CN113752840B - 电池系统 - Google Patents

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Abstract

一种电池系统，ECU执行包括以下步骤的处理：取得电池组的电流的步骤(S100)；算出各电池的电流的步骤(S102)；算出各电池的SOC的步骤(S104)；算出各电池的OCV的步骤(S106)；算出ΔOCV的步骤(S108)；算出ΔOCV的平均值Ave的步骤(S110)；在平均值Ave超过第1范围(在S112中为“是”)、超过第2范围情况下(在S114中为“是”)，执行电流限制控制的步骤(S116)；在平均值Ave没有超过第2范围的情况下(在S114中为“否”)，输出警告信号的步骤(S118)；以及在平均值Ave没有超过第1范围的情况下(在S112中为“否”)，执行通常电流控制的步骤(S120)。

Description

电池系统
技术领域
本公开涉及包括并联连接的多个二次电池的电池系统。
背景技术
作为搭载于车辆等的电池系统，例如已知有具有二次电池并联连接的结构的电池系统。在具有这样的结构的电池系统中，由于会发生在并联连接的二次电池间的温度偏差、电流偏差，因此要求考虑这些偏差来进行适当的电池保护控制。
例如，在日本特开2019-124567号公报中，公开了如以下那样推定并联连接的多个二次电池间的电流偏差的程度的技术。即，对并联连接的多个二次电池中的高温电池及低温电池分别考虑发热和冷却来算出与温度相关的温度指标。然后，通过从高温电池的温度指标减去低温电池的温度指标来设定多个电池间的温度偏差的程度，使用所设定的温度偏差的程度来推定多个电池间的电流偏差的程度。然后，根据推定出的电流偏差来设定最大电流，由此限制在多个电池流动的电流。
发明内容
然而，在搭载了上述那样的多个二次电池并联连接的电池系统的车辆中，在反复进行持续进行在高速道路的高速行驶那样的连续放电和进行插电式充电那样的连续充电的情况下，存在即使多个二次电池中的内部电阻较高的电池成为发热的状态，电流也不被限制的情况。这是因为，在多个二次电池并联连接的电池系统中，在充放电开始时电流暂时集中于内部电阻较高的电池，但若充电或放电长时间持续，则电流差会消除。因此，有可能内部电阻较高的电池发热的状态持续，而促进电池的劣化。
本公开的目的在于提供一种能够抑制并联连接的多个二次电池的劣化的电池系统。
本公开的一方面的电池系统具备：并联连接的多个二次电池；和使用多个二次电池各自的开路电压来控制在多个二次电池流动的电流的控制装置。控制装置算出多个二次电池各自的开路电压中的最大值与最小值的差量。控制装置，在使用所算出的差量取得的指标值大的情况下，与指标值小的情况相比，限制在多个二次电池流动的电流。
像这样，开路电压的最大值与最小值的差量越大，则越成为多个二次电池间的电流差消除的状态。因此，通过在使用差量取得的指标值大的情况下，与指标值小的情况相比，限制在多个二次电池流动的电流，由此能够抑制多个二次电池中的内部电阻较高的电池发热而成为促进电池的劣化的温度这一情况。
在一实施方式中，控制装置取得使用差量的历史记录算出的平均值作为指标值。
像这样，平均值越大，则越成为多个二次电池间的电流差消除的状态。因此，通过在平均值大的情况下，与平均值小的情况相比，限制在多个二次电池流动的电流，由此能够抑制多个二次电池中的内部电阻较高的电池发热而成为促进电池的劣化的温度这一情况。
在另一实施方式中，控制装置，在指标值比阈值高的情况下，与指标值比阈值低的情况相比，使在多个二次电池流动的电流的大小的最大值降低。
像这样，在指标值比阈值高的情况下，使在多个二次电池流动的电流的最大值降低，因此能够抑制多个二次电池中的内部电阻较高的电池发热而成为促进电池的劣化的温度这一情况。
在另一实施方式中，电池系统还具备电压检测装置和电流检测装置，所述电压检测装置检测多个二次电池的电压，所述电流检测装置检测在多个二次电池流动的电流。控制装置使用电压检测装置取得多个二次电池的无负载状态下的电压。控制装置使用所取得的电压来推定多个二次电池各自的充电状态的初始值。控制装置根据充电状态的初始值、使用电流检测装置检测的电流以及多个二次电池各自的电池容量，推定多个二次电池各自的充电状态。控制装置使用推定出的多个二次电池各自的充电状态来算出多个二次电池各自的开路电压。
像这样，能够高精度地算出多个二次电池各自的开路电压，因此能够根据使用多个二次电池各自的开路电压取得的指标值适当地限制在多个二次电池流动的电流。因此，能够抑制多个二次电池中的内部电阻较高的电池发热而成为促进电池的劣化的温度这一情况。
在另一实施方式中，电池系统还具备报知预先确定的信息的报知装置。控制装置在指标值比阈值大的情况下，使用报知装置报知表示电池系统为异常状态的信息。
像这样，能够使用户认识到电池系统为异常状态。
本发明的上述和其他目的、特征、方面以及优点将通过与附图相关联而理解的与本发明相关的以下的详细说明而变得明了。
附图说明
图1是表示搭载了本实施方式的电池系统的车辆的整体结构的一例的框图。
图2是用于说明本实施方式中的电池组的结构的一例的图。
图3是表示进行零碎的充放电的情况下的电流、ΔOCV以及电池温度的变化的一例的时间图。
图4是用于说明进行零碎的充放电的情况下的第1累计值与第2累计值的差量的变化的图。
图5是表示构成电池组的多个二次电池的等效电路的一例的图。
图6是表示进行连续的充放电的情况下的电流、ΔOCV以及电池温度的变化的一例的时间图。
图7是用于说明进行连续的充放电的情况下的第1累计值与第2累计值的差量的变化的图。
图8是表示由ECU执行的处理的一例的流程图。
图9是用于说明对无负载状态的电池组进行连续的充电的情况下的各电池的SOC的变化的一例的图。
图10是用于说明对无负载状态的电池组进行连续的充电的情况下的各电池的OCV的变化的一例的图。
图11是用于说明ECU的动作的时间图。
图12是表示变形例中的电池组的结构的一例的图。
具体实施方式
以下，参照附图对本公开的实施方式详细进行说明。此外，对图中相同或相当部分标注相同附图标记，不反复对其进行说明。
以下，对将该实施方式的电池系统搭载于电动汽车的例子进行说明。图1是表示搭载了本实施方式的电池系统的车辆1的整体结构的一例的框图。
参照图1，车辆1具备电池系统2、电动发电机(以下，称为“MG(Motor Generator)”)10、动力传递齿轮20、以及驱动轮30。电池系统2具备电力控制单元(以下，称为“PCU(PowerControl Unit)”)40、系统主继电器(以下，称为“SMR(System Main Relay)”)50、电池组100、显示装置260、以及电子控制单元(以下，称为“Electronic Control Unit”)300。
MG10例如是三相交流旋转电机。MG10的输出转矩经由由减速器等构成的动力传递齿轮20向驱动轮30传递。MG10也能够在车辆1的再生制动动作时，利用驱动轮30的旋转力来发电。此外，虽然在图1中示出了仅设置1个MG10的结构，但MG10的数量并不限定于1个，也可以是设置多个(例如2个)MG10的结构。
PCU40例如包括变换器和转换器(均未图示)。在电池组100放电时，转换器对从电池组100供给的电压进行升压而向变换器供给。变换器将从转换器供给的直流电力变换为交流电力来驱动MG10。另一方面，在电池组100充电时，变换器将由MG10发电产生的交流电力变换为直流电力而向转换器供给。转换器对从变换器供给的电压进行降压而向电池组100供给。
SMR50与将电池组100和PCU40连接的电流路径电连接。在SMR50根据来自ECU100的控制信号而闭合的情况下，能够在电池组100与PCU40之间进行电力的授受。此外，在SMR50根据来自ECU300的控制信号而断开的情况下，电池组100与PCU40之间被电切断。
电池组100是构成为能够进行再充电的直流电源。电池组100例如构成为包括多个镍氢电池或者锂离子电池(例如，包括使用固体的电解质的所谓的全固体电池、使用液体的电解质的电池)等二次电池的单元作为蓄电要素。在本实施方式中，电池组100例如是多个二次电池并联连接而构成的。
图2是用于说明本实施方式中的电池组100的结构的一例的图。如图2所示，电池组100例如包括多个二次电池102、104并联连接而成的电池块。
在本实施方式中，将构成电池组100的二次电池102、104中的二次电池102设为内部电阻比二次电池104高的高电阻电池，将二次电池104设为低电阻电池。
显示装置260例如设置于车辆1的室内的就座的驾驶员能够视觉确认的位置。显示装置260例如由液晶显示器、或有机EL(Electro-Luminescence：电致发光)显示器等构成。显示装置260根据来自ECU300的控制信号(例如，警告信号等)显示预定的信息。
电压传感器210、电流传感器220、以及电池温度传感器230连接于ECU300。
电压传感器210检测电池组100的电压Vb。电流传感器220检测向电池组100输入、从电池组100输出的电流Ib。电池温度传感器230检测二次电池102的温度Tb1和二次电池104的温度Tb2。各传感器构成为将其检测结果向ECU300输出。
ECU300构成为包括CPU(Central Processing Unit：中央处理单元)301和存储器302。存储器302包括ROM(Read Only Memory：只读存储器)、RAM(Random Access Memory:随机存取存储器)、以及可改写的非易失性存储器。通过CPU301执行存储于存储器302(例如，ROM)的程序来执行各种控制。ECU300例如基于从各传感器接收的信号、和存储于存储器302的映射及程序来控制各设备的动作(更具体而言，电池组100的充放电)，以使得车辆1成为期望的状态。此外，关于ECU300进行的各种控制，不限于基于软件的处理，也能够通过专用的硬件(电子电路)进行处理。
在具有以上那样的结构的电池系统2中，由于会发生在并联连接的二次电池102、104间的温度偏差、电流偏差，因此要求考虑这些偏差来进行适当的电池保护控制。
图3是表示进行零碎的充放电的情况下的电流、ΔOCV、以及电池温度的变化的一例的时间图。零碎的充放电例如表示短期的充电(例如，30秒以下的充电)和短期的放电(例如，30秒以下的放电)交替地反复进行的充放电状态，相当于车辆1在市区行驶的情况下的充放电模式。ΔOCV表示二次电池102的开路电压(Open Circuit Voltage)OCV1与二次电池104的开路电压OCV2的差量(OCV2-OCV1)。
图3的LN1表示在电池组100流动的电流的变化。图3的LN2(虚线)表示在二次电池102(高电阻电池)流动的电流的变化。图3的LN3(实线)表示在二次电池104(低电阻电池)流动的电流的变化。图3的LN4表示ΔOCV的变化。图3的LN5(细线)表示二次电池102(高电阻电池)的温度的变化。图3的LN6(粗线)表示二次电池104(低电阻电池)的温度的变化。此外，二次电池102、104的温度的初始值例如均设为60℃。
设想如图3的LN1所示，对电池组100进行零碎的充放电的情况。此时，如图3的LN2和LN3所示，在从开始充电的时间点(例如，时间T(0))到切换为放电的时间点(例如，时间T(1))的期间，电流集中于低电阻电池。因此，在低电阻电池流动的电流的大小比在高电阻电池流动的电流的大小大。
另一方面，在从开始放电的时间点(例如，时间T(1))到接下来切换为充电的时间点的期间，电流也集中于低电阻电池。因此，在低电阻电池流动的电流的大小比在高电阻电池流动的电流的大小大。
由于电流集中于低电阻电池，因此在电池组100的充电过程中，低电阻电池的OCV的从基准值(例如无负载时)的上升量大于高电阻电池的OCV的从基准值的上升量，并且ΔOCV逐渐增加。另一方面，在电池组100的放电过程中，ΔOCV减小，因此如图3的LN4所示，ΔOCV反复进行在充电时增加、在放电时减小的变化。
由于电流集中于低电阻电池的状态持续，因此低电阻电池的温度(图3的LN6)高于高电阻电池的温度(图3的LN5)的状态持续，并且温度差逐渐扩大。其结果，有时会促进低电阻电池的劣化。
为了抑制这样的低电阻电池的劣化，例如，能够算出二次电池102中的发热量与散热量的差量的累计值(以下，记载为第1累计值)、与二次电池104中的发热量与散热量的差量的累计值(以下，记载为第2累计值)之差，使用算出的第1累计值与第2累计值之差来限制电流。此外，电池的发热量例如使用在二次电池102、104流动的电流等来算出。电池的散热量例如使用冷却装置(未图示)的工作量等来算出。关于发热量和散热量的算出，使用公知的技术即可，在此不对其进行详细说明。
图4是用于说明进行零碎的充放电的情况下的第1累计值与第2累计值之差的变化的图。图4的LN7表示在电池组100流动的电流的变化，相当于图3的LN1所示的电流的变化。图4的LN8表示第1累计值与第2累计值之差的大小的变化。图4的LN9(细线)表示二次电池102(高电阻电池)的温度的变化，相当于图3的LN5所示的温度的变化。图4的LN10(粗线)表示二次电池104(低电阻电池)的温度的变化，相当于图3的LN6所示的温度的变化。
在如图4的LN7所示，对电池组100进行零碎的充放电的情况下，如上所述，电流集中于低电阻电池，因此，低电阻电池的温度(图4的LN10)高于高电阻电池的温度(图4的LN9)的状态持续，并且温度差逐渐扩大。
如图4的LN8所示，第1累计值与第2累计值之差的大小与温度差的扩大对应地逐渐增加。因此，例如，通过在第1累计值与第2累计值之差的大小为阈值A以上的情况下，执行使最大电流降低的电流限制控制，能够抑制在图4的时间T(2)以后，二次电池104的温度上升的情况。
然而，在上述那样的多个二次电池102、104并联连接的电池系统2中，例如，在进行连续的充放电的情况下，有时无法适当地使用第1累计值与第2累计值之差执行电流限制控制，构成电池组100的一部分二次电池的温度会上升到促进劣化的程度。在此，连续的充放电例如表示持续在高速道路的高速行驶那样的长期的放电(例如，200秒以上的放电)、和进行插电式充电那样的长期的充电(例如，200秒以上的充电)交替地反复进行的充放电状态。
在进行连续的充放电的情况下，存在从充放电开始的时间点起到经过一定时间为止，电流暂时集中于低电阻电池，但之后在二次电池102、104间的电流差消除的情况。其结果，高电阻电池的温度比低电阻电池的温度高的状态持续，并且温度差逐渐扩大。其结果，有时会促进高电阻电池的劣化。
图5是表示构成电池组100的多个二次电池102、104的等效电路的一例的图。如图5所示，二次电池102包括电压源102a和内部电阻102b。并且，二次电池104包括电压源104a和内部电阻104b。电压源102a和电压源104a均示出相同的电压。内部电阻102b的电阻值比内部电阻104b的电阻值高。
在这样构成的电池组100中，例如，在进行连续的充电的情况下，在刚开始充电之后，电流暂时集中地在低电阻电池流动。另一方面，在进行连续的充电后，低电阻电池的OCV2变得比高电阻电池的OCV1大，ΔOCV扩大。随着ΔOCV扩大，向低电阻电池的电流的集中减轻，低电阻电池与高电阻电池之间的电流差被消除。
图6是表示进行连续的充放电的情况下的电流、ΔOCV以及电池温度的变化的一例的时间图。
图6的LN11表示在电池组100流动的电流的变化。图6的LN12(虚线)表示在二次电池102(高电阻电池)流动的电流的变化。图6的LN13(实线)表示在二次电池104(低电阻电池)流动的电流的变化。图6的LN14表示ΔOCV的变化。图6的LN15(细线)表示二次电池102(高电阻电池)的温度的变化。图6的LN16(粗线)表示二次电池104(低电阻电池)的温度的变化。此外，二次电池102、104的温度的初始值例如均设为60℃。
设想如图6的LN11所示，对电池组100进行连续的充放电的情况。此时，如图6的LN12和LN13所示，在从开始充电的时间点(例如，时间T(3))到经过一定时间的时间点(例如，时间T(4))的期间，在低电阻电池流动的电流的大小大于在高电阻电池流动的电流的大小，并且ΔOCV逐渐增加。此时，在低电阻电池流动的电流的大小随着时间经过而逐渐降低，在高电阻电池流动的电流的大小随着时间经过而逐渐增加。并且，在从开始充电的时间点经过了一定时间的时间点，在低电阻电池流动的电流与在高电阻电池流动的电流成为相同程度。低电阻电池与高电阻电池之间的电流差消除，由此，高电阻电池中的发热量比低电阻电池中的发热量高与内部电阻高的部分相应的量。因此，在从经过了一定时间的时间点到接下来切换为放电的时间点(例如，时间T(4))的期间，高电阻电池的温度(图6的LN15)的上升量变得比低电阻电池的温度(图6的LN16)的上升量大。
另一方面，在从开始放电的时间点到经过一定时间的时间点的期间，在低电阻电池流动的电流的大小大于在高电阻电池流动的电流的大小，并且ΔOCV逐渐减小。此时，在低电阻电池流动的电流的大小随着时间经过而逐渐降低，在高电阻电池流动的电流的大小随着时间经过而逐渐增加。并且，在从开始放电的时间点经过了一定时间的时间点，低电阻电池与高电阻电池之间的电流差消除，由此，高电阻电池中的发热量变得比低电阻电池中的发热量高。因此，在从经过了一定时间的时间点到接下来切换为充电的时间点的期间，高电阻电池的温度的上升量变得比低电阻电池的温度的上升量大。
此时，在与进行零碎的充放电的情况同样地使用第1累计值与第2累计值之差来进行电流限制的情况下，有时无法适当地进行电流限制。
图7是用于说明进行连续的充放电的情况下的第1累计值与第2累计值的差量的变化的图。图7的LN17表示在电池组100流动的电流的变化，相当于图6的LN11所示的电流的变化。图7的LN18表示第1累计值与第2累计值之差的大小的变化。图7的LN19(细线)表示高电阻电池的温度的变化，相当于图6的LN15所示的温度的变化。图7的LN20表示低电阻电池的温度的变化，相当于图6的LN16所示的温度的变化。
在如图7的LN17所示，对电池组100进行连续的充放电的情况下，通过电流差被消除的状态持续，从而使得高电阻电池的温度(图7的LN19)比低电阻电池的温度(图7的LN20)高的状态持续，并且温度差逐渐扩大。
然而，如图7的LN18所示，第1累计值与第2累计值之差的大小与温度差的扩大对应地逐渐增加，但由于电流差消除而持续为比上述阈值A低的状态。其结果，不执行电流限制控制，因此高电阻电池的温度上升持续。其结果，有时会促进高电阻电池的劣化。
因此，在本实施方式中，ECU300使用多个二次电池各自的OCV中的最大值与最小值的差量(ΔOCV)来取得指标值，在所取得的指标值大的情况下，与指标值小的情况相比，限制在多个二次电池流动的电流。更具体而言，ECU300取得使用ΔOCV的历史记录算出的平均值作为指标值。另外，ECU300在指标值比阈值高的情况下，与指标值比阈值低的情况相比，使在多个二次电池流动的电流的大小的最大值降低。
像这样，ΔOCV越变大，则越成为多个二次电池间的电流差消除的状态。因此，在使用ΔOCV取得的指标值大的情况下，与指标值小的情况相比，限制在多个二次电池流动的电流，由此，能够抑制多个二次电池中的高电阻电池发热而成为促进电池的劣化的温度这一情况。
以下，参照图8，对由ECU300执行的处理进行说明。图8是表示由ECU300执行的处理的一例的流程图。该流程图所示的处理由图1所示的ECU300按预定的控制周期反复执行。
在步骤(以下，将步骤记载为S)100中，ECU300取得电池组100的电流。ECU300例如使用电流传感器220取得在电池组100流动的电流Ib。
在S102中，ECU300算出各电池的电流。ECU300例如使用以下的式(1)和式(2)来算出在各个二次电池102、104流动的电流I1、I2。
式(1)和式(2)中的“k”表示运算步骤。“OCV1”和“OCV2”的初始值(即，OCV1[0]和OCV2[0])表示无负载状态的电压。“R1”和“R2”分别表示预先取得的二次电池102、104的内部电阻。“R1”和“R2”例如可以在二次电池102、104的制造阶段、组装电池组100时(包括组装为再生电池的情况，以下记载为制造阶段等)进行测定。另外，OCV1[0]和OCV2[0]例如可以在二次电池102、104的制造阶段等测定，或者也可以在SMR50为切断状态的情况、没有进行电池组100的充放电的状态的情况下，使用电压传感器210来检测。
在S104中，ECU300算出各电池的SOC。ECU300例如使用以下的式(3)和式(4)来算出二次电池102的SOC1和二次电池104的SOC2。
式(3)和式(4)中的“k”表示运算步骤。“Δt”表示控制周期。SOC1和SOC2的初始值(即，SOC1[0]和SOC2[0])例如使用OCV1[0]及OCV2[0]、和表示OCV与SOC的关系的表分别算出。表示OCV与SOC的关系的表例如预先通过实验等而适配，并预先存储于ECU300的存储器302。
“Cap1”和“Cap2”分别表示二次电池102、104的电池容量。作为电池容量Cap1、Cap2的初始值，例如设定与满充电容量相当的预先确定的值。作为电池容量Cap1、Cap2的初始值，例如也可以在二次电池102、104的制造阶段等测定。此外，ECU300在进行对电池组100的长时间的充电(例如，插电式充电)的情况下，根据充电前后的电压算出充电前后的SOC，计算所算出的SOC的差量ΔSOC。然后，根据与所算出的ΔSOC对应的充电量，算出与满充电状态(SOC为100％)相当的电力量作为电池容量。
在S106中，ECU300算出各电池的OCV。ECU300使用所算出的各电池的SOC来算出二次电池102的OCV1和二次电池104的OCV2。ECU300例如使用所算出的各电池的SOC1、SOC2、和表示OCV与SOC的关系的表来算出二次电池102的OCV1和二次电池104的OCV2。
在S108中，ECU300算出ΔOCV。ECU300通过从OCV2减去OCV1来算出ΔOCV。
在S110中，ECU300算出ΔOCV的平均值Ave。ECU300使用ΔOCV的历史记录来算出平均值Ave。ECU300例如使用所算出的ΔOCV和紧邻的之前的预先确定期间的ΔOCV的历史记录，通过指数平滑移动平均(EMA：Exponentially smoothed Moving Average)来算出平均值Ave。指数平滑移动平均为如下方式的平均：越是久远的历史记录，则对ΔOCV的各历史记录设定的权重系数越以指数函数的方式减小。权重的减小程度例如设定为平滑化系数α。平滑化系数α表示0与1之间的值。指数平滑移动平均例如使用Ave[k]＝Ave[k-1]+α(ΔOCV[k]-Ave[k-1])的式子来算出。此外，作为基于指数平滑移动平均的平均值Ave的算出方法、平滑化系数α的设定方法是公知的，因此在此不对其进行详细说明。
在S112中，ECU300判定所算出的平均值Ave是否超过第1范围。第1范围是用于判定是否进行对用户的警告报知的值，包括从上限值Ave(0)到下限值Ave(2)的范围。第1范围例如通过实验等而适配。ECU300例如在所算出的平均值Ave超过上限值Ave(0)、或者低于下限值Ave(2)的情况下，判定为超过第1范围。在判定为所算出的平均值Ave超过第1范围的情况下(在S112中为“是”)，处理移至S114。
在S114中，ECU300判定所算出的平均值Ave是否超过第2范围。第2范围是用于执行电流限制控制的值，包括从上限值Ave(1)(＞Ave(0))到下限值Ave(3)(＜Ave(2))的范围。第2范围例如通过实验等而适配。ECU300例如在所算出的平均值Ave超过上限值Ave(1)、或者低于下限值Ave(3)的情况下，判定为超过第2范围。在判定为所算出的平均值Ave超过第2范围的情况下(在S114中为“是”)，处理移至S116。
在S116中，ECU300执行电流限制控制。ECU300例如设定表示电流的大小的最大值的最大电流Imax，以使得不超过所设定的最大电流Imax的方式控制PCU40。ECU300通过对基于电池组100的状态设定的允许电流Ia乘以基于包括ΔOCV的电池组100的状态设定的修正系数C来算出最大电流Imax。
ECU300例如使用电池组100的温度和电池组100的SOC来设定允许电流Ia。ECU300例如使用表示温度、SOC以及允许电流的关系的表、映射或数学式，根据电池组100的温度和电池组100的SOC来算出许可电流Ia。上述那样的表、映射或数学式例如预先存储于ECU300的存储器302。温度、SOC以及允许电流的关系例如包括以下关系：温度越接近常温(例如15℃～25℃)则允许电流Ia越高，温度越远离常温则允许电流Ia越低。温度、SOC以及允许电流的关系例如还包括以下关系：SOC越接近控制中心则允许电流Ia越大，SOC越远离控制中心则允许电流Ia越小。
ECU300例如可以将二次电池102的温度Tb1和二次电池104的温度Tb2中的任一方设定为电池组100的温度，也可以将温度Tb1和温度Tb2的平均值设定为电池组100的温度。并且，ECU300例如可以将二次电池102的SOC1和二次电池104的SOC2中的任一方设定为电池组100的SOC，也可以将SOC1和SOC2的平均值设定为电池组100的SOC。
并且，ECU300使用ΔOCV、电池组100的温度以及电池组100的SOC来设定修正系数C。修正系数C表示大于0且小于1的值。ECU300例如使用表示ΔOCV、温度、SOC以及修正系数C的关系的表、映射或数学式，根据ΔOCV、电池组100的温度以及电池组100的SOC来设定修正系数C。上述那样的表、映射或数学式例如预先存储于ECU300的存储器302。ΔOCV、温度、SOC以及修正系数的关系例如包括以下关系：ΔOCV的大小越增加则修正系数越降低，ΔOCV的大小越减小则修正系数越增加。ΔOCV、温度、SOC以及修正系数的关系例如还包括以下关系：温度越接近常温则修正系数越增加，温度越远离常温则修正系数越降低。ΔOCV、温度、SOC以及修正系数的关系例如还包括以下关系：SOC越接近控制中心则修正系数C越增加，SOC越远离控制中心则修正系数C越减小。
ECU300例如将多个二次电池102、104中的最小温度设定为电池组100的温度。ECU300在电池组100的充电时，将多个二次电池102、104中的最大SOC设定为电池组100的SOC。另外，ECU300在电池组100的放电时，将多个二次电池102、104中的最小SOC设定为电池组100的SOC。
此外，在判定为平均值Ave没有超过第2范围的情况下(在S114中为“否”)，处理移至S118。
在S118中，ECU300将警告信号向显示装置260输出。警告信号例如包括用于将表示电池系统2为异常状态的信息显示于显示装置260的控制信号。另外，在判定为平均值Ave没有超过第1范围的情况下(在S112中为“否”)，处理移至S120。
在S120中，ECU300执行通常电流控制。具体而言，ECU300将预先确定的值设定为最大电流，以使得不超过所设定的最大电流的方式控制PCU40。通常电流控制中的最大电流例如是比在电流限制控制中可设定的最大电流高的值。并且，在通常电流控制中，例如设为按每预先确定的时间的变化量设定预先确定的上限值。
参照图9、图10以及图11对基于以上那样的构造和流程图的本实施方式的电池系统2所包括的ECU300的动作进行说明。
例如，设想在电池组100中进行连续的充电的情况。在该情况下，取得在电池组100流动的电流(S100)，基于所取得的电池组100的电流来算出各电池(二次电池102、104)的电流I1以及I2(S102)。基于所算出的各电池的电流来算出各电池的SOC1和SOC2(S104)。然后，基于所算出的各电池的SOC1和SOC2来算出各电池的OCV1和OCV2(S106)。
图9是用于说明对无负载状态的电池组100进行连续的充电的情况下的各电池的SOC的变化的一例的图。图9的横轴表示时间。图9的纵轴表示SOC。图9的虚线表示作为高电阻电池的二次电池102的SOC的变化。图9的实线表示作为低电阻电池的二次电池104的SOC的变化。
并且，图10是用于说明对无负载状态的电池组100进行连续的充电的情况下的各电池的OCV的变化的一例的图。图10的横轴表示时间。图10的纵轴表示OCV。图10的虚线表示作为高电阻电池的二次电池102的OCV的变化。图10的实线表示作为低电阻电池的二次电池104的OCV的变化。
在开始连续的充电的情况下，如图9所示，在充电开始后的一定时间内，电流集中于低电阻电池，因此，低电阻电池的SOC2的每单位时间的增加量(图9的实线的斜率)比高电阻电池的SOC1的每单位时间的增加量(图9的虚线的斜率)大。因此，如图10所示，在充电开始后的一定时间内，低电阻电池的OCV2的每单位时间的增加量(图10的实线的斜率)比高电阻电池的OCV1的每单位时间的增加量(图10的虚线的斜率)大。
然后，在从开始充电起经过了一定时间之后，在低电阻电池与高电阻电池中电流差被消除。因此，如图9和图10所示，在低电阻电池与高电阻电池之间，SOC的每单位时间的增加量和OCV的每单位时间的增加量均为相同程度。
在进行连续的放电的情况下，与充电时相反，SOC1、SOC2、OCV1以及OCV2以减小的方式变化，在放电开始后的一定时间内，低电阻电池的SOC2的每单位时间的减小量比高电阻电池的SOC1的每单位时间的减小量大。因此，在放电开始后的一定时间内，低电阻电池的OCV2的每单位时间的减小量比高电阻电池的OCV1的每单位时间的减小量大。然后，在从开始放电起经过了一定时间之后，在低电阻电池与高电阻电池中电流差被消除。因此，在低电阻电池与高电阻电池之间，SOC的每单位时间的减小量和OCV的每单位时间的减小量均为相同程度。
当算出二次电池102、104的OCV1和OCV2时，通过从OCV2减去OCV1来算出ΔOCV(S108)。然后，使用所算出的ΔOCV的历史记录来算出平均值Ave(S110)。
图11是用于说明ECU300的动作的时间图。图11的LN21表示在电池组100流动的电流的变化。图11的LN22(虚线)表示在二次电池102(高电阻电池)流动的电流的变化。图11的LN23(实线)表示在二次电池104(低电阻电池)流动的电流的变化。图11的LN24表示ΔOCV的变化。图11的LN25(细线)表示二次电池102(高电阻电池)的温度的变化。图11的LN26(粗线)表示二次电池104(低电阻电池)的温度的变化。
设想如图11的LN21所示，对电池组100进行连续的充放电的情况。如图11的LN22以及LN23所示，例如，当在时间T(5)开始充电时，因为在通常电流控制中针对每预先确定的时间的变化量设定有上限值，因此在时间T(5)与时间T(6)之间，充电电流以两个阶段增加。在从时间T(6)到经过一定时间为止的期间，在低电阻电池流动的电流的大小比在高电阻电池流动的电流的大小大，并且ΔOCV逐渐增加。此时，在低电阻电池流动的电流的大小随着时间经过而逐渐降低，在高电阻电池流动的电流的大小随着时间经过而逐渐增加。然后，在从时间T(6)经过了一定时间的时间点，在低电阻电池流动的电流与在高电阻电池流动的电流成为相同程度。像这样，低电阻电池与高电阻电池之间的电流差消除，另一方面，如图11的LN24所示，ΔOCV增加，如图11的LN24所示，在时间T(7)，平均值Ave变得比阈值Ave(0)大(在S112中为“是”)并且为阈值Ave(1)以下时(在S114中为“否”)，通过输出警告信号(S118)，向用户报知电池系统2为异常状态这一意思的警报。然后，当在时间T(8)，ΔOCV的平均值Ave变得比阈值Ave(1)大时(在S114中为“是”)，执行电流限制控制(S116)。通过执行电流限制控制，如图11的LN21所示那样限制最大电流，由此，如图11的LN25以及LN26所示，高电阻电池的温度上升被抑制，因此高电阻电池与低电阻电池的温度差的扩大被抑制。
另一方面，如图11的LN22以及LN23所示，例如当在时间T(9)开始放电时，ΔOCV处于第1范围内(在S112中为“否”)，因此执行通常电流控制(S120)，针对每预先确定的时间的变化量设定有上限值。因此，在时间T(9)与时间T(10)之间，放电电流以两个阶段增加。在从时间T(10)到经过一定时间为止的期间，在低电阻电池流动的电流的大小比在高电阻电池流动的电流的大小大，并且ΔOCV逐渐降低。此时，在低电阻电池流动的电流的大小随着时间经过而逐渐降低，在高电阻电池流动的电流的大小随着时间经过而逐渐增加。然后，在从时间T(10)经过了一定时间的时间点，在低电阻电池流动的电流与在高电阻电池流动的电流成为相同程度。像这样，低电阻电池与高电阻电池之间的电流差消除，另一方面，如图11的LN24所示，ΔOCV降低，如图11的LN24所示，在时间T(11)，平均值Ave变得比阈值Ave(2)小(在S112中为“是”)并且为阈值Ave(3)以上时(在S114中为“否”)，通过输出警告信号(S118)，向用户报知电池系统2为异常状态这一意思的警报。然后，当在时间T(12)，ΔOCV的平均值Ave变得比阈值Ave(3)小时(在S114中为“是”)，执行电流限制控制(S116)。通过执行电流限制控制，如图11的LN21所示那样在时间T(12)限制最大电流，如图11的LN25以及LN26所示，高电阻电池的温度上升被抑制。因此，高电阻电池与低电阻电池的温度差的扩大被抑制。
如以上那样，在搭载本实施方式的电池系统2的电动汽车中，在进行反复进行高速行驶、插电式充电那样的连续的充放电的情况下，存在ΔOCV越变大，则越成为多个二次电池间的电流差消除的状态，高电阻电池的温度上升，高电阻电池与低电阻电池的温度差扩大的情况。因此，通过以在使用ΔOCV取得的指标值即平均值Ave大的情况下，与平均值Ave小的情况相比，限制在多个二次电池流动的电流的方式执行电流限制控制，由此能够抑制多个二次电池中的高电阻电池发热而成为促进电池的劣化的温度这一情况。因此，能够提供一种能够抑制并联连接的多个二次电池的劣化的电池系统。
并且，通过使用式(1)～(4)，能够高精度地算出多个二次电池各自的OCV，因此能够根据使用多个二次电池各自的OCV取得的指标值即ΔOCV的平均值Ave来适当地限制在多个二次电池流动的电流。因此，能够抑制多个二次电池中的内部电阻较高的电池发热而成为促进电池的劣化的温度这一情况。
并且，能够使用允许电流Ia和修正系数C来适当地设定在多个二次电池流动的电流的最大电流Imax，因此能够抑制多个二次电池中的内部电阻较高的电池发热而成为促进电池的劣化的温度这一情况。
并且，在作为指标值的平均值Ave超过第1范围的情况下，使用显示装置260报知表示电池系统2为异常状态的信息，因此能够使用户认识到电池系统2为异常状态。
以下，对变形例进行记载。
在本实施方式中，作为车辆1，以电动汽车为一例进行了说明，但只要是搭载了并联连接的电池组的车辆即可，并不特别限定于电动汽车，例如，也可以是搭载了驱动用电动发电机和作为动力源的发动机的混合动力车辆。
并且，在本实施方式中，对在ΔOCV的平均值Ave超过第2范围的情况下执行电流限制控制的情况进行了说明，但例如也可以对是否正在进行连续的充放电进行判定，在正在进行连续的充放电且ΔOCV的平均值Ave超过第2范围的情况下，执行电流限制控制。并且，也可以在进行零碎的充放电的情况下，当第1累计值与第2累计值的差量为阈值以上时执行电流限制控制。
并且，在本实施方式中，对将使用ΔOCV的历史记录进行指数平滑移动平均而得到的平均值算出为指标值的情况进行了说明，但并不特别限定于此，例如，也可以将使用ΔOCV的历史记录进行单纯移动平均或加权移动平均而得到的平均值算出为指标值。
并且，在本实施方式中，以电池组100由二次电池102、104构成的情况为一例进行了说明，但并联连接的二次电池的个数并不特别限定于2个，也可以是3个以上。在该情况下，使用并联连接的二次电池中的OCV的最大值和最小值来算出ΔOCV。并且，并联连接的电池块的个数并不特别限定于1个，也可以是2个以上。在该情况下，对每个电池块算出ΔOCV，在任一电池块的ΔOCV超过第2范围的情况下执行电流限制控制。
图12是表示变形例中的电池组100的结构的一例的图。如图12所示，电池组100也可以是将N个二次电池并联连接而成的电池块100-1串联连接M个的结构。在该情况下，电池块100-1～100-M各自的电压由电压传感器210-1～210-M检测，检测结果被发送到ECU300。
在这样构成的情况下，ECU300算出构成电池组100的二次电池各自的OCV。ECU300例如使用任一电池块所包括的多个二次电池中的OCV的最大值和最小值来算出ΔOCV。像这样，ECU300算出电池块100-1～100-M各自的ΔOCV。
ECU300在分别在电池块100-1～100-M中算出的多个ΔOCV中的至少任一个超过第1范围的情况下输出警告信号。另外，ECU300在分别在电池块100-1～100-M中算出的多个ΔOCV中的至少任一个超过第2范围的情况下执行电流限制控制。像这样，也能够抑制多个二次电池中的高电阻电池发热而成为促进电池的劣化的温度这一情况。
此外，上述的变形例也可以将其全部或一部分适当组合来实施。
以上对本发明的实施方式进行了说明，但应该认为本次公开的实施方式在所有方面都是例示而不是限制性的内容。本发明的范围由权利要求书示出，意在包含与权利要求书均等的含义及范围内的所有变更。

Claims (5)

1.一种电池系统，具备：
并联连接的多个二次电池；和
使用所述多个二次电池各自的开路电压来控制在所述多个二次电池流动的电流的控制装置，
所述控制装置，
算出所述多个二次电池各自的所述开路电压中的最大值与最小值的差量，
在进行连续的充放电时，在使用所算出的差量取得的指标值比第1阈值大的情况下，执行与所述指标值比第1阈值小的情况相比，限制在所述多个二次电池流动的电流的电流限制控制，所述连续的充放电是长期的放电和长期的充电交替地反复进行的充放电状态，
在进行零碎的充放电时，在第1累计值与第2累计值的差量为第2阈值以上的情况下，执行与第1累计值与第2累计值的差量小于第2阈值的情况相比，限制在所述多个二次电池流动的电流的电流限制控制，所述零碎的充放电是短期的充电和短期的放电交替地反复进行的充放电状态，
所述第1累计值是所述多个二次电池中的第1二次电池中的发热量与散热量的差量的累计值，
所述第2累计值是所述多个二次电池中的第2二次电池中的发热量与散热量的差量的累计值。
2.根据权利要求1所述的电池系统，
所述控制装置，取得使用所述最大值与最小值的所述差量的历史记录算出的平均值作为所述指标值。
3.根据权利要求1所述的电池系统，
所述控制装置，在所述指标值比第1阈值高的情况下，与所述指标值比所述第1阈值低的情况相比，使在所述多个二次电池流动的电流的大小的最大值降低。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的电池系统，
所述电池系统还具备电压检测装置和电流检测装置，
所述电压检测装置检测所述多个二次电池的电压，
所述电流检测装置检测在所述多个二次电池流动的电流，
所述控制装置，
使用所述电压检测装置取得所述多个二次电池的无负载状态下的电压，
使用所取得的所述电压来推定所述多个二次电池各自的充电状态的初始值，
根据所述充电状态的所述初始值、使用所述电流检测装置检测的电流以及所述多个二次电池各自的电池容量，推定所述多个二次电池各自的所述充电状态，
使用推定出的所述多个二次电池各自的所述充电状态来算出所述多个二次电池各自的所述开路电压。
5.根据权利要求1～3中任一项所述的电池系统，
所述电池系统还具备报知预先确定的信息的报知装置，
所述控制装置，在所述指标值大于第3阈值的情况下，使用所述报知装置报知表示所述电池系统为异常状态的信息。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2022049129A (ja) * 2020-09-16 2022-03-29 株式会社Subaru 車両用電源装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1146103A (zh) * 1995-06-27 1997-03-26 索尼公司 通讯装置、电子装置及电池控制方法
CN102130349A (zh) * 2010-01-20 2011-07-20 通用汽车环球科技运作有限责任公司 燃料电池堆中的膜和电极失效的检测方法
JP2019187027A (ja) * 2018-04-05 2019-10-24 株式会社デンソー 蓄電装置

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
IN2012DN00984A (zh) * 2009-08-11 2015-04-10 Sony Corp
US9925888B2 (en) * 2016-03-02 2018-03-27 Ford Global Technologies, Llc Battery cell state of charge initialization in a presence of voltage measurement uncertainty
JP6753332B2 (ja) 2017-02-23 2020-09-09 トヨタ自動車株式会社 電池システム
JP6849497B2 (ja) 2017-03-14 2021-03-24 トヨタ自動車株式会社 電池システム
JP6962826B2 (ja) 2018-01-16 2021-11-05 トヨタ自動車株式会社 電池システム
JP2019161781A (ja) * 2018-03-09 2019-09-19 株式会社デンソー 電池システム
JP7265364B2 (ja) * 2019-01-22 2023-04-26 株式会社東芝 情報処理装置、情報処理方法及び情報処理システム

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1146103A (zh) * 1995-06-27 1997-03-26 索尼公司 通讯装置、电子装置及电池控制方法
CN102130349A (zh) * 2010-01-20 2011-07-20 通用汽车环球科技运作有限责任公司 燃料电池堆中的膜和电极失效的检测方法
JP2019187027A (ja) * 2018-04-05 2019-10-24 株式会社デンソー 蓄電装置

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