CN113016117B - 单电池控制器、蓄电池控制器、电池管理***和电池*** - Google Patents
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Abstract
本发明的单电池控制器包括:通过将多个二次电池分别放电或充电来进行所述二次电池的充电状态均衡化的均衡化部;测量开始进行所述均衡化起的经过时间的第一计时器;接收包含关于所述二次电池的均衡化时间的信息的均衡化指令信号的接收部;和第一控制部,其基于所述第一计时器测量出的开始进行所述均衡化起的经过时间和所述接收部接收到的所述均衡化指令信号,控制所述均衡化部,所述接收部根据一次的所述均衡化指令信号接收对所述多个二次电池而言的所述信息。
Description
技术领域
本发明涉及单电池控制器和蓄电池控制器、以及使用它们的电池管理***和电池***。
背景技术
在使用从二次电池供给的电力进行驱动的混合动力汽车(HEV)和电动汽车(EV)等车辆中,为了确保所期望的高电压,普遍使用大量串联连接二次电池的单电池而构成的电池组(电池***)。现有技术中,在这样的电池组中,为了进行各单电池的容量计算和保护管理,经线束连接有电池管理装置。通过利用该电池管理装置控制各单电池的充放电状态,进行各单电池的管理。
在上述的电池管理装置中,已知有为了降低各单电池间的电压偏差,实施按每个单电池个别地进行放电来使各单电池的电压均等的均衡化(balancing)的结构。电池管理装置通常使用与电池组分开装载于车辆的铅蓄电池等低电压蓄电池的电力,在停车中实施均衡化。因此,为了防止停车中的蓄电池没电,需要尽量抑制均衡化中的电池管理装置的电力消耗。
关于均衡化中的电池管理装置的低消耗电力化,提案有下述专利文献1的技术。专利文献1中公开的电池管理装置是个别地调节构成电池组的多个锂二次电池的容量的电池控制***,该电池控制***的特征在于,包括:测定所述各锂二次电池的开路电压的电压测定单元;从由所述电压测定单元测定的开路电压运算该锂二次电池的容量调节时间的运算单元;在由所述运算单元运算出的容量调节时间的期间,调节该锂二次电池的容量的容量调节单元;和作动控制单元,其在所述电池组一定期间未使用而放置的情况下,使所述电压测定单元和运算单元规定时间作动,所述容量调节单元在所述规定时间内开始所述锂二次电池的容量调节,经过所述规定时间后也继续进行该锂二次电池的容量调节,所述电压测定单元和所述运算单元在经过所述规定时间后车位低消耗电力状态。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2003-282159号公报
发明内容
发明要解决的课题
在专利文献1中记载的技术中,配置有对应多个单电池的多个计时器,因此存在装置复杂化的问题。
用于解决课题的方法
本发明的单电池控制器包括:通过将多个二次电池分别放电或充电来进行所述二次电池的充电状态均衡化的均衡化部;测量开始进行所述均衡化起的经过时间的第一计时器;接收包含关于所述二次电池的均衡化时间的信息的均衡化指令信号的接收部;和第一控制部,其基于所述第一计时器测量出的开始进行所述均衡化起的经过时间和所述接收部接收到的所述均衡化指令信号,控制所述均衡化部,所述接收部根据一次的所述均衡化指令信号接收对所述多个二次电池而言的所述信息。
本发明的蓄电池控制器是能够与上述单电池控制器进行通信的蓄电池控制器,其特征在于,包括:对所述多个二次电池的均衡化时间进行运算的第二控制部;和将包含由所述第二控制部运算出的所述均衡化时间的信息的均衡化指令信号发送到所述单电池控制器的发送部,所述发送部根据一次的所述均衡化指令信号发送对所述多个二次电池而言的所述信息。
本发明的电池管理***具有上述单电池控制器和上述蓄电池控制器。
本发明的电池***具有上述电池管理***和利用所述电池管理***均衡化的多个二次电池。
发明效果
根据本发明,能够以简易的结构抑制均衡化中的蓄电池控制器的电力消耗。
附图说明
图1是表示本发明的一个实施方式所涉及的电池管理***和电池***的图。
图2是表示本发明的第1实施方式中的均衡化控制的一个例子的图。
图3是本发明的第1实施方式中的均衡化控制的流程图。
图4是奇数单电池均衡化处理的流程图。
图5是偶数单电池均衡化处理的流程图。
图6是本发明的第2实施方式中的均衡化控制的流程图。
图7是全单电池均衡化处理的流程图。
图8是本发明的第3实施方式中的均衡化控制的流程图。
图9是独个(个别)单电池均衡化处理的流程图。
具体实施方式
(第1实施方式)
图1是表示本发明的一个实施方式所涉及的电池管理***和电池***的图。图1所示的电池管理***具有多个单电池控制器(以下略作“CCU”)1、蓄电池控制器(以下略作“BCU”)2,进行串联连接的m个(m为任意的自然数)的单电池3的管理。将该电池管理***与m个单电池3合起来构成本实施方式的电池***。另外,以下有时将单电池3仅称为“单电池”。
本实施方式的电池***例如在混合动力汽车(HEV)和电动汽车(EV)等车辆装载使用,供给用于驱动车辆的电动机的电力。以下,以用于这样的车辆的电动机驱动的电池***为例,说明本实施方式的电池***。
CCU1与多个单电池3分别连接,基于来自BCU2的指令进行对应的各单电池3的管理。在CCU1进行的单电池3的管理中,包括用于将单电池3的充电状态(SOC:State OfCharge)的偏差调整到一定范围内的均衡化。各CCU1以扩大能够在单电池3中使用的SOC的范围为目的,进行对应的单电池3的均衡化。另外,CCU1进行的均衡化的详细详细情况后述。
BCU2对各CCU1发送用于执行均衡化的均衡化指令信号。在该均衡化指令信号中,包含关于连接了各CCU1的多个单电池3的均衡化时间的信息。此外,BCU2接收从各CCU1发送的单电池电压、单电池温度、电流值等信息,基于这些信息生成均衡化指令信号。
各单电池3使用锂离子电池等二次电池构成,向作为负载的未图示的逆变器供给用于生成电动机驱动用的交流电力的直流电力,并且充入基于来自再生发电中的电动机或工频电源的交流电力生成的直流电力。另外,在图1中,将m个单电池3以BC1~BCm分别表示,并且将连接CCU1与各单电池3的正负极间的线以L0~Lm表示。此外,BCU2与铅蓄电池4连接。
接着,说明构成本实施方式的电池管理***的CCU1和BCU2的详细情况。
首先,说明CCU1。CCU1以单电池3为电源进行动作,包括单电池控制器IC(以下略作“单电池控制器IC”)5、第一控制部7、第一计时器8、时间管理部9、CCU侧无线设备10、CCU侧天线11。单电池控制器IC5包括均衡化部12和AD转换器(未图示)。CCU侧无线设备10包括CCU侧发送部13、CCU侧接收部14。
另外,在图1中,例示本实施方式的电池管理***的多个CCU1中,与配置在电池组的最高电位侧的BCm-2、BCm-1、BCm各单电池3连接的CCU1A、配置与在电池组的最低电位侧的BC1、BC2、BC3各单电池3连接的CCU1B,省略与其它单电池3连接的CCU1的图示。不过实际上,电池管理***具备的CCU1的个数和与各CCU1连接的单电池3的个数并不限定于图1的例子,而能够任意地设定。以下,以CCU1A为例,说明多个CCU1的结构和动作。
CCU侧无线设备10中具备的CCU侧接收部14,经由CCU侧天线11,接收从BCU2发送的无线信号。例如,从BCU2通过无线信号接收包含关于各单电池3的均衡化时间的信息的上述的均衡化指令信号、包含对CCU1的启动命令的启动信号等。当从BCU2接收无线信号时,CCU侧接收部14将该无线信号解调而向第一控制部7输出。
CCU侧无线设备10中具备的CCU侧发送部13,对从第一控制部7输入的信号进行调制而生成无线信号,经由CCU侧天线11向BCU2发送。例如,将从各单电池3取得的单电池电压、单电池温度、电流值等信息,通过无线信号向BCU2发送。
另外,作为CCU侧无线设备10中使用的无线信号的调制方式,例如有PSK(PhaseShift Keying:相移键控)。此外,作为利用PSK调制方式的通信方式,例如有IEEE802.15.4。
第一控制部7基于CCU侧接收部14通过无线接收到的均衡化指令信号,控制单电池控制器IC5中具备的均衡化部12,由此进行单电池3的均衡化控制。此时,第一控制部7使用第一计时器8测量的时间,进行均衡化控制。第一计时器8测量均衡化部12开始均衡化起的经过时间。另外,第一控制部7进行的均衡化控制的详细情况后述。第一控制部7例如使用CPU(Central Processing Unit:中央处理器)、FPGA(Field Programmable Gate Array:现场可编程门阵列)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit:专用集成电路)等运算处理电路,和与它们组合利用的各种程序分别构成。
均衡化部12通过与第一控制部7的控制相应地,将连接了CCU1的多个单电池3分别放电或充电,进行各单电池3的均衡化。均衡化部12具有与各单电池3的正负极间分别连接的多个均衡化开关(未图示),通过使该多个均衡化开关与第一控制部7的控制相应地分别接通或断开,能够使各单电池3放电或充电而进行均衡化。均衡化部12例如使用作为集成电路的单电池控制器IC5的一部分电路和在单电池控制器IC5附带设置的各种电部件构成。
第一控制部7在完成均衡化部12的均衡化控制之后,进行使CCU1转变至规定的低消耗电力状态的控制。在该低消耗电力状态下,CCU1在从BCU2发送了启动信号的情况下将接收该启动信号所需的部分除去,停止CCU1内的各部的动作。由此,能够实现均衡化完成后的低消耗电力化。
但是,在发生了CCU1不能向低消耗电力状态转变那样的异常的情况下,因CCU1的动作,单电池3的电荷持续放电,在最坏的情况下,存在不能进行车辆的行驶的风险。在该异常中,例如包含由于第一计时器8的故障、第一控制部7的故障等原因,即使经过规定的均衡化时间也不能停止均衡化的情况,和在均衡化停止后继续为电力消耗大于低消耗电力状态的待机状态的情况等。为了解决该问题,CCU1包括时间管理部9。
时间管理部9具有在CCU1不能向低消耗电力状态转变那样的CCU1的异常时,停止CCU1的功能。在时间管理部9,设定比均衡化控制所需的时间长的停止时间,当开始均衡化起的经过时间超过该停止时间时,能够将CCU1停止。在时间管理部9的停止时间中,能够使用预先决定的固定值和来自BCU2的设定值等。此外,时间管理部9也可以监视第一计时器8的异常,在检测到异常时将CCU1停止。时间管理部9例如既可以作为用作第一控制部7的CPU及FPGA的一个功能实现,也可以使用第一控制部7之外的其它硬件实现。
当在低消耗电力状态下接收从BCU2通过无线发送的启动信号时,CCU1启动,解除低消耗电力状态。当在启动后CCU侧接收部14接收从BCU2发送的均衡化指令信号时,第一控制部7利用第一计时器8,管理多个单电池3的均衡化。
接着,说明BCU2。BCU2以铅蓄电池4为电源进行动作,包括电源部15、第二控制部16、第二计时器17、BCU侧无线设备18、BCU侧天线19。BCU侧无线设备18包括BCU侧发送部20、BCU侧接收部21。
电源部15基于从铅蓄电池4供给的电源,向BCU2的各部分供给工作电源。
BCU侧接收部21经由BCU侧天线19,接收从CCU1发送的无线信号。在该无线信号中,包含CCU1取得的各单电池3的单电池电压、单电池温度、电流值等信息。当从CCU1接收无线信号时,BCU侧接收部21将其无线信号解调而向第二控制部16输出。
BCU侧发送部20在从第二控制部16输入上述的均衡化指令信号及启动信号时,调制这些信号而生成无线信号,并经由BCU侧天线19向CCU1发送。
第二控制部16基于由BCU侧接收部21接收和解调后的信号中包含的各单电池3的信息,计算各单电池3的SOC、SOH(State Of Health:健康状况)、容许电力量等。此外,第二控制部16基于计算出的SOC对各单电池3的均衡化时间进行运算,从其运算结果生成均衡化指令信号,向BCU侧发送部20输出。BCU侧发送部20在从第二控制部16输入均衡化指令信号时,对其进行调制二生成无线信号,经由BCU侧天线19向CCU1发送。由此,与CCU1连接的多个单电池3的均衡化时间从BCU2向CCU1传达。在由BCU侧发送部20发送均衡化指令信号后,第二控制部16向规定的低消耗电力状态转变。
另外,BCU2将与CCU1连接的多个单电池3的均衡化时间的信息,通过一次的均衡化指令信号,集中向CCU1发送。因此,在CCU1,CCU侧接收部14通过从BCU2发送的一次的均衡化指令信号,接收对作为均衡化对象的多个单电池3的均衡化时间的信息。由此,能够将均衡化实施时所需的BCU2的启动和从BCU2至CCU1的均衡化指令信号的发送分别以一次完成。因此,能够实现均衡化中的BCU2的低消耗电力化。
第二计时器17测量BCU2转变为低消耗电力状态起的经过时间,若该经过时间达到规定的启动时间,则向电源部15指示BCU2的启动,由此使BCU2重新启动。此时电源部15与来自第二计时器17的指示相应地,再次开始对BCU2的各部分的动作电源的供给。
第二控制部16,在第二计时器17设定启动时间后,使BCU2转变为低消耗电力状态。第二计时器17在所设定的启动时间经过后,对电源部15指示BCU2的启动。
当BCU2启动而解除低消耗电力状态时,向CCU1发送启动信号使CCU1启动。之后,BCU2向CCU1发送各单电池3的信息取得命令。CCU1按照来自BCU2的信息取得命令取得各单电池3的信息,向BCU2发送。
BCU2使用从CCU1发送的各单电池3的信息,运算各单电池的SOC及均衡化时间,向CCU1发送均衡化指令信号。此处,也可以将CCU1取得的单电池3的信息的一部分或全部替换成用BCU2取得的信息。例如,也可以通过配置与多个单电池3串联连接的分流电阻,使得BCU2利用所具有的未图示的AD转换器取得该分流电阻引起的电压降,从而取得电流值。此外,也可以不将各单电池的均衡化时间,而将各单电池的电压及SOC的信息通过均衡化指令信号从BCU2向CCU1发送。在这种情况下,在CCU1,能够从各单电池的电压及SOC计算均衡化时间。即,只要是能够在CCU1决定各单电池的均衡化时间的信息,作为关于均衡化时间的信息就能够在均衡化指令信号中包含任意的信息。
在发送均衡化指令信号后,BCU2再次向低消耗电力状态转变。CCU1在从BCU2接收均衡化指令信号时,在进行均衡化后向低消耗电力状态转变。
接着,说明在CCU1第一控制部7进行的均衡化控制。图2是表示本发明的第1实施方式的均衡化控制的一个例子的图。在图2中,通过(a)~(f)各图表示6个单电池3与1个CCU1连接,调整该6个单电池3的SOC使之一致的均衡化控制的例子。在图2(a)~(f)中,“Cell1”~“Cell6”与连接于同一个CCU1的6个单电池3分别对应,以条形图分别表示该6个单电池3的SOC。另外,各单电池3的SOC的大小与各单电池3的均衡化时间相当。
如上所述,本实施方式的电池***中的均衡化,以为了扩大能够在单电池3使用的SOC的范围,调整串联连接的多个单电池的SOC使之一致为目的进行。以下,以通过使各单电池3放电来调整SOC使之一致的被动(passive)方式的均衡化为例,说明本实施方式的均衡化控制。不过,也可以应用通过使各单电池放电或充电来使电荷在单电池间移动来调整SOC使之一致的主动(active)方式的均衡化。在使用主动方式的均衡化的情况下,能够抑制多个单电池3整体的电力消耗。
此外,在串联连接的多个单电池3,当使彼此相邻的单电池彼此同时放电时,施加至均衡化部12的电压变高,需要将单电池控制器IC5大型化。因此,在本实施方式中,采取相邻的单电池彼此不能同时放电,而能够将存储低电位侧数起第偶数个连接的各单电池3(以下称为“偶数单电池”),或从低电位侧数起第奇数个连接的各单电池3(以下称为“奇数单电池”)同时放电的条件。
以下,对使彼此相邻的单电池彼此同时放电的情况下,向均衡化部12施加的电压进行说明。在将图1中的多个单电池3中的1个,例如单电池BCm-1放电的情况下,在均衡化部12,通过将配置在与单电池BCm-1的正极连接的连接线Lm-1和与单电池BCm-1的负极连接的连接线Lm-2之间的均衡化开关接通,使连接线Lm-1连接线Lm-2之间成为低阻抗。此时,连接线Lm-1的电位接近连接线Lm-2的电位,因此连接线Lm-1连接线Lm间的电压相对于放电前的电压成为约2倍。另一方面,在将彼此相邻的2个单电池,例如单电池BCm-1与单电池BCm-2同时放电的情况下,在均衡化部12,不仅配置在连接线Lm-1连接线Lm-2之间的均衡化开关,而且使配置在与单电池BCm-2的正极连接的连接线Lm-2和与单电池BCm-2的负极连接的连接线Lm-3之间的均衡化开关接通。由此,使连接线Lm-1连接线Lm-2之间和连接线Lm-2连接线Lm-3之间成为低阻抗。此时,由于连接线Lm-1的电位接近连接线Lm-3的电位,所以连接线Lm-1连接线Lm间的电压相对于放电前的电压成为约3倍。
这样,当使彼此相邻的单电池彼此同时放电时,与使1个单电池放电的情况相比施加于均衡化部12的电压变高。另外,同时放电的相邻单电池的个数越增加,与其个数相应地施加于均衡化部12的电压越高。因此可知,在使彼此相邻的单电池彼此同时放电的情况下,需要提高包含均衡化部12的单电池控制器IC5的耐电压性。一般而言,提高耐电压性需要将元件大型化,因此相邻单电池的同时放电存在引起单电池控制器IC5的大型化的问题。
图2(a)表示均衡化开始前的Cell1~Cell6的SOC。在该图2(a)中,Cell6的SOC最小。因此,在均衡化中进行Cell1~Cell5的放电以使得以Cell6的SOC作为目标SOC,将Cell1~Cell5的SOC调整为该目标SOC。
当从图2(a)的状态开始均衡化时,第一控制部7首先进行奇数单电池,即Cell1、Cell3、Cell5的放电。这些奇数单电池中具有离目标SOC最近的SOC,即最小的SOC的是Cell5。因此,第一控制部7以使得Cell5的SOC降低至目标SOC的方式设定奇数单电池的放电时间,在该放电时间的期间,进行Cell1、Cell3、Cell5的放电。由此,成为图2(b)的状态。
当完成奇数单电池的放电而成为图2(b)的状态时,第一控制部7接着进行偶数单电池,即Cell2、Cell4的放电。另外,虽然Cell6也是偶数单电池,但是由于Cell6的SOC被设定为目标SOC,所以Cell6被从均衡化对象排除。这些均衡化对象的偶数单电池中具有离目标SOC最近的SOC,即最小的SOC的是Cell2。因此,第一控制部7以使得Cell2的SOC降低至目标SOC的方式设定偶数单电池的放电时间,在该放电时间的期间,进行Cell2、Cell4的放电。由此,成为图2(c)的状态。
以下同様地交替反复进行奇数单电池的放电和偶数单电池的放电。即,在图2(c)的状态下,进行奇数单电池中SOC未成为目标SOC的Cell1、Cell3的放电,成为图2(d)的状态。在图2(d)的状态下,进行偶数单电池中SOC未成为目标SOC的Cell4的放电,成为图2(e)的状态。在图2(e)的状态下,进行奇数单电池中SOC未成为目标SOC Cell1的放电,成为图2(f)的状态。其结果是,如图2(f)那样,Cell1~Cell6的SOC被调整为一致。
可知通过以上说明的那样的第一控制部7的均衡化控制,能够对在均衡化开始前SOC不一致的全部6个单电池3调整SOC使之一致。
图3是本发明的第1实施方式的均衡化控制的流程图。在本实施方式的电池管理***中,CCU1例如在从BCU2发送均衡化指令信号而由CCU侧接收部14接收时,通过第一控制部7,实施图3的流程图所示的均衡化控制。
在步骤S10中,第一控制部7从CCU侧接收部14接收各单电池的均衡化时间。此处,从CCU侧接收部14接收取得CCU侧接收部14从BCU2接收到的均衡化指令信号中包含的各单电池的均衡化时间的信息。
在步骤S20中,第一控制部7基于在步骤S10接收到的各单电池的均衡化时间,设定均衡化对象单电池。此处将除均衡化时间为0的单电池,即SOC最小而成为目标SOC的单电池以外的各单电池,设定为均衡化对象单电池。
在步骤S30中,第一控制部7进行用于进行奇数单电池的均衡化控制的奇数单电池均衡化处理。在该奇数单电池均衡化处理中,进行对在步骤S20设定的均衡化对象单电池中、奇数单电池的均衡化。不过,在后述的步骤S50从均衡化对象排除的奇数单电池不作为步骤S30的处理对象。另外,步骤S30的奇数单电池均衡化处理的详细情况,之后参照图4的流程图进行说明。
在步骤S40中,第一控制部7更新均衡化对象单电池中的各奇数单电池的均衡化时间。此处,通过将在步骤S30的奇数单电池均衡化处理中设定的奇数单电池放电时间To从均衡化对象单电池的各奇数单电池的均衡化时间中减去,更新各奇数单电池的均衡化时间。另外,关于奇数单电池放电时间To的设定方法,之后在奇数单电池均衡化处理的说明中阐述。
在步骤S50中,第一控制部7将通过步骤S40的更新使得均衡化时间成为0的单电池从均衡化对象排除。由此,将在步骤S30的奇数单电池均衡化处理中SOC与目标SOC一致的单电池从以后的均衡化对象排除。
在步骤S60中,第一控制部7判断是否有均衡化对象的偶数单电池。在其结果是在均衡化对象单电池中至少还剩下一个偶数单电池的情况下前进至步骤S80,接着步骤S30的奇数单电池均衡化处理,实施偶数单电池均衡化处理。另一方面,在均衡化对象单电池中一个偶数单电池也不剩的情况下,即所有偶数单电池的SOC与目标SOC一致而完成了均衡化的情况下,前进至步骤S70。
在步骤S70中,第一控制部7判断是否有均衡化对象的奇数单电池。在其结果是在均衡化对象单电池中至少还剩下一个奇数单电池的情况下返回步骤S30,继续进行奇数单电池均衡化处理。另一方面,在均衡化对象单电池中一个奇数单电池也不剩的情况下,即所有奇数单电池的SOC与目标SOC一致而完成了均衡化的情况下,结束图3的流程图。
在步骤S80中,第一控制部7进行用于进行偶数单电池的均衡化控制的偶数单电池均衡化处理。在该偶数单电池均衡化处理中,进行对在步骤S20设定的均衡化对象单电池中、偶数单电池的均衡化。不过,在后述的步骤S100从均衡化对象排除的偶数单电池不作为步骤S80的处理对象。另外,步骤S80的偶数单电池均衡化处理的详细情况,之后参照图5的流程图进行说明。
在步骤S90中,第一控制部7更新均衡化对象单电池中的各偶数单电池的均衡化时间。此处,通过将在步骤S80的偶数单电池均衡化处理中设定的偶数单电池放电时间Te从均衡化对象单电池的各偶数单电池的均衡化时间中减去,更新各偶数单电池的均衡化时间。另外,关于偶数单电池放电时间Te的设定方法,之后在偶数单电池均衡化处理的说明中阐述。
在步骤S100中,第一控制部7将通过步骤S90的更新使得均衡化时间成为0的单电池从均衡化对象排除。由此,将在步骤S80中的偶数单电池均衡化处理中SOC与目标SOC一致的单电池从以后的均衡化对象排除。
在步骤S110中,第一控制部7判断是否有均衡化对象的奇数单电池。在其结果是在均衡化对象单电池中至少还剩下一个奇数单电池的情况下返回到步骤S30,接着步骤S80的偶数单电池均衡化处理,实施奇数单电池均衡化处理。另一方面,在均衡化对象单电池中一个奇数单电池也不剩的情况下,即所有奇数单电池的SOC与目标SOC一致而完成了均衡化的情况下,前进至步骤S120。
在步骤S120中,第一控制部7判断是否有均衡化对象的偶数单电池。在其结果是在均衡化对象单电池中至少还剩下一个偶数单电池的情况下返回步骤S80,继续进行偶数单电池均衡化处理。另一方面,在均衡化对象单电池中一个偶数单电池也不剩的情况下,即所有偶数单电池的SOC与目标SOC一致而完成了均衡化的情况下,结束图3的流程图。
在本实施方式的电池管理***中,在CCU1,由第一控制部7执行以上说明的那样的均衡化控制。在该均衡化控制中,至对所有均衡化对象单电池完成均衡化为止,交替地反复实施步骤S30的奇数单电池均衡化处理和步骤S80的偶数单电池均衡化处理。因此,能够如图2中说明的那样,交替地反复对奇数单电池的均衡化和对偶数单电池的均衡化,将各单电池的SOC调整到目标SOC。
接着,说明步骤S30的奇数单电池均衡化处理。图4是奇数单电池均衡化处理的流程图。
在步骤S31中,第一控制部7在当前的均衡化对象单电池的奇数单电池中,确定当前的均衡化时间最小的奇数单电池,即SOC离目标SOC最近的奇数单电池。作为此时的各奇数单电池的均衡化时间,在首先在步骤S30实施奇数单电池均衡化处理的情况下,使用在步骤S10接收到的均衡化时间,即,基于CCU侧接收部14从BCU2接收到的均衡化指令信号的均衡化时间。另一方面,在第2次以后的奇数单电池均衡化处理中,使用在前一步骤S40更新的均衡化时间。而且,将所确定的奇数单电池的当前的均衡化时间,即当前的均衡化对象单电池的奇数单电池中最小的均衡化时间,设定为奇数单电池放电时间To。
在步骤S32中,第一控制部7在第一计时器8设定在步骤S31设定的奇数单电池放电时间To。
在步骤S33中,第一控制部7开始当前的均衡化对象单电池的奇数单电池的均衡化。此时第一控制部7使均衡化部12具有的多个均衡化开关中,与均衡化对象单电池的各奇数单电池对应的均衡化开关接通,使其它均衡化开关断开。由此,以使均衡化对象单电池的各奇数单电池的正负极间为低阻抗状态开始放电的方式,控制均衡化部12。
在步骤S34中,第一控制部7使用第一计时器8,判断是否从在步骤S33开始奇数单电池的均衡化起经过了奇数单电池放电时间To。此时,第一计时器8测量在步骤S33开始奇数单电池的均衡化起的经过时间,当该经过时间达到在步骤S32设定的奇数单电池放电时间To时,对第一控制部7输出通知。第一控制部7在收到来自第一计时器8的通知之前,判断为未经过奇数单电池放电时间To而停留在步骤S34,在收到来自第一计时器8的通知时,判断为经过了奇数单电池放电时间To而前进至步骤S35。
在步骤S35中,第一控制部7使在步骤S33开始的奇数单电池的均衡化停止。此时,第一控制部7以通过使均衡化部12具有的所有均衡化开关断开来使均衡化对象单电池的各奇数单电池的放电停止的方式,控制均衡化部12。
若在步骤S35中停止奇数单电池的均衡化,则第一控制部7结束图4的流程图,完成奇数单电池均衡化处理。之后,返回图3的流程图,前进至下一个步骤S40。
接着,说明步骤S80的偶数单电池均衡化处理。图5是偶数单电池均衡化处理的流程图。
在步骤S81中,第一控制部7在当前的均衡化对象单电池的偶数单电池中,确定当前的均衡化时间最小的偶数单电池,即SOC离目标SOC最近的偶数单电池。作为此时的各偶数单电池的均衡化时间,在首先在步骤S80实施偶数单电池均衡化处理的情况下,使用在步骤S10接收到的均衡化时间,即,基于CCU侧接收部14从BCU2接收到的均衡化指令信号的均衡化时间。另一方面,在第2次以后的偶数单电池均衡化处理中,使用在前一步骤S90更新的均衡化时间。而且,将所确定的偶数单电池的当前的均衡化时间,即当前的均衡化对象单电池的偶数单电池中最小的均衡化时间,设定为偶数单电池放电时间Te。
在步骤S82中,第一控制部7在第一计时器8设定在步骤S81设定的偶数单电池放电时间Te。
在步骤S83中,第一控制部7开始当前的均衡化对象单电池的偶数单电池的均衡化。此时第一控制部7使均衡化部12具有的多个均衡化开关中,与均衡化对象单电池的各偶数单电池对应的均衡化开关接通,使其它均衡化开关断开。由此,以令均衡化对象单电池的各偶数单电池的正负极间为低阻抗状态开始放电的方式,控制均衡化部12。
在步骤S84中,第一控制部7使用第一计时器8,判断是否从在步骤S83开始偶数单电池的均衡化起经过了偶数单电池放电时间Te。此时,第一计时器8测量在步骤S83开始偶数单电池的均衡化起的经过时间,当该经过时间达到在步骤S82设定的偶数单电池放电时间Te时,对第一控制部7输出通知。第一控制部7在收到来自第一计时器8的通知之前,判断为未经过偶数单电池放电时间Te而停留在步骤S84,在收到来自第一计时器8的通知时,判断为经过了偶数单电池放电时间Te而前进至步骤S85。
在步骤S85中,第一控制部7使在步骤S83开始的偶数单电池的均衡化停止。此时,第一控制部7以通过使均衡化部12具有的所有均衡化开关断开来使均衡化对象单电池的各偶数单电池的放电停止的方式,控制均衡化部12。
若在步骤S85中停止偶数单电池的均衡化,则第一控制部7结束图5的流程图,完成偶数单电池均衡化处理。之后,返回图3的流程图,前进至下一个步骤S90。
根据以上说明的本发明的第1实施方式,能够获得以下的作用效果。
(1)CCU1包括:通过将作为二次电池的多个单电池3分别放电或充电来使单电池3的充电状态均衡化的均衡化部12;测量开始均衡化起的经过时间的第一计时器8;接收包含关于单电池3的均衡化时间的信息的均衡化指令信号的CCU侧接收部14;和第一控制部7,其基于第一计时器8测量出的开始均衡化起的经过时间和CCU侧接收部14接收到的均衡化指令信号,控制均衡化部12。CCU侧接收部14通过一次的均衡化指令信号接收关于对多个单电池3的均衡化时间的信息。因此,在向CCU1发送均衡化指令信号的BCU2,能够通过一次的均衡化指令信号,将与CCU1连接的多个单电池3的均衡化时间的信息集中向CCU1发送。因此,能够以简易的结构抑制均衡化中的BCU2的电力消耗。
(2)第一控制部7以将多个单电池3中均衡化时间不是0的各单电池设定为均衡化对象单电池(步骤S20),交替地反复实施对均衡化对象单电池中奇数单电池的均衡化(步骤S30~S50)和对均衡化对象单电池中偶数单电池的均衡化(步骤S80~S100)的方式,控制均衡化部12。因此,能够不将单电池控制器IC5大型化地,以短时间将多个单电池3均衡化。
(3)第一控制部7进行的对奇数单电池的均衡化包含以下的各处理。
(a1)基于均衡化指令信号或更新后的均衡化时间,将均衡化对象单电池中的奇数单电池的最小的均衡化时间作为奇数单电池放电时间To设定到第一计时器8中的处理(步骤S31,S32)
(a2)使均衡化部12开始奇数单电池的放电的处理(步骤S33)
(a3)如果由第一计时器8测量出的奇数单电池的放电开始起的经过时间达到奇数单电池放电时间To,则使均衡化部12停止奇数单电池的放电的处理(步骤S34,S35)
(a4)基于奇数单电池放电时间To更新均衡化对象单电池的各奇数单电池的均衡化时间的处理(步骤S40)
(a5)将更新后的均衡化时间为0的奇数单电池从均衡化对象单电池排除的处理(步骤S50)
此外,第一控制部7进行的对偶数单电池的均衡化包含以下的各处理。
(b1)基于均衡化指令信号或更新后的均衡化时间,将均衡化对象单电池中的偶数单电池的最小的均衡化时间作为偶数单电池放电时间Te设定到第一计时器8中的处理(步骤S81,S82)
(b2)使均衡化部12开始偶数单电池的放电的处理(步骤S83)
(b3)如果由第一计时器8测量出的偶数单电池的放电开始起的经过时间达到偶数单电池放电时间Te,则使均衡化部12停止偶数单电池的放电的处理(步骤S84,S85)
(b4)基于偶数单电池放电时间Te更新均衡化对象单电池的各偶数单电池的均衡化时间的处理(步骤S90)
(b5)将更新后的均衡化时间为0的偶数单电池从均衡化对象单电池排除的处理(步骤S100)
因此,能够在第一控制部7,分别恰当地进行对奇数单电池的均衡化和对偶数单电池的均衡化。
(4)CCU侧接收部14通过无线接收均衡化指令信号。因此,能够省略CCU1与BCU2之间的配线,因此能够进一步简化电池管理***的结构。
(5)CCU1包括在CCU1的异常时使CCU1停止的时间管理部9。因此,能够在CCU1发生异常的情况下,防止单电池3的电力的无效消耗。
(6)能够与CCU1进行通信的BCU2包括运算作为二次电池的多个单电池3的均衡化时间的第二控制部16和将包含由第二控制部16运算出的均衡化时间的信息的均衡化指令信号向CCU1发送的BCU侧发送部20。BCU侧发送部20通过一次的均衡化指令信号发送对多个单电池3的均衡化时间的信息。因此,能够抑制均衡化中的BCU2的电力消耗。
(7)BCU侧发送部20通过无线发送均衡化指令信号。因此,能够省略CCU1与BCU2之间的配线,因此能够简化电池管理***的结构。
(8)BCU2包括测量BCU2转变为规定的低消耗电力状态起的时间的第二计时器17。第二控制部16,在第二计时器17设定规定的启动时间后,使BCU2转变为低消耗电力状态。如果BCU2转变为低消耗电力状态起的经过时间达到启动时间,则第二计时器17使BCU2重新启动。因此,能够定期地执行均衡化,同时能够进一步抑制BCU2的电力消耗。
(第2实施方式)
接着,说明本发明的第2实施方式。在上述的第1实施方式中,说明了使奇数单电池与偶数单电池分别成组地交替放电的均衡化控制方法。与此相对,在本实施方式中,说明使所有单电池同时放电的均衡化控制方法。另外,本实施方式的电池管理***和电池***的结构及CCU1和BCU2的结构与第1实施方式中利用图1说明结构相同。此外,BCU2将与CCU1连接的多个单电池3的均衡化时间的信息通过一次的均衡化指令信号CCU1发送这点也与第1实施方式相同。因此,以下省略它们的说明。
图6是本发明的第2实施方式的均衡化控制的流程图。在本实施方式的电池管理***中,CCU1例如在从BCU2发送均衡化指令信号而由CCU侧接收部14接收时,通过第一控制部7,实施图6的流程图所示的均衡化控制。
在步骤S10A中,第一控制部7从CCU侧接收部14接收各单电池的均衡化时间。此处,与第1实施方式同样,从CCU侧接收部14接收取得CCU侧接收部14从BCU2接收到的均衡化指令信号中包含的各单电池的均衡化时间的信息。
在步骤S20A中,第一控制部7基于在步骤S10A中接收到的各单电池的均衡化时间,设定均衡化对象单电池。此处也与第1实施方式同样,将除均衡化时间为0的单电池,即SOC最小而成为目标SOC的单电池以外的各单电池,设定为均衡化对象单电池。
在步骤S30A中,第一控制部7进行用于进行全单电池的均衡化控制的全单电池均衡化处理。在该全单电池均衡化处理中,进行对在步骤S20A设定的所有均衡化对象单电池的均衡化。不过,在后述的步骤S50A从均衡化对象排除的单电池不作为步骤S30A的处理对象。另外,步骤S30A的全单电池均衡化处理的详细情况,之后参照图7的流程图进行说明。
在步骤S40A中,第一控制部7更新均衡化对象单电池中的各单电池的均衡化时间。此处,通过将在步骤S30A的全单电池均衡化处理中设定的全单电池放电时间Ta从各均衡化对象单电池的均衡化时间中减去,更新各单电池的均衡化时间。另外,关于全单电池放电时间Ta的设定方法,之后在全单电池均衡化处理的说明中阐述。
在步骤S50A中,第一控制部7将通过步骤S40A的更新使得均衡化时间成为0的单电池从均衡化对象排除。由此,将在步骤S30A的全单电池均衡化处理中SOC与目标SOC一致的单电池从以后的均衡化对象排除。
在步骤S60A中,第一控制部7判断是否有均衡化对象单电池。在其结果是至少还剩下均衡化对象单电池的情况下返回步骤S30A,继续进行全单电池均衡化处理。另一方面,在均衡化对象单电池一个也不剩的情况下,即全单电池的SOC与目标SOC一致而完成了均衡化的情况下,结束图6的流程图。
在本实施方式的电池管理***中,在CCU1,由第一控制部7执行以上说明的那样的均衡化控制。在该均衡化控制中,至对所有均衡化对象单电池完成均衡化为止,反复地实施步骤S30A的全单电池均衡化处理。因此,能够将各单电池的SOC调整到目标SOC。
接着,说明步骤S30A的全单电池均衡化处理。图7是全单电池均衡化处理的流程图。
在步骤S31A中,第一控制部7在当前的均衡化对象单电池中,确定当前的均衡化时间最小的单电池,即SOC离目标SOC最近的单电池。作为此时的各单电池的均衡化时间,在首先在步骤S30A实施全单电池均衡化处理的情况下,使用在步骤S10A接收到的均衡化时间,即,基于CCU侧接收部14从BCU2接收到的均衡化指令信号的均衡化时间。另一方面,在第2次以后的全单电池均衡化处理中,使用在前一步骤S40A更新的均衡化时间。而且,将所确定的单电池的当前的均衡化时间,即当前的均衡化对象单电池中最小的均衡化时间,设定为全单电池放电时间Ta。
在步骤S32A中,第一控制部7在第一计时器8设定在步骤S31A设定的奇数单电池放电时间Ta。
在步骤S33A中,第一控制部7开始当前的均衡化对象单电池的所有单电池的均衡化。此时第一控制部7使均衡化部12具有的多个均衡化开关中,与各均衡化对象单电池对应的均衡化开关接通,使其它均衡化开关断开。由此,以令各均衡化对象单电池的正负极间为低阻抗状态开始放电的方式,控制均衡化部12。
在步骤S34A中,第一控制部7使用第一计时器8,判断是否从在步骤S33A中开始全均衡化对象单电池的均衡化起经过了全单电池放电时间Ta。此时,第一计时器8测量在步骤S33A开始全均衡化对象单电池的均衡化起的经过时间,当该经过时间达到在步骤S32A设定的全单电池放电时间Ta时,对第一控制部7输出通知。第一控制部7在收到来自第一计时器8的通知之前,判断为未经过全单电池放电时间Ta而停留在步骤S34A,在收到来自第一计时器8的通知时,判断为经过了全单电池放电时间Ta而前进至步骤S35A。
在步骤S35A中,第一控制部7使在步骤S33A开始的全均衡化对象单电池的均衡化停止。此时,第一控制部7以通过使均衡化部12具有的所有均衡化开关断开来使各均衡化对象单电池的放电停止的方式,控制均衡化部12。
若在步骤S35A中停止全均衡化对象单电池的均衡化,则第一控制部7结束图7的流程图,完成全单电池均衡化处理。之后,返回图6的流程图,前进至下一个步骤S40A。
根据以上说明的本发明的第2实施方式,不仅能够获得第1实施方式中说明的(1)、(4)~(8),而且能够获得以下的作用效果。
(9)第一控制部7以将多个单电池3中均衡化时间不是0的各单电池设定为均衡化对象单电池(步骤S20A),反复实施对所有均衡化对象单电池的均衡化的方式,控制均衡化部12(步骤S30A~50A)。因此,能够进一步缩短多个单电池3的均衡化时间,因此能够进一步减少CCU1在均衡化时消耗的单电池3的电力。不过,与第1实施方式相比存在需要将单电池控制器IC5大型化的情况。
(10)对第一控制部7进行的所有均衡化对象单电池的均衡化包含以下的各处理。
(c1)基于均衡化指令信号或更新后的均衡化时间,将均衡化对象单电池的最小的均衡化时间作为全单电池放电时间Ta设定到第一计时器8中的处理(步骤S31A,S32A)
(c2)使均衡化部12开始均衡化对象单电池的放电的处理(步骤S33A)
(c3)如果由第一计时器8测量出的均衡化对象单电池的放电开始起的经过时间达到全单电池放电时间Ta,则使均衡化部12停止均衡化对象单电池的放电的处理(步骤S34A,S35A)
(c4)基于全单电池放电时间Ta更新均衡化对象单电池的各单电池的均衡化时间的处理(步骤S40A)
(c5)将更新后的均衡化时间为0的奇数单电池从均衡化对象单电池排除的处理(步骤S50A)
因此,能够在第一控制部7,恰当地进行对所有均衡化对象单电池的均衡化。
(第3实施方式)
接着,说明本发明的第3实施方式。在本实施方式中,说明使单电池逐个依次放电的均衡化控制方法。另外,与上述的第2实施方式同样,本实施方式的电池管理***和电池***的结构及CCU1和BCU2的结构与第1实施方式中使用图1分别说明的结构相同。此外,BCU2将与CCU1连接的多个单电池3的均衡化时间的信息通过一次的均衡化指令信号CCU1发送这点也与第1实施方式相同。因此,以下省略它们的说明。
图8是本发明的第3实施方式的均衡化控制的流程图。在本实施方式的电池管理***中,CCU1例如在从BCU2发送均衡化指令信号而由CCU侧接收部14接收时,通过第一控制部7,实施图8的流程图所示的均衡化控制。
在步骤S10B中,第一控制部7从CCU侧接收部14接收各单电池的均衡化时间。此处,与第1和第2实施方式同样,从CCU侧接收部14接收取得CCU侧接收部14从BCU2接收到的均衡化指令信号中包含的各单电池的均衡化时间的信息。
在步骤S20B中,第一控制部7基于在步骤S10B接收到的各单电池的均衡化时间,设定均衡化对象单电池。此处也与第1、第2实施方式同样,将除均衡化时间为0的单电池,即SOC最小而成为目标SOC的单电池以外的各单电池,设定为均衡化对象单电池。
在步骤S30B中,第一控制部7进行用于进行各个均衡化对象单电池的均衡化控制的独个单电池均衡化处理。在该独个单电池均衡化处理中,对在步骤S20B设定的均衡化对象单电池,逐个地进行个别均衡化。不过,在后述的步骤S50B从均衡化对象排除的单电池不作为步骤S30B的处理对象。另外,步骤S30B的独个单电池均衡化处理的详细情况,之后参照图9的流程图进行说明。
在步骤S50B中,第一控制部7将通过在步骤S30B的独个单电池均衡化处理中结束了均衡化的单电池从均衡化对象排除。由此,将在步骤S30B的独个单电池均衡化处理中SOC与目标SOC一致的单电池从以后的均衡化对象排除。
在步骤S60B中,第一控制部7判断是否有均衡化对象单电池。在其结果是至少还剩下均衡化对象单电池的情况下返回步骤S30B,继续进行独个单电池均衡化处理。另一方面,在均衡化对象单电池一个也不剩的情况下,即全单电池的SOC与目标SOC一致而完成了均衡化的情况下,结束图8的流程图。
在本实施方式的电池管理***中,在CCU1,由第一控制部7执行以上说明的那样的均衡化控制。在该均衡化控制中,至对所有均衡化对象单电池完成均衡化为止,反复地实施步骤S30B的独个单电池均衡化处理。因此,能够将各单电池的SOC调整到目标SOC。
接着,说明步骤S30B的独个单电池均衡化处理。图9是独个单电池均衡化处理的流程图。
在步骤S31B中,第一控制部7在当前的均衡化对象单电池中,选择单电池号码最小的单电池,即配置在最低电位侧的单电池,作为本次的放电对象单电池。不过也可以不仅选择单电池号码最小的单电池,而选择单电池号码最大的单电池。或者,也可以选择其它单电池。只要能够在当前的均衡化对象单电池中选择任一个单电池,就能够选择任意的单电池作为本次的放电对象单电池。
在步骤S32B中,第一控制部7将在步骤S31B选择的本次的放电对象单电池的均衡化时间设定为独个单电池放电时间Tn。作为此时的放电对象单电池的均衡化时间,使用在步骤S10B接收到的均衡化时间,即基于CCU侧接收部14从BCU2接收到的均衡化指令信号的均衡化时间。
在步骤S33B中,第一控制部7在第一计时器8设定在步骤S32B设定的独个单电池放电时间Tn。
在步骤S34B中,第一控制部7开始在步骤S31B中选择的本次的放电对象单电池的均衡化。此时第一控制部7使均衡化部12具有的多个均衡化开关中,与本次的放电对象单电池对应的均衡化开关接通,使其它均衡化开关断开。由此,以令本次的放电对象单电池的正负极间为低阻抗状态开始放电的方式,控制均衡化部12。
在步骤S35B中,第一控制部7使用第一计时器8,判断是否从在步骤S34B开始本次的放电对象单电池的均衡化起经过了独个单电池放电时间Tn。此时,第一计时器8测量在步骤S34B开始本次的放电对象单电池的均衡化起的经过时间,当该经过时间达到在步骤S33B设定的独个单电池放电时间Tn时,对第一控制部7输出通知。第一控制部7在收到来自第一计时器8的通知之前,判断为未经过独个单电池放电时间Tn而停留在步骤S35B,在收到来自第一计时器8的通知时,判断为经过了独个单电池放电时间Tn而前进至步骤S36B。
在步骤S36B中,第一控制部7使在步骤S34B开始的本次的放电对象单电池的均衡化停止。此时,第一控制部7以通过使均衡化部12具有的所有均衡化开关断开来使本次的放电对象单电池的放电停止的方式,控制均衡化部12。
若在步骤S36B中停止本次的放电对象单电池的均衡化,则第一控制部7结束图9的流程图,完成独个单电池均衡化处理。之后,返回图8的流程图,前进至下一个步骤S50B。
根据以上说明的本发明的第3实施方式,不仅能够获得第1实施方式中说明的(1)、(4)~(8),而且能够获得以下的作用效果。
(11)第一控制部7以将多个单电池3中均衡化时间不是0的各单电池设定为均衡化对象单电池(步骤S20B),反复实施对各个均衡化对象单电池的均衡化的方式,控制均衡化部12(步骤S30B,50B)。因此,能够容易地实施多个单电池3的均衡化控制。不过,与第1实施方式相比,至结束所有单电池3的均衡化为止的时间变长,存在CCU1在均衡化时消耗的单电池3的电力增大的情况。
(12)第一控制部7进行的对各个均衡化对象单电池的均衡化包含以下的各处理。
(d1)从均衡化对象单电池中选择放电对象单电池的处理(步骤S31B)
(d2)基于均衡化指令信号,将所选择的放电对象单电池的均衡化时间作为独个单电池放电时间Tn设定到第一计时器8中的处理(步骤S32B,S33B)
(d3)使均衡化部12开始放电对象单电池的放电的处理(步骤S34B)
(d4)如果由第一计时器8测量出的放电对象单电池的放电开始起的经过时间达到独个单电池放电时间Tn,则使均衡化部12停止放电对象单电池的放电的处理(步骤S35B,S36B)
(d5)将结束了放电的放电对象单电池从均衡化对象单电池排除的处理(步骤S50B)
因此,能够在第一控制部7,恰当地进行对各个均衡化对象单电池的均衡化。
在本发明中,因为如以上那样构成CCU1,所以即使针对多个单电池3设置的第一计时器8只有1个,也能够通过一次的均衡化指令信号的接收管理多个单电池3的均衡化。因此,能够实现均衡化中的BCU2的低消耗电力化,能够实现电池***的低消耗电力化。
此外,在本发明中,因为如以上那样构成BCU2,所以能够在规定的时刻执行均衡化。例如,车辆刚刚停止时单电池3的电压不稳定,因此SOC的运算精度变差。因此,通过在车辆停止后的单电池3的电压稳定后的时刻执行SOC的运算和均衡化,能够实现更精密的均衡化。此外,即使进行均衡化而消除多个单电池3的SOC的偏差,由于单电池3的自放电量的差异,也会在时间经过时再次发生SOC的偏差。即使在这样的情况下,也由于能够定期地执行均衡化,而能够一直抑制SOC的偏差。因此,即使在任何时刻令车辆为行驶状态,也能够利用广泛的SOC领域,能够延长利用单电池3的续航距离。
另外,在以上说明的各实施方式中,在BCU2,利用第二控制部16,在第二计时器17设定下一次启动时间,不过也可以在第二计时器17设定好固定值,以使得BCU2定期启动。在这种情况下,也能够获得能够获得同样的效果。此外,采用取代第二计时器17从上位***(未图示)启动BCU2的方式,也能够获得同样的效果。
此外,在以上说明的各实施方式中,CCU1通过均衡化指令信号接收各单电池3的均衡化时间的信息,不过只要是第一控制部7能够计算均衡化时间的信息,也可以接收均衡化时间以外的信息。例如,也可以CCU1接收各单电池3的单电池电压及SOC,使得第一控制部7基于此计算各单电池3的均衡化时间。特别是在单电池电压与SOC的相关性高的单电池3的情况下,也可以取代均衡化时间接收单电池电压,以调整单电池电压使之一致的方式控制第一控制部7。或者,也可以使用单电池控制器IC5检测出的各单电池3的单电池电压,进行各单电池3的均衡化。
此外,也可以在CCU1均衡化结束后,从在第一计时器8设定下一次启动时间起向低消耗电力状态转变。由此,即使BCU2不启动也能够启动CCU1,因此能够进一步实现低消耗电力化。例如,通过使CCU1定期启动而取得各单电池3的信息的时间变化,测量各单电池的自放电量,准确地计算SOH。此外,只要知道自放电量,即使BCU2不启动,也能够在CCU1检测各单电池3的SOC变化,因此能够定期地执行均衡化。由此,能够抑制下一次BCU2启动时的SOC的偏差。
此外,各实施方式中说明的CCU1和单电池3能够成组地作为电池包提供。通过像这样构成,能够将故障和版本升级引起的CCU1及单电池3的交换以电池包单位集中进行交换,因此能够容易地进行它们的交换。此外,BCU2的交换也能够容易地进行。
此外,在上述的各实施方式中,说明了以无线进行CCU1与BCU2间的通信的例子,按照以有线进行通信的方式来也构成能够获得同样的效果。无线的方式一般比有线的电力消耗更大,因此在无线的情况下更容易获得本发明的效果。另外,在有线的情况下,也优选CCU1与BCU2间的通信通过绝缘方式绝缘。例如能够使用光电耦合器,光电MOS继电器,脉冲变压器,数字隔离器,电容器等,公知的绝缘方法。此外,在BCU2与多个CCU1的连接中,能够使用任意的连接方式。例如,能够使用将BCU2与多个CCU1间仅连接CCU1的个数的,所谓的星型连接方式,将CCU1间串联连接,仅将最上位的CCU1与BCU2连接的,所谓的引回型菊花链式连接方式,和仅将最上位与最下位的CCU1与BCU2连接,所谓的单向型菊花链式连接方式等。
在上述的各实施方式中,各单电池3的均衡化优选在车辆停止中,且车辆未通过外部充电器充电时执行。虽然车辆行驶中或者车辆通过外部充电器处于充电动作中时也能够进行均衡化动作,但是这些时候BCU2需要定期地进行充放电容许电力量的计算并向上位***传达,所以难以进行向低消耗电力状态的转变。此外,通过在车辆停止中,且车辆未通过外部充电器充电时进行均衡化动作,能够获取更多的均衡化动作的执行花费的时间。由此,能够减小放电电流,因此能够简化CCU1的结构。例如,当在车辆行驶中或车辆提高外部充电器充电时短时间地进行均衡化动作时,产生大的放电电流引起的发热,存在导致元件的破坏和性能劣化的风险。为了抑制该风险,存在不得不在CCU1使用散热结构的情况。另一方面,通过在车辆停止中,且车辆未通过外部充电器充电时进行均衡化动作,不需要在CCU1使用散热结构,因此能够简化CCU1的结构。
以上说明的各实施方式和各种变形例只是一个例子而已,只要无损于发明的特征,本发明就不限定于这些内容。此外,上述说明中说明了各种实施方式和变形例,而本发明并不限定于这些内容。在本发明的技术的思想的范围内考虑到的其它方式也包含于本发明的范围。
以下的优先权基础申请的公开内容作为引用内容编入此处。
日本专利申请2018-219305(2018年11月22日提出)
附图标记说明
1、1A、1B:单电池控制器(cell controller,CCU)
2:蓄电池控制器(BCU)
3:单电池
4:铅蓄电池
5:单电池控制器IC(cell controller IC)
7:第一控制部
8:第一计时器
9:时间管理部
10:CCU侧无线设备
11:CCU侧天线
12:均衡化部
13:CCU侧发送部
14:CCU侧接收部
15:电源部
16:第二控制部
17:第二计时器
18:BCU侧无线设备
19:BCU侧天线
20:BCU侧发送部
21:BCU侧接收部。
Claims (8)
1.一种单电池控制器,其特征在于,包括:
通过将多个二次电池分别放电或充电来进行所述二次电池的充电状态均衡化的均衡化部;
测量开始进行所述均衡化起的经过时间的第一计时器;
接收包含关于所述二次电池的均衡化时间的信息的均衡化指令信号的接收部;和
第一控制部,其基于所述第一计时器测量出的开始进行所述均衡化起的经过时间和所述接收部接收到的所述均衡化指令信号,控制所述均衡化部,
所述接收部通过一次的所述均衡化指令信号接收对所述多个二次电池而言的所述信息,
所述第一控制部控制所述均衡化部,以将所述多个二次电池中均衡化时间不是0的各单电池设定为均衡化对象单电池,交替地反复实施对所述均衡化对象单电池中奇数单电池的所述均衡化和对所述均衡化对象单电池中偶数单电池的所述均衡化,
对所述奇数单电池的所述均衡化包括:
基于所述均衡化指令信号或更新后的均衡化时间,将所述均衡化对象单电池的所述奇数单电池的最小的均衡化时间作为奇数单电池放电时间设定到所述第一计时器中的处理;
使所述均衡化部开始所述奇数单电池的放电的处理;
如果由所述第一计时器测量出的所述奇数单电池的放电开始起的经过时间达到所述奇数单电池放电时间,则使所述均衡化部停止所述奇数单电池的放电的处理;
基于所述奇数单电池放电时间更新所述均衡化对象单电池的各奇数单电池的均衡化时间的处理;和
将更新后的均衡化时间为0的奇数单电池从所述均衡化对象单电池排除的处理,
对所述偶数单电池的所述均衡化包括:
基于所述均衡化指令信号或更新后的均衡化时间,将所述均衡化对象单电池的所述偶数单电池的最小的均衡化时间作为偶数单电池放电时间设定到所述第一计时器中的处理;
使所述均衡化部开始所述偶数单电池的放电的处理;
如果由所述第一计时器测量出的所述偶数单电池的放电开始起的经过时间达到所述偶数单电池放电时间,则使所述均衡化部停止所述偶数单电池的放电的处理;
基于所述偶数单电池放电时间更新所述均衡化对象单电池的各偶数单电池的均衡化时间的处理;和
将更新后的均衡化时间为0的偶数单电池从所述均衡化对象单电池排除的处理。
2.如权利要求1所述的单电池控制器,其特征在于:
所述接收部通过无线接收所述均衡化指令信号。
3.如权利要求1或2所述的单电池控制器,其特征在于:
包括在所述单电池控制器的异常时使所述单电池控制器停止的时间管理部。
4.一种蓄电池控制器,其能够与权利要求1~3中任一项所述的单电池控制器进行通信,所述蓄电池控制器的特征在于,包括:
对所述多个二次电池的均衡化时间进行运算的第二控制部;和
将包含由所述第二控制部运算出的所述均衡化时间的信息的均衡化指令信号发送到所述单电池控制器的发送部,
所述发送部根据一次的所述均衡化指令信号发送对所述多个二次电池而言的所述信息。
5.如权利要求4所述的蓄电池控制器,其特征在于:
所述发送部通过无线发送所述均衡化指令信号。
6.如权利要求4所述的蓄电池控制器,其特征在于:
所述蓄电池控制器包括测量转变为规定的低消耗电力状态起的时间的第二计时器,
所述第二控制部,在所述第二计时器设定规定的启动时间后,使所述蓄电池控制器转变为所述低消耗电力状态,
如果所述蓄电池控制器转变为所述低消耗电力状态起的经过时间达到所述启动时间,则所述第二计时器使所述蓄电池控制器重新启动。
7.一种电池管理***,其特征在于,包括:
权利要求1~3中任一项所述的单电池控制器;和
权利要求4~6中任一项所述的蓄电池控制器。
8.一种电池***,其特征在于,包括:
权利要求7所述的电池管理***;和
利用所述电池管理***来进行均衡化的多个二次电池。
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