CN115719985A - 蓄电池控制装置、蓄电***和蓄电池控制方法 - Google Patents

蓄电池控制装置、蓄电***和蓄电池控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及蓄电池控制装置、蓄电***和蓄电池控制方法。蓄电池控制装置控制蓄电***，该蓄电***包括与负载串联连接的多个蓄电池、和被配置为将蓄电池旁路的旁路单元。蓄电池控制装置被配置为执行：检测处理，在放电中的电压值等于或小于第一放电阈值的第一放电周期期间，检测由电流传感器检测到的电流值变为零的零电流状态；以及第一旁路处理，响应于在检测处理中检测到零电流状态，利用旁路单元将电压值或荷电状态等于或小于第一放电阈值的蓄电池旁路。

Description

蓄电池控制装置、蓄电***和蓄电池控制方法
技术领域
本公开涉及蓄电池控制装置、蓄电***和蓄电池控制方法。
背景技术
已知存在一种***作为用于控制多个电池串联连接的电池装置的放电的***，其中，基于每个电池的状态选择要避免放电的电池，绕过要避免放电的电池，并且使其他电池放电(例如，参见专利文献JP2013-031247A)。在JP2013-031247A中描述的***中，设置了用于将电池彼此连接和切断的切断开关以及用于连接和切断旁路的旁路开关。
在上述***中，当选择要避免充电和放电的电池并且绕过要避免充电和放电的电池时，为了防止短路的目的，执行从旁路之前的状态经由两个开关都关断的状态到旁路之后的状态的接通/断开切换，在旁路之前的状态下，切断开关接通并且旁路开关断开，在旁路之后的状态下，切断开关断开并且旁路开关接通。因此，当在蓄电池的旁路切换时电池向诸如驱动电机这样的负载放电时，负载立即停止。另外，当在蓄电池的旁路切换时电池用驱动电机的再生电力充电时，立即发生再生无效。
发明内容
本公开提供了一种蓄电池控制装置、蓄电***和蓄电池控制方法，其能够在蓄电池的旁路切换时防止负载的意外瞬时电力故障或再生无效。
一种控制蓄电池***的蓄电池控制装置，所述蓄电池***包括：多个蓄电池，该多个蓄电池与负载串联连接；旁路单元，该旁路单元被配置为将所述蓄电池旁路；以及电流传感器，该电流传感器被配置为检测所述负载的电流值。所述蓄电池控制装置被配置为执行：检测处理，在放电中的所述蓄电池的电压值或荷电状态等于或小于第一放电阈值的第一放电周期期间，检测由所述电流传感器检测到的所述电流值变为零的零电流状态；和第一旁路处理，响应于在所述检测处理中检测到所述零电流状态，利用所述旁路单元将电压值或荷电状态等于或小于所述第一放电阈值的蓄电池旁路。
一种控制蓄电池***的蓄电池控制装置，所述蓄电池***包括：多个蓄电池，该多个蓄电池与发电单元串联连接；旁路单元，该旁路单元被配置为将所述蓄电池旁路；以及电流传感器，该电流传感器被配置为检测所述发电单元的电流值。所述蓄电池控制装置被配置为执行：检测处理，在充电中的所述蓄电池的电压值或荷电状态等于或大于第一充电阈值的第一充电周期期间，检测由所述电流传感器检测到的所述电流值变为零的零电流状态；和第一旁路处理，响应于在所述检测处理中检测到所述零电流状态，利用所述旁路单元将电压值或荷电状态等于或大于所述第一充电阈值的蓄电池旁路。
一种蓄电***包括：多个蓄电池，该多个蓄电池与负载和发电单元串联连接；旁路单元，该旁路单元被配置为将所述蓄电池旁路；电流传感器，该电流传感器被配置为检测所述负载和所述发电单元的电流值；以及上述蓄电池控制装置。
一种蓄电池控制方法，所述蓄电池控制方法使用计算机控制蓄电池***，所述蓄电池***包括：多个蓄电池，该多个蓄电池与负载或发电单元串联连接；旁路单元，该旁路单元被配置为将所述蓄电池旁路；以及电流传感器，该电流传感器被配置为检测所述负载的电流值。所述蓄电池控制方法包括：第一检测处理，在放电中的所述蓄电池的电压值或荷电状态等于或小于预定阈值的周期期间，检测由所述电流传感器检测到的所述电流值变为零的零电流状态；和第一旁路处理，响应于在所述第一检测处理中检测到所述零电流状态，利用所述旁路单元将电压值或荷电状态等于或小于所述预定阈值的蓄电池旁路。
一种蓄电池控制方法，所述蓄电池控制方法使用计算机控制蓄电池***，所述蓄电池***包括：多个蓄电池，该多个蓄电池与负载或发电单元串联连接；旁路单元，该旁路单元被配置为将所述蓄电池旁路；以及电流传感器，该电流传感器被配置为检测所述负载的电流值。所述蓄电池控制方法包括：第二检测处理，在充电中的所述蓄电池的电压值或荷电状态等于或大于预定阈值的周期期间，检测由所述电流传感器检测到的所述电流值变为零的零电流状态；和第二旁路处理，响应于在所述第二检测处理中检测到所述零电流状态，利用所述旁路单元将电压值或荷电状态等于或大于所述预定阈值的蓄电池旁路。
附图说明
图1是示意性地示出根据本公开的实施例的包括控制装置的蓄电***的图。
图2是示出图1中所示的控制装置的功能的框图。
图3A至图3D是示出图2所示的旁路控制单元的旁路控制的时序图。
图4是图2所示的控制装置的放电控制的流程图。
图5是图2所示的控制装置的充电控制的流程图。
具体实施方式
在下文中，将基于优选实施例描述本公开。本公开不限于下面描述的实施例，并且可以在不脱离本公开的主旨的情况下适当地修改实施例。另外，在下面描述的实施例中，尽管省略了对配置的一部分的图示和描述，但是在与下面描述的内容没有矛盾的范围内，公知或众所周知的技术被适当地应用于省略的技术的细节。
图1是示意性地示出根据本公开的实施例的包括控制装置100的蓄电***1的图。如图1所示，蓄电***1包括串联连接的n(n是2以上的整数)个蓄电池C1至Cn、n个旁路电路B1至Bn、n个电压传感器12、电流传感器13、充放电电路15以及控制装置100。蓄电***1是车载电源或固定电源。
蓄电池C1至Cn是蓄电池单元或多个蓄电池单元连接的蓄电池模块或蓄电池组。蓄电池C1至Cn是二次电池，例如锂离子电池和锂离子电容器。尽管没有特别限制，但是根据本实施例的蓄电池C1至Cn从车辆等中使用的用过的电池再生，并且蓄电池C1至Cn的劣化程度存在差异。当蓄电池C1至Cn组合以形成蓄电池***10时，测量蓄电池C1至Cn的劣化状态，根据电池容量选择蓄电池，然后组合蓄电池C1至Cn，使得蓄电***1的总容量满足所需容量。不需要使得蓄电池***10的蓄电池C1至Cn的劣化程度彼此相等，并且蓄电池***10的总容量满足蓄电***1的要求就足够了。
蓄电池C1至Cn中的每一个蓄电池通过充放电电路15从外部***16供应电力来充电，并且将充电的电力放出以向外部***16供应电力。这里，外部***16包括负载、发电机等。当蓄电***1用于车辆中时，驱动电机、空调、各种车载电气部件等用作负载。驱动电机用作负载并且还用作发电机。另外，当蓄电***1固定时，家庭中的家用电器、商用电源***、液晶显示器、通信模块等用作负载，并且光伏发电***等用作发电机。
旁路电路B1至Bn设置为分别对应于蓄电池C1至Cn。旁路电路B1至Bn分别包括旁路线BL、旁路开关S_A1至S_An以及切断开关S_B1至S_Bn。旁路线BL分别是绕过蓄电池C1至Cn的电力线。旁路开关S_A1至S_An分别设置在旁路线BL上。旁路开关S_A1至S_An例如是机械开关。切断开关S_B1至S_Bn分别设置在蓄电池C1至Cn的正电极与旁路线BL的一端之间。例如，切断开关S_B1至S_Bn是半导体开关。
起始端的蓄电池C1通过充放电电路15连接到诸如负载这样的外部***16，终端的蓄电池Cn也连接到诸如负载这样的外部***16。当蓄电池***10的所有旁路电路B1至Bn中的旁路开关S_A1至S_An断开并且切断开关S_B1至S_Bn接通时，蓄电池***10的所有蓄电池C1至Cn串联连接到充放电电路15以及诸如负载的外部***16。另一方面，当蓄电池***10的任意旁路电路Bx中的切断开关S_Bx断开并且旁路开关S_Ax接通时，对应于旁路电路Bx的蓄电池Cx被旁路，其中x是1至n中的任意一个。
蓄电池***10包括电流传感器13和n个电压传感器12。电压传感器12连接在每个蓄电池C1至Cn的正极端子与负极端子之间，并测量相应蓄电池的端子间电压。另外，电流传感器13设置在蓄电池***10的起始端，并且测量蓄电池***10的充电和放电电流，即，在蓄电池***10与外部***16之间流动的电流。
图2是示出图1中所示的控制装置100的功能的框图。如图2所示，控制装置100包括旁路控制单元101、零电流检测单元102和外部***状态判定单元103。
旁路控制单元101控制每个旁路电路Bx的旁路开关S_Ax和切断开关S_Bx的接通/断开切换。旁路控制单元101控制从连接状态经过两个开关都断开的状态到旁路状态的接通/断开切换，在连接状态下，旁路开关S_Ax断开且切断开关S_Bx接通，在旁路状态下，旁路开关S_Ax接通且切断开关S_Bx断开。
零电流检测单元102检测零电流状态的存在与否，在该零电流状态下，在稍后将描述的旁路所需周期期间由电流传感器13测量的电流值变为零。作为零电流状态，例如，当在电动车辆中切换外部***16的电力运行和再生时，可以例示从蓄电池***10到外部***16的放电电流为零或者从外部***16到蓄电池***10的充电电流为零的状态。
外部***状态判定单元103基于从电动车辆的驱动控制装置等输出的外部***状态信息来判定外部***16的运行状态是否为预定运行状态。作为外部***状态信息，可以例示作为电动车辆的负载的驱动电机的所需输出和所需扭矩，以及使作为电动车辆的负载的制动器的电动泵的输出继续的必要性。另外，作为外部***16的预定运行状态，可以例示过渡状态下作为负载的电动车辆的驱动电机需要大扭矩的运行状态，该过渡状态例如为当起动、加速或爬陡坡时。此外，作为外部***16的预定运行状态，可以例示以下状态：当电动车辆以斜坡辅助模式或制动自动保持模式运行时，需要用于作为负载的电动车辆的制动器的电动泵继续输出泵压力以便维持制动的状态。
旁路控制单元101根据由电压传感器12测量的蓄电池C1至Cn的电压值、零电流检测单元102检测到零电流状态的存在与否以及由外部***状态判定单元103判定的外部***16的状态的判定结果来执行蓄电池C1至Cn的旁路控制。在下文中，将描述由旁路控制单元101进行的旁路控制。
图3A至图3D是示出图2所示的旁路控制单元101的旁路控制的时序图。在图3A至图3D中，横轴表示时间，纵轴上的电流I表示由电流传感器13测量的电流值。首先，将描述蓄电池***10放电期间的旁路控制。
图3A中的时间t1是旁路所需周期的起始时间。旁路所需周期是由蓄电池C1至Cn的旁路电路B1至Bn进行旁路切换(从连接状态切换到旁路状态)所需的周期。在放电期间，在时间t1需要被旁路的蓄电池Cx的电压值是通过将余量(例如，0.2V)与放电结束电压V2(例如，2.8V)相加而获得的预定阈值V1(例如，3.0V)，其中x是1至n中的任意一个。
时间t1也是零电流监测周期的起始时间。零电流监测周期是零电流检测单元102监测是否检测到外部***16的零电流状态的周期。零电流监测周期的结束时间是时间t2。在放电期间，在时间t2需要被旁路的蓄电池Cx的电压值是放电结束电压V2。
图3B至图3D中的时间t2也是零电流产生周期的起始时间。零电流产生周期是生成强制零电流状态的周期，在该强制零电流状态期间，蓄电池***10与外部***16之间的充电和放电电流被强制设置为零。零电流产生周期的结束时间是时间t3。在放电期间，在时间t3需要被旁路的蓄电池Cx的电压值是过放电阈值V3。例如，当放电结束电压V2为2.8V时，过放电阈值V3被设置为2.5V，其被设置为略低于放电结束电压V2。
当放电期间的蓄电池C1至Cn中的每一个蓄电池的电压值减小到预定阈值V1并且旁路所需周期和零电流监测周期开始时，旁路控制单元101监测零电流检测单元102是否检测到零电流状态。当零电流检测单元102在旁路所需周期和零电流监测周期期间检测到零电流状态时，旁路控制单元101将需要被旁路的蓄电池Cx从连接状态切换到旁路状态。此时，如上所述，旁路控制单元101控制从旁路开关S_Ax断开且切断开关S_Bx接通的连接状态经过两个开关都断开的状态到旁路开关S_Ax接通且切断开关S_Bx断开的旁路状态的接通/断开切换。
当在从零电流监测周期的起始时间t1到结束时间t2的时段期间，在零电流检测单元102未检测到零电流状态的情况下开始零电流产生周期时，旁路控制单元101通过外部***状态判定单元103监测外部***16的运行状态的判定结果。在外部***状态判定单元103判定外部***16的运行状态在零电流产生周期期间是预定运行状态(驱动电机有高扭矩请求的状态、制动器的电动泵有输出请求的状态等)时，旁路控制单元101不产生零电流状态。另一方面，当外部***状态判定单元103在零电流产生周期期间判定外部***16的运行状态不是预定运行状态时，旁路控制单元101生成零电流状态。
如图3B所示，当外部***16的运行状态在零电流产生周期的起始时间t2处为预定运行状态时，从起始时间t2禁止生成零电流状态，直到外部***16的运行状态变为不是预定运行状态。然后，当外部***16的运行状态不再是预定运行状态时，由旁路控制单元101生成零电流状态。这里，旁路控制单元101断开任意一个旁路电路Bx的旁路开关S_Ax和切断开关S_Bx，以产生零电流状态。例如，旁路控制单元101断开与需要被旁路的蓄电池Cx对应的旁路电路Bx的旁路开关S_Ax和切断开关S_Bx，以产生零电流状态。
如图3C所示，当外部***16的运行状态在零电流产生周期的起始时间t2不是预定运行状态时，在起始时间t2，允许产生零电流状态，并且由旁路控制单元101产生零电流状态。另一方面，如图3D所示，当外部***16的运行状态在从零电流产生周期的起始时间t2到结束时间t3的时段期间保持在预定运行状态时，在从起始时间t2到结束时间t3的时段期间持续禁止产生零电流状态的状态。然后，不管外部***16的运行状态如何，旁路控制单元101在结束时间t3产生零电流状态。
旁路控制单元101将放电中的蓄电池Cx在零电流产生周期期间从连接状态切换到旁路状态，该蓄电池Cx需要被旁路但在零电流监测周期期间不切换到旁路状态。这里，当与需要被旁路的蓄电池Cx对应的旁路电路Bx的旁路开关S_Ax和切断开关S_Bx被切断以产生零电流状态时，仅通过接通旁路电路Bx的旁路开关S_Ax来完成需要被旁路的蓄电池Cx到旁路状态的切换。
代替根据蓄电池C1至Cn中的每一个蓄电池的电压值设置旁路所需周期、零电流监测周期和零电流产生周期的起始时间和结束时间，可以根据蓄电池C1至Cn中的每一个蓄电池的荷电状态(state of charge,SOC)设置旁路所需周期、零电流监测周期和零电流产生周期的起始时间和结束时间。也就是说，与预定阈值V1相对应的荷电状态SOC1可以被设置为在旁路所需周期和零电流监测周期的起始时间t1处的荷电状态，与放电结束电压V2相对应的荷电状态SOC2可以被设置为在零电流监测周期和零电流产生周期的起始时间t2处的荷电状态，并且与过放电阈值V3相对应的荷电状态SOC3可以被设置为在零电流产生周期和旁路所需周期的结束时间t3处的荷电状态。此外，旁路所需周期、零电流监测周期和零电流产生周期的起始时间和结束时间可以根据每个蓄电池C1至Cn的开路电压(OCV)来设置。
接下来，将描述在蓄电池***10的充电期间的旁路控制。在充电期间的旁路所需周期的起始时间t1处的每个蓄电池C1至Cn的电压值是通过从充电结束电压V2’(例如，4.0V)减去余量(例如，0.2V)获得的预定阈值V1’(例如，3.8V)。另外，需要旁路的蓄电池Cx的在零电流监测周期的结束时间t2时的电压值是充电结束电压V2’。此外，需要被旁路的蓄电池Cx在零电流监测周期的结束时间t3的电压值是过充电阈值V3’。例如，当充电结束电压V2’是4.0V时，过充电阈值V3’是4.2V，其被设置为略大于充电结束电压V2’。
当在充电期间蓄电池C1至Cn中的每一个蓄电池的电压值增加到预定阈值V1’，并且旁路所需周期和零电流监测周期开始时，旁路控制单元101监测零电流检测单元102是否检测到零电流状态。当零电流检测单元102在旁路所需周期和零电流监测周期期间检测到零电流状态时，旁路控制单元101将需要被旁路的蓄电池Cx从连接状态切换到旁路状态。此时，如上所述，旁路控制单元101控制从旁路开关S_Ax断开且切断开关S_Bx接通的连接状态经过两个开关都断开的状态到旁路开关S_Ax接通且切断开关S_Bx断开的旁路状态的接通/断开切换。
当在从零电流监测周期的起始时间t1到结束时间t2的时段期间，在零电流检测单元102未检测到零电流状态的情况下开始零电流产生周期时，旁路控制单元101通过外部***状态判定单元103监测外部***16的运行状态的判定结果。当外部***状态判定单元103判定外部***16的运行状态在零电流产生周期期间是预定运行状态(驱动电机处于再生状态等)时，旁路控制单元101不产生零电流状态。另一方面，当外部***状态判定单元103在零电流产生周期期间确定外部***16的运行状态不是预定运行状态时，旁路控制单元101产生零电流状态。
如图3B所示，当外部***16的运行状态在零电流产生周期的起始时间t2处是预定运行状态时，从起始时间t2禁止产生零电流状态，直到外部***16的运行状态变为不是预定运行状态。然后，当外部***16的运行状态不再是预定运行状态时，由旁路控制单元101产生零电流状态。
如图3C所示，当外部***16的运行状态在零电流产生周期的起始时间t2不是预定运行状态时，在起始时间t2，允许产生零电流状态，并且由旁路控制单元101产生零电流状态。另一方面，如图3D所示，当外部***16的运行状态在从零电流产生周期的起始时间t2到结束时间t3的时段期间保持在预定运行状态时，在从起始时间t2到结束时间t3的时段期间持续禁止产生零电流状态的状态。然后，不管外部***16的运行状态如何，旁路控制单元101都在结束时间t3产生零电流状态。
旁路控制单元101将充电中的蓄电池Cx在零电流产生周期期间从连接状态切换到旁路状态，该蓄电池Cx需要被旁路但在零电流监测周期期间不切换到旁路状态。
代替根据每个蓄电池C1至Cn的电压值设置旁路所需周期、零电流监测周期和零电流产生周期的起始时间和结束时间，可以根据每个蓄电池C1至Cn的SOC设置旁路所需周期、零电流监测周期和零电流产生周期的起始时间和结束时间。也就是说，对应于预定阈值V1’的荷电状态SOC1’可以被设置为在旁路所需周期和零电流监测周期的起始时间t1处的荷电状态，对应于充电结束电压V2’的荷电状态SOC2’可以被设置为在零电流监测周期的结束时间t2和零电流产生周期的起始时间t2处的荷电状态，并且对应于过充电阈值V3’的荷电状态SOC3’可以被设置为在零电流产生周期和旁路所需周期的结束时间t3处的荷电状态。此外，旁路所需周期、零电流监测周期和零电流产生周期的起始时间和结束时间可以根据蓄电池C1至Cn中的每一个蓄电池的开路电压来设置。
图4是图2所示的控制装置100的放电控制的流程图。当蓄电***1被设置为放电模式时，开始该流程图中所示的处理，并且该处理进行到步骤S1。
在步骤S1中，旁路控制单元101断开所有旁路开关S_A1至S_An和所有切断开关S_B1至S_Bn。接着，在步骤S2中，旁路控制单元101接通所有的切断开关S_B1至S_Bn。接下来，在步骤S3中，蓄电池***10的放电开始。此时，蓄电池***10的所有蓄电池C1至Cn串联连接。
接下来，在步骤S4中，旁路控制单元101判定由电压传感器12测量的每个蓄电池C1至Cn的电压值是否等于或小于预定阈值V1。当在步骤S4中做出否定判定时，重复步骤S4，并且当在步骤S4中做出肯定判定时，处理进行到步骤S5。
在步骤S5中，旁路控制单元101判定由电压传感器12测量的需要被旁路的蓄电池Cx的电压值是否等于或小于放电结束电压V2。当在步骤S5中做出否定判定时，处理进行到步骤S6，并且当在步骤S5中做出肯定判定时，处理进行到步骤S7。
在步骤S6中，旁路控制单元101判定零电流检测单元102是否检测到零电流状态。当在步骤S6中做出否定判定时，处理进行到步骤S4，并且当在步骤S6中做出肯定判定时，处理进行到步骤S10。
在步骤S7中，旁路控制单元101判定外部***16的运行状态是否被外部***状态判定单元103判定为预定运行状态。当在步骤S7中做出肯定判定时，处理进行到步骤S8，并且当在步骤S7中做出否定判定时，处理进行到步骤S9。
在步骤S8中，旁路控制单元101判定需要被旁路的蓄电池Cx的电压值是否等于或小于过放电阈值V3。当在步骤S8中做出肯定判定时，处理进行到步骤S9，并且当在步骤S8中做出否定判定时，处理进行到步骤S7。
在步骤S9中，旁路控制单元101产生零电流状态。具体地，旁路控制单元101断开任意一个旁路电路Bx的对应的旁路开关S_Ax和对应的切断开关S_Bx，以产生零电流状态。然后，处理从步骤S9进行到步骤S10。
在步骤S10中，旁路控制单元101判定所有蓄电池C1至Cn的放电是否完成。即，在步骤S10中，旁路控制单元101判定是否所有蓄电池C1至Cn都被旁路电路B1至Bn旁路。当在步骤S10中做出否定判定时，处理进行到步骤S11，并且当在步骤S10中做出肯定判定时，处理进行到步骤S12。
在步骤S11中，旁路控制单元101将需要被旁路的蓄电池Cx从连接状态切换到旁路状态。然后，处理从步骤S11进行到步骤S4。
另一方面，在步骤S12中，蓄电池***10的放电停止。接下来，在步骤S13中，旁路控制单元101断开与蓄电池***10的所有蓄电池C1至Cn对应的旁路电路B1至Bn的旁路开关S_A1至S_An。此时，所有的切断开关S_B1至S_Bn已经断开。这是放电控制的结束。
图5是图2所示的控制装置100的充电控制的流程图。当蓄电***1被设置为充电模式时，开始该流程图中所示的处理，并且处理进行到步骤S101。
在步骤S101中，旁路控制单元101断开所有旁路开关S_A1至S_An和所有切断开关S_B1至S_Bn。接着，在步骤S102中，旁路控制单元101接通所有的切断开关S_B1至S_Bn。接下来，在步骤S103中，蓄电池***10的充电开始。此时，蓄电池***10的所有蓄电池C1至Cn串联连接。
接下来，在步骤S104中，旁路控制单元101判定由电压传感器12测量的每个蓄电池C1至Cn的电压值是否等于或大于预定阈值V1’。当在步骤S104中做出否定判定时，重复步骤S104，并且当在步骤S104中做出肯定判定时，处理进行到步骤S105。
在步骤S105中，旁路控制单元101判定由电压传感器12测量的需要被旁路的蓄电池Cx的电压值是否等于或大于充电结束电压V2’。当在步骤S105中做出否定判定时，处理进行到步骤S106，并且当在步骤S105中做出肯定判定时，处理进行到步骤S107。
在步骤S106中，旁路控制单元101判定零电流检测单元102是否检测到零电流状态。当在步骤S106中做出否定判定时，处理进行到步骤S104，并且当在步骤S106中做出肯定判定时，处理进行到步骤S110。
在步骤S107中，旁路控制单元101判定外部***16的运行状态是否被外部***状态判定单元103判定为预定运行状态。当在步骤S107中做出肯定判定时，处理进行到步骤S108，并且当在步骤S107中做出否定判定时，处理进行到步骤S109。
在步骤S108中，旁路控制单元101判定需要被旁路的蓄电池Cx的电压值是否等于或大于过充电阈值V3’。当在步骤S108中做出肯定判定时，处理进行到步骤S109，并且当在步骤S108中做出否定判定时，处理进行到步骤S107。
在步骤S109中，旁路控制单元101产生零电流状态。具体地，旁路控制单元101断开任意一个旁路电路Bx的对应的旁路开关S_Ax和对应的切断开关S_Bx，以产生零电流状态。然后，处理从步骤S109进行到步骤S110。
在步骤S110中，旁路控制单元101判定是否完成对所有蓄电池C1至Cn的充电。即，在步骤S110中，旁路控制单元101判定是否所有蓄电池C1至Cn都被旁路电路B1至Bn旁路。当在步骤S110中做出否定判定时，处理进行到步骤S111，并且当在步骤S110中做出肯定判定时，处理进行到步骤S112。
在步骤S111中，旁路控制单元101将需要被旁路的蓄电池C1至Cn从连接状态切换到旁路状态。然后，处理从步骤S111进行到步骤S104。
另一方面，在步骤S112中，蓄电池***10的充电停止。接下来，在步骤S113中，旁路控制单元101断开与蓄电池***10的所有蓄电池C1至Cn对应的旁路电路B1至Bn的旁路开关S_A1至S_An。此时，所有的切断开关S_B1至S_Bn已经断开。这是充电控制的结束。
如上所述，当蓄电***1放电时，根据本实施例的控制装置100执行检测处理和第一旁路处理。在检测处理中，控制装置100在放电中的蓄电池C1至Cn中的每一个蓄电池的电压值等于或小于预定阈值V1的旁路所需周期和零电流监测周期中，检测由电流传感器13所检测到的电流值变为零的零电流状态。此外，当在检测处理中检测到零电流状态时，控制装置100通过旁路电路Bx将电压值等于或小于预定阈值V1的需要被旁路的蓄电池Cx旁路。
这里，当需要被旁路的蓄电池Cx从连接状态切换到旁路状态时，从防止短路的角度来看，执行从旁路开关S_Ax断开并且切断开关S_Bx接通的连接状态经由两个开关都切断开的状态到旁路开关S_Ax接通并且切断开关S_Bx断开的旁路状态的接通/断开切换。因此，当在蓄电***1放电时需要被旁路的蓄电池Cx从连接状态切换到旁路状态时，从蓄电***1到外部***16的放电立即停止。此时，如果外部***16的负载处于运行中，则负载立即停止。
因此，当根据外部***16的运行状态从蓄电***1到外部***16的放电电流变为零时，例如当外部***16从电力运行切换到再生时，根据本实施例的控制装置100将需要旁路的蓄电池Cx从连接状态切换到旁路状态。因此，当需要被旁路的蓄电池Cx在蓄电***1放电时从连接状态切换到旁路状态时，能够防止在外部***16的负载中发生意外的瞬时电力故障。
另外，当蓄电***1充电时，根据本实施例的控制装置100执行检测处理和第一旁路处理。在检测处理中，控制装置100在充电中的蓄电池C1至Cn中的每一个蓄电池的电压值等于或大于预定阈值V1’的旁路所需周期和零电流监测周期中，检测由电流传感器13所检测到的电流值变为零的零电流状态。此外，当在检测处理中检测到零电流状态时，控制装置100通过旁路电路Bx将电压值等于或大于预定阈值V1’的需要被旁路的蓄电池Cx旁路。
这里，当需要被旁路的蓄电池Cx在蓄电***1充电时从连接状态切换到旁路状态时，从外部***16的发电***到蓄电***1的充电立即停止。此时，如果执行电动车辆的驱动电机的再生输出的外部***16的发电***处于再生操作下，则再生无效立即发生在外部***16的发电***中。
因此，当从外部***16的发电***到蓄电***1的充电电流根据外部***16的运行状态变为零时，例如当外部***16从再生切换到电力运行时，根据本实施例的控制装置100将需要旁路的蓄电池Cx从连接状态切换到旁路状态。因此，当需要旁路的蓄电池Cx在蓄电***1充电时从连接状态切换到旁路状态时，能够防止在外部***16的发电***中发生再生无效。
当蓄电***1放电时，根据本实施例的控制装置100执行零电流处理和第二旁路处理。在零电流处理中，控制装置100在零电流产生周期中将从蓄电***1到外部***16的放电电流设置为零，在零电流产生周期期间，放电中的每个蓄电池C1至Cn的电压值等于或小于放电结束电压V2且等于或大于过放电阈值V3，放电结束电压V2低于预定阈值V1，过放电阈值V3低于放电结束电压V2。此外，当执行零电流处理时，控制装置100通过旁路电路Bx将电压值等于或小于放电结束电压V2且等于或大于过放电阈值V3这样的需要被旁路的蓄电池Cx旁路。也就是说，当在放电期间在零电流监测周期期间未检测到零电流状态时，在蓄电池Cx过度放电之前，控制装置100强制产生零电流状态，并且将需要被旁路的蓄电池Cx从连接状态切换到旁路状态。结果，能够防止蓄电池C1至Cn的过放电，与此同时抑制外部***16的负载的意外瞬时电力故障的发生。
当蓄电***1充电时，根据本实施例的控制装置100执行零电流处理和第二旁路处理。在零电流处理中，控制装置100在零电流产生周期中将从外部***16到蓄电***1的充电电流设置为零，在零电流产生周期期间，充电中的每个蓄电池C1至Cn的电压值等于或大于充电结束电压V2’且等于或小于过充电阈值V3’，充电结束电压V2’大于预定阈值V1’，过充电阈值V3’大于充电结束电压V2’。此外，当执行零电流处理时，控制装置100通过旁路电路Bx将电压值等于或大于充电结束电压V2’且等于或小于过充电阈值V3’这样的需要被旁路的蓄电池Cx旁路。也就是说，当在充电期间在零电流监测周期期间未检测到零电流状态时，在蓄电池Cx过充电之前，控制装置100强制产生零电流状态，并且将需要被旁路的蓄电池Cx从连接状态切换到旁路状态。结果，能够防止蓄电池C1至Cn的过充电，与此同时抑制外部***16的发电***的再生无效的发生。
当蓄电***1放电时，在外部***16从零电流产生周期的起始时间t2处于预定运行状态(高扭矩请求、扭矩输出继续请求等)的同时，根据本实施例的控制装置100不产生零电流状态。然后，在外部***16不再处于预定运行状态之后或在零电流产生周期的结束时间t3处，控制装置100产生零电流状态。也就是说，当外部***16的负载处于应避免瞬时电力故障的运行状态时，诸如当车辆正在爬坡时或当车辆以斜坡辅助模式操作时，控制装置100在运行状态结束之后产生零电流状态，或者在需要被旁路的蓄电池Cx的电压值减小到过放电阈值V3的时间点处产生零电流状态。结果，能够在外部***16的负载处于应当避免瞬时电力故障的运行状态的同时尽可能避免需要被旁路的蓄电池Cx的旁路切换，并且能够防止蓄电池C1至Cn的过度放电。
当蓄电***1充电时，在外部***16从零电流产生周期的起始时间t2处于预定运行状态(例如，再生控制的执行)时，根据本实施例的控制装置100不产生零电流状态。然后，控制装置100在外部***16不再处于预定运行状态之后或在零电流产生周期的结束时间t3处产生零电流状态。也就是说，当外部***16的发电***处于应避免再生无效的运行状态时，例如当执行外部***16的再生控制时，控制装置100在运行状态结束之后产生零电流状态，或者在需要被旁路的蓄电池Cx的电压值增大到过充电阈值V3’的时间点产生零电流状态。结果，能够在外部***16的发电***处于应当避免再生无效的运行状态的同时尽可能避免需要被旁路的蓄电池Cx的旁路切换，并且能够防止蓄电池C1至Cn的过充电。
尽管上面已经基于实施例描述了本公开，但是本公开不限于上述实施例，并且可以在不脱离本公开的精神的情况下进行修改，或者可以适当地组合公知或众所周知的技术。
例如，在上述实施例中，已经描述了包括一个蓄电池***10的蓄电***1作为示例，但是本公开也可以应用于包括两个以上的蓄电池***10的蓄电***。尽管在零电流监测周期的结束时间t2(零电流产生周期的起始时间t2)处的蓄电池C1至Cn的电压值被设置为放电结束电压V2或充电结束电压V2’，但是在零电流产生周期的结束时间t3处的蓄电池C1至Cn的电压值可以被设置为放电结束电压或充电结束电压。在这种情况下，在零电流监测周期的结束时间t2(零电流产生周期的起始时间t2)处的蓄电池C1至Cn的电压值可以被设置为通过将余量相加到放电结束电压而获得的放电阈值或通过从充电结束电压减去余量而获得的充电阈值。此外，在旁路所需周期和零电流监测周期的起始时间t1处的蓄电池C1至Cn的电压值可以被设置为通过将余量相加到零电流监测周期的结束时间t2处的放电阈值而获得的放电阈值或通过从零电流监测周期的结束时间t2处的充电阈值减去余量而获得的充电阈值。
在上述实施例中，根据蓄电池C1至Cn的电压值设置在旁路所需周期和零电流监测周期的起始时间t1处的放电阈值和充电阈值、在零电流监测周期的结束时间t2(零电流产生周期的起始时间t2)处的放电阈值和充电阈值、以及在零电流产生周期和旁路所需周期的结束时间t3处的放电阈值和充电阈值。然而，放电阈值和充电阈值可以根据蓄电池C1至Cn中的每一个蓄电池的荷电状态(SOC)来设置。此外，可以根据蓄电池C1至Cn中的每一个蓄电池的开路电压来设置放电阈值和充电阈值。
在上述实施例中，作为示例描述了利用使用过的蓄电池的蓄电***1，但是本公开也可以应用于使用新蓄电池的蓄电***。即使要使用的蓄电池是新的，由于制造差异和由使用引起的劣化的差异，蓄电池的容量也是不同的，因此通过应用本公开实现了与上述实施例相同的效果。
在上述实施例中，执行强制产生零电流状态的处理，但是该处理的执行不是必需的。例如，如果在零电流监测周期期间零电流状态的出现频率足够高，则不需要执行该处理。
根据本公开的第一方面，蓄电池控制装置(100)控制蓄电池***(10)，该蓄电池***(10)包括：与负载(16)串联连接的多个蓄电池(C1至Cn)、被配置为将蓄电池(C1至Cn)旁路的旁路单元(B1至Bn)、以及被配置为检测负载(16)的电流值的电流传感器(13)。蓄电池控制装置(100)被配置为执行：检测处理，在放电中的蓄电池(C1至Cn)的电压值或荷电状态等于或小于第一放电阈值(V1)的第一放电周期期间，检测由电流传感器(13)检测到的电流值变为零的零电流状态；以及第一旁路处理，响应于在检测处理中检测零电流状态，利用旁路单元(B1至Bn)将电压值或荷电状态等于或小于第一放电阈值(V1)的蓄电池(C1至Cn)旁路。
根据本公开的第二方面，蓄电池控制装置(100)被配置为执行：零电流处理，在放电中的蓄电池(C1至Cn)的电压值或荷电状态等于或小于第二放电阈值(V2)并且等于或大于第三放电阈值(V3)的第二放电周期期间，将从蓄电池(C1至Cn)到负载(16)的放电电流设置为零，其中，第二放电阈值(V2)低于第一放电阈值(V1)，第三放电阈值(V3)低于第二放电阈值(V2)；以及第二旁路处理，响应于执行零电流处理，利用旁路单元(B1至Bn)将电压值或荷电状态等于或小于第二放电阈值(V2)并且等于或大于第三放电阈值(V3)的蓄电池(C1至Cn)旁路。
根据本公开的第三方面，在负载(16)处于预定运行状态的同时，从第二放电周期的起始时间开始禁止零电流处理的执行，并且在负载(16)不再处于预定运行状态之后或在第二放电周期的结束时间允许零电流处理的执行。
根据本公开的第四方面，蓄电池控制装置(100)控制蓄电池***(10)，该蓄电池***(10)包括与发电单元(16)串联连接的多个蓄电池(C1至Cn)、被配置为将蓄电池(C1至Cn)旁路的旁路单元(B1至Bn)、以及被配置为检测发电单元(16)的电流值的电流传感器(13)。蓄电池控制装置(100)被配置为执行：检测处理，在充电中的蓄电池(C1至Cn)的电压值或荷电状态等于或大于第一充电阈值(V1’)的第一充电周期期间，检测由电流传感器(13)检测到的电流值变为零的零电流状态；以及第一旁路处理，响应于在检测处理中检测零电流状态，利用旁路单元(B1至Bn)将电压值或荷电状态等于或大于第一充电阈值(V1’)的蓄电池(C1至Cn)旁路。
根据本公开的第五方面，蓄电池控制装置(100)被配置为执行：零电流处理，在充电中的蓄电池(C1至Cn)的电压值或荷电状态等于或大于第二充电阈值(V2’)且等于或小于第三充电阈值(V3’)第二充电周期期间，将从发电单元(16)到蓄电池(C1至Cn)的充电电流设置为零，该第二充电阈值(V2’)大于第一充电阈值(V1’)，该第三充电阈值(V3’)大于第二充电阈值(V2’)；以及第二旁路处理，响应于零电流处理的执行，利用旁路单元(B1至Bn)将电压值或荷电状态等于或大于第二电荷阈值(V2’)并且等于或小于第三电荷阈值(V3’)的蓄电池(C1至Cn)旁路。
根据本公开的第六方面，在发电单元(16)处于预定运行状态的同时，从第二充电周期的起始时间开始禁止零电流处理的执行，并且在发电单元(16)不再处于预定运行状态之后或在第二充电周期的结束时间处允许零电流处理的执行。
根据本公开的第七方面，一种蓄电***包括：与负载(16)和发电单元(16)串联连接的多个蓄电池(C1至Cn)；被配置为将蓄电池(C1至Cn)旁路的旁路单元(B1至Bn)；被配置为检测负载(16)和发电单元(16)的电流值的电流传感器(13)；以及具有上述第一方面至第六方面中任一方面的配置的蓄电池控制装置。
根据本公开的第八方面，一种蓄电池控制方法，其使用计算机控制蓄电池***(10)，该蓄电池***(10)包括：与负载(16)或发电单元(16)串联连接的多个蓄电池(C1至Cn)、被配置为将蓄电池(C1至Cn)旁路的旁路单元(B1至Bn)、以及被配置为检测负载(16)的电流值的电流传感器(13)。蓄电池控制方法包括：第一检测处理，在放电中的蓄电池(C1至Cn)的电压值或荷电状态等于或小于预定阈值的周期期间，检测由电流传感器(13)检测到的电流值变为零的零电流状态；以及第一旁路处理，响应于在第一检测处理中检测到零电流状态，利用旁路单元(B1至Bn)将电压值或荷电状态等于或小于预定阈值的蓄电池(C1至Cn)旁路。
根据本公开的第九方面，一种蓄电池控制方法，其使用计算机控制蓄电池***(10)，蓄电池***(10)包括与负载(16)或发电单元(16)串联连接的多个蓄电池(C1至Cn)、被配置为将蓄电池(C1至Cn)旁路的旁路单元(B1至Bn)、以及被配置为检测负载(16)的电流值的电流传感器(13)。该蓄电池控制方法包括：第二检测处理，在充电中的蓄电池(C1至Cn)的电压值或荷电状态等于或大于预定阈值的周期期间，检测由电流传感器(13)检测到的电流值变为零的零电流状态；以及第二旁路处理，响应于在第二检测处理中检测到零电流状态，利用旁路单元(B1至Bn)将电压值或荷电状态等于或大于预定阈值的蓄电池(C1至Cn)旁路。
根据本公开，能够在蓄电池(C1至Cn)的旁路切换时防止负载(16)的意外瞬时电力故障或再生无效。

Claims (9)

1.一种控制蓄电池***的蓄电池控制装置，所述蓄电池***包括：多个蓄电池，该多个蓄电池与负载串联连接；旁路单元，该旁路单元被配置为将所述蓄电池旁路；以及电流传感器，该电流传感器被配置为检测所述负载的电流值，其中，
所述蓄电池控制装置被配置为执行：
检测处理，在放电中的所述蓄电池的电压值或荷电状态等于或小于第一放电阈值的第一放电周期期间，检测由所述电流传感器检测到的所述电流值变为零的零电流状态；和
第一旁路处理，响应于在所述检测处理中检测到所述零电流状态，利用所述旁路单元将电压值或荷电状态等于或小于所述第一放电阈值的蓄电池旁路。
2.根据权利要求1所述的蓄电池控制装置，其中，所述蓄电池控制装置被配置为执行：
零电流处理，在放电中的所述蓄电池的电压值或荷电状态等于或小于第二放电阈值并且等于或大于第三放电阈值的第二放电周期期间，将从所述蓄电池到所述负载的放电电流设置为零，其中，所述第二放电阈值小于所述第一放电阈值，所述第三放电阈值小于所述第二放电阈值；以及
第二旁路处理，响应于所述零电流处理的执行，利用所述旁路单元将电压值或荷电状态等于或小于所述第二放电阈值且等于或大于所述第三放电阈值的蓄电池旁路。
3.根据权利要求2所述的蓄电池控制装置，
其中，在所述负载处于预定运行状态时，从所述第二放电周期的起始时间开始禁止所述零电流处理的执行，并且在所述负载不再处于所述预定运行状态之后或在所述第二放电周期的结束时间，允许所述零电流处理的执行。
4.一种控制蓄电池***的蓄电池控制装置，所述蓄电池***包括：多个蓄电池，该多个蓄电池与发电单元串联连接；旁路单元，该旁路单元被配置为将所述蓄电池旁路；以及电流传感器，该电流传感器被配置为检测所述发电单元的电流值，其中，
所述蓄电池控制装置被配置为执行：
检测处理，在充电中的所述蓄电池的电压值或荷电状态等于或大于第一充电阈值的第一充电周期期间，检测由所述电流传感器检测到的所述电流值变为零的零电流状态；和
第一旁路处理，响应于在所述检测处理中检测到所述零电流状态，利用所述旁路单元将电压值或荷电状态等于或大于所述第一充电阈值的蓄电池旁路。
5.根据权利要求4所述的蓄电池控制装置，其中，所述蓄电池控制装置被配置为执行：
零电流处理，在充电中的所述蓄电池的电压值或荷电状态等于或大于第二充电阈值并且等于或小于第三充电阈值的第二充电周期期间，将从所述发电单元到所述蓄电池的充电电流设置为零，其中，所述第二充电阈值大于所述第一充电阈值，所述第三充电阈值大于所述第二充电阈值；以及
第二旁路处理，响应于所述零电流处理的执行，利用所述旁路单元将电压值或荷电状态等于或大于所述第二充电阈值并且等于或小于所述第三充电阈值的蓄电池旁路。
6.根据权利要求5所述的蓄电池控制装置，
其中，在所述发电单元处于预定运行状态时，从所述第二充电周期的起始时间开始禁止所述零电流处理的执行，并且在所述发电单元不再处于所述预定运行状态之后或在所述第二充电周期的结束时间，允许所述零电流处理的执行。
7.一种蓄电***，包括：
多个蓄电池，该多个蓄电池与负载和发电单元串联连接；
旁路单元，该旁路单元被配置为将所述蓄电池旁路；
电流传感器，该电流传感器被配置为检测所述负载和所述发电单元的电流值；以及
根据权利要求1至6中任一项所述的蓄电池控制装置。
8.一种蓄电池控制方法，所述蓄电池控制方法用于使用计算机控制蓄电池***，所述蓄电池***包括：多个蓄电池，该多个蓄电池与负载或发电单元串联连接；旁路单元，该旁路单元被配置为将所述蓄电池旁路；以及电流传感器，该电流传感器被配置为检测所述负载的电流值，所述蓄电池控制方法包括：
第一检测处理，在放电中的所述蓄电池的电压值或荷电状态等于或小于预定阈值的周期期间，检测由所述电流传感器检测到的所述电流值变为零的零电流状态；和
第一旁路处理，响应于在所述第一检测处理中检测到所述零电流状态，利用所述旁路单元将电压值或荷电状态等于或小于所述预定阈值的蓄电池旁路。
9.一种蓄电池控制方法，所述蓄电池控制方法用于使用计算机控制蓄电池***，所述蓄电池***包括：多个蓄电池，该多个蓄电池与负载或发电单元串联连接；旁路单元，该旁路单元被配置为将所述蓄电池旁路；以及电流传感器，该电流传感器被配置为检测所述负载的电流值，所述蓄电池控制方法包括：
第二检测处理，在充电中的所述蓄电池的电压值或荷电状态等于或大于预定阈值的周期期间，检测由所述电流传感器检测到的所述电流值变为零的零电流状态；和
第二旁路处理，响应于在所述第二检测处理中检测到所述零电流状态，利用所述旁路单元将电压值或荷电状态等于或大于所述预定阈值的蓄电池旁路。
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