CN117747980A - 电池管理系统 - Google Patents

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CN117747980A CN202310828896.1A CN202310828896A CN117747980A CN 117747980 A CN117747980 A CN 117747980A CN 202310828896 A CN202310828896 A CN 202310828896A CN 117747980 A CN117747980 A CN 117747980A
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Abstract

本发明涉及电池管理系统，其中，具备：多个电池单元，相互并联连接；和控制装置，执行对于多个电池单元各自的电池的调温控制。多个电池单元包括具有LFP电池的第1电池单元和具有三元系电池的第2电池单元。在电池管理系统1的温度为基准温度以下的情况下，控制装置执行第1调温控制以使LFP电池的温度变得高于三元系电池的温度。

Description

电池管理系统
技术领域
本公开涉及电池管理系统。
背景技术
在日本特开2014－103804中公开了一种多个电池组并联连接而成的电池系统。
在日本特开2014－103804所公开那样的系统中，存在多个电池组的种类相互不同的情况。这里，不同种类的电池组的内部电阻可能相互不同。该情况下，特别是在低温区中，输入输出特性会按每个电池组而不一致。鉴于此，希望抑制输入输出特性在不同种类的电池组间不一致。
发明内容
本公开是为了解决上述课题而完成的，其目的在于，抑制输入输出特性在不同种类的电池间不一致。
本公开的第1方式所涉及的电池管理系统是管理电池的电池管理系统，其中，具备：
多个电池单元，各自包括电池且相互并联连接；和
控制装置，执行对于多个电池单元各自的电池的调温控制。
多个电池单元包括具有LFP电池的第1电池单元和具有三元系电池的第2电池单元。
控制装置在电池管理系统的温度为基准温度以下的情况下执行第1调温控制，以使LFP电池的温度变得高于三元系电池的温度。
在本公开的第1方式所涉及的电池管理系统中，如上述那样，在电池管理系统的温度为基准温度以下的情况下，执行第1调温控制以使LFP电池的温度变得高于三元系电池的温度。这里，LFP电池的内部电阻大于三元系电池的内部电阻。因此，在低温区的情况下，LFP电池的输入输出特性变得低于三元系电池的输入输出特性。鉴于此，通过上述第1调温控制，能够使LFP电池的输入输出特性提高。其结果是，即便因电池管理系统的温度低而使得LFP电池的输入输出特性比三元系电池的输入输出特性降低，也能够抑制LFP电池的输入输出特性与三元系电池的输入输出特性偏离。其结果是，能够抑制相互不同种类的LFP电池以及三元系电池的输入输出特性不一致。
在上述第1方式所涉及的电池管理系统中，优选第1调温控制包括使LFP电池中的充放电电力大于三元系电池中的充放电电力的控制。若这样构成，则能够使由充放电电力引起的LFP电池的温度的上升量高于由充放电电力引起的三元系电池的温度的上升量。
在上述第1方式所涉及的电池管理系统中，优选第1调温控制包括使针对LFP电池的升温脉动电流大于针对三元系电池的升温脉动电流的控制。若这样构成，则能够使升由温脉动电流引起的LFP电池的温度的上升量高于由升温脉动电流引起的三元系电池的温度的上升量。
在上述第1方式所涉及的电池管理系统中，优选第1电池单元还具有加热LFP电池的加热器。第1调温控制包括通过加热器来加热LFP电池的控制。若这样构成，则能够通过加热器使LFP电池的温度容易地上升。
在上述第1方式所涉及的电池管理系统中，
优选控制装置在电池管理系统的温度为高于基准温度的规定的温度范围内的情况下，执行使三元系电池中的充放电电力大于LFP电池中的充放电电力的第2调温控制，
在电池管理系统的温度高于基准温度且低于规定的温度范围的下限值的情况下，执行使LFP电池中的充放电电力与三元系电池中的充放电电力相互相等的第3调温控制。
这里，在电池管理系统的温度比较高的情况下，电池的发热量的大小给电池的劣化度造成的影响变大。另外，内部电阻比较高的电池的发热量容易变高。鉴于此，如上述那样，通过当电池管理系统的温度在上述规定的温度范围内比较高的情况下，使三元系电池中的充放电电力大于LFP电池中的充放电电力，能够抑制三元系电池的发热量与LFP电池的发热量偏离。其结果是，能够抑制三元系电池的劣化度与LFP电池的劣化度偏离。另外，在上述基准温度与上述规定的温度范围之间的中温区，能够防止LFP电池中的充放电电力与三元系电池中的充放电电力之间产生差异。
根据本公开，能够抑制不同种类的电池彼此的输入输出特性不一致。
附图说明
以下，参照附图对本发明的示例性实施例的特征、优点、技术及工业重要性进行说明，在附图中相同的附图标记表示相同的构成要素，其中：
图1是表示第1实施方式涉及的电池管理系统的构成的图。
图2是表示第1实施方式涉及的温度与电池的充放电电力的关系的图。
图3是表示第1实施方式涉及的控制装置的控制流程的流程图。
图4是表示第2实施方式涉及的电池管理系统的构成的图。
图5是表示第2实施方式涉及的控制装置的控制流程的流程图。
图6是表示第3实施方式涉及的电池管理系统的构成的图。
图7是表示第3实施方式涉及的控制装置的控制流程的流程图。
具体实施方式
以下，参照附图来对本公开的实施方式详细地进行说明。在附图中，对相同或者相当的部分标注相同的附图标记而不重复其说明。
第1实施方式
图1是表示第1实施方式所涉及的电池管理系统1的构成的图。电池管理系统1具备多个电池单元100、控制装置200以及温度传感器300。
多个电池单元100相对于功率调节系统(PCS：Power Conditioning System)10相互并联连接。PCS 10是能够实现AC/DC转换以及DC/AC转换双方的电力转换装置。PCS 10例如从太阳能发电装置20接受直流电力。另外，PCS 10向负载30供给交流电力。其中，负载30包括被在家庭中使用的电气产品(例如空调以及照明器具等)。另外，PCS 10与电力系统PG之间进行交流电力的授受。
多个电池单元100包括第1电池单元100A和第2电池单元100B。在图1中，第1电池单元100A以及第2电池单元100B各自仅被分别图示了1个，但第1电池单元100A以及第2电池单元100B各自也可以分别设置有多个。
第1电池单元100A包括转换器111和多个磷酸铁系的锂离子电池(以下记载为“LFP电池”)120A。转换器111设置于功率控制单元(PCU：Power Control Unit)110。转换器111进行PCS 10与电池120A之间的直流电力的电压转换。更具体而言，转换器111对来自PCS 10的直流电力进行升压。由此，通过来自PCS 10的直流电力对多个LFP电池120A进行充电。另外，转换器111对来自多个LFP电池120A的直流电力进行降压。由此，多个LFP电池120A的电力被向PCS 10放电。此外，转换器111也可以对直流电力进行升压/降压以便在第1电池单元100A与第2电池单元100B之间进行充放电。
第2电池单元100B包括转换器111和多个三元系的锂离子电池(以下记载为“三元系电池”)120B。第2电池单元100B内的转换器111的动作与第1电池单元100A内的转换器111的动作同样。
LFP电池120A的内部电阻比三元系电池120B的内部电阻高。其中，LFP电池120A以及三元系电池120B分别是本公开的“电池”的一个例子。
温度传感器300测定电池管理系统1的温度。电池管理系统1的温度可以是LFP电池120A的温度或者三元系电池120B的温度。控制装置200取得由温度传感器300测定出的温度的信息。
控制装置200包括处理器以及存储器(均未图示)，对多个电池单元100的每个进行控制。例如，控制装置200执行多个电池单元100各自的电池(120A、120B)的调温控制。
这里，在包括不同种类的电池组的现有的系统中，特别是在低温区中，因电池组间的内部电阻的差异会导致输入输出特性(典型的是可充放电的电力/电流的上限值)按每个电池组而不一致。希望抑制输入输出特性在不同种类的电池组间不一致这一情况。
鉴于此，在第1实施方式中，控制装置200在电池管理系统1的温度为基准温度以下的情况下(例如在10℃以下的低温区内的情况下)执行第1调温控制，以使LFP电池120A的温度变得高于三元系电池120B的温度。以下，为了容易理解，对在LFP电池120A以及三元系电池120B的充电时执行第1温度控制的例子进行说明。然而，也可以在各电池的放电时执行第1温度控制(以及后述的第2调温控制和第3调温控制)。
如图2所示，第1调温控制包括使LFP电池120A中的充电电力大于三元系电池120B中的充电电力的控制。详细而言，控制装置200基于由温度传感器300测定出的温度降低至10℃以下来使LFP电池120A中的充电电力增加。另一方面，即便在由温度传感器300测定出的温度降低至10℃以下的情况下，控制装置200也不使三元系电池120B中的充电电力变化。
其中，在图2所示的例子中，控制装置200在电池管理系统1的温度为基准温度以下的情况下将LFP电池120A中的充电电力固定为P1。另外，控制装置200在电池管理系统1的温度为基准温度以下的情况下将三元系电池120B的充电电力固定为小于P1的P2。
另外，在电池管理系统1的温度为高于上述基准温度(10℃)的规定的温度范围内的情况下(例如25℃～40℃的高温区内的情况下)，控制装置200执行使三元系电池120B中的充电电力大于LFP电池120A中的充电电力的第2调温控制。
具体而言，控制装置200基于由温度传感器300测定出的温度增加至25℃(上述规定范围的下限值)以上来使三元系电池120B中的充电电力增加。另一方面，即便在由温度传感器300测定出的温度增加至25℃以上的情况下，控制装置200也不使LFP电池120A中的充电电力变化。
在图2所示的例子中，控制装置200在电池管理系统1的温度为上述规定的温度范围内的情况下，将LFP电池120A中的充电电力固定为P2。另外，控制装置200在电池管理系统1的温度为上述规定的温度范围内的情况下，将三元系电池120B中的充电电力固定为大于P2的P3。其中，在图2中示出了P1大于P3的例子，但P3也可以为P1以上。
另外，在电池管理系统1的温度高于上述基准温度且低于规定的温度范围的下限值的情况下(即，高于10℃且低于25℃的中温区的情况下)，控制装置200执行使LFP电池120A中的充电电力与三元系电池120B中的充电电力相互相等的第3调温控制。
具体而言，在上述中温区中，控制装置200将LFP电池120A以及三元系电池120B各自中的充放电电力固定于P2。其中，在图2中，为了容易理解，将上述中温区中的LFP电池120A的充放电电力与三元系电池120B的充电电力稍微错开来图示。
此外，图2中示出了在各温度域中将充电电力固定为规定的值的例子，但本公开并不局限于此。在各温度域中，充放电电力可以根据电池管理系统1的温度变化而变化。
控制装置的控制流程
接下来，参照图3来对控制装置200的控制流程进行说明。可以每隔规定的时间(例如1小时)便反复执行图3所示的处理流程。在S1中，控制装置200取得由温度传感器300测定出的温度(电池管理系统1的温度)的信息。
在S2中，控制装置200基于在S1中取得的温度的信息来判定电池管理系统1的温度是否为10℃以下(为低温区内)。在上述温度为10℃以下的情况下(在S2中为“是”)，处理进入至S3。在上述温度高于10℃的情况下(在S2中为“否”)，处理进入至S4。
在S3中，控制装置200执行使LFP电池120A的充放电电力大于三元系电池120B的充放电电力的上述第1调温控制。
在S4中，控制装置200基于在S1中取得的温度的信息来判定电池管理系统1的温度是否为25℃～40℃的范围内(高温区内)。在上述温度为上述范围内的情况下(在S4中为“是”)，处理进入至S5。在上述温度为上述范围外且在10℃～25℃的范围内的情况下(在S4中为“否”)，处理进入至S6。
在S5中，控制装置200执行使三元系电池120B的充放电电力大于LFP电池120A的充放电电力的上述第2调温控制。
在S6中，控制装置200执行使LFP电池120A的充放电电力与三元系电池120B的充放电电力相互相等的上述第3调温控制。
如以上那样，在上述第1实施方式中，控制装置200在电池管理系统1的温度为基准温度以下的情况下执行第1调温控制，以便LFP电池120A的温度变得高于三元系电池120B的温度。由此，能够抑制LFP电池120A的输入输出特性因电池管理系统1的温度的降低而变小。其结果是，能够使LFP电池120A的输入输出特性与三元系电池120B的输入输出特性容易地均一。
第2实施方式
接下来，参照图4以及图5来进行本公开的第2实施方式的说明。在第2实施方式中，与控制电池的充放电电力的上述第1实施方式不同，控制升温脉动电流(temperature riseripple current)。针对与上述第1实施方式相同的结构，标注相同的附图标记并且不进行重复的说明。
如图4所示，电池管理系统2具备多个电池单元101、控制装置210以及温度传感器300。
多个电池单元101包括第1电池单元101A和第2电池单元101B。第1电池单元101A除了具有上述第1实施方式的第1电池单元100A(参照图1)的构成之外还具有脉动生成部130A。第2电池单元101B除了具有上述第1实施方式的第2电池单元100B(参照图1)的构成之外还具有脉动生成部130B。
脉动生成部130A与LFP电池120A连接。脉动生成部130A使LFP电池120A产生规定频率、规定占空比以及规定振幅的升温脉动电流。脉动生成部130B与三元系电池120B连接。脉动生成部130B使三元系电池120B产生规定频率、规定占空比以及规定振幅的升温脉动电流。升温脉动电流的频率以及振幅分别被控制装置200控制。
在第2实施方式中，控制装置210在电池管理系统2的温度为基准温度以下的情况下，使针对LFP电池120A的升温脉动电流大于针对三元系电池120B的升温脉动电流。由此，执行使LFP电池120A的温度高于三元系电池120B的温度的第1调温控制。
控制装置的控制流程
接下来，参照图5对控制装置210的控制流程进行说明。可以每隔规定的时间(例如1小时)，便反复执行图5所示的处理流程。对与上述第1实施方式相同的处理标注相同的附图标记，不进行重复的说明。
当在S2中为“是”的情况下，进行S13的处理。在S13中，控制装置210以LFP电池120A的升温脉动电流变得大于三元系电池120B的升温脉动电流的方式执行上述第1调温控制。具体而言，控制装置210控制脉动生成部130A以及脉动生成部130B来控制LFP电池120A的升温脉动电流以及三元系电池120B的升温脉动电流。例如，控制装置210使LFP电池120A的升温脉动电流的振幅大于三元系电池120B的升温脉动电流的振幅。控制装置210也可以使LFP电池120A的升温脉动电流的占空比大于三元系电池120B的升温脉动电流的占空比。也可以控制LFP电池120A以及三元系电池120B各自的升温脉动电流的频率。其中，此时可以不产生三元系电池120B的升温脉动电流。
当在S4中为“是”的情况下，进行S15的处理。在S15中，控制装置210以三元系电池120B的升温脉动电流大于LFP电池120A的升温脉动电流的方式执行第2调温控制。例如，控制装置210控制脉动生成部130A以及脉动生成部130B来使三元系电池120B的升温脉动电流的振幅以及/或者占空比大于LFP电池120A的升温脉动电流的振幅以及/或者占空比。其中，此时可以不产生LFP电池120A的升温脉动电流。
当在S4中为“否”的情况下，进行S16的处理。在S16中，控制装置210以LFP电池120A的升温脉动电流与三元系电池120B的升温脉动电流相互相等的方式执行第3调温控制。例如，控制装置210控制脉动生成部130A以及脉动生成部130B来使LFP电池120A的升温脉动电流的振幅以及占空比与三元系电池120B的升温脉动电流的振幅以及占空比相互相等。其中，此时可以不产生LFP电池120A的升温脉动电流以及三元系电池120B的升温脉动电流。
第3实施方式
接下来，参照图6以及图7来进行本公开的第3实施方式的说明。在第3实施方式中，与控制电池的充放电电力来进行电池的温度控制的上述第1实施方式不同，控制加热器来进行电池的温度控制。针对与上述第1实施方式相同的结构，标注相同的附图标记并且不进行重复的说明。
如图6所示，电池管理系统3具备多个电池单元102、控制装置220以及温度传感器300。
多个电池单元102包括第1电池单元102A和第2电池单元102B。第1电池单元102A除了具有上述第1实施方式的第1电池单元100A(参照图1)的构成之外，还具有加热器140A。第2电池单元102B除了具有上述第1实施方式的第2电池单元100B(参照图1)的构成之外还具有加热器140B。
加热器140A加热LFP电池120A。加热器140B加热三元系电池120B。
在第3实施方式中，控制装置220在电池管理系统3的温度为基准温度以下的情况下，进行通过加热器140A来加热LFP电池120A的控制。由此，执行使LFP电池120A的温度高于三元系电池120B的温度的第1调温控制。
控制装置的控制流程
接下来，参照图7来对控制装置220的控制流程进行说明。可以每隔规定的时间(例如1小时)，便反复执行图7所示的处理流程。对与上述第1实施方式相同的处理标注相同的附图标记，不进行重复的说明。
当在S2中为“是”的情况下，进行S23的处理。在S23中，控制装置220执行通过第1电池单元102A的加热器140A来加热LFP电池120A的上述第1调温控制。此时，第2电池单元102B的加热器140B可以以小功率运转，也可以不运转。由此，LFP电池120A的温度变得高于三元系电池120B的温度。
当在S4中为“是”的情况下，进行S25的处理。在S25中，控制装置220执行通过第2电池单元102B的加热器140B来加热三元系电池120B的第2调温控制。此时，第1电池单元102A的加热器140A可以以小功率运转，也可以不运转。由此，三元系电池120B的温度变得高于LFP电池120A的温度。
当在S4中为“否”的情况下，进行S26的处理。在S26中，控制装置220执行使加热器140A以及加热器140B分别处于非运转状态的第3调温控制。
在上述第2实施方式中，示出了在第1电池单元101A以及第2电池单元101B分别设置有脉动生成部(130A、130B)的例子，但本公开并不局限于此。例如，也可以在第2电池单元101B不设置脉动生成部130B。
在上述第3实施方式中，示出了在第1电池单元102A以及第2电池单元102B分别设置有加热器(140A、140B)的例子，但本公开并不局限于此。例如，也可以在第2电池单元102B不设置加热器140B。
另外，在第1电池单元102A以及第2电池单元102B分别可以设置有冷却装置来代替加热器。例如，在低温区的情况下，可以通过冷却装置来冷却三元系电池120B。另外，在高温区的情况下，可以通过冷却装置来冷却LFP电池120A。
可以将上述第1实施方式～第3实施方式的控制相互组合。例如，可以是第1调温控制包括充放电电力的控制、第2调温控制包括升温脉动电流的控制。
在上述第1实施方式～第3实施方式中，示出了在电池管理系统(1、2、3)装备有温度传感器300的例子，但本公开并不局限于此。例如，控制装置也可以通过通信等来取得由电池管理系统的外部的温度传感器(气温传感器)测定出的温度作为电池管理系统的温度。
应该认为本次公开的实施方式在全部的点上都是例示而非限制性的。本公开的范围不是上述的实施方式的说明，而由本申请请求保护的范围示出，意在包括与本申请请求保护的范围均等的含义以及范围内的全部的变更。

Claims (5)

1.一种电池管理系统，对电池进行管理，其中，包括：
多个电池单元，各自包括所述电池且相互并联连接；和
控制装置，执行对于所述多个电池单元各自的所述电池的调温控制，
其中，
所述多个电池单元包括具有LFP电池的第1电池单元和具有三元系电池的第2电池单元，
所述控制装置在所述电池管理系统的温度为基准温度以下的情况下执行第1调温控制，以使所述LFP电池的温度变得高于所述三元系电池的温度。
2.根据权利要求1所述的电池管理系统，其中，
所述第1调温控制包括使所述LFP电池中的充放电电力大于所述三元系电池中的充放电电力的控制。
3.根据权利要求1或2所述的电池管理系统，其中，
所述第1调温控制包括使针对所述LFP电池的升温脉动电流大于针对于所述三元系电池的升温脉动电流的控制。
4.根据权利要求1或2所述的电池管理系统，其中，
所述第1电池单元还具有加热所述LFP电池的加热器，
所述第1调温控制包括通过所述加热器来加热所述LFP电池的控制。
5.根据权利要求1或2所述的电池管理系统，其中，
所述控制装置在所述电池管理系统的温度为比所述基准温度高的规定的温度范围内的情况下，执行使所述三元系电池中的充放电电力大于所述LFP电池中的充放电电力的第2调温控制，
所述控制装置在所述电池管理系统的温度高于所述基准温度且低于所述规定的温度范围的下限值的情况下，执行使所述LFP电池中的充放电电力与所述三元系电池中的充放电电力相互相等的第3调温控制。
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