專利名稱：電池控制裝置及搭載了該電池控制裝置的車輛系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及搭載了二次電池等電池的電池控制裝置及搭載了該電池控制裝置的車輛系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
作為應(yīng)對(duì)地球溫室化等環(huán)境問題的應(yīng)對(duì)策略，推進(jìn)了二次電池的普及。公知在汽車或鐵道等中搭載鉛、鎳氫、鋰電池等二次電池，并利用通過再生制動(dòng)器獲得的電力對(duì)蓄電池進(jìn)行充電，將該電力用于加速等時(shí)，從而改善了燃料消耗率。一般，二次電池因反復(fù)充放電周期，因此加快了劣化。劣化指標(biāo)有電容和內(nèi)部電阻這兩個(gè)指標(biāo)。伴隨著劣化的加快，電容減少，且內(nèi)部電阻增加。為了設(shè)計(jì)歷經(jīng)長時(shí)間充電由再生制動(dòng)器產(chǎn)生的大電流且在放電時(shí)起到輔助作用的系統(tǒng)，二次電池的長壽命化是必須的。作為長壽命化的第一現(xiàn)有技術(shù)，其目的在于利用電池的充放電控制保護(hù)電池，并根據(jù)電池的溫度、電壓使充電或放電停止，或者控制充電電流值或放電電流值，以防止過充電及過放電，由此防止電池的劣化。另外，作為第二現(xiàn)有技術(shù)，其目的在于維持車輛的行駛性能，由于電池具有隨著放電深度的推進(jìn)而電池的最大可使用輸出逐漸下降的特性，因此在最大可使用輸出和車輛所要求的輸出變得相等時(shí)，按照開始利用發(fā)電機(jī)進(jìn)行電池充電的方式進(jìn)行控制，從而車輛始終做到最大輸出(專利文獻(xiàn)1)。作為第三現(xiàn)有技術(shù)，記載在專利文獻(xiàn)2中。該方法根據(jù)電池的充電狀態(tài)對(duì)輸出設(shè)定限制。另外，也有專利文獻(xiàn)3所述的抑制電池劣化的控制方法。在判斷出電池的劣化速度大于基準(zhǔn)的情況下，進(jìn)行劣化抑制控制。專利文獻(xiàn)1 JP特開平8-61193號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2 JP特開2007-151216號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)3 JP特開2007-323999號(hào)公報(bào)在這些現(xiàn)有的電池控制裝置中，無論是在二次電池由多個(gè)模塊構(gòu)成的情況下還是在需要放電的情況下，一般在各模塊之間使各模塊均等地放電。其結(jié)果，各模塊的電流波形為長時(shí)間持續(xù)放電的波形?？墒?，在二次電池中，如果持續(xù)進(jìn)行長時(shí)間放電，則產(chǎn)生電池的內(nèi)部電阻上升且劣化加速的問題。該原因被推測(cè)為是因?yàn)榘殡S著連續(xù)放電，在電極與電解液之間過度蓄積了離子，由此導(dǎo)致在電極表面上使離子傳導(dǎo)性小的物質(zhì)生長。作為解決該問題的最簡(jiǎn)便的方法，通過在放電過程中使放電一齊停止，不進(jìn)行規(guī)定時(shí)間以上的放電，從而防止離子的過度蓄積，但是如果采用該方法，則充放電電量減少與放電一齊停止的程度相應(yīng)的量，能源節(jié)省效果會(huì)降低
發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種在搭載了二次電池的電池控制裝置中既滿足電池的目標(biāo)壽命又不會(huì)增加電池容量的、進(jìn)行盡可能大量的充放電的電池控制裝置。為了解決上述課題，在本發(fā)明的電池控制裝置中，采用如下技術(shù)手段。即(1) 一種電池控制裝置，并聯(lián)連接了具備電池和電池監(jiān)視單元的模塊，該電池監(jiān)視單元由該電池的電流檢測(cè)部件、電壓檢測(cè)部件以及溫度傳感器構(gòu)成，在各模塊中設(shè)有對(duì)所述電池的通電狀態(tài)和斷路狀態(tài)進(jìn)行控制的斷路部，在放電時(shí)，通過使該斷路部依次工作，從而在規(guī)定的暫停期間內(nèi)暫停放電，并且使來自其他模塊的放電量增加，補(bǔ)充伴隨所述一部分模塊的放電暫停的放電量的減少。(2)在上述電池控制裝置中，具備開關(guān)信號(hào)調(diào)整電路，該開關(guān)信號(hào)調(diào)整電路調(diào)整由所述一部分模塊的斷路部切換到斷路狀態(tài)的切換時(shí)間、和由所述其他模塊的斷路部切換到通電狀態(tài)的切換時(shí)間。(3)在上述電池控制裝置中，通過所述開關(guān)信號(hào)調(diào)整電路控制所述斷路部，以使在由所述一部分模塊的斷路部切換到斷路狀態(tài)的切換時(shí)間和由所述其他模塊的斷路部切換到通電狀態(tài)的切換時(shí)間之間，將來自兩個(gè)模塊的放電量維持恒定。(4)在上述電池控制裝置中具備劣化判定部件，該劣化判定部件基于所述電流檢測(cè)部件和所述電壓檢測(cè)部件的檢測(cè)值，計(jì)算出所述各模塊的電池的內(nèi)部電阻，并與基準(zhǔn)內(nèi)部電阻值進(jìn)行比較，基于該劣化判定部件計(jì)算出的電池的劣化度，調(diào)整所述各模塊的暫停期間。(5)在上述電池控制裝置中，基于所述溫度傳感器的檢測(cè)值，根據(jù)各模塊之間的溫度差，調(diào)整各個(gè)模塊的所述暫停期間。此外，在本發(fā)明的車輛系統(tǒng)中，采用如下技術(shù)方案。即(6)在鐵道車輛等的車輛中搭載了上述(1)至(5)的電池控制系統(tǒng)。(7)在上述車輛系統(tǒng)中，搭載兩個(gè)以上的所述電池控制裝置，在放電時(shí)，使一部分電池控制裝置依次在規(guī)定的暫停期間內(nèi)暫停放電，并且使來自其他電池控制裝置的放電量增加，補(bǔ)充伴隨所述一部分電池控制裝置的放電暫停的放電量的減少。根據(jù)本發(fā)明的電池控制裝置，在進(jìn)行放電時(shí)，通過使各模塊的斷路部依次工作，由此使各模塊的放電在規(guī)定的暫停期間內(nèi)依次體暫停放電，以防止該模塊的電池劣化，并且通過增加來自其他模塊的放電量來補(bǔ)充伴隨一部分模塊的放電暫停的放電量的減少，因此也無需增大電池容量。此時(shí)，通過開關(guān)信號(hào)調(diào)整電路調(diào)整由一部分模塊的斷路部切換到斷路狀態(tài)的切換時(shí)間和由其他模塊的斷路部切換到通電狀態(tài)的切換時(shí)間，從而能夠防止因急劇的電流切斷而產(chǎn)生的各種故障。另外，若在這些切換時(shí)間期間內(nèi)，來自兩個(gè)模塊的放電量維持恒定，則能夠防止放電量的變動(dòng)。另外，通過基于各模塊的電池的內(nèi)部電阻來判定電池的劣化度，并基于該劣化度來調(diào)整各模塊的暫停期間，從而最終能夠使電池的劣化均等，能夠最大限度地延長電池壽命，進(jìn)而，通過根據(jù)各模塊之間的溫度差來調(diào)整各個(gè)模塊的暫停期間，從而能夠使伴隨模塊的溫度變化的電池的劣化均等。通過將這些電池系統(tǒng)應(yīng)用于混合動(dòng)力鐵道車輛等車輛中，從而能夠?qū)囯x子二次劣化抑制在最小限度內(nèi)，且不會(huì)降低節(jié)能效果，可長期使用電池。另外，對(duì)于搭載了多個(gè)所述電池控制裝置的車輛而言，通過在電池控制裝置之間依次設(shè)置暫停期間， 由此能夠?qū)⒏麟姵乜刂蒲b置的電池交換限制在最小限度內(nèi)。


圖1是電池控制裝置示意圖。圖2是應(yīng)用了電池控制系統(tǒng)的混合動(dòng)力鐵道系統(tǒng)。圖3是斷路概要圖。圖4是切換波形概要圖。圖5是混合動(dòng)力型鐵道車輛的運(yùn)行圖。圖6是用于放電的電流圖案。圖7是從各模塊使電流均等地流出時(shí)的電流圖案。圖8是在各模塊設(shè)置了放電暫停時(shí)的電流圖案。圖9是周期數(shù)與劣化之間的關(guān)系。圖10是改變了放電電流圖案時(shí)的電流波形。圖11是在頂頭車輛與末尾車輛中設(shè)置了電池控制單元的混合動(dòng)力鐵道系統(tǒng)。圖12是放電暫停指令/放電再次開始指令的輸出。圖13是設(shè)置于混合動(dòng)力鐵道的驅(qū)動(dòng)裝置A、B的充放電圖案。符號(hào)說明1-電池控制裝置；2A 2D-電池模塊；3A 3D-斷路器；4A 4D-電池組；5A 5D-電流檢測(cè)部件；6A 6D-電壓檢測(cè)部件；7A 7D-溫度傳感器；8A 8D-電池監(jiān)視單元；9A-電池綜合單元；10-斷路控制部；IlA IlB-控制器；12A 12B-發(fā)動(dòng)機(jī)； 13A 13B-發(fā)電機(jī)；14A 14B-轉(zhuǎn)換器；15A 15B-逆變器；16-電動(dòng)機(jī)；17-車軸；18-運(yùn)轉(zhuǎn)指令生成裝置；19-開關(guān)信號(hào)調(diào)整電路；20A 20B-驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。
具體實(shí)施例方式下面，參照

本發(fā)明的實(shí)施方式。在以下所示的實(shí)施例中，舉例說明應(yīng)用于構(gòu)成混合動(dòng)力鐵道車輛的電源的電池控制裝置的情況進(jìn)行。(實(shí)施例1)圖1表示本發(fā)明中的電池控制裝置的結(jié)構(gòu)例。電池控制裝置1由電池模塊2A 2D、自由切換通電狀態(tài)和斷路狀態(tài)的斷路器 3A 3D、對(duì)控制裝置整體進(jìn)行控制的電池綜合單元9構(gòu)成。此外，電池模塊2A 2D包括由多個(gè)電池單體組成的電池組4A 4D、檢測(cè)流經(jīng)電池組的電流的電流檢測(cè)部件5A 5D、檢測(cè)電池組的組電壓的電壓檢測(cè)部件6A 6D、測(cè)量模塊內(nèi)的溫度的溫度傳感器7A 7D、以及監(jiān)視各電池的電池監(jiān)視單元8A 8D。El、E2 上連接有逆變器等。電池組4A 4D是將例如鎳氫電池或鋰離子二次電池這樣的可進(jìn)行電能的蓄積和釋放的多個(gè)電池串聯(lián)連接的單元。在本實(shí)施例中，對(duì)采用了鋰離子二次電池的情況進(jìn)行說明。在這里，涉及并聯(lián)連接了四組電池組4A至4D的電池組，但本實(shí)施例能應(yīng)用的電池組的并聯(lián)數(shù)量并不限于4，即便在并聯(lián)連接不同數(shù)目的電池組的情況下，通過采用與本實(shí)施例相同的技術(shù)手段，也能實(shí)施本發(fā)明。本實(shí)施例的前提是電池控制裝置1為混合動(dòng)力鐵道車輛的蓄電裝置。因此，為了說明本實(shí)施例，圖2示出應(yīng)用于適用了本實(shí)施例的電池控制裝置的混合動(dòng)力鐵道車輛的實(shí)施例。在本實(shí)施例中，采用了串聯(lián)混合動(dòng)力方式。由發(fā)動(dòng)機(jī)12驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)13來產(chǎn)生電力，并經(jīng)由轉(zhuǎn)換器14及逆變器15將電力提供給電動(dòng)機(jī)16。S卩，電池控制裝置1向逆變器 15供給電力，電動(dòng)機(jī)16利用從發(fā)動(dòng)機(jī)12獲得的電力以及從電池控制裝置1獲得的電力，向車軸17傳遞動(dòng)力。此外，在該圖2中，雖然電池控制裝置僅記載了電池綜合單元9、斷路控制部10、連接部的E1、E2，但是電池控制裝置的內(nèi)部與圖1示出的結(jié)構(gòu)相同。在減速時(shí)，受到車軸17的旋轉(zhuǎn)，使電動(dòng)機(jī)16作為發(fā)電機(jī)13而進(jìn)行動(dòng)作，從而將動(dòng)能變換(再生)成電能，經(jīng)由逆變器15對(duì)電池控制裝置1的電池組4A 4D進(jìn)行充電?；谶\(yùn)轉(zhuǎn)指令生成裝置18發(fā)出的運(yùn)轉(zhuǎn)指令，由控制器11控制來自發(fā)動(dòng)機(jī)12的電力供給、電動(dòng)機(jī)16的加速/再生、來自電池控制裝置1的電力供給。此外，如果能夠從電池控制裝置供給列車內(nèi)的照明或空調(diào)的電力，則照明或空調(diào)的控制裝置(未圖示)也被包括在控制器 11中。再次返回到圖1進(jìn)行說明。在本實(shí)施例中，具備斷路器3A 3D、電流檢測(cè)部件 5A 5D、電壓檢測(cè)部件6A 6D、溫度傳感器7A 7D、電池監(jiān)視單元8A 8D。下面，對(duì)這些部件進(jìn)行說明。斷路器3A 3D是與電池組4A 4D串聯(lián)連接并自由切換通電狀態(tài)和斷路狀態(tài)的裝置?？刂菩盘?hào)是從安裝于電池綜合單元內(nèi)的斷路控制器發(fā)送的。如果將斷路器切換成斷路狀態(tài)，則電池組4A 4D被電切斷。即，電池組4A 4D無法根據(jù)來自斷路控制部10的信號(hào)進(jìn)行充電/放電。如果將斷路器3A 3D再次切換成能通電的狀態(tài)，則電池組4A 4D 被再次充電/放電。如果斷路器3A 3D是具有上述功能且可應(yīng)對(duì)所斷路的電流的最大值的開關(guān)裝置，則也可以是半導(dǎo)體開關(guān)或機(jī)械開關(guān)的任一種。切換方法將在后述的斷路控制部中詳細(xì)敘述。在本實(shí)施例中，由于對(duì)電池組4A 4D的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視，因此具備作為電流檢測(cè)部的電流檢測(cè)部件5A 5D、作為電壓檢測(cè)部的電壓檢測(cè)部件6A 6D、測(cè)量模塊內(nèi)的溫度的溫度傳感器7A 7D。電流檢測(cè)部件5A 5D連接于電池組4A 4D與斷路器3A 3D 之間，用于測(cè)量從電池組4A 4D放電的電流量或者被充電至電池組4A 4D的電流量。電流檢測(cè)部件5A 5D優(yōu)選盡可能利用高精度的電流傳感器，使得電池監(jiān)視單元8A 8D能高精度地求出充電狀態(tài)(以下，標(biāo)記為S0C(State of Charge))。例如，將電池組4A 4D的電壓設(shè)為與一般電車的直流部相同的1500V，如果用該電壓能夠使額定150kW級(jí)的電動(dòng)機(jī)2工作，則由電池控制裝置1放電200A左右的電流，因此電流預(yù)計(jì)在200A左右即可。在這種情況下，使用一般的霍爾CT或分流電阻型的電流傳感器即可。電壓檢測(cè)部件測(cè)量向蓄電池施加的電壓。電壓檢測(cè)部件也與檢測(cè)電流那樣，在高精度求出SOC的范圍內(nèi)，根據(jù)電池組4A 4D使用適當(dāng)?shù)念~定電壓的電壓傳感器即可，如前述，例如額定1500V級(jí)的電壓是合適的。溫度傳感器被設(shè)置在模塊內(nèi)的適當(dāng)位置，從而測(cè)量模塊內(nèi)部的溫度，通常使用熱敏電阻。電池監(jiān)視單元8A 8D是進(jìn)行基于電流檢測(cè)部件5A 5D和電壓檢測(cè)部件6A 6D的測(cè)量值(電流值、電壓值)來監(jiān)視電池狀態(tài)(包括功能診斷、異常發(fā)生等)的活動(dòng)的裝置。所獲得的電流值或電壓值等信息被傳送到電池綜合單元9中。電池綜合單元9把握電池控制裝置1的狀態(tài)。因此，獲取并處理由電池監(jiān)視單元 8A 8D獲取并運(yùn)算出的電池的信息，并基于該結(jié)果，將是否可以繼續(xù)對(duì)電池進(jìn)行充放電等充放電控制信息傳遞給控制器11，并接收來自控制器11的充放電指令。此外，在電池綜合單元9的內(nèi)部，如后述那樣安裝斷路控制部10，基于由電池監(jiān)視單元8A 8D獲取并運(yùn)算出的電池的信息來控制斷路器3A 3D。如圖3所示，經(jīng)由電池監(jiān)視單元8A 8D向電池綜合單元9內(nèi)的斷路控制部10發(fā)送從電流檢測(cè)部件5獲得的電流值、從溫度傳感器7獲得的模塊內(nèi)的溫度等信息。在斷路控制部10中，基于預(yù)先編入的信息和從電池監(jiān)視單元8A 8D獲得的電流值、溫度的信息， 向斷路器3A 3D發(fā)送放電中止或放電再次開始的信號(hào)。此時(shí)，通過開關(guān)信號(hào)調(diào)整電路19調(diào)整成適當(dāng)長度的切換過渡時(shí)間，以使從斷路器 3A 3D的斷開(放電的斷路)至接通(放電)的動(dòng)作、或者從接通至斷開的動(dòng)作經(jīng)規(guī)定的延遲時(shí)間進(jìn)行，從而防止因急劇的電流的切斷而產(chǎn)生的各種故障。S卩，下面具體說明從斷路控制器輸出信號(hào)來切換電流的過程。這里，舉例說明自連接于模塊2A的斷路器3A斷開且連接于模塊2B的斷路器3B 接通的狀態(tài)起，斷路器3A接通且斷路器3B斷開的情況。圖4表示詳細(xì)圖。在時(shí)刻tal，如果向斷路器3A輸入斷路器接通的信號(hào)，則開始從模塊2A放電，放電量徐徐增加。同時(shí)，因?yàn)槟K2B的電流伴隨著斷路器3B的斷開而開始減少，因此經(jīng)過規(guī)定的切換過渡時(shí)間(接通過渡時(shí)間)之后，在時(shí)刻ta2，模塊2A及2B的電流變得幾乎相同 (圖中的II)。由電流檢測(cè)部件5檢測(cè)出該狀態(tài)，當(dāng)該狀態(tài)被傳遞到斷路控制器10時(shí)，從斷路控制部10向斷路器3B發(fā)送放電中止的信號(hào)，當(dāng)向斷路器3A輸入進(jìn)一步使放電量增加的信號(hào)、向斷路器3B輸入放電停止的信號(hào)時(shí)，電流A增力卩、電流B減小，經(jīng)過斷開過渡期間之后， 在時(shí)刻ta3，來自模塊2A的放電量達(dá)最大量，來自模塊2B的放電量幾乎為零。這樣，在模塊2A從放電暫停到再次開始放電的同時(shí)模塊2B從放電過渡至放電暫停時(shí)，根據(jù)設(shè)置在斷路器3A、3B中的切換過渡時(shí)間，兩者的放電量的總合幾乎維持著模塊 2A或模塊2B單獨(dú)放電時(shí)(一直到tal的期間、或者ta3以后的期間)的放電量，所以不會(huì)給放電量帶來較大的變動(dòng)，且可實(shí)現(xiàn)圓滑的切換。使用這樣設(shè)定的系統(tǒng)來研究電池控制裝置1的電池的壽命。成為壽命指標(biāo)的劣化度是在電池監(jiān)視單元8A 8D上基于從電流檢測(cè)部件5A 5D發(fā)送來的電流值、從電壓檢測(cè)部件6A 6D發(fā)送來的電壓值、由溫度傳感器檢測(cè)出的溫度信息而計(jì)算出的。劣化狀態(tài)雖然一般用內(nèi)部電阻上升率或容量維持率來進(jìn)行定義，但大多數(shù)情況是用易于測(cè)量的內(nèi)部電阻來推測(cè)劣化度，在本實(shí)施例中也采用了內(nèi)部電阻上升率。內(nèi)部電阻上升率定義為內(nèi)部電阻值除以初始電阻值之后乘以100得到的值。劣化度越大，電阻上升率就越會(huì)上升。圖5示出本實(shí)施例的混合動(dòng)力型鐵道車輛的運(yùn)行圖的一例。S卩，示出以如下的典型運(yùn)行圖行駛的情況首先，在時(shí)刻tbl從當(dāng)前站出發(fā)并一直加速(power running)到時(shí)刻tb2，在達(dá)到規(guī)定速度之后，利用鐵道車輛的巨大慣性質(zhì)量及線路的低速滾動(dòng)摩擦的摩擦系數(shù)，在時(shí)刻tb2 tb3期間內(nèi)進(jìn)行慣性運(yùn)轉(zhuǎn)；然后，在時(shí)刻 tb3，用于再生的制動(dòng)器工作，使車輛減速，在時(shí)刻tb4，在下一站停止。并且，在這期間內(nèi)，與電池組4A 4D的性能無關(guān)地維持該運(yùn)行圖?；谠撨\(yùn)行圖和發(fā)動(dòng)機(jī)等的動(dòng)力特性，如圖6所示那樣確定用于請(qǐng)求各模塊的電池組4A 4D放電的電流圖案。即，設(shè)為如下圖案在時(shí)刻tbl至?xí)r刻tb2的加速運(yùn)轉(zhuǎn)中， 以恒定的放電電流放電一定時(shí)間之后，夾著慣性運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的暫停而設(shè)置伴有減速時(shí)的再生的充電過程。將該運(yùn)行圖設(shè)為一個(gè)周期，根據(jù)相對(duì)于周期數(shù)的劣化度的推移來判斷壽命。為了檢驗(yàn)本發(fā)明的效果，首先根據(jù)現(xiàn)有方法控制電池組來行駛。相當(dāng)于以下情況 如圖7所示的現(xiàn)有技術(shù)的方法，即未搭載如圖1所示的斷路器3A 3D，從各模塊的電池組均等地流出放電電流。在圖6示出的電流圖案中，可知放電電流圖案相當(dāng)于從圖7示出的全部模塊的電池組放電的電流之和，從A D的4個(gè)模塊均等地放電。接著，應(yīng)用本發(fā)明，在放電過程中導(dǎo)入暫停來進(jìn)行行駛。在該例子中，例如，當(dāng)時(shí)刻 tbl至?xí)r刻tb2的加速期間為一分鐘時(shí)，每隔5秒按模塊A到模塊D的順序設(shè)置暫停期間， 按各模塊依次重復(fù)5秒的暫停期間和15秒的放電期間。在該情況下，為了使從全部模塊放電的電流之和相等，針對(duì)除去了處于暫停期間的模塊之外的三個(gè)模塊，與圖6所示的現(xiàn)有方法的放電量相比增加了 1/3，從而補(bǔ)充了與一個(gè)模塊的放電停止相伴隨的放電量的減少。圖8示出放電電流的變化?？芍?，對(duì)于模塊A至D而言，在放電過程中導(dǎo)入了暫停。此外，通常，相對(duì)于二次電池容量，將來自各模塊的放電量限制為相當(dāng)?shù)偷闹?，以避免產(chǎn)生與過放電相伴的瞬間的二次電池劣化，因此能夠確認(rèn)即使將放電量增加1/3左右也不成問題，通過每隔15秒放電進(jìn)行的5秒暫停期間，可有效地抑制各模塊的劣化。圖9是表示了現(xiàn)有方法和本實(shí)施例的方法的劣化度的推移的圖。橫軸為周期數(shù)， 縱軸為表示劣化度的電阻上升率。從圖9可知，與現(xiàn)有例(黑色三角形圖案)相比，伴隨著周期數(shù)的增大，本實(shí)施例的劣化度(黑色圓形圖案)有效地降低，從該結(jié)果可以確定，通過在放電過程中設(shè)置暫?？梢砸种屏踊纱藢?shí)現(xiàn)了長壽命化。在到此為止說明的例子中，雖然示出了使一個(gè)模塊的電流斷路來使放電暫停的例子，但也可對(duì)兩個(gè)模塊同時(shí)設(shè)置暫停期間。圖10示出此時(shí)的電流波形的一例。在這種情況下，每隔5秒，暫停的模塊按A和B、B和C、C和D、D和A的順序被切換。此時(shí)，與圖6所示的現(xiàn)有方法相比，進(jìn)行放電的模塊的放電量變?yōu)閮杀?，這是因?yàn)榇_保了與放電期間幾乎相同的暫停期間，因此與對(duì)一個(gè)模塊設(shè)置暫停的情況同樣地，可確定能有效地抑制劣化，通過該方法也能實(shí)現(xiàn)長壽命化。(實(shí)施例2)在本實(shí)施例中，說明考慮了構(gòu)成電池控制裝置1的電池模塊2A 2D的電池組 4A 4D各自劣化度時(shí)的暫停的設(shè)置方法。劣化程度的不平衡是因電池的個(gè)體差異或者流動(dòng)的電流大小不同等原因引起的。此外，也會(huì)因故障等而只需要將一部分電池更換成新電池這樣的原因而產(chǎn)生。由此可知，針對(duì)電池組4A 4D的電池中存在劣化度之差的模塊，使電池組4A 4D充放電時(shí)，如果以劣化度均等的方式進(jìn)行充放電，則其結(jié)果能夠?qū)崿F(xiàn)長壽命化。作為劣化度的指標(biāo)，使用了與實(shí)施例1相同的由內(nèi)部電阻值定義的電阻上升率。 為了計(jì)算各模塊的暫停時(shí)間，作為新指標(biāo)而導(dǎo)入相對(duì)劣化度。相對(duì)劣化度是各模塊的劣化度除以各模塊的劣化度的平均值而計(jì)算出的。S卩，例如在A模塊的劣化度為120且其他三個(gè)模塊的劣化度為100的情況下，平均值為(100X3+120)/4 = 105，所以A的相對(duì)劣化度為A的劣化度(120)除以平均值(105) 得到的值(8/7)。進(jìn)而，暫停時(shí)間乘以相對(duì)劣化度來計(jì)算出各模塊的暫停時(shí)間。將暫停時(shí)間通常設(shè)為20秒時(shí)，20 X (8/7)為模塊A的暫停時(shí)間。通過這樣的設(shè)定，能夠延長劣化程度大的模塊的暫停時(shí)間，并且能夠縮短劣化程度小的模塊的暫停時(shí)間，能夠平均模塊之間的劣化度，因此最終能夠平均電池的劣化，能夠最大限度地延長電池壽命。另外，在模塊之間產(chǎn)生溫度偏差的情況下，與本實(shí)施例同樣地，基于溫度確定換算系數(shù)，并將換算系數(shù)和暫停時(shí)間相乘來調(diào)整模塊之間的暫停時(shí)間，由此控制劣化進(jìn)程。(實(shí)施例3)在本實(shí)施例中，說明分別具備多個(gè)模塊的電池控制裝置存在多個(gè)，且在各電池控制裝置之間設(shè)置了暫停的情況。作為一個(gè)例子，舉出在混合動(dòng)力鐵道的頂頭車輛和末尾車輛中各設(shè)置一個(gè)電池控制裝置來運(yùn)行的情況。圖11示出此時(shí)的系統(tǒng)。20A示出的部分為頂頭車輛的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)A，20B示出的部分為末尾車輛的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。各個(gè)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括發(fā)動(dòng)機(jī)12、發(fā)電機(jī)13、轉(zhuǎn)換器14、逆變器15、 控制器11、具備多個(gè)模塊的電池控制裝置1。通過各驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)將從發(fā)動(dòng)機(jī)或電池控制裝置獲得的電力傳遞給電動(dòng)機(jī)來驅(qū)動(dòng)車軸。另外，在減速時(shí)，通過再生，從電動(dòng)機(jī)對(duì)各驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)內(nèi)的電池控制裝置的電池組進(jìn)行充電。從運(yùn)轉(zhuǎn)指令生成裝置向各驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的控制器傳遞包括充放電在內(nèi)的各種指令?；隍?qū)動(dòng)系統(tǒng)A的電流、溫度信息，在圖12中僅示出放電暫停指令/放電再次開始指令。被電池綜合單元收集的電流值或溫度信息經(jīng)由控制器而被傳遞到運(yùn)轉(zhuǎn)指令生成裝置。基于該信息，運(yùn)轉(zhuǎn)指令生成裝置判斷放電再次開始/暫停，并經(jīng)由控制器或斷路控制部向斷路器傳遞指令。與圖3所示的實(shí)施例的不同之處在于運(yùn)轉(zhuǎn)指令生成裝置向一個(gè)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的電池綜合單元輸出放電暫停命令，向其他驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的電池綜合單元輸出放電再次開始命令。圖13示出驅(qū)動(dòng)裝置A、B的充放電圖案。在該例子中，在向驅(qū)動(dòng)裝置A輸出放電暫停指令時(shí)，向驅(qū)動(dòng)裝置B輸出放電再次開始指令，而在向驅(qū)動(dòng)裝置A輸出放電再次開始指令時(shí)，向驅(qū)動(dòng)裝置B輸出放電暫停指令，且各驅(qū)動(dòng)裝置A、B合計(jì)的放電電流圖案與圖6相同。 從圖13可知，在各驅(qū)動(dòng)裝置A、B中分別設(shè)置了暫停期間。該實(shí)施例也測(cè)量了各驅(qū)動(dòng)核裝置 A、B的電池組的劣化度，結(jié)果與實(shí)施例1相同，能夠確定通過在放電過程中設(shè)置暫停，可抑制劣化。此外，針對(duì)在各驅(qū)動(dòng)裝置A、B的電池控制裝置中設(shè)置的多個(gè)模塊，設(shè)置上述的實(shí)施例1或?qū)嵤├?的放電暫停期間，也可對(duì)整個(gè)模塊綜合控制暫停期間。
權(quán)利要求
1.一種電池控制裝置，其特征在于，并聯(lián)連接了具備電池和電池監(jiān)視單元的模塊，該電池監(jiān)視單元由該電池的電流檢測(cè)部件、電壓檢測(cè)部件以及溫度傳感器構(gòu)成，在各模塊中設(shè)有對(duì)所述電池的通電狀態(tài)和斷路狀態(tài)進(jìn)行控制的斷路部，在放電時(shí)，通過使該斷路部依次工作，從而在規(guī)定的暫停期間內(nèi)暫停放電，并且使來自其他模塊的放電量增加，補(bǔ)充伴隨所述一部分模塊的放電暫停的放電量的減少。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池控制裝置，其特征在于，所述電池控制裝置具備開關(guān)信號(hào)調(diào)整電路，其調(diào)整由所述一部分模塊的斷路部切換到斷路狀態(tài)的切換時(shí)間、和由所述其他模塊的斷路部切換到通電狀態(tài)的切換時(shí)間。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電池控制裝置，其特征在于，通過所述開關(guān)信號(hào)調(diào)整電路控制所述斷路部，以使在由所述一部分模塊的斷路部切換到斷路狀態(tài)的切換時(shí)間和由所述其他模塊的斷路部切換到通電狀態(tài)的切換時(shí)間之間，將來自兩個(gè)模塊的放電量維持恒定。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池控制裝置，其特征在于，所述電池控制裝置具備劣化判定部件，其基于所述電流檢測(cè)部件和所述電壓檢測(cè)部件的檢測(cè)值，計(jì)算出所述各模塊的電池的內(nèi)部電阻，并與基準(zhǔn)內(nèi)部電阻值進(jìn)行比較，基于該劣化判定部件計(jì)算出的電池的劣化度，調(diào)整所述各模塊的暫停期間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池控制裝置，其特征在于，基于所述溫度傳感器的檢測(cè)值，根據(jù)各模塊之間的溫度差，調(diào)整各個(gè)模塊的所述暫停期間。
6.一種車輛系統(tǒng)，其特征在于，在車輛上搭載了權(quán)利要求1至5的任一項(xiàng)所述的電池控制系統(tǒng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的車輛系統(tǒng)，其特征在于，所述車輛搭載多個(gè)所述電池控制裝置，在放電時(shí)，使一部分電池控制裝置依次在規(guī)定的暫停期間內(nèi)暫停放電，并且使來自其他電池控制裝置的放電量增加，補(bǔ)充伴隨所述一部分電池控制裝置的放電暫停的放電量的減少。
全文摘要
本發(fā)明提供一種電池控制裝置及搭載了該電池控制裝置的車輛系統(tǒng)。在各模塊中設(shè)有對(duì)電池的通電狀態(tài)和斷路狀態(tài)進(jìn)行控制的斷路部，在放電時(shí)，通過使該斷路部依次工作，從而在規(guī)定的暫停期間內(nèi)暫停放電，并且使來自其他模塊的放電量增加，補(bǔ)充伴隨一部分模塊的放電中止的放電量的減少。從而，既滿足電池的目標(biāo)壽命，又不會(huì)增加電池的容量，可進(jìn)行盡可能大量的放電。
文檔編號(hào)B60L11/18GK102386457SQ201110247619
公開日2012年3月21日 申請(qǐng)日期2011年8月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月26日
發(fā)明者佐佐木寬文, 山內(nèi)修子, 山本恒典, 本田光利 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日立制作所