给被切断。
另外，BMU14具备SOC推断部21，该SOC推断部21基于CMU12所监视的电池单体的电压来推断单体模块11的SOC(荷电状态)，并输出与推断值对应的SOC信号SS。
在此，SOC信号SS是在“H”电平(高电平)与“L”电平(低电平)之间交替地变迁的脉冲信号，在本实施方式中，SOC信号SS的一个周期中的“H”电平期间的长度被设为表示单体模块的SOC的值那样的信号。
图2是SOC信号的说明图。
具体而言，如图2(A)所示，在将SOC信号SS的一个周期设为周期PRD的情况下，在该周期的开头总是设置SOC信号SS为“H”电平的心跳(heartbeat)检测用头HD(例如，在设周期PRD＝120[ms]的情况下，HD＝10[ms])，接着心跳检测用头HD设置表示相当于SOC的值的期间的期间部SA，在该周期的末尾总是设置SOC信号SS为“L”电平的心跳检测用尾FT(例如，在设周期PRD＝120[ms]的情况下，FT＝10[ms])，期间部SA在与相当于SOC的值的期间相当的时间内维持“H”电平。因而，能够不受期间部SA的长度的影响地使SOC信号SS切换(toggle)。
即，例如，在SOC＝0％的情况下，如图2(B)所示，期间部SA＝0[ms]，如图2(C)所示，在SOC＝100％的情况下，期间部SA＝100[ms]，SOC信号SS维持“H”电平。
而且，之后，控制为，SOC信号SS为“L”电平(＝包括心跳检测用尾FT)直到该周期PRD结束为止。
因而，例如，在上次测定时，在SOC＝20％的情况下，在上述例子的情况下，期间部SA＝20[ms]，但在此次测定时，在减少为SOC10％的情况下，如图2(D)所示，缩短为，期间部SA＝10[ms]。
在这种情况下，所谓SOC0％，相当于作为通常使用中的电池单体的容量范围的最低电池容量，所谓SOC100％，相当于作为通常使用中的电池单体的容量范围的最高电池容量，通过在该范围内使用，防止了电池寿命缩短。
因而，作为电池单体的容量，可以为小于0％以及大于100％的SOC，所谓的电池单体的过放电状态存在于小于SOC0％的区域，电池单体的过充电状态存在于大于SOC100％的区域。
另外，电源控制电路16具备：心跳检测部25，被输入SOC信号SS，在SOC信号SS不变迁(不变动)的期间连续地超过了关闭判定时间TS的情况下，输出关闭信号SD；以及关闭控制部26，当从心跳检测部25输入关闭信号SD时，停止作为BMU14的电源的BMU电源的供给而关闭BMU14。
在此，采用在SOC信号SS不变迁(不变动)的期间连续地超过了关闭判定时间TS的情况下输出关闭信号SD的构成，是为了在SOC信号成为“L”电平固定或“H”电平固定的异常的情况下，也使其关闭。
在这种情况下，关闭判定时间TS被设为比周期PRD大的值，包含将BMU14的时钟与电源控制电路16的时钟(＝与BMU14的时钟不同步)的频率误差估计在内的余量。通过这样构成，能够应对因软件控制而在起动处理时无法输出切换信号这一点、以及因处理的延迟等而无法在精确的定时进行信号控制的情况。
关于关闭判定时间TS的具体的值，需要考虑上述余量的大小与过放电检测时的响应延迟而适当设定。例如，如上述那样，在设周期PRD＝120[ms]的情况下，设定为1000[ms]。
另外，电源控制电路16，在BMU14的通常动作时，被从上级控制器30输入用于指示向BMU14的电源供给的“H”电平的电源供给信号SP，在BMU14的维护时，被从上级控制器30输入用于指示向BMU14的维护用电源供给的“H”电平的维护电源供给信号SM。
而且，电源控制电路16在关闭信号SD的非输入时，通过“H”电平的电源供给信号SP或“H”电平的维护电源供给信号SM的输入，向BMU14供给DC/DC转换器15所输出的BMU电源。
另外，电源控制电路16在关闭信号SD的输入时，仅在“H”电平的维护电源供给信号SM的输入时向BMU14供给DC/DC转换器15所输出的BMU电源。
接下来，对实施方式的动作进行说明。
图3是实施方式的处理流程图。
首先，BMU14使CMU12测定构成单体模块11的电池单体的单体电压，并取得测定结果(步骤S11)。
接着，BMU14的SOC推断部21基于所取得的单体电压，判别单体是否为过放电状态(步骤S12)。
在步骤S12的判别中单体为过放电状态的情况下(步骤S12；是)，BMU14的SOC推断部21将输出的SOC信号SS固定输出为“L”电平(步骤S20)，结束处理。
在步骤S12的判别中单体不为过放电状态的情况下(步骤S12；否)，BMU14的SOC推断部21基于所取得的单体电压来推断SOC(步骤S13)。
接着，SOC推断部21判别推断出的SOC是否超过了100％(步骤S14)。
在步骤S14的判别中推断出的SOC超过了100％的情况下(步骤S14；是)，将在“H”电平与“L”电平之间交替地变迁的脉冲信号即SOC信号SS的一个周期(在以下的说明中，作为一例，设为120[ms])中的“H”电平期间T设定为110[ms](步骤S15)，使处理移至步骤S19。
在步骤S14的判别中推断出的SOC为100％以下的情况下超过的情况下(步骤S14；否)，判别推断出的SOC是否小于0％(步骤S16)。
在步骤S16的判别中推断出的SOC小于0％的情况下(步骤S16；是)，将SOC信号SS的一个周期(在以下的说明中，作为一例，设为120[ms])中的“H”电平期间T设定为10[ms]、即设定为仅在心跳检测用头HD的期间SOC信号SS为“H”电平(步骤S17)，使处理移至步骤S19。
在步骤S16的判别中SOC为0％以上的情况下(步骤S16；否)、即在对应于步骤S14的判别而SOC为0％以上且小于100％的情况下，将SOC信号SS的一个周期中的“H”电平期间T设为下式(步骤S18)。
T＝10+SOC的百分比值
然后，SOC推断部21生成“H”电平期间为T[ms]、“L”电平期间为120－T[ms]的120[ms]周期的SOC信号SS，并向电源控制电路16以及上级控制器30输出(步骤S19)。
其结果，电源控制电路16的心跳检测部25进行SOC信号SS的脉冲检测，当脉冲不再被检测出来时，控制关闭控制部26，停止作为BMU14的电源的BMU电源的供给，关闭BMU14。
因而，接触器13无法再维持闭合状态(接通状态)，成为开启状态(断开状态)，无法再进一步继续从单体模块11供给电力，因此不会转变为更深层的过放电状态。
另外，在关闭控制部26中被输入表示在通常时是否进行电源供给(例如，电源供给时为“H”)的电源供给信号SP、以及表示在维护时是否进行维护电源供给(例如，在维护电源供给时，为“H”)的维护电源供给信号SM，在电源供给信号SP为“L”电平(＝电源非供给时)、且维护电源供给信号SM为“H”电平(维护电源供给时)的情况下，是进行BMU14的维护的维护模式时，因此继续BMU电源的供给。
如以上的说明那样，根据本实施方式，由于在过放电时不再输出作为心跳信号的SOC信号SS，因此不再向BMU14供给电源，因此接触器13成为开启状态，因此过放电状态不会发展。
另外，在控制BMU14的程序(软件)发生了挂起的情况下，也同样地不再输出作为心跳信号的SOC信号SS，因此不再向BMU14供给电源，因此接触器13成为开启状态，因此不会因挂起而向过放电状态转变或发展。
在这些情况下，由于在SOC信号SS中包含SOC的信息，因此上级控制器30也能够总是掌握SOC状态。
另外，在从上级控制器30输入了“H”电平的维护电源供给信号SM的情况下，BMU14在使接触器13为开启状态(断开状态)而停止对负载40的电力供给的状态下仅提供故障日志取得、固件更新等功能。在此，维护电源供给信号SM不是软件控制的理由是为了排除以下的可能性：尽管是蓄电池系统10的实际运用中但因软件的问题而错误地转变为维护模式而保护不起作用的可能性。
在以上的说明中，根据SOC信号SS的“H”电平期间的长度通知了SOC的值，但也能够构成为，使用上述的SOC信号SS的反转信号，根据“L”电平期间的长度通知SOC的值。
在本实施方式的蓄电池系统中执行的程序以能够安装的形式或能够执行的形式的文件记录于CD－ROM、软盘(FD)、CD－R、DVD(Digital Versatile Disk：数字多功能盘)等能够由计算机读取的记录介质而提供。
另外，也可以构成为，将在本实施方式的蓄电池系统中执行的程序储存于与因特网等网络连接的计算机上，经由网络下载而提供。另外，也可以构成，经由因特网等网络提供或发布在本实施方式的蓄电池系统中执行的程序。
另外，也可以构成为，将在本实施方式的蓄电池系统中执行的程序预先组装于ROM等而提供。
对本发明的几个实施方式进行了说明，但这些实施方式是作为例子而提示的，并不意图限定发明的范围。这些新的实施方式能够以其他各种方式实施，在不脱离发明的主旨的范围内，能够进行各种省略、替换、变更。这些实施方式、其变形包含在发明的范围、主旨内，并且包含在权利要求书所记载的发明及其等效的范围内。

Claims (6)

1.一种蓄电池系统，具备：
电池管理部，能够检测具备蓄电池单体的单体模块的过放电状态，接受来自所述单体模块的电力供给而动作，能够输出状态信号，并且在接受了所述电力供给的情况下，能够使插入到向外部供给所述单体模块的蓄电电力的电流供给路径的具有常开触点的接触器为闭合状态，所述状态信号用于判别所述单体模块是否达到了有达到过放电状态的担心的状态；
判别部，判别是否输出了所述状态信号；以及
切断部，在判别出没有输出所述状态信号的情况下，切断从所述单体模块向所述电池管理部的电力供给。
2.如权利要求1所述的蓄电池系统，
所述状态信号是电位电平在“高电平”电平与“低电平”电平之间变迁的、具有规定周期的交变信号，
所述电池管理部通过软件控制来生成所述交变信号。
3.如权利要求2所述的蓄电池系统，
所述电池管理部基于所述单体模块的电压，检测所述单体模块的SOC，
在所述状态信号中包含所述单体模块的SOC的信息。
4.如权利要求3所述的蓄电池系统，
所述单体模块的SOC的信息在所述状态信号中以所述“高电平”电平的期间或所述“低电平”电平的期间的长度来表现。
5.一种方法，是在蓄电池系统中执行的方法，该蓄电池系统具备：单体模块，具有蓄电池单体；电池管理装置，接受来自所述单体模块的电力供给而动作；接触器，被所述电池管理装置控制，被插入到向外部供给所述单体模块的蓄电电力的电流供给路径且具有常开触点；以及切断部，切断从所述单体模块向所述电池管理装置的电力供给，
所述方法具备如下过程：
输出状态信号的过程，所述状态信号用于判别所述单体模块是否达到了有达到过放电状态的担心的状态；
判别是否输出了所述状态信号的过程；以及
在判别出没有输出所述状态信号的情况下，切断从所述单体模块向所述电池管理装置的电力供给的过程。
6.一种程序，是用于通过计算机来控制蓄电池系统的程序，该蓄电池系统具备：单体模块，具有蓄电池单体；电池管理装置，接受来自所述单体模块的电力供给而动作；接触器，被所述电池管理装置控制，被插入到向外部供给所述单体模块的蓄电电力的电流供给路径且具有常开触点；以及切断部，切断从所述单体模块向所述电池管理装置的电力供给，
所述程序使所述计算机作为如下单元发挥功能：
输出状态信号的单元，所述状态信号用于判别所述单体模块是否达到了有达到过放电状态的担心的状态；
判别是否输出了所述状态信号的单元；以及
在判别出没有输出所述状态信号的情况下，切断从所述单体模块向所述电池管理装置的电力供给的单元。
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