CN114079310A - 电池控制装置和电池*** - Google Patents

电池控制装置和电池*** Download PDF

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庄田隆博
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Abstract

一种电池控制装置，其控制包括串联连接的多个电池单元的电池***，以及绕过每个所述电池单元的旁路电路。从每个所述电池单元执行放电，直到所述电池单元的剩余量减小到预定值。在所述电池单元的所述剩余量减小到所述预定值的情况下，每个所述电池单元被所述旁路电路绕过。在多个所述电池单元的全部的所述剩余量减小到所述预定值的情况下，从多个所述电池单元的全部执行放电。

Description

电池控制装置和电池***
技术领域
本发明涉及一种电池控制装置和电池***。
背景技术
作为控制由多个电池(在下文中，称为“电池单元”)串联连接的电池装置(在下文中，称为“电池包”)的放电的放电***，存在一种已知构造，其中，基于每个电池单元的状态而选择排除放电的电池单元，并且通过绕过排除放电的电池单元而从另一个电池单元执行放电(例如，参考专利文献1)。
专利文献1：JP-A-2013-31247
在专利文献1描述的放电***中，当放电达到放电终止电压的电池单元被选择为排除放电的电池单元，并通过绕过该电池单元而依次从其他电池单元执行放电时，可以执行对所有电池单元的放电而不会剩下放电容量。
然而，作为放电电流的允许值的放电电流限制值和作为供电目的地的***在省电模型中运行所需的电流值的***最小电流值被设置在每个电池单元中。在此，放电电流限制值随着电池剩余量的减小而减小，因此需要选择放电电流限制值减小至***最小电流值的电池单元作为排除放电的电池单元。因此，难以使所有电池单元放电而不剩余放电容量，并且缩短了获得期望输出的时间。
发明内容
本发明考虑到这些情况而做出，并且本发明的目的是提供一种电池控制装置和电池***，其能够通过使用具有高效的放电容量使多个电池单元的全部或除一部分之外放电，并能够延长所获得的期望输出的时间。
根据本发明的一个方面，提供了一种电池控制装置，其控制包括串联连接的多个电池单元的电池***，以及绕过每个所述电池单元的旁路电路。从每个所述电池单元执行放电，直到所述电池单元的剩余量减小到预定值，在所述电池单元的所述剩余量减小到所述预定值的情况下，所述电池单元被所述旁路电路绕过，以及在多个所述电池单元的全部或除其中一部分之外的所述剩余量减小到所述预定值的情况下，从多个所述电池单元的全部或除其中一部分之外执行放电。
根据本发明的另一个方面，提供了一种电池控制装置，其控制包括串联连接的多个电池的电池***，以及绕过每个所述电池的旁路电路。所述电池控制装置执行：第一过程，其对于直到完成放电为止的所述剩余放电量小于其他所述电池的电池，优先通过所述旁路电路执行绕过，从而减小在直到完成多个所述电池的放电为止的剩余放电量中的差，以及第二过程，其在所述第一过程之后完成多个所述电池的放电。
根据本发明的又一方面，提供了一种电池***，包括：多个电池单元，其串联连接；旁路电路，其绕过每个所述电池单元；以及电池控制装置，其控制所述旁路电路。所述电池控制装置从每个所述电池单元执行放电，直到所述电池单元的剩余量减小到预定值，在所述电池单元的所述剩余量减小到所述预定值的情况下，通过所述旁路电路绕过所述电池单元，以及在多个所述电池单元的全部或除其中一部分之外的所述剩余量减小到所述预定值的情况下，从多个所述电池单元的全部或除其中一部分之外执行放电。
根据本发明的又一方面，提供了一种电池***，包括：多个电池，其串联连接；旁路电路，其绕过每个所述电池；以及电池控制装置，其控制所述旁路电路。所述电池控制装置执行：第一过程，其对于直到完成放电为止的所述剩余放电量小于其他所述电池的电池，优先通过所述旁路电路执行绕过，从而减小在直到完成多个所述电池的放电为止的剩余放电量中的差，以及第二过程，其在所述第一过程之后完成多个所述电池的放电。
附图说明
图1是示意性地示出了根据本发明的一实施例的包括电池控制装置的电池***的视图。
图2是用于描述预定值设置方法的图表。
图3是用于描述通过电池控制装置进行电池包的放电控制的时序图。
图4是示意性地示出了根据本发明的另一实施例的包括电池控制装置的电池***的视图。
图5是用于描述比较例的放电控制的时序图。
图6是用于描述如图5中的时序图所示的比较例的放电控制的表。
图7是用于描述本发明的又一实施例的放电控制的时序图。
图8是用于描述如图7中的时序图所示的本发明的另一实施例的放电控制的表。
图9是用于描述如图8中的表所示的放电控制的变型例的表。
图10是用于描述如图7中的时序图所示的放电控制的变型例的时序图。
具体实施方式
以下，将基于本发明的优选实施例进行描述。注意，本发明不限于以下实施例，并且在不超过本发明的主旨的范围内可以适当地修改。另外，在以下实施例中，省略了一些构造的图示或描述，但不言而喻，在不与以下描述的内容产生任何冲突的范围内，公知或众所周知的技术可以适当地应用到省略的技术细节中。
图1是示意性地示出了根据本发明的一实施例的包括电池控制装置100的电池***1的视图。如图所示，电池***1包括电池包10、旁路电路20、以及电池控制装置100。电池包10是包括串联连接的n(n是2或更大的整数)个电池单元C1至Cn的内置车辆或固定电源。虽然没有特别限制，但本实施例的电池包10是回收利用的电池，并且在各电池单元C1至Cn的劣化程度中存在差异。例如，电池单元C1至Cn是诸如锂离子电池和锂离子电容器的二次电池，并且是通过从外部***ES供电而充电，并通过使充入的电能放电而向外部***ES供电。注意，电池***1可以包括串联连接的n(n是2或更大的整数)个电池模块或电池包、以及旁路电路20。
电池包10包括多个电压测量单元12、电流测量单元13、以及电池温度测量单元14。每个电压测量单元12连接在电池单元C1至Cn的每个正极端子和每个负极端子之间。电压测量单元12测量每个电池单元C1至Cn的端子间电压。
电流测量单元13设置在电池包10的电流路径中。电流测量单元13测量电池包10的充电和放电电流。另外，电池温度测量单元14设置在电池包10中。电池温度测量单元14测量电池包10的电池温度。
旁路电路20包括n(n是2或更大的整数)个旁路电路B1至Bn，其中，每个旁路电路B1至Bn都被设置在每个电池单元C1至Cn中。每个旁路电路B1至Bn都包括旁路线路BL和开关S1和S2。旁路线路BL是绕过每个电池单元C1至Cn的电源线。开关S1设置在旁路线路BL中。例如，开关S1为机械开关。开关S2设置在电池单元C1至Cn的每个正极与旁路线路BL的一端之间。例如，开关S2为半导体开关。
在起始端侧的电池单元C1和终端侧的电池单元Cn连接到外部***ES。在所有旁路电路B1至Bn中开关S1被断开并且开关S2被接通的情况下，执行从所有电池单元C1至Cn向外部***ES的放电。另一方面，在任何旁路电路B1至Bn中开关S2被断开并且开关S1被接通的情况下，与任何旁路电路B1至Bn相对应的任何电池单元C1至Cn被绕过。
电池控制装置100连接到电池包10和旁路电路20，并执行电池单元C1至Cn的监视和控制以及旁路电路B1至Bn的切换控制。本实施例的电池控制装置100基于电池单元C1至Cn的剩余电流容量而切换旁路电路B1至Bn。
电池控制装置100包括测量值采集单元101、剩余量计算单元102、存储单元103、以及旁路控制单元104。
测量值采集单元101连接到电压测量单元12、电流测量单元13、以及电池温度测量单元14。测量值采集单元101从电压测量单元12、电流测量单元13、以及电池温度测量单元14中获取测量值，并将测量值存储在存储单元103中。
剩余量计算单元102基于测量值采集单元101获取的测量值计算每个电池单元C1至Cn的剩余量。本实施例的剩余量计算单元102基于测量值采集单元101获取的每个电池单元C1至Cn的电压值的变化而计算每个电池单元C1至Cn的剩余电流容量，并将剩余电流容量存储在存储单元103中。注意，在计算每个电池单元C1至Cn的剩余电流容量中，可以使用其他已知的方法。
存储单元103存储由测量值采集单元101获取的测量值以及由剩余量计算单元102计算的计算值。此外，存储单元103存储由电池控制单元100执行的程序。
旁路控制单元104基于由剩余量计算单元102计算的每个电池单元C1至Cn的剩余电流容量而控制每个旁路电路B1至Bn的开关S1和S2的断开/接通切换。具体而言，在每个电池单元C1至Cn剩余电流容量超过预定值Rp的情况下，旁路控制单元104针对相对应的一个旁路电路B1至Bn而断开开关S1并接通开关S2。即，在这种情况下，电池单元C1至Cn不被绕过。另一方面，在每个电池单元C1至Cn的剩余电流容量减小到预定值Rp或更小的情况下，旁路控制单元104针对相对应的一个旁路电路B1至Bn而断开开关S2并接通开关S1。即，在这种情况下，电池单元C1至Cn被绕过。
在此，对于立即被设置为旁路状态的电池单元C1至Cn，旁路控制单元104继续该旁路状态，直到其他所有电池单元C1至Cn的剩余电流容量减小到预定值Rp。然后，对于所有旁路电路B1至Bn，旁路控制单元104断开开关S1并接通开关S2，从而同时执行从所有电池单元C1至Cn的放电。
图2是用于描述预定值Rp的设置方法的图表。附图中的上图表示出了电池单元C1的剩余电流容量与电池单元C1的放电电流限制值之间的关系。此外，附图中的下图表示出了电池单元C1和C2的剩余电流容量与电池单元C1和C2的放电电流限制值之间的关系。在此，放电电流限制值是从维持构成电池单元C1至Cn的各部件的性能或防止各部件损坏的角度设置的放电电流的允许值。
如图2中的图表所示，在电池单元C1和C2的剩余电流容量从最大状态(满电：Rmax)起减小期间，电池单元C1和C2的放电电流限制值在开始时是恒定的，但从中间起减小。在此，每个电池单元C1至Cn的放电电流限制值彼此不同并且在单元电池C1至Cn之间也不同。另外，每个电池单元C1至Cn的放电电流限制值与剩余电流容量之间的关系也彼此不同并且在电池单元C1至Cn之间也不同。特别地，本实施例的电池包10是回收利用的电池包，并且在各电池单元C1至Cn的劣化程度中存在差异。因此，在本实施例的电池包10中，电池单元C1至Cn之间的放电电流限制值的偏差，或者放电限制电流值与剩余电流容量之间的关系的偏差较大。
另外，从相对应于从电池包10供电的外部***ES的运行情况的角度来看，***标准电流值和***最小电流值都设置在每个电池单元C1至Cn中。***标准电流值是高于***最小电流值的电流值，并且是关于是否对外部***ES的功耗施加限制的阈值。例如，在外部***ES为电动车辆的情况下，***标准电流值对应于在车辆规格中确定的速度内不受任何限制地行驶时的最大功耗的电流值。在每个电池单元C1至Cn的放电电流限制值变为等于或小于***标准电流值的情况下，电动车辆的行驶速度被限制为60km/h或更小，并且外部***ES以省电模式运行。另一方面，***最小电流值是外部***ES以省电模式运行所需的最大电流值。例如，在外部***ES为电动车辆的情况下，***最小电流值对应于车辆以60km/h或更小的速度行驶时的最大功耗电流值。在每个电池单元C1至Cn的放电电流限制值变为等于或小于***最小电流值的情况下，判断不能保证以60km/h的速度行驶，因此车辆的驱动因缺电状态而停止。
在此，预定值Rp被设置，以使预定值Rp与在放电电流限制值和***最小电流值彼此匹配的时间点处的剩余电流容量R0之间的差值ΔR(＝Rp-R0)在所有电池单元C1至Cn中恒定。此外，预定值Rp被设置为等于或大于在放电电流限制值和***标准电流值彼此匹配的时间点处的剩余电流容量R1。另外，在本实施例中，预定值Rp被设置为等于或大于在放电电流限制值从最大值Imax起减小的时间点处的剩余电流容量R2。
图3是用于描述通过电池控制装置100而控制电池包10的放电控制的时序图。如时序图所示，将描述所有电池单元C1至Cn从满电状态起放电的示例。
在所有电池单元C1至Cn都充满电的状态下，电池控制装置100执行从所有电池单元C1至Cn的放电。即，对于所有旁路电路B1至Bn，开关S1被断开，开关S2被接通。电池控制装置100监视由剩余量计算单元102计算的每个电池单元C1至Cn的剩余电流容量，并且总是判断每个电池单元C1至Cn的剩余电流容量是否超过预定值Rp。
在检测到剩余电流容量为预定值Rp的电池单元(例如，附图中所示的C1)的情况下，对于与电池单元C1相对应的旁路电路B1，电池控制装置100断开开关S2并接通开关S1。即，电池控制单元100绕过剩余电流容量减小为预定值Rp的电池单元C1，并且执行从其他所有电池单元C2、C3、...、Cn的放电。
每当检测到剩余电流容量等于或小于预定值Rp的电池单元C2至Cn时，电池控制装置100依次执行以下控制：绕过相对应的电池单元C2至Cn、并执行从其他所有电池单元C3至Cn的放电。例如，如图所示，对于与剩余电流容量为预定值Rp的电池单元C2相对应的旁路电路B2，电池控制装置100断开开关S2并接通开关S1。即，电池控制单元100绕过剩余电流容量减小到预定值Rp的电池单元C2，并且执行从其他所有电池单元C3、...、Cn的放电。
电池控制装置100执行上述过程，直到所有电池单元C1至Cn的剩余电流容量均减小到预定值Rp，并且在所有电池单元C1至Cn的剩余电流容量均减小到预定值Rp之后，对于所有电池单元C1至Cn的旁路电路B1至Bn，电池控制装置100断开开关S1并接通开关S2。即，在所有电池单元C1至Cn的剩余电流容量一致地变为预定值Rp之后，电池控制装置100解除所有电池单元C1至Cn的绕过，并执行从所有电池单元C1至Cn的放电。据此，所有单元电池C1至Cn的放电电流限制值同时减小到***最小电流值。因此，所有电池单元C1至Cn都可以通过使用较大的放电容量来放电。
在此，在除了放电电流限制期之外的放电功率维持恒定的情况下，由于剩余电流容量已减小到预定值Rp的电池单元C1至Cn被依次绕过，因此放电电压依次降低，但放电电流依次升高。因此，可以在电池包10的一个放电循环中长期获得期望输出。
另外，放电电流限制期可以被放到电池包10的一个放电循环中的一个期间(结束期)。特别是，在电动车辆中，在电池单元C1至Cn的放电电流限制值以***标准电流值设为边界值而上下波动的情况下，重复进行省电模式和该模式的解除，从而使用户感到不舒服。在此，在本实施例中，预定值Rp被设置为等于或大于在放电电流限制值和***标准电流值彼此匹配的时间点处的剩余电流容量R1。据此，在电动车辆中，可以防止省电模式和该模式的解除重复进行，并可以祛除用户的不舒服感。
在此，从保证负载运行的角度来看，需要防止放电中的电池***1的总电压[V]低于最低允许总电压VL。例如，最低允许总电压VL是基于负载规格而设定，并在***关联型固定电池***的情况下由DC/AC逆变器的输入电压决定，并在内置车辆电池***的情况下由电动机逆变器的输入电压范围决定。在此，在本实施例中，通过旁路电路B1至Bn对电池单元C1至Cn的旁路控制被执行，从而使电池***1的总电压[V]从开始放电到完成放电都维持为最低允许电压VL或更大。
另外，在本实施例中，在执行由旁路电路B1至Bn进行的电池单元C1至Cn的旁路控制期间，放电功率限制值[W]维持为最低允许放电功率PL或更大。在此，放电功率限制值[W]是通过将电池单元C1至Cn的放电电流限制值中的最小值乘以电池***1的总电压而获得的值。注意，最低允许放电功率PL可以是恒定值或依据各种条件而波动的值。
以上，参照实施例描述了本发明，但本发明不限于上述实施例，并在不超出本发明的主旨的范围内可以进行修改，或者公知或众所周知的技术可以适当地结合到其中。
例如，在上述实施例中，每个电池单元C1至Cn的剩余量被定义为剩余电流容量，但是每个电池单元C1至Cn的剩余量也可以依据每个电池单元C1至Cn的充电状态(SOC)或电压而定义。
此外，在上述实施例中，执行了使所有电池单元C1至Cn放电而直到放电电流限制值减小为***最小电流值的控制。然而，例如，相同的控制可以针对除了正在裂化的电池单元或温度较高的电池单元之外的多个电池单元而被执行。
图4是示意性地示出了根据本发明的另一实施例的包括电池控制装置200的电池***1′的视图。图中所示的电池***1′包括电池包10、旁路电路20、以及电池控制装置200。注意，与上述实施例中相同的构造将采用相同的附图标记，并且将引用与上述实施例相关的描述。
本实施例的电池控制装置200包括剩余放电容量计算单元202，而不是上述实施例中的剩余量计算单元102。电池控制装置200连接到电池包10和旁路电路20，并执行对每个电池单元C1至Cn的监视和控制以及对每个旁路电路B1至Bn的切换控制。电池控制装置200基于直到完成每个电池单元C1至Cn的放电为止的剩余放电容量RD而通过切换每个旁路电路B1至Bn来控制电池包10的放电。注意，在以下描述中，直到完成每个电池单元C1至Cn的放电为止的剩余放电容量RD简称为“剩余放电容量RD”。剩余放电容量RD是在使每个电池单元C1至Cn放电时能够放电至达到放电最终电压的容量。
剩余放电容量计算单元202基于由测量值采集单元101测量的测量值而计算每个电池单元C1至Cn的剩余放电容量RD，并且将剩余放电容量RD存储在存储单元103中。本实施例的剩余放电容量计算单元202通过以下表达式(1)计算每个电池单元C1至Cn的剩余放电容量RD[Ah]：
RD[Ah]＝CC×SOC/100...(1)
假设，CC表示每个电池单元C1至Cn的当前电池容量(本实施例中为电流容量[Ah])，并且剩余放电容量计算单元202通过使用以下表达式(2)的而计算。SOC是每个电池单元C1至Cn的充电状态(SOC)[％]，并且可以通过诸如电流积分法、开路电压获取法(电压法)、以及电流积分法和电压法相结合的方法的各种已知方法来估算。
CC[Ah]＝C0×SOH/100...(2)
假设，C0表示新产品时的每个电池单元C1至Cn的电流容量(Ah)并且被存储在存储单元103中。另外，SOH表示每个电池单元C1至Cn的健康状态(SOH)，并基于由测量值采集单元101获取的测量值而通过剩余放电容量计算单元202进行估算。
作为计算每个电池单元C1至Cn的SOH的方法，可以使用估算随时间推移的SOC的变化和/或随时间推移的内阻的增加的各种已知方法。估算SOH的方法的示例包括通过充放电测试的方法、通过电流积分法的方法、通过开路电压测量的方法、通过端子电压测量的方法、基于模型的方法(上述方法是使用随时间推移的SOC的变化的方法)、通过交流阻抗测量的方法、通过基于模型的自适应数字滤波器的方法、通过从IV特性(电流-电压特性)的线状回归(I-V特性中直线的斜率)的方法、以及通过阶梯响应的方法(上述方法是通过使用随时间推移的内阻的增加而执行估算的方法)。
存储单元103存储由测量值采集单元101获取的测量值和由剩余放电容量计算单元202计算的每个电池单元C1至Cn的剩余放电容量RD的计算值。另外，存储单元103存储由电池控制装置200执行的程序。
旁路控制单元104基于由剩余放电容量计算单元202计算的每个电池单元C1至Cn的剩余放电容量RD而控制每个旁路电路B1至Bn的开关S1和S2的断开/接通切换。具体而言，旁路控制单元104对于剩余放电容量RD比其他电池单元C1至Cn小的电池单元C1至Cn优先通过每个旁路电路B1至Bn而执行绕过，从而使多个电池单元C1至Cn中的剩余放电容量RD中的差值减小(第一过程)。另外，旁路控制单元104通过每个旁路电路B1至Bn而绕过每个电池单元C1至Cn，从而使所有电池单元C1至Cn的剩余放电容量RD在第一过程的执行期间均相等。另外，在执行第一过程后，旁路控制单元104通过旁路电路B1至Bn而串联连接剩余放电容量RD相等的所有电池单元C1至Cn，并执行从所有串联连接的电池单元C1至Cn的放电而直到完成放电(第二过程)。
旁路控制单元104针对与将要绕过的每个电池单元C1至Cn相对应的每个旁路电路B1至Bn而断开开关S2并接通开关S1。另一方面，旁路控制单元104针对与串联连接的电池单元C1至Cn相对应的旁路电路B1至Bn而断开开关S1并接通开关S2。
图5是用于描述比较例的放电控制的时序图。另外，图6是用于描述如图5中的时序图所示的比较例的放电控制的表。如图所示，在比较例的放电控制中，控制了8个电池单元C1至C8的放电。
如图5和图6所示，8个电池单元C1至C8的初始放电剩余容量RD分别假设为100[Ah]、99[Ah]、98[Ah]、95[Ah]、90[Ah]、89[Ah]、87[Ah]和86[Ah]。在比较例的放电控制中，首先，在时刻t0，旁路控制单元(未示出)串联连接8个电池单元C1至C8。对于从时刻t0到t1，执行从8个电池单元C1至C8的放电，直到串联连接的8个电池单元C1至C8的任何一个的剩余放电容量RD达到0[Ah]。具体来说，8个电池单元C1至C8的放电量为86[Ah]，并且初始剩余放电容量RD为最小值86[Ah]的电池单元C8得以完全被放电。
接下来，在时刻t1，旁路控制单元通过旁路电路B8而绕过完全放电的电池单元C8，并且使得7个电池单元C1至C7进入串联连接的状态。对于从时刻t1到t2，执行从7个电池单元C1至C7的放电，直到串联连接的7个电池单元C1至C7的任何一个的剩余放电容量RD达到0[Ah]。具体来说，7个电池单元C1至C7的放电量为1[Ah]，并且剩余放电容量RD为最小值1[Ah]的电池单元C7得以完全被放电。
接下来，在时刻t2，旁路控制单元通过旁路电路B7而绕过完全放电的电池单元C7，并且使得6个电池单元C1至C6进入串联连接的状态。对于从时刻t2到t3，执行从6个电池单元C1至C6的放电，直到串联连接的6个电池单元C1至C6的任何一个的剩余放电容量RD达到0[Ah]。具体来说，6个电池单元C1至C6的放电量为2[Ah]，并且剩余放电容量RD为最小值2[Ah]的电池单元C6得以完全被放电。
接下来，在时刻t3，旁路控制单元通过旁路电路B6而绕过完全放电的电池单元C6，并且使得5个电池单元C1至C5进入串联连接的状态。对于从时刻t3到t4，执行从5个电池单元C1至C5的放电，直到串联连接的5个电池单元C1至C5的任何一个的剩余放电容量RD达到0[Ah]。具体来说，5个电池单元C1至C5的放电量为1[Ah]，并且剩余放电容量RD为最小值1[Ah]的电池单元C5得以完全被放电。
接下来，在时刻t4，旁路控制单元通过旁路电路B5而绕过完全放电的电池单元C5，并且使得4个电池单元C1至C4进入串联连接的状态。对于从时刻t4到t5，执行从4个电池单元C1至C4的放电，直到串联连接的4个电池单元C1至C4的任何一个的剩余放电容量RD达到0[Ah]。具体来说，4个电池单元C1至C4的放电量为5[Ah]，并且剩余放电容量RD为最小值5[Ah]的电池单元C4得以完全被放电。
接下来，在时刻t5，旁路控制单元通过旁路电路B4而绕过完全放电的电池单元C4，并且使得3个电池单元C1至C3进入串联连接的状态。对于从时刻t5到t6，执行从3个电池单元C1至C3的放电，直到串联连接的3个电池单元C1至C3的任何一个的剩余放电容量RD达到0[Ah]。具体来说，3个电池单元C1至C3的放电量为3[Ah]，并且剩余放电容量RD为最小值3[Ah]的电池单元C3得以完全被放电。
接下来，在时刻t6，旁路控制单元通过旁路电路B3而绕过完全放电的电池单元C3，并且使得2个电池单元C1至C2进入串联连接的状态。对于从时刻t6到t7，执行从2个电池单元C1至C2的放电，直到串联连接的2个电池单元C1至C2的任何一个的剩余放电容量RD达到0[Ah]。具体来说，2个电池单元C1至C2的放电量为1[Ah]，并且剩余放电容量RD为最小值1[Ah]的电池单元C2得以完全被放电。
接下来，在时刻t7，旁路控制单元通过旁路电路B2而绕过完全放电的电池单元C2，并且使得1个电池单元C1进入连接状态。对于从时刻t7到t8，执行从1个电池单元C1放电，直到1个连接的电池单元C1的剩余放电容量RD达到0[Ah]。具体来说，1个电池单元C1的放电量为1[Ah]，并且剩余放电容量RD为1[Ah]的电池单元C1得以完全被放电。
在此，从保证负载运行的角度来看，需要防止放电中的电池***的总电压低于最低允许总电压VL。例如，最低允许总电压VL是基于负载规格而被设置，并且在***关联型固定电池***的情况下通过DC/AC逆变器的输入电压而决定，并在内置车辆电池***的情况下通过电动机逆变器的输入电压范围而决定。
然而，在比较例的放电控制中，在串联连接的电池单元C1至C8的数量减小到1至3的时间点处，存在一种担忧：电池***的总电压可能会低于最低允许总电压VL。在此，在本实施例的放电控制中，上述第一过程和第二过程被执行，从而使电池***1的总电压从开始放电到完成放电都维持等于或大于最低允许总电压VL。以下，将详细描述本实施例的放电控制。
图7是用于描述本实施例的放电控制的时序图。另外，图8是用于描述如图7中的时序图所示的本实施例的放电控制的表。如图所示，在本实施例的放电控制中，8个电池单元C1至C8的放电被控制。
如图7和图8所示，8个电池单元C1至C8的初始剩余放电容量RD分别假设为100[Ah]、99[Ah]、98[Ah]、95[Ah]、90[Ah]、89[Ah]、87[Ah]和86[Ah]。在本实施例的放电控制中，旁路控制单元104(参考图1)对于剩余放电容量RD比其他相对较小的电池单元C1至C8优先执行绕过，从而使在多个电池单元C1至C8中的剩余放电容量RD的差减小(第一过程)。在第一过程中，旁路控制单元104从过程的开始到结束持续绕过初始剩余放电容量RD为最小值的电池单元(在图例中为C8)，并绕过其他电池单元(在图例中为C1至C7)或串联连接其他电池单元。据此，所有电池单元C1至C8的剩余放电容量RD一致地变为初始剩余放电容量RD的最小值(在图例中为86Ah)。此外，在第一过程中，旁路控制单元104从过程的开始到结束没有绕过初始剩余放电容量RD为最大值的电池单元(在图例中为C1)并维持电池单元处于连接状态。旁路控制单元104连接或绕过其他电池单元(在图例中为C2至C7)，从而使绕过次数随着剩余放电容量RD越小而进一步增加，从而逐渐减小剩余放电容量RD中的差。注意，在此所述的第一过程仅为示例性的，并可以适当地修改。
在此，在第一过程中，旁路控制单元104选择将被绕过的电池单元C1至C8以满足电池***1′的总电压等于或大于最低允许总电压VL的条件。在示例中，旁路控制单元104从第一过程的开始到结束都串联连接三个或更多电池单元C1至C7以维持电池***1′的总电压大于最低允许总电压VL。
在图7所示的第一过程的示例中，首先，在时刻t1，旁路控制单元104除了绕过除剩余放电容量RD为最小值的电池单元C8之外，还绕过初始剩余放电容量RD相对小于其他电池单元的电池单元C5、C6和C7，并且串联连接初始剩余放电容量RD相对大于其他电池单元的电池单元C1、C2、C3和C4。对于从时刻t1到t2，执行从串联连接的4个电池单元C1至C4的放电。4个电池单元C1至C4的放电量为7[Ah]。注意，例如，电池单元C4的剩余放电容量RD通过将从4个电池单元C1至C4的放电量设置为9[Ah]而也可以减小到作为目标值的86[Ah]。
接下来，在时刻t2，旁路控制单元104除了绕过电池单元C5至C8之外，还绕过电池单元C3，并且串联连接其他电池单元C1、C2和C4。对于从时刻t2到t3，执行从串联连接的3个电池单元C1、C2和C4的放电。从3个电池单元C1、C2和C4的放电量为2[Ah]。据此，电池单元C4的剩余放电容量RD减小到作为目标值的86[Ah]。
接下来，在时刻t3，旁路控制单元104与电池单元C5至C8联合而绕过剩余放电容量RD已减小为目标值的电池单元C4，并且绕过的电池单元C3维持连接状态。对于从时刻t3到t4，执行从串联连接的3个电池单元C1、C2和C3的放电。从3个电池单元C1、C2和C3的放电量为1[Ah]。
接下来，在时刻t4，旁路控制单元104与电池单元C4至C8联合绕过剩余放电容量RD已减小到目标值的电池单元C2和C6，并且维持绕过的电池单元C5和C7处于连接状态。对于从时刻t4到t5，执行从串联连接的4个电池单元C1、C3、C5和C7的放电。从4个电池单元C1、C3、C5和C7的放电量为1[Ah]。据此，电池单元C7的剩余放电容量RD减小到作为目标值的86[Ah]。另外，电池单元C1、C2、C3、C5和C6的剩余放电容量RD一致地变为89[Ah]。
接下来，在时刻t5，旁路控制单元104绕过剩余放电容量RD已减小到目标值的电池单元C4、C7和C8，并且维持绕过的电池单元C2和C6处于连接状态。对于从时刻t5到t6，执行从串联连接的5个电池单元C1、C2、C3、C5和C6的放电。从5个电池单元C1、C2、C3、C5和C6的放电量为3[Ah]。据此，电池单元C1、C2、C3、C5和C6的剩余放电容量RD减小到作为目标值的86[Ah]，并且电池单元C1至C8的剩余放电容量RD一致地变为作为目标值的86[Ah]。
接下来，在时刻t6，旁路控制单元104串联连接所有电池单元C1至C8。对于从时刻t6到完成放电，执行从串联连接的所有电池单元C1至C8的放电(第二过程)。在第二过程中的所有电池单元C1至C8的放电量为86[Ah]。据此，所有电池单元C1至C8完成放电。
如上所述，本实施例的电池控制装置200通过对于剩余放电容量RD比其他电池单元C1至Cn相对小的电池单元C1至Cn优先通过旁路电路B1至Bn执行绕过，而不是如上述比较例中那样依此绕过已完成放电的电池单元C1至Cn，从而执行减小多个电池单元C1至Cn的剩余放电容量RD中的差的第一过程。此外，在执行第一过程之后，电池控制装置200串联连接所有的电池单元C1至Cn，并且从其执行放电，直到完成放电。据此，在执行第一过程之后完成所有电池单元C1至Cn的放电期间，可以维持所有电池单元C1至Cn处于串联连接的状态。因此，在此期间，电池***1′的总电压与上述比较例相比可以维持在较高状态。此外，由于总电压可以维持在较高状态，所以能够从电池包10输出的期望放电功率的时间与上述比较例相比可以进一步延长。
此外，在第一过程中，本实施例的电池控制装置200将多个电池单元C1至Cn的剩余放电容量RD减小到第一过程的开始时刻处的最小值。据此，所有电池单元C1至Cn的放电完成时刻变为一致，并且完成放电的电池单元C1至Cn的旁路时间也变为一致。
此外，本实施例的电池控制装置200选择将被绕过的电池单元C1至Cn，从而使在执行第一过程中的电池***1′的总电压维持为等于或大于电池***1′的最低允许总电压VL。据此，在第一过程中，在防止电池***1′的总电压低于动力***(未示出)的最低允许总电压VL的同时，可以使多个电池单元C1至Cn的剩余放电容量RD一致。
图10是用于描述如图7中的时序图所示的放电控制的变型例的时序图。在图中所示的放电控制中，在执行第一过程中的放电功率限制值[W]被维持为等于或大于最低允许放电功率PL。在此，放电功率限制值[W]是通过将电池单元C1至Cn的放电电流限制值中的最小值乘以电池***1的总电压而获得的值。注意，最低允许放电功率PL可以是恒定值或者是依据各种条件而波动的值。
在上文中，已基于实施例描述了本发明。然而，本发明不限于上述实施例，并且在不超出本发明的主旨的范围内可以进行修改，或者公知或众所周知的技术可以适当地结合到其中。
例如，在上述实施例中，直到完成每个电池单元C1至Cn的放电的剩余放电量由作为电流容量的剩余放电容量RD[Ah]来定义，但是直到完成每个电池单元C1至Cn的放电的剩余放电量也可以由与指标相关的内容来定义，或者也可以用SOC、开路电压(OCV)等来定义。
此外，在上述实施例中，在第一过程中，多个电池单元C1至Cn的剩余放电容量RD被减小到在第一过程的开始时刻处的最小值，但是多个电池单元C1至Cn的剩余放电容量RD也可以被减小而直到剩余放电容量RD小于在第一过程的开始时刻处的最小值。
此外，从使所有电池单元C1至Cn的剩余放电容量RD最终耗尽时的所有电池单元C1至Cn的放电完成时刻维持一致的角度来看，优选多个电池单元C1至Cn的剩余放电容量RD在第一过程中变为一致。然而，不需要在第一过程中使多个电池单元C1至Cn的剩余放电容量RD变为一致，并且多个电池单元C1至Cn的剩余放电容量RD的差可以在第一过程中被减小。
此外，每个时刻中连接的电池单元C1至C8的组合或每个时刻中的每个电池单元C1至C8的放电量仅是说明性的。例如，如图9中的表所示地，每个时刻中连接的电池单元C1至C8的组合可以被选择，或者每个时刻中的每个电池单元C1至C8的放电量可以调整。
在本发明的电池控制装置中，预定值可以是电池单元的剩余电流容量、电池单元的充电率、以及电池单元的电压中的任意一个值。
在本发明的电池控制装置中，预定值可以基于以下数值而设置：作为电池单元的放电电流的允许值的放电电流限制值、作为供电目的地的***以省电模式运行所需的电流值的***最小电流值、***标准电流值，***标准电流值是对所述供电目的地的所述***的功耗施加限制的阈值，其比所述***最小电流值高且比所述放电电流限制值的最大值低。
在本发明的电池控制装置中，预定值被设置成等于或大于放电电流限制值和***标准电流值彼此匹配处的剩余量。
在本发明的电池控制装置中，在通过旁路电路执行绕过电池单元的过程中的电池***的总电压可以等于或大于电池***的最低允许总电压，或者在通过旁路电路执行绕过电池单元的过程中的放电功率限制值可以等于或大于最低允许放电功率。
在本发明的电池控制装置中，在第一过程中，直到完成多个电池的放电为止的剩余放电量可以被减小为等于或小于在第一过程的开始时刻处的最小值。
在本发明的电池控制装置中，在执行第一过程中的电池***的总电压可以等于或大于电池***的最低允许总电压，或者在通过旁路电路而执行绕过电池单元的过程中的防电功率限制值可以等于或大于最低允许放电功率。
根据本发明，依次执行以下控制：绕过剩余量减小到预定值或更小的电池单元、执行从其他电池单元的所有或其中除一部分之外的放电。另外，使得多个电池单元的所有或其中除一部分之外的剩余量与预定值一致，用于多个电池单元的所有或其中除一部分之外的绕过被解除，以及从多个电池单元的所有或其中除一部分之外执行放电。此外，根据本发明，通过对直到完成放电为止的剩余放电量比其他电池小的电池优先执行绕过而减小直到完成多个电池的放电为止的剩余放电量中的差，然后完成多个电池的放电。据此，在多个电池单元的所有或其中除一部分之外中，放电可以高效地通过使用放电容量而执行，并且获得期望输出的时间可以被延长。

Claims (10)

1.一种电池控制装置，其控制包括串联连接的多个电池单元的电池***，以及绕过每个所述电池单元的旁路电路，
其中，从每个所述电池单元执行放电，直到所述电池单元的剩余量减小到预定值，
在所述电池单元的所述剩余量减小到所述预定值的情况下，所述电池单元被所述旁路电路绕过，以及
在多个所述电池单元的全部或除其中一部分之外的所述剩余量减小到所述预定值的情况下，从多个所述电池单元的全部或除其中一部分之外执行放电。
2.根据权利要求1所述的电池控制装置，
其中，所述预定值是所述电池单元的剩余电流容量、所述电池单元的充电率、以及所述电池单元的电压中的任意一个值。
3.根据权利要求1或2所述的电池控制装置，
其中，所述预定值基于放电电流限制值、***最小电流值、以及***标准电流值而设置，所述放电电流限制值是所述电池单元的放电电流的允许值，所述***最小电流值是供电目的地的***以省电模式运行所需的电流值，所述***标准电流值是对所述供电目的地的所述***的功耗施加限制的阈值，其比所述***最小电流值高且比所述放电电流限制值的最大值低。
4.根据权利要求3所述的电池控制装置，
其中，所述预定值被设置成等于或大于所述放电电流限制值与所述***标准电流值相匹配的剩余量。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的电池控制装置，
其中，在通过所述旁路电路执行绕过所述电池单元的过程中的所述电池***的总电压等于或大于所述电池***的最低允许总电压，或者在通过所述旁路电路执行绕过所述电池单元的过程中的放电功率限制值等于或大于最低允许放电功率。
6.一种电池控制装置，其控制包括串联连接的多个电池的电池***，以及绕过每个所述电池的旁路电路，
其中，所述电池控制装置执行：
第一过程，其对于直到完成放电为止的剩余放电量小于其他所述电池的电池，优先通过所述旁路电路执行绕过，从而减小在直到完成多个所述电池的放电为止的所述剩余放电量中的差，以及
第二过程，其在所述第一过程之后完成多个所述电池的放电。
7.根据权利要求6所述的电池控制装置，
其中，在所述第一过程中，直到完成多个所述电池的放电为止的所述剩余放电量被减小为等于或小于所述第一过程开始时刻的最小值。
8.根据权利要求6或7所述的电池控制装置，
其中，在执行所述第一过程中的所述电池***的总电压等于或大于所述电池***的最低允许总电压，或者在执行所述第一过程中的放电功率限制值等于或大于最低允许放电功率。
9.一种电池***，包括：
多个电池单元，其串联连接；
旁路电路，其绕过每个所述电池单元；以及
电池控制装置，其控制所述旁路电路，
其中，所述电池控制装置，
从每个所述电池单元执行放电，直到所述电池单元的剩余量减小到预定值，
在所述电池单元的所述剩余量减小到所述预定值的情况下，通过所述旁路电路绕过所述电池单元，以及
在多个所述电池单元的全部或除其中一部分之外的所述剩余量减小到所述预定值的情况下，从多个所述电池单元的全部或除其中一部分之外执行放电。
10.一种电池***，包括：
多个电池，其串联连接；
旁路电路，其绕过每个所述电池；以及
电池控制装置，其控制所述旁路电路，
其中，所述电池控制装置执行：
第一过程，其对于直到完成放电为止的剩余放电量小于其他所述电池的电池，优先通过所述旁路电路执行绕过，从而减小在直到完成多个所述电池的放电为止的所述剩余放电量中的差，以及
第二过程，其在所述第一过程之后完成多个所述电池的放电。
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