CN114977365A - 电池系统以及控制方法 - Google Patents

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CN114977365A CN202210170224.1A CN202210170224A CN114977365A CN 114977365 A CN114977365 A CN 114977365A CN 202210170224 A CN202210170224 A CN 202210170224A CN 114977365 A CN114977365 A CN 114977365A
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Abstract

提供一种电池系统以及控制方法。具备充电装置(200)、可针对充电装置(200)并联地连接的多个电池模块(110)～(130)、以及控制装置(400)，多个电池模块各自具有电池，控制装置(400)在接收到充电指令的情况下，取得多个电池模块各自的电池的电压值，确定电压值最低的第1电池(E1)、和电压值第2低的第2电池(E2)，开始第1电池(E1)的充电，在开始第1电池(E1)的充电之后，第1电池模块(110)的电压值与第2电池(E2)的电压值(V2)的差分值成为第1阈值以下的情况下，开始第2电池(E2)的充电。

Description

电池系统以及控制方法
技术领域
本公开涉及电池系统以及控制方法。
背景技术
近年来，以电力为动力的移动体(例如EV(Electric Vehicle，电动汽车)等车辆或者船舶等)的需求增加。在这样的移动体中使用的组电池系统(以下还称为“电池系统”)中，为了能够进行长距离的行驶或者航行，采用将多个组电池(以下还简称为“电池”)并联地连接的高容量结构。该多个电池在移动体的停车或者停泊时通过充电装置充电，在行驶或者航行时对移动体的推进器或者移动体内的负载放电。
但是，在多个电池之间有时由于电池单元的特性偏差等产生电压差。在将产生电压差的多个电池并联连接的情况下，发生在该多个电池中电流从电压值高的电池流向电压值低的电池这样的所谓“横流”。
在日本特开2011-182623号公报中，提出用于防止这样的横流的发生的电池系统。该电池系统例如在对多个电池进行充电的情况或者从多个电池放电的情况下，执行用于使多个电池的电压均等化的处理。在该电池系统中，在电池与电池之间设置均等化用电阻。而且，通过使电流从电压值高的电池经由均等化用电阻流向电压值低的电池，执行均等化处理。
发明内容
然而，在该专利文献中，需要具备均等化电阻，所以存在系统的尺寸变大这样的问题。另外，利用经由电阻的电流，所以还存在在电压差小的情况下电流变小，均等化所需的时间变长这样的问题。
本公开的目的在于提供一种无需增大电池系统的尺寸而以短时间执行电池的电压均等化的电池系统以及控制方法。
根据本公开的某个方案，电池系统具备充电装置、可针对充电装置并联地连接的多个电池模块、以及控制装置。多个电池模块分别具有电池。控制装置在接收到充电指令的情况下，取得多个电池模块各自的电池的电压值，确定电压值最低的第1电池、和电压值第2低的第2电池。首先，控制装置开始第1电池的充电。接下来，控制装置在开始第1电池的充电之后，包括第1电池的第1电池模块的电压值与第2电池的电压值的差分值或者第1电池的电压值与第2电池的电压值的差分值成为第1阈值以下的情况下，开始第2电池的充电。
根据本公开的其他方案，电池系统具备负载、可针对负载并联地连接的多个电池模块、以及控制装置。多个电池模块分别具有电池。控制装置在接收到放电指令的情况下，取得多个电池模块各自的电池的电压值，确定电压值最高的第1电池、和电压值第2高的第2电池。首先，控制装置开始第1电池的放电。接下来，控制装置在开始第1电池的放电之后，包括第1电池的第1电池模块的电压值与第2电池的电压值的差分值或者第1电池的电压值与第2电池的电压值的差分值成为第1阈值以下的情况下，开始第2电池的放电。
根据本公开的其他方案，控制方法是具备充电装置和可针对充电装置并联地连接的多个电池模块的电池系统的控制方法。多个电池模块分别具有电池。在控制方法中，在接收到充电指令的情况下，取得多个电池模块各自的电池的电压值，确定电压值最低的第1电池、和电压值第2低的第2电池。首先，在控制方法中，开始第1电池的充电。接下来，在控制方法中，在开始第1电池的充电之后，包括第1电池的第1电池模块的电压值与第2电池的电压值的差分值或者第1电池的电压值与第2电池的电压值的差分值成为第1阈值以下的情况下，开始第2电池的充电。
根据本公开的其他方案，控制方法是具备负载和可针对负载并联地连接的多个电池模块的电池系统的控制方法。多个电池模块分别具有电池。在控制方法中，在接收到放电指令的情况下，取得多个电池模块各自的电池的电压值，确定电压值最高的第1电池、和电压值第2高的第2电池。首先，在控制方法中，开始第1电池的放电。接下来，在控制方法中，在开始第1电池的放电之后，包括第1电池的第1电池模块的电压值与第2电池的电压值的差分值或者第1电池的电压值与第2电池的电压值的差分值成为第1阈值以下的情况下，开始第2电池的放电。
本发明的上述以及其他目的、特征、方案以及优点根据与所附的附图关联地理解的本发明的接下来的详细的说明将变得更加明确。
附图说明
图1是示出电池系统的安装例的图。
图2是电池系统的等价电路图。
图3是本实施方式的控制装置的功能框图。
图4是示出控制装置的充电处理的流程图。
图5是示出比较例的实验结果的图。
图6是示出本实施方式的电池系统的实验结果的图。
图7是示出执行斜坡充电控制的情况的图。
图8是示出控制装置的放电处理的流程图。
具体实施方式
以下，参照附图，详细说明本公开的实施方式。此外，在图中对同一或者相当部分附加同一符号而不反复其说明。
<电池系统的结构例>
图1是示出电池系统100的安装例的图。电池系统100安装于移动体10。移动体10是以高容量电池为动力的船舶或者电动汽车等。移动体10具备电池系统100、充电装置200、负载300(例如逆变器)、以及控制装置400。负载300例如也可以是推进器。
电池系统100、充电装置200、以及负载300在同一电路内连接。负载300(例如逆变器)将从电池系统100提供的直流电流变换为交流电流，将交流电流作为电力提供给未图示的马达。充电装置200向电池系统100提供电力，进行作为二次电池的电池系统100的充电。
控制装置400与电池系统100、充电装置200、以及负载300连接。控制装置400通过控制充电装置200，能够控制向电池系统100的充电。另外，控制装置400通过控制负载300，能够控制向负载300的放电电流值。
电池系统100具备个别的N个电池模块。但是，N为2以上的整数。在本实施方式中，N＝3。即，电池系统100具备3个电池模块。电池系统100具备电池模块110、电池模块120、电池模块130、以及整体BMS(Battery Management System，电池管理系统)101。电池模块110、电池模块120、电池模块130各自针对充电装置200以及负载300并联地连接。以下，有时将电池模块110、电池模块120、电池模块130的各个模块称为各电池模块110～130。以下，主要说明电池模块110，但电池模块120、130也是与电池模块110同样的结构。
电池模块110具备电池E1、母线B1、保险丝H1、继电器SW1、电压传感器111、电流传感器113、以及BMS114。电池模块120具备电池E2、母线B2、保险丝H2、继电器SW2、电压传感器121、电流传感器123、以及BMS124。电池模块130具备电池E3、母线B3、保险丝H3、继电器SW3、电压传感器131、电流传感器133、以及BMS134。此外，继电器还被称为“连接元件”。
电池E1是通过将多个单单元电池串联地连接而形成的组电池。在电池E1中，例如，串联地连接80个至100个单单元电池。单单元电池是二次电池。例如，单单元电池也可以是锂离子二次电池或者镍氢二次电池等。
母线B1是用于连接电池E1、保险丝H1、继电器SW1的导电构件。母线B1也可以为了连接多个单单元电池，设置于电池E1内。
保险丝H1防止在电池模块110内流过过电流。电池系统100构成为，在流过比容许电流值高的值的电流的情况下，保险丝H1～H3等的过放电保护发挥作用，各电池模块110～130的使用被中断。
电压传感器检测与该电压传感器对应的电池的电压值，将该检测的电压值输出给对应的BMS。例如，电压传感器111检测与电压传感器111对应的电池E1的电压值V1。电压传感器121检测与电压传感器121对应的电池E2的电压值V2。电压传感器131检测与电压传感器131对应的电池E3的电压值V3。
另外，电流传感器检测在与该电流传感器对应的电池模块中流过的电流值，将该检测的电流值输出给对应的BMS。例如，电流传感器113检测在电池模块110中流过的电流值I1。电流传感器123检测在电池模块120中流过的电流值I2。电流传感器133检测在电池模块130中流过的电流值I3。
BMS114控制继电器SW1的ON状态或者OFF状态。在继电器SW1为ON状态时，通过充电装置200执行充电。在继电器SW1为ON状态时，执行向负载300的放电。在继电器SW1为OFF状态时，利用充电装置200的充电以及向负载300的放电都不执行。
另外，BMS114取得来自电压传感器111的电压值V1、和来自电流传感器113的电流值I1。另外，BMS114能够通过预定的运算，例如取得电池E1的SOC(State Of Charge，充电状态)以及电池模块的电阻值(后述电阻值r1等)。
电池模块具备电池和与该电池对应的对应构件。在本实施方式中，对应构件是母线、保险丝、以及继电器。
整体电压传感器150检测并联地连接的电池模块的整体电压值Vc。整体电压传感器150将检测的整体电压值Vc输出给整体BMS101。整体BMS101取得各BMS114、124、134取得的参数(电压值等)以及来自整体电压传感器150的整体电压值Vc。整体电压传感器150既可以安装为独立的电路，也可以安装为各BMS114、124、134或者整体BMS101的一部分的功能。另外，整体BMS101控制各电池模块110～130。
在图1中，说明了各电池模块110～130分别具备BMS114～134的例子。但是，在电池系统100中，也可以是不具备BMS114～134的结构。例如，各电池模块110～130的电压传感器、电流传感器也可以直接连接到整体BMS101。另外，在电池系统100中，也可以是不具备整体BMS101的结构。例如，也可以BMS114执行以下说明的整体BMS101执行的处理。
BMS114、124、134、控制装置400、以及整体BMS101是执行各种程序的运算主体。控制装置400以及整体BMS101例如由CPU(Central Processing Unit，中央处理单元)、FPGA(Field-Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)、以及GPU(Graphics ProcessingUnit，图形处理单元)等构成。
BMS114、124、134、控制装置400、以及整体BMS101具备未图示的存储器。存储器提供在整体BMS101执行任意的控制程序时临时地储存程序代码以及工作存储器等的存储区域。存储器例如由DRAM(Dynamic Random Access Memory，动态随机存取存储器)或者SRAM(Static Random Access Memory，静态随机存取存储器)等易失性存储器设备(RAM)构成。
BMS114、124、134、控制装置400、以及整体BMS101具备未图示的ROM(Read OnlyMemory，只读存储器)等存储装置。ROM等存储装置提供储存在运算处理等中所需的各种程序以及数据的存储区域。ROM等存储装置除了通常的不可改写的存储器以外，还可由SSD(Solid State Drive，固态硬盘)等非易失性存储器设备构成。
另外，BMS114、124、134、控制装置400、以及整体BMS101中的至少1个的控制程序也可以由信息提供运营商作为例如可利用因特网等下载的程序产品提供。另外，控制程序也可以储存到存储介质而提供。存储介质非临时地存储程序。存储介质例如是DVD(DigitalVersatile Disc)-ROM、CD(Compact Disc)-ROM等。
图2是图1所示的电池系统的等价电路图。在图2的例子中，记载有“包含于电池模块的对应构件的电阻”、和“包含于该电池模块的电池的内部电阻”的合成电阻。例如，在图2中，记载有合成“包含于电池模块110的对应构件的电阻”以及“包含于该电池模块的电池E1的内部电阻”的合成电阻R1。在图2中，同样地，还记载有合成电阻R2、R3。合成电阻值例如是对电池E1的内部电阻值加上母线B1、保险丝H1、继电器SW1的电阻值的值。
将电阻R1、R2、R3的电阻值分别设为r1、r2、r3。电阻值r1、r2、r3分别由BMS114、124、134检测。另外，电压值V1、V2、V3分别由电压传感器111、121、131检测。电压值Vc由整体电压传感器150检测。电流值I1、I2、I3分别由电流传感器113、123、133检测。电流值Ic是通过充电装置200提供的充电电流的值。
[充电处理]
接下来，说明充电处理。图3是本实施方式的控制装置400的功能框图。控制装置400具备取得部402、处理部404、控制部406、以及存储部408。
控制装置400在接收到充电指令(充电指令信号)的情况下，开始充电处理。充电指令信号是表示开始利用充电装置200的充电的信号。将充电指令例如从与控制装置400不同的装置(未图示)发送给该控制装置400。另外，控制装置400在接收到放电指令(放电指令信号)的情况下，开始放电处理。放电指令信号是表示开始针对负载300的放电的信号。将放电指令例如从与控制装置400不同的装置(未图示)发送给该控制装置400。
取得部402从电池系统100(或者整体BMS101)取得多个参数。多个参数例如是电压值V1、V2、V3、Vc、电流值I1、I2、I3、以及电阻值r1、r2、r3等。取得部402将该多个参数输出给处理部404。
处理部404比较电压值V1、V2、V3，确定电压值的顺序。然后，处理部404确定电压值最低的电池(以下还称为“第1电池”)、电压值第2低的电池(以下还称为“第2电池”)、以及电压值第3低的电池(即电压值最高的电池，还称为“第3电池”)。另外，将包括第1电池的电池模块称为第1电池模块(即电池模块110)，将包括第2电池的电池模块称为第2电池模块(即电池模块120)，将包括第3电池的电池模块称为第3电池模块(即电池模块130)。在本实施方式中，将第1电池设为电池E1，将第2电池设为电池E2，将第3电池设为电池E3。即，V1<V2<V3。处理部404将确定结果输出给控制部406。
控制部406开始电压值最低的电池E1的充电。具体而言，控制装置400使与电池E1对应的继电器SW1成为ON状态。并且，控制装置400使充电装置200开始充电电流的输出。
由此，电压值V1以及电压值Vc逐渐增加。Vc和V1的关系通过以下的式(1)表示。
Vc＝V1+I1×r1 (1)
而且，在电压值Vc和电压值V2的差分值成为第1阈值以下的情况下，继续向电池E1的充电，并且开始向电池E2的充电。具体而言，控制装置400使与电池E2对应的继电器SW2成为ON状态。此外，第1阈值既可以是零，也可以是大于零的实数。第1阈值存储于存储部408。后面叙述第1阈值。
在开始向电池E2的充电之后，电压值V1、电压值V2、以及电压值Vc逐渐增加。另外，在继电器SW2成为ON状态时，充电电流Ic被分流成电流I1和电流I2。但是，电池E2相比于电池E1，SOC更大，所以充电电流更多流向电池E1。因此，电池E1的SOC追上电池E2的SOC。
而且，在电压值Vc与电压值V3的差分值成为第2阈值以下的情况下，继续向电池E1以及电池E2的充电，并且开始向电池E3的充电。具体而言，控制装置400使与电池E3对应的继电器SW3成为ON状态。然后，在所有电池E1～E3的充电结束时，控制装置400使充电处理结束。电池的充电结束是指，例如电池被满充电。控制装置400例如在电池E1～E3各自的SOC达到目标值(电池E1～E3分别被满充电)的情况下，判断为所有电池E1～E3的充电结束。此外，第1阈值和第2阈值既可以相同，也可以不同。在本实施方式中，采用第2阈值与第1阈值相同的结构。
另外，在本实施方式中，控制装置400直至任意电池被满充电为止，执行恒定电流充电。然后，在任意电池被满充电时，从恒定电流充电切换到恒定电压充电。
接下来，说明第1阈值。第1阈值是被设定成即使在继电器被控制为ON状态的情况下发生横流也完全没有或者几乎没有向电池系统100的恶劣影响的值。第1阈值典型地根据电池模块的电阻值、以及容许在电池系统100内流过的最大电流值Ix计算。最大电流值Ix例如是预先通过实验等决定的值。第1阈值例如通过以下的式(2)计算。
第1阈值＝电阻值×最大电流值Ix (2)
例如，在各电池模块的电阻值r1、r2、r3分别为0.05Ω且最大电流值Ix为100A的情况下，通过上述式(2)，第1阈值成为5V(＝100×0.05)。此外，第1阈值的决定方法仅为一个例子，也可以成为其他值。另外，第1阈值也可以成为小于通过式(2)的右边计算的值的值。另外，第1阈值也可以在控制装置400接收到充电指令时计算。另外，第1阈值也可以成为固定值。另外，第2阈值也既可以通过与第1阈值同样的方法决定，也可以通过不同的方法决定。
例如，在上述日本特开2011-182623号公报记载的结构例(以下还称为“比较例”)中，为了防止横流而具备均等化用电阻。然而，在具备这样的电阻时，电池系统的尺寸变大。
因此，本实施方式的电池系统100的控制装置400取得多个电池的电压值，确定电压值最低的第1电池E1、和电压值第2低的第2电池E2。然后，控制装置400通过将与第1电池E1对应的继电器SW1控制为ON状态，开始该第1电池E1的充电。在开始第1电池E1的充电之后，判断包括第1电池E1的第1电池模块110的电压值Vc和第2电池E2的电压值V2的差分值是否成为第1阈值以下。然后，在差分值成为第1阈值以下的情况下，通过将与第2电池E2对应的继电器SW2控制为ON状态，开始该第2电池E2的充电。因此，本实施方式的电池系统100即使未具备均等化用电阻，也能够对第1电池E1以及第2电池E2进行充电。
另外，在继电器SW2被控制为ON状态时，有时发生横流。然而，在继电器SW2被控制为ON状态时，差分值成为第1阈值以下。因此，电池系统100即使发生横流也能够使得完全没有或者几乎没有向电池系统100的恶劣影响。因此，无需均等化用电阻且无需增大电池系统100的尺寸而能够实现电池的电压的均等化。其结果，在电池系统100中，能够适合地执行电池的充电。另外，在比较例中，利用经由均等化用电阻的电流，所以还存在在电压差小的情况下电流变小而均等化所需的时间变长这样的问题。相对于此，在本实施方式的电池系统100中，没有这样的均等化用电阻，所以能够缩短均等化所需的时间。另外，在比较例中，还存在在电池之间的电压差大的情况下在均等化用电阻中流过的电流值变大而均等化用电阻的发热变大这样的问题。相对于此，在本实施方式的电池系统100中，没有这样的均等化用电阻，所以能够防止产生这样的问题。
另外，例如根据第1电池模块的电阻值以及容许在第1电池模块与包括第2电池的第2电池模块之间流过的最大电流值Ix，计算第1阈值(参照上述式(2))。因此，根据电阻值以及容许电流值，计算适合的第1阈值。
另外，第1电池模块的电阻值例如是第1电池E1的内部电阻值和第1电池E1的对应部件(包含于第1电池模块的对应部件)的电阻值的合成值。因此，电池系统100能够决定反映第1电池E1的内部电阻值和第1电池E1的对应部件的电阻值的第1阈值。
[充电处理的流程图]
图4是示出控制装置400的充电处理的流程图。在步骤S2中，控制装置400判断是否接收到充电指令。控制装置400直至接收到充电指令为止进行等待(在步骤S2中“否”)。在控制装置400接收到充电指令的情况下(在步骤S2中“是”)，处理进入到步骤S4。
在步骤S4中，控制装置400取得所有电池(在本实施方式中是电池E1、E2、E3)各自的电压值V1、V2、V3。接下来，在步骤S6中，控制装置400计算充电对象的电池的个数。在此，充电对象的电池是未被满充电的电池，例如是电压值小于上限值的电池。上限值是预先决定的值。此外，充电对象的电池也可以通过其他参数(例如SOC)等决定。
控制装置400判断充电对象的电池的个数是否为预定值以下。例如，如本实施方式所述，在电池的数量为3的情况下，预定个数被决定为1。在充电对象的电池的个数大于预定个数的情况下(在步骤S6中“否”)，处理进入到步骤S10。
另一方面，在判断为充电对象的电池的个数是预定个数以下的情况下(在步骤S6中“是”)，在步骤S8中，控制装置400限制最大充电电流值。将未通过充电装置200限制的情况的最大充电电流值设为“Am”，将在步骤S8中限制的最大充电电流值设为“Am1”。Am1成为小于Am的值。例如，控制装置400将限制信号发送给充电装置200。充电装置200在接收到限制信号时，根据该限制信号，将最大充电电流值从Am变更为Am1。在步骤S8的处理结束后，处理进入到步骤S10。
在步骤S10中，控制装置400参照取得的所有电压值，检测最低电压值(上述的电池E1的电压值)。然后，控制装置400判断是否有与该最低电压值的差分值为第1阈值以下的电压值。在有与最低电压值的差分值为第1阈值以下的电压值的情况下(在步骤S10中“是”)，处理进入到步骤S12。
在有与最低电压值的差分值为第1阈值以下的电压值的情况下(在步骤S10中“是”)，处理进入到步骤S12。在步骤S12中，控制装置400同时开始最低电压值的电池、和与该最低电压值的差分值为第1阈值以下的电压值的电池的充电。在此，关于“同时”，还包括“大致同时”。例如，在图2中说明的例子中，在接收到充电指令的情况下，在第1电池E1与第2电池E2的差分值已经为第1阈值以下的情况下，同时开始第1电池E1和第2电池E2的充电。在步骤S12的处理结束后，处理进入到步骤S22。
另外，在步骤S10中判断为“否”的情况下，在步骤S14中，控制装置400判断最低电压值与第2低的电压值的差分值是否为第3阈值以下。第3阈值是比第1阈值以及第2阈值大的值，是预先决定的值。在最低电压值与第2低的电压值的差分值为第3阈值以下的情况下(在步骤S14中“是”)，处理进入到步骤S16。在步骤S16中，控制装置400储存斜坡控制标志。斜坡控制标志是表示执行斜坡充电控制的标志。斜坡充电控制是指，例如，使充电装置200的充电电流逐渐增加，使第1电池模块的电压值或者第1电池的电压值相对于时间以线性(一次函数)方式增加的控制。通过该控制，能够以不使第1电池模块的电压值(整体电压值Vc)从充电开始最初起超过第2电池E2的电压值V2的方式，开始第1电池E1的充电。换言之，通过该控制，能够以从接收到充电指令时至经过预定期间为止使第1电池模块的电压值(整体电压值Vc)不达到第2电池E2的电压值V2的方式，开始第1电池E1的充电。后面叙述斜坡充电控制。在步骤S16的处理结束后、以及在步骤S14中判断为“否”的情况下，处理进入到步骤S18。
在步骤S18中，控制装置400开始最低电压值的电池(例如第1电池E1)的充电。此外，在未储存斜坡控制标志的情况下，在步骤S18中，控制装置400通过后述通常控制，使最低电压值的电池充电。另一方面，在步骤S16中储存有斜坡充电控制标志的情况下，在步骤S18中，控制装置400通过斜坡充电控制，使最低电压值的电池的充电从少的充电电流开始。
接下来，在步骤S20中，控制装置400判断整体电压值Vc与下一个低的电压值(例如第2电池E2的电压值V2)的差分值是否成为第1阈值以下。通过第1电池E1的充电，第1电池E1的电压值V1增加，并且整体电压值Vc也增加。然后，在步骤S20中，控制装置400直至整体电压值Vc与电压值V2的差分值成为第1阈值以下为止进行等待(在步骤S20中“否”)。
在步骤S20中判断为“是”的情况下，在步骤S21中，控制装置400开始下一个低的电压值(例如第2电池E2的电压值V2)的充电。接下来，在步骤S22中，控制装置400判断所有电池的充电是否结束。在所有电池的充电结束的情况下，结束充电处理。另一方面，在步骤S22中判断为“否”的情况下，处理返回到步骤S20。以后，直至所有电池的充电结束(直至在步骤S22中判断为“是”)，反复进行步骤S20的处理以及步骤S21的处理。
如以上所述，控制装置400通过反复进行步骤S20、步骤S21、步骤S22的处理，即使未具备均等化用电阻也能够适合地执行所有电池(电池E1～电池E3)的充电。
另外，控制装置400在接收到充电指令的情况下(在步骤S2中“是”)，在差分值已经为第1阈值以下的情况下(在步骤S10中“是”)，开始第1电池E1的充电以及第2电池E2的充电(步骤S12)。根据这样的结构，控制装置400能够缩短充电时间。
另外，控制装置400在多个电池(N个电池)中的、利用充电装置200的充电对象的电池的数量为预定数以下的情况下(在步骤S6中“是”)，限制利用控制装置400的充电电流(步骤S8)。假设充电对象的电池的数量少的情况下，在用大的充电电流对该电池进行充电时，有时超过该电池的容许电流。因此，在本实施方式中，在充电对象的电池的数量少的情况下，控制装置400限制充电电流。因此，不超过充电对象的电池的容许电流。
[充电处理的实验结果]
接下来，说明关于本实施方式的电池系统100的充电处理的实验结果。图5是示出比较例的实验结果的图。另外，图6是示出本实施方式的电池系统100的实验结果的图。图5以及图6的电路结构都是图2的例子。在比较例中，在电池系统的控制装置接收到充电指令的情况下，同时开始电池E1～E3的充电。
图5(A)～图5(C)以及图6(A)～图6(C)的横轴表示时间轴。在图5以及图6中，与电池E1有关的曲线图用虚线表示，与电池E2有关的曲线图用单点划线表示，与电池E3有关的曲线图用双点划线表示，与整体电压值Vc有关的曲线图用实线表示。另外，在图5(A)以及图6(A)中，示出电压值。在图5(A)中，示出电压值V2、V3以及整体电压值Vc，但未示出电压值V1。图5(B)以及图6(B)示出各电池的SOC。图5(C)以及图6(C)是示出在电池系统内的布线中流过的电流值的图。
另外，在比较例中，充电前的电池E1、E2、E3各自的SOC是20％、35％、50％。另外，在本实施方式中，充电前的电池E1、E2、E3各自的SOC是20％、35％、40％。另外，关于电阻值r1～r3，设为0.5Ω，利用充电装置200的充电电流是50A。
首先，使用图5，说明比较例的电池系统。在比较例中，在同时开始向电池E1～电池E3的充电时，如图5(A)所示，电压值V1以及电压值V2以同一值逐渐增加。另外，整体电压值Vc以比该同一值多出预定值的值逐渐增加。
另外，在图5(B)中，电池E1～电池E3的SOC成为同一值而逐渐增加。另外，如图5(C)所示，在接收到充电指令时，电流值I1的值成为约190A这样的很大的电流值。成为这样的很大的电流值的理由在于，发生从电池E2以及电池E3向电池E1的横流。
接下来，使用图6，说明本实施方式的电池系统100。此外，在图6的例子中，第1阈值被设定为零。在图6(A)中，在控制装置400接收到充电指令的定时t1，控制装置400开始电池E1的充电(参照图4的步骤S18)。通过该开始，电压值V1以及整体电压值Vc逐渐增加。然后，在整体电压值Vc达到下一个低的电压值V2的定时t2(在图4的步骤S20中判断为“是”的定时)，控制装置400开始电池E2的充电(参照图4的步骤S21)。
然后，通过开始第2电池E2的充电，不仅是电压值V1，而且电压值V2以及整体电压值Vc也逐渐增加。然后，在整体电压值Vc达到下一个低的电压值V3的定时t3(在图4的步骤S20中判断为“是”的定时)，控制装置400开始电池E3的充电(参照图4的步骤S21)。之后，在所有电池E1～E3的SOC等达到充电结束值的情况下，结束充电处理。
接下来，说明在图4的步骤S16中说明的斜坡控制标志。控制装置400如图6的定时t1所示，以在该定时t1执行使整体电压值Vc增加预定量的控制(以下称为“通常控制”)的方式，对第1电池E1进行充电。在图4的例子中，预定量是约3V。控制装置400通过在定时t1执行通常控制，能够使充电时间缩短。
然而，在整体电压值Vc与电压值V2的差分值大于第1阈值但为第3阈值以下的情况(在步骤S10中“否”并且在步骤S14中“是”的情况)下，在控制装置400执行通常控制时，在定时t1，整体电压值Vc超过电压值V2，有时无法“抑制横流发生并且连接电池”。
因此，在本实施方式中，在整体电压值Vc与电压值V2的差分值大于第1阈值但为第3阈值以下的情况下，设定斜坡控制标志(步骤S16)。然后，在步骤S18中，控制装置400执行使充电电流逐渐增加的斜坡充电控制。由此，第1电池E1的电压值V1逐渐增加，所以能够抑制横流发生并且连接电池。
图7是示出执行了斜坡充电控制的情况的图。如图7所示，通过执行斜坡充电控制，直到经过预定期间为止，第1电池模块的电压值(或者整体电压值Vc)不达到第2电池E2的电压值V2。此外，预定期间是预先决定的期间。
[放电处理]
接下来，说明利用本实施方式的电池系统100的放电处理。如上所述，在控制装置400接收到充电指令的情况下，从电压值低的电池依次执行电池的充电。在放电处理中，从电压值高的电池依次对负载300执行电池的放电。由此，能够降低横流的发生。
图8是示出控制装置400的放电处理的流程图。在步骤S102中，控制装置400判断是否接收到放电指令。控制装置400直至接收到放电指令为止进行等待(在步骤S102中“否”)。在控制装置400接收到放电指令的情况下(在步骤S102中“是”)，处理进入到步骤S104。
在步骤S104中，控制装置400取得所有电池(在本实施方式中是电池E1、E2、E3)各自的电压值V1、V2、V3。接下来，在步骤S106中，控制装置400计算可放电的电池的个数。在此，放电对象的电池例如是电压值大于可针对负载300放电的下限值的电池。此外，放电对象的电池也可以通过其他参数(例如SOC)等决定。
控制装置400判断放电对象的电池的个数是否为预定值以下。例如，如本实施方式所述，在电池的数量为3的情况下，预定个数被决定为1。在放电对象的电池的个数大于预定个数的情况下(在步骤S106中“否”)，处理进入到步骤S110。
另一方面，在判断为放电对象的电池的个数是预定个数以下的情况下(在步骤S106中“是”)，在步骤S108中，控制装置400限制最大放电电流值。将未通过负载300限制的情况的最大放电电流值设为“Bm”，将在步骤S108中限制的最大放电电流值设为“Bm1”。Bm1成为小于Bm的值。例如，控制装置400将限制信号发送给负载300。负载300在接收到限制信号时，根据该限制信号，降低该负载300要求的电流值。例如，负载300将最大放电电流值从Bm变更为Bm1。在步骤S108的处理结束后，处理进入到步骤S110。
在步骤S110中，控制装置400参照取得的所有电压值，检测最高电压值(上述的电池E3的电压值)。然后，控制装置400判断是否有与该最高电压值的差分为第1阈值以下的电压值。在有与最高电压值的差分为第1阈值以下的电压值的情况下(在步骤S110中“是”)，处理进入到步骤S112。
在步骤S112中，控制装置400同时开始最高电压值的电池、和与该最高电压值的差分为第1阈值以下的电压值的电池的放电。在此，关于“同时”，还包括“大致同时”。例如，在图2中说明的例子中，在接收到放电指令的情况下，在第3电池E3与第2电池E2的差分值已经为第1阈值以下的情况下，同时开始第3电池E3和第2电池E2的放电。在步骤S112的处理结束后，处理进入到步骤S122。
另外，在步骤S110中判断为“否”的情况下，在步骤S118中，控制装置400开始最高电压值的电池(例如第3电池E3)的放电。接下来，在步骤S120中，控制装置400判断整体电压值Vc与下一个高的电压值(例如第2电池E2的电压值V2)的差分值是否成为第1阈值以下。通过第3电池E3的放电，第3电池E3的电压值V3减少，并且整体电压值Vc也减少。然后，在步骤S120中，控制装置400直至整体电压值Vc与电压值V2的差分值成为第1阈值以下为止进行等待(在步骤S120中“否”)。
控制装置400在步骤S120中判断为“是”的情况下，在步骤S121中，开始在步骤S120中判断的下一个高的电压值的电池的放电。接下来，在步骤S122中，控制装置400判断所有电池的放电是否结束。在所有电池的放电结束的情况下(在步骤S122中“是”)，结束放电处理。另一方面，在步骤S122中判断为“否”的情况下，处理返回到步骤S120。以后，直至所有电池的放电结束(直至在步骤S122中判断为“是”)，反复进行步骤S120的处理以及步骤S121的处理。这样，电池系统100反复进行步骤S120、步骤S121、步骤S122的处理。
如以上所述，电池系统100即使在放电处理中发生横流也能够使得完全没有或者几乎没有向电池系统100的恶劣影响。因此，无需均等化用电阻且无需增大电池系统100的尺寸而能够实现电池的电压的均等化。其结果，在电池系统100中，能够适合地执行电池的放电。另外，在比较例中，利用经由均等化用电阻的电流，所以还存在在电压差小的情况下电流变小而均等化所需的时间变长这样的问题。相对于此，在本实施方式的电池系统100中，没有这样的均等化用电阻，所以能够缩短均等化所需的时间。另外，在比较例中，还存在在电池之间的电压差大的情况下在均等化用电阻中流过的电流值变大而均等化用电阻的发热变大这样的问题。相对于此，在本实施方式的电池系统100中，没有这样的均等化用电阻，所以能够防止产生这样的问题。
另外，控制装置400在接收到放电指示的情况下(在步骤S102中“是”)，在差分值已经为第1阈值以下的情况下(在步骤S110中“是”)，开始第1电池E1的放电以及第2电池E2的放电(步骤S112)。根据这样的结构，控制装置400能够将大的电力汇总提供给负载300。
另外，控制装置400在多个电池(N个电池)中的向负载300的放电对象的电池的数量为预定数以下的情况下(在步骤S106中“是”)，控制装置400限制向负载300的放电电流(步骤S108)。假设放电对象的电池的数量少的情况下，向负载300的电力变得不足，有时无法适合地控制移动体10。因此，控制装置400对负载300发送限制信号。由此，负载300能够事先辨识提供给该负载300的电力少。因此，负载300能够用该少的电力控制移动体10。
[其他实施方式]
(1)在上述实施方式的充电处理中，如在步骤S20等中的说明，说明了差分值为““整体电压值Vc”与“下一个低的电压值”的差分值”的结构。然而，在步骤S20中，差分值也可以成为“最低电压值与该最低电压值的下一个低的电压值(第2低的电压值)的差分值”。另外，在步骤S20中，也可以采用差分值成为““下一个低的电压值”与该“下一个低的电压值”的下一个低的电压值(第3低的电压值)的差分值”的结构。例如，在步骤S20中，控制装置400也可以判断第1电池E1的电压值V1与第2电池E2的电压值V2的差分值是否成为第1阈值以下。另外，在步骤S20中，控制装置400也可以判断第2电池E2的电压值V2与第3电池E3的电压值V3的差分值是否成为第1阈值以下。在采用这样的结构的情况下也起到与上述实施方式同样的效果。
(2)在上述实施方式的放电处理中，如在步骤S120等中的说明，说明了差分值为““整体电压值Vc”与“下一个高的电压值”的差分值”的结构。然而，在步骤S120中，差分值也可以成为“最高电压值与该最高电压值的下一个高的电压值(第2高的电压值)的差分值”。另外，在步骤S120中，也可以采用差分值成为““下一个高的电压值”与该“下一个高的电压值”的下一个高的电压值(第3高的电压值)的差分值”的结构。例如，在步骤S120中，控制装置400也可以判断第3电池E3的电压值V3与第2电池E2的电压值V2的差分值是否成为第1阈值以下。另外，在步骤S120中，控制装置400也可以判断第2电池E2的电压值V2与第1电池E1的电压值V1的差分值是否成为第1阈值以下。在采用这样的结构的情况下也起到与上述实施方式同样的效果。
另外，本实施方式的电池系统除了包括电池由多个串联连接的电池构成的组电池或者电池模块以外，还包括单一的电池或者将电池并联连接的结构。
说明了本发明的实施方式，但应认为本次公开的实施方式在所有方面仅为例示而不是限制性的。本发明的范围通过权利要求书表示，意图包括与权利要求书均等的意义以及范围内的所有变更。

Claims (13)

1.一种电池系统，具备：
充电装置；
多个电池模块，能够与所述充电装置并联地连接；以及
控制装置，
所述多个电池模块各自具有电池，
所述控制装置：
在接收到充电指令的情况下，取得所述多个电池模块各自的电池的电压值，确定电压值最低的第1电池和电压值第2低的第2电池，
开始所述第1电池的充电，
在开始所述第1电池的充电之后，包括所述第1电池的第1电池模块的电压值与所述第2电池的电压值的差分值、或者所述第1电池的电压值与所述第2电池的电压值的差分值成为第1阈值以下的情况下，开始所述第2电池的充电。
2.根据权利要求1所述的电池系统，其中，
所述多个电池模块包括3个电池模块，
所述控制装置：
在接收到所述充电指令的情况下，与所述第1电池和所述第2电池一起确定电压值第3低的第3电池，
在开始所述第2电池的充电之后，包括所述第2电池的第2电池模块的电压值与所述第3电池的电压值的差分值、或者所述第2电池的电压值与所述第3电池的电压值的差分值成为第2阈值以下的情况下，开始所述第3电池的充电。
3.根据权利要求1或者2所述的电池系统，其中，
所述控制装置在接收到所述充电指令的情况下，在所述差分值为所述第1阈值以下的情况下，开始所述第1电池的充电以及所述第2电池的充电。
4.根据权利要求1～3中的任意一项所述的电池系统，其中，
所述控制装置在接收到所述充电指令的情况下，在所述差分值大于所述第1阈值但为大于所述第1阈值的第3阈值以下的情况下，以从接收到该充电指令时起经过预定期间为止使所述第1电池模块的电压值或者所述第1电池的电压值线性增加的方式，开始所述第1电池的充电。
5.根据权利要求1～4中的任意一项所述的电池系统，其中，
所述控制装置在利用所述充电装置的充电对象的电池的数量为预定数以下的情况下，限制利用所述控制装置的充电电流。
6.一种电池系统，具备：
负载；
多个电池模块，能够与所述负载并联地连接；以及
控制装置，
所述多个电池模块各自具有电池，
所述控制装置：
在接收到放电指令的情况下，取得所述多个电池模块各自的电池的电压值，确定电压值最高的第1电池和电压值第2高的第2电池，
开始所述第1电池的放电，
在开始所述第1电池的放电之后，包括所述第1电池的第1电池模块的电压值与所述第2电池的电压值的差分值、或者所述第1电池的电压值与所述第2电池的电压值的差分值成为第1阈值以下的情况下，开始所述第2电池的放电。
7.根据权利要求6所述的电池系统，其中，
所述多个电池模块包括3个电池模块，
所述控制装置：
在接收到所述放电指令的情况下，与所述第1电池和所述第2电池一起确定电压值第3高的第3电池，
在开始所述第2电池的放电之后，包括所述第2电池的第2电池模块的电压值与所述第3电池的电压值的差分值、或者所述第2电池的电压值与所述第3电池的电压值的差分值成为第2阈值以下的情况下，开始所述第3电池的放电。
8.根据权利要求6或者7所述的电池系统，其中，
所述控制装置在接收到所述放电指令的情况下，在所述差分值为所述第1阈值以下的情况下，开始所述第1电池的放电以及所述第2电池的放电。
9.根据权利要求6～8中的任意一项所述的电池系统，其中，
所述控制装置在对所述负载放电的电池的数量为预定数以下的情况下，限制利用所述控制装置的放电电流。
10.根据权利要求1～9中的任意一项所述的电池系统，其中，
所述第1阈值是根据所述第1电池模块的电阻值以及容许在所述第1电池模块与包括所述第2电池的第2电池模块之间流过的电流值计算的。
11.根据权利要求10所述的电池系统，其中，
所述电阻值是所述第1电池的内部电阻值和与所述第1电池对应的部件的电阻值的合成值。
12.一种电池系统的控制方法，该电池系统具备充电装置和能够与所述充电装置并联地连接的多个电池模块，其中，
所述多个电池模块各自具有电池，
所述控制方法具备：
在接收到充电指令的情况下，取得所述多个电池模块各自的电池的电压值，确定电压值最低的第1电池和电压值第2低的第2电池；
开始所述第1电池的充电；以及
在开始所述第1电池的充电之后，包括所述第1电池的第1电池模块的电压值与所述第2电池的电压值的差分值、或者所述第1电池的电压值与所述第2电池的电压值的差分值成为第1阈值以下的情况下，开始所述第2电池的充电。
13.一种电池系统的控制方法，该电池系统具备负载和能够与所述负载并联地连接的多个电池模块，其中，
所述多个电池模块各自具有电池，
所述控制方法具备：
在接收到放电指令的情况下，取得所述多个电池模块各自的电池的电压值，确定电压值最高的第1电池和电压值第2高的第2电池；
开始所述第1电池的放电；以及
在开始所述第1电池的放电之后，包括所述第1电池的第1电池模块的电压值与所述第2电池的电压值的差分值、或者所述第1电池的电压值与所述第2电池的电压值的差分值成为第1阈值以下的情况下，开始所述第2电池的放电。
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