CN115916575B - 管理装置和电源系统 - Google Patents

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Abstract

管理装置(30)用于对与电源(60、2)连接的多个蓄电模块(M1)进行管理，各蓄电模块(M1)分别经由开关(RY1)来并联连接。在与多个蓄电模块(M1)中的一部分蓄电模块(M1)连接的开关(RY1)被接通、且与多个蓄电模块(M1)中的剩余的蓄电模块(M1)连接的开关(RY1)被断开的状态下，在要将断开状态的所述开关(RY1)中的至少一个开关开启时，在将该开关(RY1)开启了的情况下的容许对多个蓄电模块(M1)整体充电的电流或电力的上限值比基于将该开关(RY1)开启之前的该上限值的阈值低时，管理装置(30)的判定部(313)不允许该开关(RY1)的开启。

Description

管理装置和电源系统
技术领域
本公开涉及一种用于对并联且与电源连接的多个蓄电模块进行管理的管理装置和电源系统。
背景技术
近年来，电动摩托车、电动高尔夫球车、电动陆上车(land car)、叉车等输出较低(例如48V驱动)的电动车辆逐渐普及。在这样的电动车辆中，存在采用将多个可装卸的更换式的电池组并联连接而成的电源系统的电动车辆。在将多个电池组并联连接的情况下，有可能产生横流。
提出了如下控制：该控制使得在将解联的电池组并联连接时不会因横流而在电池组、继电器中流过超过额定的电流(例如，参照专利文献1)。另外，提出了如下控制：估计并联连接的电池之间的切断时的瞬态电压，在即将超过继电器的额定电压时将继电器断开(例如，参照专利文献2)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2009-33936号公报
专利文献2：国际公开第2012/164630号
发明内容
发明要解决的问题
在充电时，当将解联的电池组并联连接时，通常容许对并联系统整体充电的电流或电力的上限值增加。然而，由于因并联连接而产生的横流，有时容许对并联系统整体充电的电流或电力的上限值相比于并联连接前而言降低。由于该上限值的降低，有时会产生充电时间增加、再生制动力降低等不良影响。
本公开是鉴于这样的状况而完成的，其目的在于提供一种在对并联系统充电时防止充电效率降低的技术。
用于解决问题的方案
为了解决上述问题，本公开的某个方式的管理装置用于对与电源连接的多个蓄电模块进行管理，各蓄电模块分别经由开关来并联连接，所述管理装置具备判定部，在与所述多个蓄电模块中的一部分蓄电模块连接的开关被接通、且与所述多个蓄电模块中的剩余的蓄电模块连接的开关被断开的状态下，在要将断开状态的所述开关中的至少一个开关开启时，在将该开关开启了的情况下的容许对所述多个蓄电模块整体充电的电流或电力的上限值比基于将该开关开启之前的该上限值的阈值低时，所述判定部不允许该开关的开启。
发明的效果
根据本公开，能够在对并联系统充电时防止充电效率降低。
附图说明
图1是用于说明搭载有实施方式所涉及的电源系统的电动车辆的图。
图2是示出图1的电池组的内部结构例的图。
图3是示出图1的管理部的内部结构例的图。
图4是示出某个电池组在0℃下的SOC-充电上限电流特性的一例的图。
图5是用于说明电池组之间的横流的图。
图6是用于说明实施例1所涉及的并联连接的判定处理的流程图。
图7是用于说明电池组之间的横流和OCV的收敛的图。
图8是用于说明连接未连接的电池组之前与之后的、并联系统整体的充电上限电流值的变化例的图。
图9是用于说明实施例2所涉及的并联连接的判定处理的流程图。
具体实施方式
图1是用于说明搭载有实施方式所涉及的电源系统10的电动车辆1的图。电动车辆1是使用更换式的电池组20作为电源的电动车辆，例如电动摩托车、电动高尔夫球车、电动陆上车、叉车等符合。电池组20是装卸自如的可移动式且更换式的电池组，由用户安装于电动车辆1的安装插槽。
电源系统10经由主继电器RYc和逆变器50而与马达60连接。在动力运行时，逆变器50将从电源系统10供给的直流电力转换为交流电力并供给到马达60。在再生时，将从马达60供给的交流电力转换为直流电力并供给到电源系统10。马达60是三相交流马达，在动力运行时，根据从逆变器50供给的交流电力而旋转。在再生时，将由于减速产生的旋转能量转换为交流电力并供给到逆变器50。
车辆ECU(Electronic Control Unit：电子控制单元)40是对电动车辆1整体进行控制的控制装置。主继电器RYc是插入于将电源系统10与逆变器50相连的布线间的接触器。在电动车辆1行驶时，车辆ECU 40将主继电器RYc控制为接通状态(闭合状态)，来将电源系统10与电动车辆1的动力系统电连接。在电动车辆1没有行驶时，车辆ECU 40将主继电器RYc控制为断开状态(打开状态)，来将电源系统10与电动车辆1的动力系统电切断。此外，也可以使用半导体开关等其它种类的开关来代替继电器。
电动车辆1能够经由充电线缆5来与充电器2连接。充电器2能够与商用电力系统(下面，简称为系统3)连接，来从电动车辆1的外部对电源系统10内的电池组20进行充电。在充电器2为普通充电器的情况下，一般以单相100/200V的交流电力对电池组20进行充电。在该情况下，充电器2与电池组20之间经由充电线缆5、外部充电用继电器RYo以及AC/DC转换器70导通。
车辆ECU 40在从充电器2充电时，将外部充电用继电器RYo控制为接通状态。此外，也可以使用半导体开关等其它种类的开关来代替继电器。AC/DC转换器70包括整流电路和DC/DC转换器。整流电路对从充电器2供给的交流电力进行整流来生成直流电力。DC/DC转换器根据由车辆ECU 40指定的电流指令值或电压指令值来控制由整流电路生成的直流电力的电流或电压。由此，能够进行恒流(CC)充电或恒压(CV)充电。
在充电器2为快速充电器的情况下，充电器2对从系统3供给的交流电力进行整流来生成直流电力。作为快速充电标准，例如能够使用CHAdeMO(注册商标)、GB/T、Combo(Combined Charging System：联合充电系统)等。
在与快速充电对应的充电线缆5内，除了包括电力线以外，还包括通信线。车辆ECU40能够经由该通信线向充电器2发送电流指令值或电压指令值。充电器2根据从车辆ECU 40接收到的电流指令值或电压指令值，来控制所要输出的直流电力的电流或电压。在该情况下，电动车辆1内的AC/DC转换器70被绕过。此外，也可以仅绕过AC/DC转换器70的整流电路，对于直流电力的电流或电压，不在充电器2侧进行控制，而由AC/DC转换器70内的DC/DC转换器进行控制。
图1所示的例子是在电池组20安装于电动车辆1的状态下进行充电的例子。关于这一点，还能够在电池组20从电动车辆1分离的状态下进行充电。在该情况下，能够通过将电池组20安装于电动车辆1的外部的充电台来对电池组20进行充电。
电源系统10包括管理部30和多个电池组20a-20c。多个电池组20a-20c并联且与电动车辆1的负载(主要是马达60)连接。此外，在再生时，马达60成为多个电池组20a-20c的电源。电池组20的并联数量是根据电动车辆1的所需容量或所需输出决定的。在图1中，示出了3个电池组20a～20c并联连接的例子，但不限于3个并联。也可以是更多的电池组20并联连接，以延长续航距离。另外，在是小型的电动车辆1的情况下，也可以是2个并联。
图2是示出图1的电池组20的内部结构例的图。电池组20包括电池组继电器RY1、继电器驱动部25、电池模块M1、分流电阻Rs、温度传感器T1、T2、电压测量部21、温度测量部22、电流测量部23以及控制部24。继电器驱动部25根据从管理部30经由控制部24接收到的控制信号来将电池组继电器RY1接通/断开。
电池模块M1包括串联连接的多个单体E1-En。电池模块M1也可以是将多个单体块串联连接构成的，该单体块是由并联连接的多个单体构成的。单体能够使用锂离子电池单体、镍氢电池单体、铅电池单体等。下面，在本说明书中，假定使用锂离子电池单体(标称电压：3.6V-3.7V)的例子。
与构成电池模块M1的多个单体E1-En串联连接分流电阻Rs。分流电阻Rs作为电流检测元件发挥功能。此外，也可以使用霍尔元件来代替分流电阻Rs。另外，设置有用于检测多个单体E1-En的温度的多个温度传感器T1、T2。电池模块M1中既可以设置一个温度传感器，也可以设置多个温度传感器。温度传感器T1、T2例如能够使用热敏电阻。
串联连接的多个单体E1-En的各节点与电压测量部21之间通过多条电压线连接。电压测量部21通过分别测量相邻的2条电压线之间的电压，来测量各单体E1-En的电压。电压测量部21将测量出的各单体E1-En的电压经由通信线发送至控制部24。
电压测量部21的电压高于控制部24的电压，因此电压测量部21与控制部24之间根据需要以绝缘的状态通过通信线连接。电压测量部21能够由ASIC(Application SpecificIntegrated Circuit：专用集成电路)或通用的模拟前端IC构成。电压测量部21包括多路复用器和A/D转换器。多路复用器将相邻的2条电压线之间的电压按从上到下的顺序依次输出到A/D转换器。A/D转换器将从多路复用器输入的模拟电压转换为数字值。
温度测量部22包括分压电阻和A/D转换器。A/D转换器将由多个温度传感器T1、T2和多个分压电阻分别进行分压而得到的多个模拟电压依次转换为数字值并输出至控制部24。控制部24基于该数字值来估计多个单体E1-En的温度。
电流测量部23包括差动放大器和A/D转换器。差动放大器将分流电阻Rs的两端电压放大并输出到A/D转换器。A/D转换器将从差动放大器输入的模拟电压转换为数字值并输出到控制部24。控制部24基于该数字值来估计多个单体E1-En中流动的电流。
此外，在控制部24内搭载有A/D转换器、且在控制部24设置有模拟输入端口的情况下，温度测量部22和电流测量部23也可以向控制部24输出模拟电压，并由控制部24内的A/D转换器将该模拟电压转换为数字值。
控制部24基于由电压测量部21、温度测量部22以及电流测量部23测量出的多个单体E1-En的电压、温度以及电流，来管理多个单体E1-En的状态。控制部24能够由微型计算机和非易失性存储器(例如EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-OnlyMemory：电可擦除可编程只读存储器)、快闪存储器)构成。
在微型计算机的内部存储器内保持有SOC(State Of Charge：荷电状态)-OCV(Open Circuit Voltage：开路电压)映射241。在SOC-OCV映射241中，描述有单体E1-En的SOC-OCV曲线的特性数据。单体E1-En的SOC-OCV曲线是基于电池制造商进行的特性试验而预先制作的，在出厂时被登记在微型计算机的内部存储器内。此外，也可以将SOC-OCV映射241登记在非易失性存储器内。为了更高精度地估计单体E1-En的SOC或OCV，电池制造商也可以针对温度划分与劣化程度(SOH:State Of Health：健康状态)划分的每个组合导出单体E1-En的SOC-OCV特性并将其映射化。此外，也可以使用以SOC为目标变量且以OCV、温度以及劣化程度为说明变量的函数来代替映射。
控制部24能够估计多个单体E1-En各自的SOC和SOH。控制部24能够通过OCV法或电流积分法来估计SOC。OCV法是基于由电压测量部21测量的各单体E1-En的OCV和SOC-OCV映射241中描述的SOC-OCV曲线的特性数据来估计SOC的方法。此外，将来时间点的OCV能够基于由电压测量部21测量的各单体E1-En的电压、由电流测量部23测量的电池模块M1的电流以及由温度测量部22测量的电池模块M1的温度来估计。电流积分法是基于各单体E1-En的充放电开始时的OCV和由电流测量部23测量的电流的积分值来估计SOC的方法。在电流积分法中，随着充放电时间变长，电流测量部23的测量误差累积。因而，优选使用通过OCV法估计出的SOC，并通过电流积分法对所估计出的SOC进行校正。
SOH是以当前的满充电容量相对于初始的满充电容量的比率规定的，数值越低(越接近0％)，则表示劣化越加剧。SOH既可以通过基于完全充放电的容量测量来求出，也可以通过将保存劣化和循环劣化相加来求出。保存劣化能够基于SOC、温度以及保存劣化速度来估计。循环劣化能够基于所使用的SOC范围、温度、电流速率以及循环劣化速度来估计。保存劣化速度和循环劣化速度能够预先通过实验、模拟来导出。SOC、温度、SOC范围以及电流速率能够通过测量来求出。
另外，SOH还能够基于与单体的内部电阻的相关关系来估计。内部电阻能够通过将在单体中流过规定时间的规定的电流时产生的压降除以该电流值来估计。关于内部电阻，处于温度越高则该内部电阻越低的关系，并且处于SOH越低则该内部电阻越高的关系。
控制部24向管理部30定期地发送包含电池组20中包括的多个单体E1-En的电压、温度、电流、SOC、SOH以及内部电阻中的至少一者的监视数据。电池组20的控制部24与管理部30之间的通信例如能够使用依据RS-485标准的串行通信。电池组20的控制部24与管理部30之间既可以通过专用的通信线连接，也可以通过无线的方式连接，还可以通过电力线通信连接。
图3是示出图1的管理部30的内部结构例的图。管理部30包括处理部31和存储部32，用于管理多个电池组20a-20c。
处理部31包括获取部311、运算部312、判定部313以及通知部314。处理部31的功能能够通过硬件资源与软件资源的协作或仅通过硬件资源来实现。作为硬件资源，能够利用CPU、ROM、RAM、DSP、ASIC、FPGA以及其它LSI。作为软件资源，能够利用固件等程序。
存储部32包括快闪存储器等非易失性的记录介质。存储部32保持SOC-充电上限电流映射322。在SOC-充电上限电流映射322中描述有单体E1-En的SOC-充电上限电流曲线的特性数据。单体E1-En的SOC-充电上限电流曲线是基于电池制造商进行的特性试验而制作的。SOC-充电上限电流曲线是从对单体的保护和安全性的观点出发针对每个SOC规定了容许对单体充电的充电电流的上限值的特性数据。在一般的单体中，SOC越高，则容许充电的电流的上限值越低。此外，在本说明书中，考虑充电电流为绝对值。
在从单体放电时，放电电流越大，则CCV(Closed Circuit Voltage：闭路电压)越低。放电时的单体的CCV由下述(式1)定义。在对单体充电时，充电电流越大，则CCV越高。充电时的单体的CCV由下述(式2)定义。
CCVd＝OCV-Id×R…(式1)
CCVc＝OCV+Ic×R…(式2)
Id为放电电流，Ic为充电电流，R为内部电阻。
如上述(式2)所示，如果充电电流Ic变大，则CCV上升。如果CCV进入过充电区，则对电池的负担变大，成为劣化的主要原因。如上述(式2)所示，OCV越高，则CCV越高。由于SOC越高则OCV越高，因此SOC越高则需要将充电电流Ic的上限值规定得越低。
单体E1-En的SOC-充电上限电流特性依赖于温度和劣化程度(SOH)。电池制造商针对温度划分与劣化程度划分的每个组合导出单体E1-En的SOC-充电上限电流特性并将其映射化。SOC-充电上限电流特性在出厂时被登记在电池组20的控制部24内(例如，微型计算机的内部存储器内)。在该电池组20最初被安装于电动车辆1时，电动车辆1的管理部30从电池组20的控制部24获取SOC-充电上限电流特性。此外，也可以使用SOC-充电上限电力特性来代替SOC-充电上限电流特性，还可以使用SOC-充电上限电流特性和SOC-充电上限电力特性这两方。例如，也可以是，参照SOC-充电上限电流特性来控制来自充电器2的充电电流的上限值，并且参照SOC-充电上限电力特性来控制来自马达60的再生电力的上限值。另外，也可以使用以充电上限电流或充电上限电力为目标变量且以SOC、温度以及劣化程度为说明变量的函数来代替映射。
图4是示出某个电池组在0℃下的SOC-充电上限电流特性的一例的图。如图4所示，SOC越高，则充电上限电流越低。
返回图3。获取部311从各电池组20的控制部24获取至少包含单体E1-En的电压和SOC的监视数据。运算部312基于各电池组20中包括的多个单体E1-En的SOC，来估计各电池组20的SOC。通常，在低SOC时将最低的单体的SOC设为电池组的SOC，在高SOC时将最高的单体的SOC设为电池组的SOC。此外，运算部312也可以将电池组20中包括的多个单体E1-En的SOC换算成容量，并计算该多个单体E1-En的合成容量，将与该合成容量对应的SOC设为电池组的SOC。
如上所述，在本实施方式中，会发生与多个电池组20a-20c中的一部分电池组20连接的电池组继电器RY1被接通、且与多个电池组20a-20c中的剩余的电池组20连接的电池组继电器RY1被断开的状态。在断开状态的电池组继电器RY1中的一个电池组继电器RY1(下面称为对象电池组继电器RY1)应被开启时，运算部312估计将该对象电池组继电器RY1开启了的情况下的容许对多个电池组20整体(下面称为并联系统)充电的电流或电力的上限值。
判定部313将由运算部312估计出的上限值(下面称为预测上限值)与基于将对象电池组继电器RY1开启之前的容许对并联系统充电的电流或电力的上限值(下面称为当前上限值)的阈值进行比较。该阈值既可以是与当前上限值相同的值(调整值α＝0)，也可以是对当前上限值加上调整值α所得到的值，还可以是从当前上限值减去调整值α所得到的值。设计人能够考虑电池组20的并联数量、应用程序等来设定调整值α。在预测上限值为该阈值以上的情况下，判定部313允许对象电池组继电器RY1的开启，在预测上限值比该阈值低的情况下，判定部313不允许对象电池组继电器RY1的开启。在判定部313允许对象电池组继电器RY1的开启的情况下，继电器驱动部25将对象电池组继电器RY1开启。
通知部314向车辆ECU 40通知容许对并联系统充电的电流或电力的上限值(下面称为并联系统整体的充电上限电流值或充电上限电力值(在将两者统称的情况下称为充电上限值))。管理部30与车辆ECU 40之间通过车载网络连接。作为车载网络，例如能够使用CAN(Controller Area Network：控制器局域网)、LIN(Local Interconnect Network：局域互联网络)。车辆ECU 40将马达60的再生电流或再生电力控制在从管理部30接收到的并联系统整体的充电上限电流值或充电上限电力值的范围内。例如，当再生制动器的再生电力值达到并联系统整体的充电上限电力值时，车辆ECU 40从再生制动器切换为机械制动器。在机械制动器中，再生能量被变换为热能量。另外，在从充电器2以直流进行快速充电的情况下，通知部314向充电器2通知并联系统整体的充电上限电流值或充电上限电力值。
基本上，电池组20的并联数量越增加，则并联系统整体的充电上限值越增加。然而，存在如下情况：即使在并联系统中追加电池组20，并联系统整体的充电上限值也不增加。这是由于连接未连接的电池组20而在多个电池组20之间产生横流的情况。
图5是用于说明电池组20之间的横流的图。在图5中，为了使说明容易理解，示出2个电池组20的并联连接。左侧的状态是与第一电池组20a连接的第一电池组继电器RY1被接通、且与第二电池组20b连接的第二电池组继电器RY1被断开的状态，是从电源(例如充电器2)仅对第一电池组20a供给电流的状态。在该情况下，并联系统整体的充电上限电流值与第一电池组20a的充电上限电流值一致。
图5的右侧的状态是示出第二电池组继电器RY1被接通之后的状态的图。在第二电池组20b的OCV比对第一电池组20a以充电上限电流值进行充电的情况下的CCV高的情况下，从第二电池组20b向第一电池组20a产生横流。由此，虽然第一电池组20a的充电上限电流值没有变化，但是能够从电源对第一电池组20a充电的电流减小，从电源来看的并联系统整体的充电上限电流值降低。在从充电器2以最大电流进行充电的情况下，有可能因充电器2内的控制而停止充电。
对第一电池组20a以充电上限电流值进行充电的情况下的CCV是估计值。对第一电池组20a充电的电流因电源电压的变动等而变动，第一电池组20a的CCV也受到该影响而变动。对第一电池组20a以充电上限电流值进行充电的情况下的CCV为表示第一电池组20a的充电时的最高电压的值。
接着，考虑以下情况：在对第一电池组20a以充电上限电流值进行充电的情况下的CCV与第二电池组20b的OCV一致的情况下，将第二电池组继电器RY1开启。在从电源对第一电池组20a实际充电的电流与第一电池组20a的充电上限电流值一致的情况下，第一电池组20a的CCV与第二电池组20b的OCV相等。在该情况下，在第一电池组20a与第二电池组20b之间不产生横流，并联系统整体的充电上限电流值不会降低。
在从电源对第一电池组20a实际充电的电流比第一电池组20a的充电上限电流值低的情况下，第一电池组20a的实际的CCV变得比以充电上限电流值进行充电的情况下的CCV低。在该情况下，从第二电池组20b向第一电池组20a产生横流。然而，由于在来自电源的输出电流上升到第一电池组20a的充电上限电流值的情况下横流停止，因此并联系统整体的充电上限电流值不会降低。
接着，考虑以下情况：在第二电池组20b的OCV比对第一电池组20a以充电上限电流值进行充电的情况下的CCV低的情况下，将第二电池组继电器RY1开启。由于第二电池组20b的充电上限电流值比第一电池组20a的充电上限电流值大，因此在第二电池组继电器RY1开启时，并联系统整体的充电上限电流值不会降低。
此外，在以上的说明中，说明了由管理部30的运算部312计算各电池组20的充电上限电流值和并联系统整体的充电上限电流值这两者的例子。关于这一点，电池组20的充电上限电流值也可以由电池组20内的控制部24来计算。各电池组20内的控制部24将计算出的电池组20的充电上限电流值发送到管理部30。管理部30的运算部312基于从多个电池组20接收到的各充电上限电流值来计算并联系统整体的充电上限电流值。
下面，对用于判定是否允许对象电池组继电器RY1的并联连接的判定处理的2个实施例进行说明。实施例1是动态的判定处理，实施例2是静态的判定处理。
图6是用于说明实施例1所涉及的并联连接的判定处理的流程图。当电动车辆1的电源接通(相当于发动机车辆的点火接通)时(S30中的“是”)，判定部313使继电器驱动部25将与多个电池组20中的OCV最低的电池组20连接的电池组继电器RY1开启(S31)。在OCV最低的电池组20有多个的情况下，判定部313使与该多个电池组20连接的多个电池组继电器RY1同时开启。
在执行并联连接控制的期间(S32中的“否”)，执行以下处理。判定部313将电池组继电器RY1为断开状态的电池组20中的OCV最低的电池组20确定为接下来应将电池组继电器RY1开启的连接候选(S33)。
运算部312基于电池组继电器RY1为接通状态的电池组20的SOC，参照SOC-充电上限电流映射322来导出该电池组20的充电上限电流值。运算部312将该电池组20的OCV、内部电阻以及充电上限电流值应用于上述(式2)，来估计与该电池组20的充电上限电流值对应的CCV(S34)。此外，在进行该电池组20的SOC、内部电阻以及充电上限电流值的导出时，运算部312至少将该电池组20的温度和SOH考虑为参数。
判定部313将所估计出的CCV与作为连接候选的电池组20的OCV进行比较(S35)。在所估计出的CCV为作为连接候选的电池组20的OCV以上的情况下(S35中的“是”)，判定部313允许作为连接候选的电池组20的连接(S36)，并使继电器驱动部25将与作为连接候选的电池组20连接的电池组继电器RY1开启。在所估计出的CCV比作为连接候选的电池组20的OCV低的情况下(S35中的“否”)，判定部313不允许作为连接候选的电池组20的连接(S37)。转移到步骤S32。
此外，在电池组继电器RY1为接通状态的电池组20有多个的情况下，该多个电池组20的与充电上限电流值对应的CCV是一致的。在该CCV一致的状态下，运算部312估计接通状态的多个电池组20的与充电上限电流值对应的CCV。
在步骤S35的判定中所估计出的CCV比作为连接候选的电池组20的OCV低的情况下，不能连接作为连接候选的电池组20。然而，当接通状态的电池组20被充电的状态继续时，接通状态的电池组20的SOC上升。随着SOC的上升，OCV上升，与充电上限电流值对应的CCV也上升。当与充电上限电流值对应的CCV上升到作为连接候选的电池组20的OCV时，能够连接作为连接候选的电池组20。此外，还存在与充电上限电流值对应的CCV由于温度变化而上升的情况。
接着，对并联连接的判定处理的实施例2进行说明。如上所述，在并联连接的多个电池组20之间的OCV不一致的情况下，从OCV高的电池组20向OCV低的电池组20产生横流。由于横流，OCV高的电池组20的OCV降低，OCV低的电池组20的OCV上升。当两者的电压差消失时，横流停止。在横流停止的状态下，成为并联连接的多个电池组20之间的OCV一致的状态。
图7是用于说明电池组20之间的横流和OCV的收敛的图。在图7中，为了使说明容易理解，示出2个电池组20的并联连接。左侧的状态是与第一电池组20a连接的第一电池组继电器RY1被接通、且与第二电池组20b连接的第二电池组继电器RY1被断开的状态，示出第一电池组20a的OCV比第二电池组20b的OCV低的状态。
图7的右侧的状态示出第二电池组继电器RY1被接通之后的状态。当第一电池组20a与第二电池组20b导通时，电流从第二电池组20b流向第一电池组20a，第二电池组20b的OCV降低，第一电池组20a的OCV上升。当不久后两者的OCV一致时，从第二电池组20b向第一电池组20a的横流停止。
在电池组容量等一致的理想条件下，横流停止的状态的第一电池组20a和第二电池组20b的SOC变为产生横流之前的第一电池组20a的SOC与第二电池组20b的SOC的平均的SOC，横流停止的状态的OCV变为与该平均的SOC对应的OCV。此外，在OCV不一致的3个以上的电池组20并联连接的情况下也是，在理想条件下，该3个以上的电池组20的OCV由于横流而一致。在该情况下，OCV一致后的该3个以上的电池组20的OCV变为产生横流之前的该3个以上的电池组20的OCV的平均值。
在实施例2中，运算部312估计在并联系统中连接了未连接的电池组20之后的、OCV收敛的时间点的并联系统整体的充电上限电流值。判定部313在所估计出的充电上限电流值为在并联系统中连接未连接的电池组20之前的并联系统整体的充电上限电流值以上时，允许该未连接的电池组20的连接。判定部313在所估计出的充电上限电流值比连接未连接的电池组20之前的并联系统整体的充电上限电流值低时，不允许该未连接的电池组20的连接。
图8是用于说明连接未连接的电池组20之前与之后的、并联系统整体的充电上限电流值的变化例的图。例如，考虑如图7的左侧的状态那样第一电池组20a与电源连接、且第二电池组20b未与电源连接的状态。下面，以使用利用了同种单体的电池组、且与电池组容量、SOH、温度有关的条件相同为前提进行说明。将第一电池组20a的SOC设为80％，将第二电池组20b的SOC设为90％。若参照图8所示的SOC-充电上限电流特性，则SOC为80％时的充电上限电流值为15A。仅连接有第一电池组20a的状态的并联系统整体的充电上限电流值也同样为15A。
接着，考虑如图7的右侧的状态那样第二电池组20b被连接于并联系统之后的状态。当第二电池组20b被连接于并联系统时，从第二电池组20b向第一电池组20a产生横流。由于横流，第二电池组20b的SOC降低，第一电池组20a的SOC上升。当两者的SOC达到85％时，横流停止。若参照图8所示的SOC-充电上限电流特性，则SOC为85％时的充电上限电流值为6A。因而，连接有第一电池组20a和第二电池组20b的状态的并联系统整体的充电上限电流值为12A(＝6A×2)。
在该例子中，当连接第二电池组20b时，并联系统整体的充电上限电流值从15A降低至12A。如图8所示，在SOC一致的状态(SOC＝85％)的充电上限电流值处于用直线将连接第二电池组20b之前的第一电池组20a的充电上限电流值(15A)与第二电池组20b的充电上限电流值(2A)连结而成的虚拟线的下侧时，并联系统整体的充电上限电流值变得低于将连接前的第一电池组20a的充电上限电流值(15A)与第二电池组20b的充电上限电流值(2A)进行简单平均所得到的电流值。因而，当不参照SOC-充电上限电流特性来估计连接第二电池组20b之后的并联系统整体的充电上限电流值时，可能产生将充电上限电流值估计得过大、而实际的充电上限电流值比来自充电器2的充电电流值低的状态。
图9是用于说明实施例2所涉及的并联连接的判定处理的流程图。当电动车辆1的电源被接通时(S40中的“是”)，判定部313使继电器驱动部25将与多个电池组20中的OCV最低的电池组20连接的电池组继电器RY1开启(S41)。在OCV最低的电池组20有多个的情况下，判定部313使与该多个电池组20连接的多个电池组继电器RY1同时开启。
在执行并联连接控制的期间(S42中的“否”)，在存在电池组继电器RY1为断开状态的电池组20的情况下，执行以下处理。判定部313将电池组继电器RY1为断开状态的电池组20中的OCV最低的电池组20确定为接下来应将电池组继电器RY1开启的连接候选(S43)。
运算部312估计将作为连接候选的电池组20接通了的情况下的、连接于并联系统的多个电池组20的OCV的收敛值(S44)。运算部312基于与收敛后的OCV对应的SOC，参照SOC-充电上限电流映射322来导出1个电池组20的充电上限电流值。运算部312将1个电池组20的充电上限电流值乘以并联数量，来估计并联系统整体的充电上限电流值(S45)。此外，在进行电池组20的SOC和充电上限电流值的导出时，运算部312至少将该电池组20的温度和SOH考虑为参数。
判定部313判定并联系统整体的充电上限电流值是否会因作为连接候选的电池组20的连接而降低(S46)。在并联系统整体的充电上限电流值不会降低的情况下(S46中的“否”)，判定部313允许作为连接候选的电池组20的连接(S47)，使继电器驱动部25将与作为连接候选的电池组20连接的电池组继电器RY1开启。在并联系统整体的充电上限电流值会降低的情况下(S46中的“是”)，判定部313不允许作为连接候选的电池组20的连接(S48)。转移到步骤S42。
在步骤S46的判定中并联系统整体的充电上限电流值会因作为连接候选的电池组20的连接而降低的情况下，不能连接作为连接候选的电池组20。然而，当对接通状态的电池组20充电的状态继续时，接通状态的电池组20的SOC上升。随着SOC的上升，并联系统整体的充电上限电流值也上升。总之会成为即使连接作为连接候选的电池组20、并联系统整体的充电上限电流值也不会降低的状态。另外，还存在并联系统整体的充电上限电流值由于温度变化而降低的情况。
如以上说明的那样，根据本实施方式，在并联系统整体的充电上限值会由于未连接的电池组20的连接而降低时，禁止未连接的电池组20的连接。由此，能够防止充电时间增加、浪费再生能量，从而能够防止电池组20的充电效率降低。
以上，基于实施方式对本公开进行了说明。本领域技术人员应当理解的是，实施方式是例示，能够对它们的各构成要素、各处理过程的组合进行各种变形例，并且这样的变形例也在本公开的范围内。
也可以并用实施例1所涉及的并联连接的判定处理和实施例2所涉及的并联连接的判定处理。在该情况下，在2个判定处理中允许连接的情况下，连接作为连接候选的电池组20，在至少一个判定处理中不允许连接的情况下，不连接作为连接候选的电池组20。例如，还存在如下情况：即使在实施例2所涉及的判定处理中允许作为连接候选的电池组20的连接的情况下，也在实施例1所涉及的判定处理中不允许连接。
实施例2所涉及的判定处理基于将来的某个时间点的并联系统整体的充电上限值来判定是否能够连接作为连接候选的电池组20。未考虑到达该时间点为止的过程中的充电上限值。另一方面，实施例1所涉及的判定处理基于时时刻刻变化的当前时间点的充电上限值来判定是否能够连接作为连接候选的电池组20。因而，还可能发生两者的判定结果不一致的情况。在并用实施例1所涉及的并联连接的判定处理和实施例2所涉及的并联连接的判定处理的情况下，能够进一步防止充电效率降低的发生。
在上述的实施方式中，说明了在多个电池组20外设置管理部30的例子。关于这一点，管理部30也可以设置于多个电池组20中的任一个电池组20的内部。在该情况下，实现管理部30的功能的电池组20成为主机，剩余的电池组20成为从属机。
在上述的实施方式中，说明了将可装卸的更换式的电池组20并联连接的例子。关于这一点，也可以将固定式的电池组20并联连接。在使用固定式的电池组20的情况下，能够将分别设置于多个电池组20的多个控制部24与管理部30的功能整合。例如，也可以由一个微型计算机来实现管理部30和多个控制部24。
在上述的实施方式中，说明了使用内置有包括锂离子电池单体、镍氢电池单体、铅电池单体等的电池模块M1的电池组20的例子。关于这一点，也可以使用内置有包括双电层电容器单体、锂离子电容器单体等的电容器模块的电容器组。在本说明书中，将电池模块和电容器模块统称为蓄电模块，将电池组和电容器组统称为蓄电包。
在上述的实施方式中，说明了将可拆装的更换式的蓄电包并联连接的例子。关于这一点，本公开还能够应用于一个蓄电包内的多个蓄电模块的并联连接的判定处理。此外，在上述的实施方式中，假定在一个蓄电包内设置一个蓄电模块的例子，因此多个蓄电包的并联连接的判定处理与进行多个蓄电模块的并联连接的判定处理意义相同。
以更换式的电池组20为电源的移动体不限定于是电动车辆1。例如，该移动体还包括电动船舶。例如，也可以将水上公共汽车、水上出租车的电源设为更换式的电池组20。电池组20也可以是向船外机供给电源的电池组。另外，该移动体还包括电车。例如，能够使用搭载有更换式的电池组20的电车来代替在非电气化线路中使用的内燃机车辆。该移动体还包括电动的飞行体。电动的飞行体包括多旋翼直升机(无人机)。该多旋翼直升机还包括所谓的飞行车。
此外，实施方式也可以通过以下项目来确定。
[项目1]
一种管理装置(30)，用于对与电源(60、2)连接的多个蓄电模块(M1)进行管理，各蓄电模块(M1)分别经由开关(RY1)来并联连接，所述管理装置(30)的特征在于，
具备判定部(313)，在与所述多个蓄电模块(M1)中的一部分蓄电模块(M1)连接的开关(RY1)被接通、且与所述多个蓄电模块(M1)中的剩余的蓄电模块(M1)连接的开关(RY1)被断开的状态下，在要将断开状态的所述开关(RY1)中的至少一个开关(RY1)开启时，在将该开关(RY1)开启了的情况下的容许对所述多个蓄电模块(M1)整体充电的电流或电力的上限值比基于将该开关(RY1)开启之前的该上限值的阈值低时，所述判定部(313)不允许该开关(RY1)的开启。
据此，能够防止由于连接未连接的蓄电模块(M1)而导致从电源(60、2)对多个蓄电模块(M1)整体的充电效率降低。
[项目2]
根据项目1所述的管理装置(30)，其特征在于，还具备：
获取部(311)，其至少获取所述多个蓄电模块(M1)的每个蓄电模块(M1)的SOC(State Of Charge：荷电状态)；以及
运算部(312)，其基于规定了所述蓄电模块(M1)的SOC与容许对所述蓄电模块(M1)充电的电流或电力的上限值之间的关系的SOC-充电上限特性，来估计容许对所述多个蓄电模块(M1)整体充电的电流或电力的上限值，
所述SOC-充电上限特性是所述蓄电模块(M1)的SOC越高则容许对该蓄电模块(M1)充电的电流或电力的上限值越低的特性。
据此，能够高精度地确定容许对多个蓄电模块(M1)充电的电流或电力的上限值。
[项目3]
根据项目2所述的管理装置(30)，其特征在于，
所述获取部(311)获取所述剩余的蓄电模块(M1)中的作为连接候选的蓄电模块(M1)的OCV(Open Circuit Voltage：开路电压)，
所述运算部(312)基于所述SOC-充电上限特性以及与所述电源(60、2)连接着的蓄电模块(M1)的SOC(State Of Charge)来导出容许对该蓄电模块(M1)充电的电流或电力的上限值，并估计对该蓄电模块(M1)以该上限值进行充电的情况下的该蓄电模块(M1)的CCV(Closed Circuit Voltage)，
在所述作为连接候选的蓄电模块(M1)的OCV比所估计出的蓄电模块(M1)的CCV高时，所述判定部(313)不允许与所述作为连接候选的蓄电模块(M1)连接的开关(RY1)的开启。
据此，能够动态地判定从电源(60、2)对多个蓄电模块(M1)整体的充电效率是否会降低。
[项目4]
根据项目2或3所述的管理装置(30)，其特征在于，
所述运算部(312)基于所述SOC-充电上限特性、与同所述电源(60、2)连接着的蓄电模块(M1)的OCV对应的SOC以及与作为连接候选的蓄电模块(M1)的OCV对应的SOC，来估计在与所述作为连接候选的蓄电模块(M1)连接的开关(RY1)开启之后、与所述电源(60、2)连接着的蓄电模块(M1)的OCV同所述作为连接候选的蓄电模块(M1)的OCV相对应时的容许对所述多个蓄电模块(M1)整体充电的电流或电力的上限值，
在所估计出的上限值比将所述开关(RY1)开启之前的上限值低时，所述判定部(313)不允许所述开关(RY1)的开启。
据此，能够静态地预测从电源(60、2)对多个蓄电模块(M1)整体的充电效率是否会降低。
[项目5]
根据项目1至4中的任一项所述的管理装置(30)，其特征在于，
在开始从所述电源(60、2)对所述多个蓄电模块(M1)进行电力供给时，与所述多个蓄电模块(M1)中的OCV最低的蓄电模块(M1)连接的开关(RY1)被开启，
开关(RY1)为断开状态的蓄电模块(M1)中的OCV最低的蓄电模块(M1)成为接下来应将开关(RY1)开启的连接候选。
据此，能够在防止从电源(60、2)对多个蓄电模块(M1)整体的充电效率降低的同时将多个蓄电模块(M1)并联连接。
[项目6]
一种电源系统(10)，其特征在于，具备：
与电源(60、2)连接的多个蓄电模块(M1)，各蓄电模块(M1)分别经由开关(RY1)来并联连接；以及
根据项目1至5中的任一项所述的管理装置(30)。
据此，能够实现能够防止由于连接未连接的蓄电模块(M1)而导致从电源(60、2)对多个蓄电模块(M1)整体的充电效率降低的电源系统(10)。
[项目7]
根据项目6所述的电源系统(10)，其特征在于，
电源(60、2)是移动体(1)的马达(60)或者外部的充电器(2)，
所述管理装置(30)向所述移动体(1)内的控制部(40)通知容许从所述马达(60)向所述多个蓄电模块(M1)整体再生的电流或电力的上限值。
据此，能够防止浪费由马达(60)生成的再生能量。
附图标记说明
1：电动车辆；2：充电器；3：系统；5：充电线缆；10：电源系统；20：电池组；30：管理部；M1：电池模块；E1-En：单体；21：电压测量部；22：温度测量部；23：电流测量部；24：控制部；241：SOC-OCV映射；25：继电器驱动部；31：处理部；311：获取部；312：运算部；313：判定部；314：通知部；32：存储部；322：SOC-充电上限电流映射；40：车辆ECU；50：逆变器；60：马达；70：AC/DC转换器；RYc：主继电器；RY1：电池组继电器；Rs：分流电阻；T1、T2：温度传感器。

Claims (7)

1.一种管理装置，用于对与电源连接的多个蓄电模块进行管理，各蓄电模块分别经由开关来并联连接，所述管理装置的特征在于，
具备判定部，在与所述多个蓄电模块中的一部分蓄电模块连接的开关被接通、且与所述多个蓄电模块中的剩余的蓄电模块连接的开关被断开的状态下，在要将断开状态的所述开关中的至少一个开关开启时，在将该开关开启了的情况下的容许对所述多个蓄电模块整体充电的电流或电力的上限值比基于将该开关开启之前的该上限值的阈值低时，所述判定部不允许该开关的开启。
2.根据权利要求1所述的管理装置，其特征在于，还具备：
获取部，其至少获取所述多个蓄电模块中的每个蓄电模块的荷电状态即SOC；以及
运算部，其基于规定了所述蓄电模块的SOC与容许对所述蓄电模块充电的电流或电力的上限值之间的关系的SOC-充电上限特性，来估计容许对所述多个蓄电模块整体充电的电流或电力的上限值，
所述SOC-充电上限特性是所述蓄电模块的SOC越高则容许对该蓄电模块充电的电流或电力的上限值越低的特性。
3.根据权利要求2所述的管理装置，其特征在于，
所述获取部获取所述剩余的蓄电模块中的作为连接候选的蓄电模块的开路电压即OCV，
所述运算部基于所述SOC-充电上限特性以及与所述电源连接着的蓄电模块的SOC来导出容许对该蓄电模块充电的电流或电力的上限值，并估计对该蓄电模块以该上限值进行充电的情况下的该蓄电模块的闭路电压即CCV，
在所述作为连接候选的蓄电模块的OCV比所估计出的蓄电模块的CCV高时，所述判定部不允许与所述作为连接候选的蓄电模块连接的开关的开启。
4.根据权利要求2或3所述的管理装置，其特征在于，
所述运算部基于所述SOC-充电上限特性、与同所述电源连接着的蓄电模块的OCV对应的SOC以及与作为连接候选的蓄电模块的OCV对应的SOC，来估计在与所述作为连接候选的蓄电模块连接的开关开启之后、与所述电源连接着的蓄电模块的OCV同所述作为连接候选的蓄电模块的OCV相对应时的容许对所述多个蓄电模块整体充电的电流或电力的上限值，
在所估计出的上限值比将所述开关开启之前的上限值低时，所述判定部不允许所述开关的开启。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的管理装置，其特征在于，
在开始从所述电源向所述多个蓄电模块进行电力供给时，与所述多个蓄电模块中的OCV最低的蓄电模块连接的开关被开启，
开关为断开状态的蓄电模块中的OCV最低的蓄电模块成为接下来应将开关开启的连接候选。
6.一种电源系统，其特征在于，具备：
与电源连接的多个蓄电模块，各蓄电模块分别经由开关来并联连接；以及
根据权利要求1至5中的任一项所述的管理装置。
7.根据权利要求6所述的电源系统，其特征在于，
所述电源是移动体的马达或者外部的充电器，
所述管理装置向所述移动体内的控制部通知容许从所述马达向所述多个蓄电模块整体再生的电流或电力的上限值。
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