CN113002355A - 电力控制系统、电动车辆及电力控制方法 - Google Patents

电力控制系统、电动车辆及电力控制方法 Download PDF

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Abstract

一种电力控制系统、电动车辆及电力控制方法，与电池包之间授受电力的电力控制系统具备：电力变换装置，构成为对所述电池组进行充放电；及控制装置，构成为控制所述电力变换装置，其中，所述电池包构成为，将基于所述电压传感器的检测结果及所述电流传感器的检测结果中的至少一方而求出的所述多个单电池之间的SOC的波动向所述控制装置输出，所述控制装置构成为，以使所述多个单电池的SOC中的最高SOC低于规定的SOC区域的上限且使所述多个单电池的SOC中的最低SOC超过所述规定的SOC区域的下限的方式控制所述电力变换装置，其中，所述最高SOC和所述最低SOC是基于所述波动而得到的值。

Description

电力控制系统、电动车辆及电力控制方法
技术领域
本公开涉及电力控制系统、电动车辆及电力控制方法。
背景技术
近年来，搭载有行驶用的电池包的电动车辆的普及正在推进。电动车辆能够包括混合动力车辆(HV：Hybrid Vehicle)及电动汽车等。在典型的电动车辆设置有针对每个功能而被分配的多个电子控制装置(ECU：Electronic Control Unit)。
例如，日本特开2019-156007所公开的混合动力车辆具备发动机ECU、电动机ECU、蓄电池ECU及HVECU。HVECU与发动机ECU、电动机ECU及电池ECU经由通信端口而连接，与发动机ECU、电动机ECU及电池ECU进行各种控制信号及数据的交换。
发明内容
以下，设想在电动车辆设置了2个系统的结构。将这些系统称作“电池系统”及“电力控制系统”。电池系统(电池包)包含电池组，管理电池组的状态。电力控制系统控制相对于电池组充放电的电力。
电池系统具备包含多个单电池的电池组、以与多个单电池分别对应的方式设置的多个电压传感器、电流传感器及第一控制装置。多个电压传感器的各自将对应的单电池的电压的检测结果向第一控制装置输出。另外，电流传感器将相对于电池组输入输出的电流的检测结果向第一控制装置输出。由此，第一控制装置能够算出多个单电池各自的SOC(State Of Charge：充电状态)。
电力控制系统具备与电池包电连接的电力变换装置(转换器或变换器)和第二控制装置。第二控制装置通过将与电池包的SOC对应的控制指令向电力变换装置输出来控制电池组的充放电。
汽车产业被认为具有垂直统合型的产业构造。但是，今后，随着电动车辆的普及在世界上进一步进展，电动车辆的横向分工化有可能进展。本发明人着眼于在这样的产业构造的转换进展的情况下可能产生以下这样的课题这一点。
考虑电池系统的运营方(以下，称作A公司)和电力控制系统的运营方(以下，称作B公司)独立的状况。例如，从B公司向A公司销售电力控制系统。A公司将从B公司购买的电池控制系统与A公司自身设计的电池系统组合而开发电动车辆。
在该情况下，在电池系统与电力控制系统之间交换何种数据可能成为课题。更详细地说，伴随于电池包的使用，有可能在电池包中包含的多个单电池之间产生SOC波动。从电池包的合适的保护及活用的观点来看，也可考虑从电池系统向电力控制系统输出由第一控制装置算出的所有单电池的SOC。但是，一般来说，车载的电池包包含很多单电池(例如几十个～几百个单电池)。因而，根据运营方，担心运算负荷及/或通信负荷变重，有时不希望全部单电池的SOC的交换。
本公开提供即使在电池系统与电力控制系统之间不交换全部单电池的SOC也能够合适地控制电池组的充放电的技术。
本公开的第一方案的电力控制系统与电池包(电池系统)之间授受电力。电池包包含：电池组，包含多个单电池；电压传感器，构成为检测所述多个单电池的电压；及电流传感器，构成为检测相对于所述多个单电池输入输出的电流。所述电力控制系统包含：电力变换装置，构成为对所述电池组进行充放电；及控制装置，构成为控制所述电力变换装置，其中，所述电池包构成为，将基于所述电压传感器的检测结果及所述电流传感器的检测结果中的至少一方而求出的所述多个单电池之间的SOC的波动向所述控制装置输出，所述控制装置构成为，以使根据所述电池包的输出而算出的所述多个单电池的SOC中的最高SOC低于规定的SOC区域的上限且使所述多个单电池的SOC中的最低SOC超过所述规定的SOC区域的下限的方式控制所述电力变换装置，其中，所述最高SOC和所述最低SOC是基于所述波动而得到的值。
在上述方案中，所述控制装置可以构成为，基于所述最高SOC及所述最低SOC中的一方和所述最高SOC与所述最低SOC之间的差量来算出由单个SOC表示所述多个单电池的SOC的第一代表SOC，以使所述第一代表SOC低于所述上限且使所述第一代表SOC超过所述下限的方式控制所述电力变换装置。
在上述方案中，所述控制装置可以构成为，以如下方式算出所述第一代表SOC：当所述最低SOC为所述下限时所述第一代表SOC也为所述下限，当所述最低SOC为从所述上限减去所述差量而得到的值时所述第一代表SOC为所述上限，并且，所述第一代表SOC在所述下限与所述上限之间单调增加。
根据上述方案，向电力控制系统所具备的控制装置(后述的HVECU)输出多个单电池之间的SOC波动。控制装置能够基于根据SOC波动而算出的最高SOC及最低SOC来控制电池组的充放电。例如，控制装置可以使用由单个SOC表示多个单电池的SOC的第一代表SOC。详情后述，但由此，实现所有单电池的SOC不从规定的SOC区域脱离的SOC管理。因此，根据上述结构，即使不交换全部单电池的SOC也能够合适地控制电池组的充放电。
在上述方案中，所述电池包可以构成为进一步将所述多个单电池的平均SOC向所述控制装置输出。所述控制装置可以构成为，在所述平均SOC与所述最低SOC之间的第一差量相对于所述最高SOC与所述平均SOC之间的第二差量的比率比基准值低的情况下，算出所述第一代表SOC，在所述比率比所述基准值高的情况下，以如下方式算出第二代表SOC：当所述最低SOC为所述下限时所述第二代表SOC也为所述下限，当所述最低SOC为所述上限时所述第二代表SOC也为所述上限，并且，所述第二代表SOC在所述下限与所述上限之间单调增加，以使所述第二代表SOC超过所述下限的方式控制所述电力变换装置，并且，在所述最高SOC到达了所述上限时，禁止向所述电池组的充电。
根据上述结构，根据比率与基准值的关系(换言之，如后所述，异常单电池的产生的有无)而分开使用第一代表SOC和第二代表SOC。在比率比基准值高的情况下，通过使用第二代表SOC，能够使多个单电池间的均等化效果提高(详情后述)。其结果，能够扩大能够在充放电中使用的SOC区域，更有效地活用电池组。另外，在第二代表SOC的使用时，最高SOC有可能超过SOC的上限，因此在这样的情况下禁止充电。由此，能够合适地控制电池组的充放电。
本公开的第二方案的电动车辆具备上述电力控制系统和电池包。
本公开的第三方案的电动车辆具备电池系统和与电池系统之间授受电力的电力控制系统。电池系统包含：电池组，包含多个单电池；电压传感器，构成为检测所述多个单电池的电压；电流传感器，构成为检测相对于所述多个单电池输入输出的电流；及第一控制装置，构成为接收所述电压传感器及所述电流传感器的检测结果，所述电力控制系统包含：电力变换装置，构成为对所述电池组进行充放电；及第二控制装置，构成为控制所述电力变换装置，所述第一控制装置构成为，将基于所述电压传感器的检测结果及所述电流传感器的检测结果中的至少一方而求出的所述多个单电池之间的SOC的波动向所述第二控制装置输出，所述第二控制装置构成为，以使根据所述第一控制装置的输出而算出的所述多个单电池的SOC中的最高SOC低于规定的SOC区域的上限且使所述多个单电池的SOC中的最低SOC超过所述规定的SOC区域的下限的方式控制所述电力变换装置，其中，所述最高SOC和所述最低SOC是基于所述波动而得到的值。
根据上述第二方案、第三方案的结构，与上述第一方案的结构同样，即使在电池系统与电力控制系统之间不交换全部单电池的SOC也能够合适地控制电池组的充放电。
本公开的第四方案的电力控制方法是在电池系统与电力控制系统之间授受电力的方法。所述电池系统包含：电池组，包含多个单电池；电压传感器，构成为检测所述多个单电池的电压；电流传感器，构成为检测相对于所述多个单电池输入输出的电流；及第一控制装置，构成为接收所述电压传感器及所述电流传感器的检测结果，所述电力控制系统包含：电力变换装置，构成为对所述电池组进行充放电；及第二控制装置，构成为控制所述电力变换装置。电力控制方法包括以下步骤：所述第一控制装置将根据所述电压传感器及所述电流传感器的检测结果而求出的所述多个单电池之间的SOC的波动向所述第二控制装置输出；及所述第二控制装置以使根据所述第一控制装置的输出而算出的所述多个单电池的SOC中的最高SOC低于规定的SOC区域的上限且使所述多个单电池的SOC中的最低SOC超过所述规定的SOC区域的下限的方式控制所述电力变换装置，其中，所述最高SOC和所述最低SOC是基于所述波动而得到的值。
根据上述第四方案的方法，与上述第一方案或第三方案的结构同样，即使在电池系统与电力控制系统之间不交换全部单电池的SOC也能够合适地控制电池组的充放电。
根据本公开，即使在电池系统与电力控制系统之间不交换全部单电池的SOC也能够合适地控制电池包的充放电。
附图说明
本发明的典型实施例的特征、优点及技术上和工业上的意义将会在下面参照附图来描述，在这些附图中，同样的标号表示同样的要素，其中：
图1是概略地示出搭载有本实施方式的电力控制系统的电动车辆的整体结构的图。
图2是用于更详细地说明电池包的结构的图。
图3是示出实施方式1中的电池组的充放电控制的处理工序的流程图。
图4A是用于说明HVECU的S21、S22的处理的概念图。
图4B是用于说明HVECU的S21、S22的处理的概念图。
图5是用于说明能够在电池组的充放电中使用的SOC区域的图。
图6是用于说明实施方式1中的代表SOC的算出手法的一例的图。
图7是用于说明实施方式1中的代表SOC的算出手法的另一例的图。
图8是用于说明实施方式2中的与SOC分布相关的算出处理的概念图。
图9是示出实施方式2中的控制映射的概念图。
图10是示出实施方式2中的电池组的充放电控制的处理工序的流程图。
具体实施方式
以下，关于本实施方式，一边参照附图一边详细说明。需要说明的是，对图中同一或相当部分标注同一标号，不反复进行其说明。
[实施方式1]<电动车辆的整体结构>图1是概略地示出搭载有本实施方式的电力控制系统的电动车辆的整体结构的图。参照图1，车辆100是混合动力车辆，具备电池包1和HV系统2。不过，本公开的电动车辆不限于混合动力车辆，也可以是电动汽车或燃料电池车等。
电池包1具备电池组10、监视单元20、均等化单元30、系统主继电器(SMR：SystemMain Relay)40及电池ECU50。HV系统2具备功率控制单元(PCU：Power Control Unit)60、电动发电机71、72、发动机73、动力分配装置81、驱动轴82、驱动轮83及HVECU90。需要说明的是，电池包1是本公开的“电池系统”的一例，HV系统2是本公开的“电力控制系统”的一例。
电池组10包含多个单电池101～10M(参照图2)。各单电池101～10M是锂离子电池或镍氢电池等二次电池。电池组10蓄积用于驱动电动发电机71、72的电力，通过PCU60而向电动发电机71、72供给电力。另外，电池组10在电动发电机71、72的发电时通过PCU60而接收发电电力从而被充电。
监视单元20包含电压传感器21(后述的多个电压传感器211～21M)、电流传感器22及温度传感器23。电压传感器21检测电池组10中包含的各单电池的电压。电流传感器22检测相对于电池组10输入输出的电流IB。温度传感器23检测电池组10的温度。各传感器将其检测结果向电池ECU50输出。
均等化单元30为了消除电池组10中包含的单电池101～10M间的SOC的波动等而设置。更详细而言，在电池组10中，伴随于使用或时间的经过，SOC可能在单电池101～10M间波动。作为SOC波动的要因，可举出单电池101～10M的自放电电流的波动或电压传感器211～21M的消耗电流的波动等。均等化单元30按照来自电池ECU50的控制指令，为了消除SOC波动等而使单电池101～10M中的任一单电池放电。关于电池组10、监视单元20及均等化单元30的详细的结构，在图2中说明。需要说明的是，在SOC与OCV(Open Circuit Voltage：开路电压)之间，存在随着SOC的增加而OCV也单调增加这一相关关系，因此均等化的对象也可以是OCV。
SMR40与连结PCU60和电池组10的电力线电连接。SMR40根据来自电池ECU50的控制指令来切换PCU60与电池组10之间的电力的供给和切断。
电池ECU50包含CPU(Central Processing Unit：中央处理单元)等处理器51、ROM(Read Only Memory：只读存储器)及RAM(Random Access Memory：随机存取存储器)等存储器52及用于输入输出各种信号的输入输出端口(未图示)。电池ECU50基于从监视单元20的各传感器接收的信号以及存储于存储器52的程序及映射(后述的各映射)来监视电池组10的状态。作为由电池ECU50执行的主要的处理，可举出算出电池组10中包含的各单电池的SOC的处理。关于该处理的详情将在后文叙述。需要说明的是，电池ECU50是本公开的“第一控制装置”的一例。
PCU60按照来自HVECU90的控制信号而在电池组10与电动发电机71、72之间执行双向的电力变换。PCU60构成为能够分别独立地控制电动发电机71、72的状态，例如，能够使电动发电机71成为再生状态(发电状态)并使电动发电机72成为动力运行状态。PCU60例如具有包含与电动发电机71、72对应地设置的2个变换器和将向各变换器供给的直流电压升压为电池组10的输出电压以上的转换器(均未图示)的结构。需要说明的是，PCU60是本公开的“电力变换装置”的一例。
电动发电机71、72的各自是交流旋转电机，例如是在转子埋设有永磁铁的三相交流同步电动机。电动发电机71主要作为经由动力分配装置81而由发动机73驱动的发电机来使用。电动发电机71发电产生的电力经由PCU60而向电动发电机72或电池组10供给。另外，电动发电机71也能够进行发动机73的起转。
电动发电机72主要作为电动机进行动作，对驱动轮83进行驱动。电动发电机72接收来自电池组10的电力及电动发电机71的发电电力中的至少一方而驱动，电动发电机72的驱动力向驱动轴82传递。另一方面，在车辆的制动时、下坡斜面上的加速度降低时，电动发电机72作为发电机进行动作而进行再生发电。电动发电机72发电产生的电力经由PCU60而向电池组10供给。
发动机73通过将在使空气与燃料的混合气燃烧时产生的燃烧能变换为活塞、转子等运动件的动能而输出动力。
动力分配装置81例如包含具有太阳轮、齿轮架、齿圈的3个旋转轴的行星齿轮机构(未图示)。动力分配装置81将从发动机73输出的动力分配为对电动发电机71进行驱动的动力和对驱动轮83进行驱动的动力。
HVECU90与电池ECU50同样，包含CPU等处理器91、ROM及RAM等存储器92及输入输出端口(未图示)。HVECU90基于来自电池ECU50的数据以及存储于存储器92的程序及映射来控制HV系统2内的各设备。作为由HVECU90执行的主要的控制，可举出电池组10的充放电控制。关于该充放电控制也将在后文叙述。需要说明的是，HVECU90是本公开的“控制装置”或“第二控制装置”的一例。HVECU90也可以如日本特开2019-156007那样根据功能而进一步被分割为多个ECU(发动机ECU等)。
<电池包结构>图2是用于更详细地说明电池包1的结构的图。参照图2，电池组10例如包含串联连接的M个单电池101～10M。M是2以上的自然数即可，没有特别的限定，但典型地例如是十几个～几十个。
虽然未图示，但相邻的单电池间由汇流条电连接并且机械连结。在各单电池上串联连接有熔丝(未图示)。熔丝在流动了过大的电流的情况下切断单电池的电流路径。另外，在各单电池的内部设置有电流切断机构(CID：Current Interrupt Device)(未图示)。CID构成为当电池壳体内的压力成为规定值以上时切断电流路径。
电压传感器211检测单电池101的电压VB1。电压传感器212检测单电池102的电压VB2。关于其以外的电压传感器213～21M也是同样。电流传感器22检测在各单电池101～10M中流动的电流IB。
均等化单元30包含均等化电路301～30M。均等化电路301与单电池101并联连接。均等化电路301与一般的均等化电路同样地包含旁通电阻Rb1和开关元件(晶体管等)SW1。关于其他的均等化电路302～30M也是同样。
电池ECU50当从电压传感器211～21M取得了单电池101～10M的电压VB1～VBM时，以将各块放电至电压VB1～VBM变得大致相等的方式控制均等化电路301～30M。将该控制称作“均等化控制”。在图2中，将均等化控制的控制指令以S1～SM示出。通过适当执行均等化控制，能够消除单电池101～10M间的SOC不均等(波动)。
需要说明的是，在图2中，以全部单电池串联连接的电池组10的结构为例进行了说明，但多个单电池间的连接关系不限定于此。例如，电池组10也可以包含多个由多个单电池串联而成的块。在该情况下，各块并联连接。或者，电池组10也可以包含多个由多个单电池并联而成的块。在该情况下，各块串联连接。另外，在实施方式1中，均等化单元30不是必需的构成要素。
<电池ECU与HVECU的接口>例如，考虑某运营方从别的运营方购买HV系统2且与自身设计或筹集的电池包1组合而开发车辆100的状况。在该情况下，在电池包1与HV系统2之间即电池ECU50与HVECU90之间交换何种数据会成为课题。也可考虑从电池ECU50向HVECU90输出所有单电池101～10M的SOC。但是，根据运营方，担心运算负荷及/或通信负荷变重，有时不希望全部单电池的SOC的交换(收发)。
于是，在本实施方式中，采用除了所有单电池101～10M的SOC的平均值之外还向电池ECU50和HVECU90输出表示单电池101～10M间的SOC的波动程度的指标的结构。将SOC的平均值记为“平均SOC(AVE))”或简记为“AVE”。将表示SOC的波动程度的指标记为“SOC波动VAR”。通过不仅使用平均SOC(AVE)也使用SOC波动VAR，如以下说明那样，能够避免负荷的增大，并抑制电池组10的SOC的过度的上升或下降，合适地保护电池组10。
<充放电控制流程>图3是示出实施方式1中的电池组10的充放电控制的处理工序的流程图。在图中左侧示出由电池ECU50执行的一系列处理，在图中右侧示出由HVECU90执行的一系列处理。
由图3及后述的图10所示的流程图表示的处理在规定条件成立的情况下或每当经过规定的运算周期时被从未图示的主例程调出并执行。这些流程图的各步骤基本上通过基于ECU(电池ECU50或HVECU90)的软件处理来实现，但也可以通过基于在ECU内制作出的电子电路的硬件处理来实现。需要说明的是，以下将步骤省略成“S”。
参照图3，在S11中，电池ECU50从多个电压传感器211～21M分别取得多个单电池101～10M的电压VB1～VBM。另外，电池ECU50从电流传感器取得在电池组10中流动的电流IB(S12)。
在S13中，电池ECU50基于多个单电池101～10M的电压VB1～VBM及电流IB中的至少一方来算出所有单电池101～10M的SOC。作为SOC的算出手法，能够采用使用事先确定的SOC-OCV特性曲线的手法或对相对于电池组10输入输出的电流IB进行累计的手法等公知的各种手法。
在S14中，电池ECU50算出所有单电池101～10M的平均SOC(AVE)，并且算出单电池101～10M间的SOC波动VAR(详情后述)。电池ECU50将平均SOC(AVE)及SOC波动VAR向HVECU90输出。HVECU90当从电池ECU50接收到平均SOC(AVE)及SOC波动VAR时，开始用于算出在电池组10的充放电控制中使用的SOC的处理(S21、S22)。
图4A、图4B是用于说明HVECU90的S21、S22的处理的概念图。在图4A、图4B以及后述的图5及图8中，横轴表示电池组10中包含的每个单电池的SOC。纵轴表示各SOC下的单电池的个数。
参照图4A及图4B，能够假定为正常的单电池101～10M的SOC按照正态分布。将SOC的最高值记为“最高SOC(MAX)”或简记为“MAX”。将SOC的最低值记为“最低SOC(MIN)”或简记为“MIN”。
在图4A所示的例子中，从电池ECU50向HVECU90作为SOC波动VAR而输出最高SOC(MAX)及最低SOC(MIN)自身。在该情况下，HVECU90能够直接使用从电池ECU50接收到的最高SOC(MAX)及最低SOC(MIN)(S21)。不过，在该例子中，由于在最高SOC(MAX)及最低SOC(MIN)的算出中不使用SOC平均(AVE)，所以也可以不从电池ECU50输出SOC平均(AVE)。
作为SOC波动VAR使用的指标不限定于最高SOC(MAX)及最低SOC(MIN)。也可以如图4B所示的例子那样从电池ECU50向HVECU90输出单电池101～10M的SOC的标准偏差σ。HVECU90能够基于平均SOC(AVE)及标准偏差σ来算出最高SOC(MAX)及最低SOC(MIN)(S21)。具体而言，能够按照下述式(1)及式(2)来算出最高SOC(MAX)及最低SOC(MIN)。
MAX＝AVE+3σ…(1)
MIN＝AVE-3σ…(2)
需要说明的是，也可以取代±3σ的范围而利用±2σ的范围来算出最高SOC(MAX)及最低SOC(MIN)。另外，也可以收发表示统计性波动的标准偏差σ以外的参数(例如方差)。
在图3的S22中，HVECU90按照下述式(3)来算出最高SOC(MAX)与最低SOC(MIN)之间的SOC的差量ΔSOC。
ΔSOC＝MAX-MIN…(3)
图5是用于说明能够在电池组10的充放电中使用的SOC区域的图。参照图5，对电池组10预先确定有容许使用的SOC区域。将该SOC区域的下限记为“容许下限SOC(LL)”或简记为“LL”，将上述SOC区域的上限记为“容许上限SOC(UL)”或简记为“UL”。作为一例，LL＝20％，UL＝80％。需要说明的是，在图5中，在上述SOC区域外标注斜线而表示不可使用。
HVECU90以使最高SOC(MAX)不超过容许上限SOC(UL)且使最低SOC(MIN)不超过容许下限SOC(LL)的方式对电池组10进行充放电控制。为了避免控制的复杂化，HVECU90在电池组10的充放电控制中使用由单个SOC代表按照正态分布而波动的SOC的控制用SOC。以下，将将该控制用SOC称作“代表SOC”。
图6是用于说明实施方式1中的代表SOC的算出手法的一例的图。在图6及后述的图9中，横轴表示最低SOC(MIN)。纵轴表示代表SOC。
参照图6，代表SOC(相当于本公开的“第一代表SOC”)根据最低SOC(MIN)而算出。更详细而言，HVECU90从作为固定值的容许上限SOC(UL)减去按照上述式(3)算出的差量ΔSOC，算出(UL-ΔSOC)。然后，HVECU90求出连结坐标(LL，LL)和坐标(UL-ΔSOC，UL)的直线的关系式。
HVECU90将规定了该直线关系的控制映射MP1(也可以取代映射而使用表或关系式)保持于存储器92。HVECU90每当从电池ECU50接收到平均SOC(AVE)及SOC波动VAR时更新控制映射MP1(图3的S23)。HVECU90通过参照控制映射MP1，能够将最低SOC(MIN)换算为代表SOC(图3的S24)。
在代表SOC与容许下限SOC(LL)相等的情况下，根据控制映射MP1，最低SOC(MIN)也与容许下限SOC(LL)相等(MIN＝LL)。因此，通过HVECU90以使代表SOC不低于容许下限SOC(LL)的方式执行电池组10的放电控制，从而保证所有单电池101～10M为容许下限SOC(LL)以上的状态。
在代表SOC与容许上限SOC(UL)相等的情况下，根据控制映射MP1，最低SOC(MIN)与(UL-ΔSOC)相等(MIN＝UL-ΔSOC)。由于最高SOC(MAX)比最低SOC(MIN)高ΔSOC，所以MAX＝MIN+ΔSOC＝(UL-ΔSOC)+ΔSOC＝UL。也就是说，在代表SOC是容许上限SOC(UL)的情况下，最高SOC(MAX)也与容许上限SOC(UL)相等(MAX＝UL)。因此，通过HVECU90以使代表SOC不超过容许上限SOC(UL)的方式执行电池组10的充电控制，保证所有单电池101～10M为容许上限SOC(UL)以下的状态。
需要说明的是，在图6中，对将横轴设为最低SOC(MIN)且使用连结2点(LL，LL)和(UL-ΔSOC，UL)的直线关系的例子进行了说明，但也能够采用其他的手法。
图7是用于说明实施方式1中的代表SOC的算出手法的另一例的图。如图7所示，也可以将横轴设为最高SOC(MAX)且使用连结坐标(LL+ΔSOC，LL)和坐标(UL，UL)的直线关系。
如以上这样，在实施方式1中，从电池ECU50向HVECU90取代全部单电池101～10M的SOC而输出单电池101～10M的平均SOC(AVE)及SOC波动VAR。HVECU90根据平均SOC(AVE)及SOC波动VAR而算出最高SOC(MAX)及最低SOC(MIN)(图3的S21)，并且算出最高SOC(MAX)与最低SOC(MIN)的差量ΔSOC(S22)。然后，HVECU90基于最低SOC(MIN)及差量ΔSOC来更新用于使所有单电池101～10M的SOC由单个SOC代表的控制映射MP1(参照图6或图7)(S23)。通过使用控制映射MP1，实现所有单电池101～10M的SOC不从容许下限SOC(LL)与容许上限SOC(UL)之间的SOC区域脱离的SOC管理。因此，根据实施方式1，能够合适地控制电池组10的充放电。
[实施方式2]在实施方式1中，说明了所有单电池101～10M正常这一前提下的电池组10的充放电控制。但是，有可能在单电池101～10M中的一部分产生异常。作为具体例，有可能因电极被混入到电极的异物(焊接溅射物、切断渣等)顶破而产生微小短路。在实施方式2中，对也能够应对产生了这样的异常的单电池(异常单电池)包含于电池组10的情况的充放电控制进行说明。
在实施方式2中从电池ECU50向HVECU90输出的SOC波动VAR是最高SOC(MAX)及最低SOC(MIN)。需要说明的是，实施方式2中的电动车辆的结构与实施方式1中的车辆100(参照图1及图2)的结构同等，因此不反复说明。
图8是用于说明实施方式2中的与SOC分布相关的算出处理的概念图。参照图8，在该例子中，异常单电池的SOC是来自正常单电池的SOC的正态分布的离群值。异常单电池的SOC与最低SOC(MIN)相等。
在实施方式2中，HVECU90算出最高SOC(MAX)与平均SOC(AVE)的差量α，并且算出平均SOC(AVE)与最低SOC(MIN)的差量β(参照下述式(4)及式(5))。
α＝MAX-AVE…(4)
β＝AVE-MIN…(5)
而且，HVECU90算出差量β相对于差量α的比率k(＝β/α)。在比率k比规定的基准值REF高的情况下(k>REF)，HVECU90判定为产生了异常单电池。在该情况下，HVECU90更新与在实施方式1中说明的控制映射MP1(参照图6)不同的控制映射MP2。
图9是示出实施方式2中的控制映射MP2的概念图。参照图9，控制映射MP2按照以连结点(LL，LL)和点(UL，UL)的方式规定的直线关系而制作。直截了当地说，在控制映射MP2中，直接使用最低SOC(MIN)作为代表SOC。
在电池组10中包含产生了微小短路等异常的单电池的情况下，在该单电池中，伴随于电池组10的充放电的SOC变化与剩余的正常的单电池的SOC变化不同，因此单电池间的SOC波动可能变大。SOC波动越大，则越容易导致最高SOC(MAX)达到容许上限SOC(UL)或者最低SOC(MIN)达到容许下限SOC(LL)。也就是说，实际能够在电池组10的充放电中使用的SOC区域变窄。因此，优选减少SOC波动。为此，能够使用均等化单元30来执行均等化控制。
若比较控制映射MP1和控制映射MP2，则在使用控制映射MP2的情况下与使用控制映射MP1的情况相比，正常单电池的SOC容易位于高SOC区域内。由此，能够使均等化控制的效果提高。作为其技术理由，可举出下述2点。第一是因为：单电池的SOC越高则单电池的自放电电流越大。第二是因为：单电池的SOC越高，则电压也越高，因此在均等化控制的执行时在旁通电阻(图2所示的Rb1～RbM中的任一者)中流动的放电电流(旁通电流)变大。通过使自放电电流及旁通电流增加，能够促进从SOC相对高的单电池向SOC相对低的单电池的电荷的移动，有效地减少单电池间的SOC波动等。
图10是示出实施方式2中的电池组10的充放电控制的处理工序的流程图。实施方式2中的电池ECU50的一系列处理与实施方式1中的处理是同样的(参照图3的左侧)，因此，由于纸面的关系，在图10中仅示出了HVECU90的处理。
参照图10，在S31中，HVECU90基于从电池ECU50接收到的平均SOC(AVE)及SOC波动VAR来算出最高SOC(MAX)及最低SOC(MIN)。需要说明的是，如前所述，在实施方式2中，SOC波动VAR是最高SOC(MAX)及最低SOC(MIN)自身。
在S32中，HVECU90算出最高SOC(MAX)与平均SOC(AVE)的差量α，并且算出平均SOC(AVE)与最低SOC(MIN)的差量β。
在S33中，HVECU90算出差量α与差量β的比率k(＝β/α)。然后，HVECU90将算出的比率k与预先确定的基准值REF进行比较(S34)。
在比率k为基准值REF以下的情况下(在S34中为否)，HVECU90判定为未产生异常单电池，使处理进入S41。S41～S44的处理是与控制映射MP1相关联的处理，与实施方式1中的S22～S25的处理(参照图3)同等，因此不反复进行详细的说明。
相对于此，在比率k比基准值REF高的情况下(在S34中为是)，HVECU90判定为产生了异常单电池，使处理进入S51。若使用控制映射MP2，则如前所述，均等化控制的效果提高。另一方面，与控制映射MP1的使用时不同，不再保证最高SOC(MAX)不超过容许上限SOC(UL)。作为为此的对策，HVECU90判定最高SOC(MAX)是否达到了容许上限SOC(UL)(S51)。
在最高SOC(MAX)为容许上限SOC(UL)以上的情况下(在S51中为是)，将向电池组10的容许充电电力Win限制为0。这样的话，向电池组10的充电被禁止。通过这样防备最高SOC(MAX)超过容许上限SOC(UL)而准备使容许充电电力Win成为0的控制，能够防止达到过充电的单电池的产生，合适地保护电池组10。
在最高SOC(MAX)小于容许上限SOC(UL)的情况下(在S51中为否)，HVECU90使处理进入S52。在S52中，HVECU90参照控制映射MP2，根据最低SOC(MIN)而算出代表SOC(第二代表SOC)。具体而言，HVECU90使代表SOC与最低SOC(MIN)一致。然后，HVECU90执行与代表SOC对应的电池组10的充放电控制(S53)。
如以上这样，在实施方式2中，根据异常单电池的产生的有无而分开使用控制映射MP1和控制映射MP2。在比率k比基准值REF高的情况下，通过取代控制映射MP1而使用控制映射MP2，能够使均等化单元30的均等化控制的效果提高。其结果，能够扩大能够充放电的SOC区域，更有效地活用电池组10。不过，在控制映射MP2的使用时，最高SOC(MAX)有可能超过容许上限SOC(UL)，因此并用将容许充电电力Win设定为0的充电限制。由此，通过实施方式2，也能够合适地控制电池组10的充放电。
应该认为，本次公开的实施方式在所有方面都是例示而非限制性的内容。本公开的范围不是由上述的实施方式的说明表示而是由请求保护的范围表示，意在包含与请求保护的范围均等的含义及范围内的所有变更。

Claims (7)

1.一种电力控制系统，与电池包之间授受电力，
所述电池包包含：
电池组，包含多个单电池；
电压传感器，构成为检测所述多个单电池的电压；及
电流传感器，构成为检测相对于所述多个单电池输入输出的电流，
所述电力控制系统的特征在于，具备：
电力变换装置，构成为对所述电池组进行充放电；及
控制装置，构成为控制所述电力变换装置，
其中，
所述电池包构成为，将基于所述电压传感器的检测结果及所述电流传感器的检测结果中的至少一方而求出的所述多个单电池之间的SOC的波动向所述控制装置输出，
所述控制装置构成为，以使根据所述电池包的输出而算出的所述多个单电池的SOC中的最高SOC低于规定的SOC区域的上限且使所述多个单电池的SOC中的最低SOC超过所述规定的SOC区域的下限的方式控制所述电力变换装置，其中，所述最高SOC和所述最低SOC是基于所述波动而得到的值。
2.根据权利要求1所述的电力控制系统，其特征在于，
所述控制装置构成为，
基于所述最高SOC及所述最低SOC中的一方和所述最高SOC与所述最低SOC之间的差量来算出由单个SOC表示所述多个单电池的SOC的第一代表SOC，
以使所述第一代表SOC低于所述上限且使所述第一代表SOC超过所述下限的方式控制所述电力变换装置。
3.根据权利要求2所述的电力控制系统，其特征在于，
所述控制装置构成为，以如下方式算出所述第一代表SOC：
当所述最低SOC为所述下限时所述第一代表SOC也为所述下限，
当所述最低SOC为从所述上限减去所述差量而得到的值时所述第一代表SOC为所述上限，并且，
所述第一代表SOC在所述下限与所述上限之间单调增加。
4.根据权利要求3所述的电力控制系统，其特征在于，
所述电池包构成为进一步将所述多个单电池的平均SOC向所述控制装置输出，
所述控制装置构成为，
在所述平均SOC与所述最低SOC之间的第一差量相对于所述最高SOC与所述平均SOC之间的第二差量的比率比基准值低的情况下，算出所述第一代表SOC，
在所述比率比所述基准值高的情况下，
以如下方式算出第二代表SOC：
当所述最低SOC为所述下限时所述第二代表SOC也为所述下限，
当所述最低SOC为所述上限时所述第二代表SOC也为所述上限，并且，
所述第二代表SOC在所述下限与所述上限之间单调增加，
以使所述第二代表SOC超过所述下限的方式控制所述电力变换装置，并且，
在所述最高SOC到达了所述上限时，禁止向所述电池组的充电。
5.一种电动车辆，其特征在于，具备：
权利要求1～4中任一项所述的电力控制系统；及
所述电池包。
6.一种电动车辆，其特征在于，具备：
电池系统；及
电力控制系统，与所述电池系统之间授受电力，
其中，
所述电池系统包含：
电池组，包含多个单电池；
电压传感器，构成为检测所述多个单电池的电压；
电流传感器，构成为检测相对于所述多个单电池输入输出的电流；及
第一控制装置，构成为接收所述电压传感器及所述电流传感器的检测结果，
所述电力控制系统包含：
电力变换装置，构成为对所述电池组进行充放电；及
第二控制装置，构成为控制所述电力变换装置，
所述第一控制装置构成为，将基于所述电压传感器的检测结果及所述电流传感器的检测结果中的至少一方而求出的所述多个单电池之间的SOC的波动向所述第二控制装置输出，
所述第二控制装置构成为，以使根据所述第一控制装置的输出而算出的所述多个单电池的SOC中的最高SOC低于规定的SOC区域的上限且使所述多个单电池的SOC中的最低SOC超过所述规定的SOC区域的下限的方式控制所述电力变换装置，其中，所述最高SOC和所述最低SOC是基于所述波动而得到的值。
7.一种电力控制方法，是在电池系统与电力控制系统之间授受电力的电力控制方法，
所述电池系统包含：
电池组，包含多个单电池；
电压传感器，构成为检测所述多个单电池的电压；
电流传感器，构成为检测相对于所述多个单电池输入输出的电流；及
第一控制装置，构成为接收所述电压传感器及所述电流传感器的检测结果，
所述电力控制系统包含：
电力变换装置，构成为对所述电池组进行充放电；及
第二控制装置，构成为控制所述电力变换装置，
所述电力控制方法的特征在于，包括以下步骤：
所述第一控制装置将根据所述电压传感器及所述电流传感器的检测结果而求出的所述多个单电池之间的SOC的波动向所述第二控制装置输出；及
所述第二控制装置以使根据所述第一控制装置的输出而算出的所述多个单电池的SOC中的最高SOC低于规定的SOC区域的上限且使所述多个单电池的SOC中的最低SOC超过所述规定的SOC区域的下限的方式控制所述电力变换装置，其中，所述最高SOC和所述最低SOC是基于所述波动而得到的值。
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