電池控制系統(tǒng)、車輛控制系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及電池控制系統(tǒng)以及車輛控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]鋰離子電池等二次電池在被以大電流持續(xù)進(jìn)行放電時，與電池劣化時同樣地內(nèi)部電阻值臨時上升，變得無法充分發(fā)揮該電池本來具有的性能。因此，為了防止這樣的性能劣化，專利文獻(xiàn)I公開了如下的電池控制方法:累計由于電池的持續(xù)放電而造成的電池劣化程度的評價值，在該累計值超過預(yù)定的容許值的情況下，限制電池的放電。
[0003]專利文獻(xiàn)1:日本特開2013-51115號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]專利文獻(xiàn)I公開的電池控制方法中，根據(jù)從上次的評價值計算時起的經(jīng)過時間、放電電流的大小等，計算表示電池的劣化程度的評價值，根據(jù)該評價值的累計值判定是否要限制電池的放電。但是，在電流連續(xù)變化的同時電池持續(xù)地充放電的情況下，在這樣的評價值的計算方法中，無法正確地求出電池的劣化程度，因此無法可靠地防止電池的性能劣化。
[0005]根據(jù)本發(fā)明的第I方式，提供一種電池控制系統(tǒng)，與電池連接，控制電池的充放電，具備:電流檢測部，檢測在電池中流過的充放電電流而測定電流值；電壓檢測部，檢測電池的電壓;溫度檢測部，檢測電池的溫度;有效電流值計算部，根據(jù)由電流檢測部測定出的電流值，計算預(yù)定的時間窗中的有效電流值；以及充放電限制部，根據(jù)由有效電流值計算部計算出的有效電流值，進(jìn)行用于限制充放電電流的第I充放電限制。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的第2方式，在第I方式的電池控制系統(tǒng)中，優(yōu)選有效電流值計算部分別計算相互不同的多個時間窗中的多個有效電流值，充放電限制部根據(jù)多個有效電流值進(jìn)行第I充放電限制。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的第3方式，在第I或2方式的電池控制系統(tǒng)中，優(yōu)選還具備累計時間計算部，計算作為有效電流值超過預(yù)定的容許值的時間的累計值的累計時間。在該電池控制系統(tǒng)中，充放電限制部根據(jù)由累計時間計算部計算出的累計時間，進(jìn)行用于進(jìn)一步限制充放電電流的第2充放電限制。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的第4方式，在第3方式的電池控制系統(tǒng)中，優(yōu)選充放電限制部根據(jù)有效電流值的大小設(shè)定針對累計時間的閾值，根據(jù)累計時間與閾值的比較結(jié)果進(jìn)行第2充放電限制。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的第5方式，在第3或第4方式的電池控制系統(tǒng)中，優(yōu)選充放電限制部在從開始第2充放電限制起的經(jīng)過時間或者進(jìn)行了第2充放電限制的合計時間超過預(yù)定的限制解除時間時，解除第2充放電限制。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的第6方式，在第5方式的電池控制系統(tǒng)中，優(yōu)選連接于車輛內(nèi)的通信網(wǎng)絡(luò)，充放電限制部經(jīng)由通信網(wǎng)絡(luò)而獲取經(jīng)過時間或合計時間的信息。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的第7方式，提供一種車輛控制系統(tǒng)，具備:電池控制系統(tǒng)，與電池連接，控制電池的充放電；以及車輛控制部，與電池控制系統(tǒng)連接，電池控制系統(tǒng)具有:電流檢測部，檢測在電池中流過的充放電電流而測定電流值；電壓檢測部，檢測電池的電壓;溫度檢測部，檢測電池的溫度；以及有效電流值計算部，根據(jù)由電流檢測部測定出的電流值，計算預(yù)定的時間窗中的有效電流值，車輛控制部根據(jù)由有效電流值計算部計算出的有效電流值，對電池控制系統(tǒng)指示用于限制充放電電流的第I充放電限制。
[0012]根據(jù)本發(fā)明，即使充放電電流連續(xù)變化的同時電池持續(xù)地充放電的情況下，也能可靠地防止電池的性能劣化。
【附圖說明】
[0013]圖1是示出包括本發(fā)明的一個實施方式的電池控制系統(tǒng)120的電池系統(tǒng)100及其周邊的結(jié)構(gòu)的圖。
[0014]圖2是示出單電池控制部12Ia的電路結(jié)構(gòu)的圖。
[0015]圖3是示出電池的時間窗與容許值的關(guān)系的一個例子的圖。
[0016]圖4是示出電池的使用循環(huán)數(shù)與劣化度的關(guān)系的一個例子的圖。
[0017]圖5是示出與充放電限制有關(guān)的組電池控制部150的控制塊的圖。
[0018]圖6是用于進(jìn)行第I階段的充放電限制的處理的流程圖。
[0019]圖7是示出有效電流通過實施第I階段的充放電限制而變化的樣子的一個例子的圖。
[0020]圖8是示出用于進(jìn)行第2階段的充放電限制的處理的流程圖。
[0021]圖9是用于說明累計時間的計算方法的圖。
[0022]圖1O是用于說明切換時間的設(shè)定方法的圖
[0023]圖11是示出有效電流通過實施第I階段以及第2階段的充放電限制而變化的樣子的一個例子的圖。
[0024]圖12是使出有效電流通過解除第2階段的充放電限制而變化的樣子的一個例子的圖。
[0025](符號說明)
[0026]100:電池系統(tǒng)；110:組電池；111:單電池；112a、112b:單電池群；120:電池控制系統(tǒng)；121a、121b:單電池控制部；122:電壓檢測部；123:控制電路；124:信號輸入輸出電路；125:溫度檢測部；130:電流檢測部；140:電壓檢測部；150:組電池控制部；151:有效電流值計算部；152:累計時間計算部；153:充放電限制部；160:信號通信路；170:絕緣元件；180:存儲部;200:車輛控制部;300、310、320、330:繼電器;400:逆變器;410:馬達(dá)發(fā)電機;420:充電器
【具體實施方式】
[0027]以下，根據(jù)附圖，說明本發(fā)明的實施方式。在以下的實施方式中，以針對構(gòu)成混合動力汽車(HEV)的電源的電池系統(tǒng)應(yīng)用了本發(fā)明的情況為例子進(jìn)行說明。
[0028]另外，在以下的實施方式中，以采用了鋰離子電池的情況為例子進(jìn)行說明，但另外還能夠使用鎳氫電池、鉛電池、雙電層電容器、混合電容器等。另外，在以下的實施方式中，將單電池串聯(lián)地連接而構(gòu)成了組電池，但也可以將把單電池并聯(lián)連接的結(jié)構(gòu)串聯(lián)連接而構(gòu)成組電池，還可以將串聯(lián)連接了的單電池并聯(lián)連接而構(gòu)成組電池。
[0029]圖1是示出包括本發(fā)明的一個實施方式的電池控制系統(tǒng)120的電池系統(tǒng)100及其周邊的結(jié)構(gòu)的圖。電池系統(tǒng)100經(jīng)由繼電器300和310與逆變器400連接。電池系統(tǒng)100具備組電池110和電池控制系統(tǒng)120。電池控制系統(tǒng)120具備單電池控制部121a、121b、電流檢測部130、電壓檢測部140、組電池控制部150以及存儲部180。
[0030]組電池110是將由多個單電池111分別構(gòu)成的單電池群112a、112b串聯(lián)地連接而構(gòu)成的。單電池控制部121a以及121b與單電池群112a、112b分別連接，檢測構(gòu)成這些單電池群的各單電池111的電池電壓(兩端電壓)、溫度，將表示其檢測結(jié)果的信號經(jīng)由信號通信路160以及絕緣元件170發(fā)送到組電池控制部150。另外，作為絕緣元件170使用例如光耦合器。
[0031]電流檢測部130檢測在組電池110中流過的電流而測定其電流值。電壓檢測部140檢測組電池110的兩端電壓、即在組電池110中串聯(lián)連接的單電池111的總電壓。
[0032]組電池控制部150根據(jù)從單電池控制部121a、121b發(fā)送的信號，獲取各單電池111的電池電壓以及溫度。另外，從電流檢測部130接受在組電池110中流過的電流值，從電壓檢測部140接受組電池110的總電壓值。根據(jù)這些信息，組電池控制部150檢測組電池110的狀態(tài)，控制組電池110。由組電池控制部150檢測組電池110的狀態(tài)而得到檢測的結(jié)果被發(fā)送到單電池控制部121 a、121 b、車輛控制部200。
[0033]組電池110是將能夠進(jìn)行電能的積蓄以及釋放(直流電力的充放電)的多個單電池111電氣地串聯(lián)地連接而構(gòu)成的。為了實施狀態(tài)的管理/控制，針對每預(yù)定的單位數(shù)，對構(gòu)成組電池110的單電池111進(jìn)行分組。分組了的各單電池111被電氣地串聯(lián)地連接，構(gòu)成單電池群112a、112b。另外，構(gòu)成單電池群112的單電池111的個數(shù)，既可以在所有單電池群112中是相同的數(shù)量，也可以針對每個單電池群112使單電池111的個數(shù)不同。在本實施方式中，為了簡化說明，如圖1所示，將4個單電池111電氣地串聯(lián)連接而分別構(gòu)成單電池群112a和112b，并將這些單電池群112a和112b進(jìn)一步電氣地串聯(lián)連接，從而組電池110具備合計8個單電池111。
[0034]此處，說明組電池控制部150與單電池控制部12 Ia以及121 b之間的通信方法。單電池控制部121a以及121b依照各自監(jiān)視的單電池群112a以及112b的電位從高到低的順序而串聯(lián)地連接。將從組電池控制部150發(fā)送的信號經(jīng)由絕緣元件170以及信號通信路160輸入到單電池控制部121a。將單電池控制部121a的輸出經(jīng)由信號通信路160輸入到單電池控制部121b。將最下位的單電池控制部121b的輸出經(jīng)由絕緣元件170以及信號通信路160傳送到組電池控制部150。另外，在本實施方式中，在單電池控制部12Ia與單電池控制部121b之間未設(shè)置絕緣元件，但也能夠經(jīng)由絕緣元件而在它們之間發(fā)送接收信號。
[0035]存儲部180中存儲有為了組電池控制部150