車輛用蓄電池的控制裝置以及車輛用蓄電池的控制方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種車輛用蓄電池的控制裝置及車輛用蓄電池的控制方法，其目的在于，抑制在對具有相互并聯(lián)連接的電池的蓄電池進行充電時，在電池之間流通有循環(huán)電流而形成過放電的情況。該車輛用蓄電池具有并聯(lián)連接的第一電池以及第二電池，所述車輛用蓄電池的特征在于，在所述第一電池以及所述第二電池中分別設(shè)置有繼電器，所述繼電器在容許充電的容許狀態(tài)與不容許充電的非容許狀態(tài)之間進行動作，所述車輛用蓄電池的控制裝置具有控制器，所述控制器在所述第一電池以及所述第二電池之間存在電壓差的情況下執(zhí)行如下的充電處理，即，將與電壓較低一側(cè)的一個電池相對應(yīng)的所述繼電器設(shè)為所述容許狀態(tài)，從而僅對所述一個電池進行充電，并且當通過該充電而使所述一個電池的電壓變?yōu)榱伺c另一個電池的電壓相等時，將所述一個電池以及所述另一個電池的所述繼電器均設(shè)為所述容許狀態(tài)，從而對所述一個電池以及所述另一個電池進行充電。
【專利說明】車輛用蓄電池的控制裝置以及車輛用蓄電池的控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種車輛用蓄電池的控制裝置，所述車輛用蓄電池存儲向使車輛行駛的電機所供給的電力。
【背景技術(shù)】
[0002]作為存儲向電動汽車、混合動力車的行駛電機所供給的電力的蓄電池，已知將電池相互并聯(lián)連接的電池組(例如，參照專利文獻I)。這種電池組經(jīng)由系統(tǒng)主繼電器而與電壓轉(zhuǎn)換器相連接，該系統(tǒng)主繼電器在放電時被導通，而在車輛停止時(未使用電池組時)被斷開。
[0003]在先技術(shù)文獻
[0004]專利文獻
[0005]專利文獻1:日本特開2004 - 111242號公報
[0006]專利文獻2:日本特開2002 - 051479號公報
[0007]專利文獻3:日本特開平3 - 190062號公報
【發(fā)明內(nèi)容】
[0008]發(fā)明所要解決的課題
[0009]然而，在未使用電池組時，當在并聯(lián)連接的一個電池與另一個電池之間存在電壓差的情況下，將從電壓較高一側(cè)的電池朝向電壓較低一側(cè)的電池流通有循環(huán)電流，從而電壓較高一側(cè)的電池有可能會形成過放電。因此，本申請發(fā)明的目的在于，抑制在具備相互并聯(lián)連接的電池的蓄電池的充電時，在電池間流通有循環(huán)電流而形成過放電的情況。
[0010]用于解決課題的方法
[0011]為了解決上述課題，在本發(fā)明的車輛用蓄電池的控制裝置中，(I)所述車輛用蓄電池具有相互并聯(lián)連接并通過從電力供給部所供給的電力而被充電的第一電池以及第二電池，且所述車輛用蓄電池存儲向使車輛行駛的電機所供給的電力，所述車輛用蓄電池的控制裝置的特征在于，在所述第一電池以及所述第二電池中分別設(shè)置有繼電器，所述繼電器在容許從所述電力供給部的充電的容許狀態(tài)和不容許充電的非容許狀態(tài)之間進行動作，所述車輛用蓄電池的控制裝置具有控制器，所述控制器在所述第一電池以及所述第二電池之間存在電壓差的情況下執(zhí)行如下的充電處理，即，將與電壓較低一側(cè)的一個電池相對應(yīng)的所述繼電器設(shè)為所述容許狀態(tài)，從而僅對所述一個電池進行充電，并且當通過該充電而使所述一個電池的電壓變?yōu)榱伺c另一個電池的電壓相等時，將所述一個電池以及所述另一個電池的所述繼電器均設(shè)為所述容許狀態(tài)，從而對所述一個電池以及所述另一個電池進行充電。
[0012](2)可以采用如下方式，S卩，在上述(I)的結(jié)構(gòu)中，具有:第一電壓信息取得部，其取得與所述第一電池的電壓相關(guān)的信息；第二電壓信息取得部，其取得與所述第二電池的電壓相關(guān)的信息，所述控制器基于所述第一電壓信息取得部以及所述第二電壓信息取得部的取得結(jié)果，來實施所述充電處理。
[0013](3)在上述(I)或者(2)的結(jié)構(gòu)中，具有加熱部，所述加熱部選擇性地對所述第一電池以及所述第二電池中的任意一個進行加熱，在成為所述充電處理的對象的所述車輛用蓄電池中，所述一個電池通過所述加熱部而被加熱，并在將分別與所述一個電池以及所述另一個電池相對應(yīng)的所述繼電器設(shè)為所述容許狀態(tài)的狀態(tài)下實施與所述另一個電池一起進行放電的第一放電處理，從而與所述另一個電池相比而電壓降低。由于一個電池通過加熱部而被加熱，從而與另一個電池相比而內(nèi)部電阻降低，因此在一個電池以及另一個電池一起進行放電時，一個電池的蓄電量(電壓)會先達到下限值。因此，另一個電池與一個電池相比而電壓較高，從而在并聯(lián)連接的一個電池與另一個電池之間產(chǎn)生有電壓差。如此，能夠在對于并聯(lián)連接的電池間產(chǎn)生有電壓差的蓄電池抑制循環(huán)電流的同時，實施充電。
[0014](4)所述車輛用蓄電池的控制裝置的特征在于，在上述(3)的結(jié)構(gòu)中，所述一個電池以及所述另一個電池分別為，將多個電池要素串聯(lián)連接的電池組塊，當在所述第一放電處理中，所述一個電池中所包含的任意一個所述電池要素達到下限電壓時，通過將與所述一個電池相對應(yīng)的所述繼電器從所述容許狀態(tài)切換為所述非容許狀態(tài)，從而切換為僅對所述另一個電池進行放電的第二放電處理，當在所述第二放電處理中，所述另一個電池中所包含的任意一個所述電池要素達到所述下限電壓時，通過將與所述另一個電池相對應(yīng)的所述繼電器從所述容許狀態(tài)切換為所述非容許狀態(tài)從而使所述第二放電處理被中止，并對該第二放電處理中止后的所述一個電池以及所述另一個電池執(zhí)行所述充電處理。
[0015](5)可以采用如下方式，即，在上述(4)的結(jié)構(gòu)中，所述電池要素為，將多個單電池并聯(lián)連接的電池單元。
[0016](6)為了解決上述課題，在本申請發(fā)明所涉及的車輛用蓄電池的控制方法中，所述車輛用蓄電池具有:第一電池以及第二電池，其被相互并聯(lián)連接，并通過從電力供給部所供給的電力而被充電；繼電器，其分別被設(shè)置于所述第一電池以及所述第二電池中，并在容許從所述電力供給部的充電的容許狀態(tài)和不容許充電的非容許狀態(tài)之間進行動作，所述車輛用蓄電池存儲向使車輛行駛的電機所供給的電力，所述車輛用蓄電池的控制方法的特征在于，在所述第一電池以及所述第二電池之間存在電壓差的情況下執(zhí)行如下的充電處理，即，將與電壓較低一側(cè)的一個電池相對應(yīng)的所述繼電器設(shè)為所述容許狀態(tài)，從而僅對所述一個電池進行充電，并且當通過該充電而使所述一個電池的電壓變?yōu)榱伺c另一個電池的電壓相等時，將所述一個電池以及所述另一個電池的所述繼電器均設(shè)為所述容許狀態(tài)，從而對所述一個電池以及所述另一個電池進行充電。
[0017](7)所述車輛用蓄電池的控制方法的特征在于，在上述(6)的結(jié)構(gòu)中，在所述車輛用蓄電池中設(shè)置有加熱部，所述加熱部選擇性地對所述第一電池以及所述第二電池中的任意一個進行加熱，在成為所述充電處理的對象的所述車輛用蓄電池中，所述一個電池通過所述加熱部而被加熱，并在將分別與所述一個電池以及所述另一個電池相對應(yīng)的所述繼電器設(shè)為所述容許狀態(tài)的狀態(tài)下實施與所述另一個電池一起進行放電的第一放電處理，從而與所述另一個電池相比而電壓降低。一個電池通過加熱部而被加熱，從而與另一個電池相比而內(nèi)部電阻降低，因此當一個電池和另一個電池一起進行放電時，一個電池的蓄電量(電壓)會先達到下限值。因此，另一個電池與一個電池相比而電壓較高，從而在并聯(lián)連接的一個電池和另一個電池之間產(chǎn)生有電壓差。如此，能夠?qū)υ诓⒙?lián)連接的電池間產(chǎn)生有電壓差的電池抑制循環(huán)電流的同時，實施充電。
[0018](8)所述車輛用蓄電池的控制方法的特征在于，在上述(7)的結(jié)構(gòu)中，所述一個電池以及所述另一個電池分別為，將多個電池要素串聯(lián)連接的電池組塊，當在所述第一放電處理中，所述一個電池中所包含的任意一個所述電池要素達到下限電壓時，通過將與所述一個電池相對應(yīng)的所述繼電器從所述容許狀態(tài)切換為所述非容許狀態(tài)，從而切換為僅對所述另一個電池進行放電的第二放電處理，當在所述第二放電處理中，所述另一個電池中所包含的任意一個所述電池要素達到所述下限電壓時，通過將與所述另一個電池相對應(yīng)的所述繼電器從所述容許狀態(tài)切換為所述非容許狀態(tài)從而使所述第二放電處理被中止，并對該第二放電處理中止后的所述一個電池以及所述另一個電池執(zhí)行所述充電處理。在另一個電池包含有劣化了的電池要素的情況下，能夠抑制該劣化了的電池要素成為過放電的情況。
[0019]發(fā)明效果
[0020]根據(jù)本發(fā)明，在實施具有相互并聯(lián)連接的電池的蓄電池的充電時，能夠抑制循環(huán)電流從另一個電池向一個電池流通而形成過放電的情況。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0021]圖1為車輛的框圖。
[0022]圖2為蓄電池的立體圖。
[0023]圖3為電池單元的分解立體圖。
[0024]圖4為電池單元的剖視圖。
[0025]圖5為車輛用蓄電池的控制裝置的框圖。
[0026]圖6為表示蓄電池的放電方法的流程圖。
[0027]圖7為表示蓄電池的充電方法的流程圖。
[0028]圖8為模式化地表示伴隨于充放電而產(chǎn)生的電池的蓄電量的變化的示意圖(升溫時)。
[0029]圖9為模式化地表示伴隨于充放電而產(chǎn)生的電池的蓄電量的變化的示意圖(放電時)。
[0030]圖10為模式化地表示伴隨于充放電而產(chǎn)生的電池的蓄電量的變化的示意圖(充放電禁止時)。
[0031]圖11為模式化地表示伴隨于充放電而產(chǎn)生的電池的蓄電量的變化的示意圖(充電時)。
【具體實施方式】
[0032]以下，參照附圖對本發(fā)明的實施的方式進行詳細說明。圖1為，搭載有本實施方式所涉及的蓄電池的控制裝置的車輛的一部分的框圖。雖然車輛I為使用蓄電池的輸出而對電機進行驅(qū)動的電動汽車(EV)，但本申請發(fā)明也能夠應(yīng)用于通過設(shè)置在車輛外部的工業(yè)電源而對蓄電池充電的插電式混合動力車(P - HEV)等。
[0033]參照該圖，車輛I包括蓄電池11、電壓轉(zhuǎn)換器12、逆變器13、電機14、系統(tǒng)主繼電器15、E⑶30、監(jiān)視單元31、存儲部32、IG開關(guān)120。車輛I還包括電源線PLl和接地線SL。
[0034]蓄電池11經(jīng)由構(gòu)成系統(tǒng)主繼電器15的系統(tǒng)主繼電器SMR — G、SMR — B,SMR — P而與電壓轉(zhuǎn)換器12相連接。在蓄電池11的正極端子上連接有系統(tǒng)主繼電器SMR — G，在蓄電池11的負極端子上連接有系統(tǒng)主繼電器SMR - B。另外，系統(tǒng)主繼電器SMR — P以及預(yù)充電電阻17與系統(tǒng)主繼電器SMR - B并聯(lián)連接。
[0035]這些系統(tǒng)主繼電器SMR - G、SMR 一 B、SMR 一 P為，在對線圈通電時觸點閉合的繼電器。SMR導通是指通電狀態(tài)，SMR斷開是指非通電狀態(tài)。
[0036]E⑶30在電流切斷時、即點火開關(guān)120的位置處于關(guān)閉(OFF)位置時使所有的系統(tǒng)主繼電器SMR - G、SMR - B、SMR — P斷開。即，斷開對于系統(tǒng)主繼電器SMR — G、SMR — B、SMR - P的線圈的勵磁電流。此外，點火開關(guān)120的位置按照關(guān)閉位置一輔助設(shè)備(ACC)位置的順序而被切換。E⑶30可以為CPU、MPU，也可以包括電路性地執(zhí)行在這些CPU等中所執(zhí)行的處理的至少一部分的ASIC電路。
[0037]在系統(tǒng)主繼電器SMR — P上連接有預(yù)充電電阻17。因此，即使將系統(tǒng)主繼電器SMR - P導通但朝向逆變器13輸入的輸入電壓也會緩慢地上升，從而能夠防止沖擊電流的產(chǎn)生。
[0038]當點火開關(guān)120的位置從開啟(ON)位置被切換為關(guān)閉(OFF)位置時，E⑶30首先將系統(tǒng)主繼電器SMR— B斷開，然后將系統(tǒng)主繼電器SMR — G斷開。由此，蓄電池11與逆變器13之間的電連接被切斷，從而成為電源切斷狀態(tài)。系統(tǒng)主繼電器SMR - B、SMR 一 G、SMR - P根據(jù)從E⑶30提供的控制信號而對導通/非導通狀態(tài)進行控制。
[0039]電壓轉(zhuǎn)換器12使從蓄電池11供給的電壓升壓。逆變器13將從電壓轉(zhuǎn)換器12提供的直流電壓轉(zhuǎn)換為三相交流并向電機14輸出。關(guān)于監(jiān)視單元31將在后文進行敘述。
[0040]ECU30以使蓄電池11的充電狀態(tài)(SOC =Stae of charge)維持在由控制上限值和控制下限值所規(guī)定的控制范圍內(nèi)的方式而該蓄電池11的充電狀態(tài)進行控制。
[0041]接下來，參照圖2以及圖3而對蓄電池的結(jié)構(gòu)進行說明。圖2為蓄電池的立體圖，圖3為電池單元的分解立體圖。參照圖2，蓄電池11包括第一電池組塊(相當于第一電池)5和第二電池組塊(相當于第二電池)6。此外，圖2所圖示的虛線為，第一電池組塊5和第二電池組塊6的邊界線。第一電池組塊5和第二電池組塊6被并聯(lián)電連接。通過使第一電池組塊5以及第二電池組塊6并聯(lián)連接，從而能夠得到高容量的蓄電池11。
[0042]第一電池組塊5包含多個電池單元(相當于電池要素)50。這些電池單元50以串聯(lián)的方式電連接。通過使電池單元50彼此串聯(lián)連接，從而能夠得到高輸出的蓄電池11。由于第二電池組塊6為與第一電池組塊5相同的結(jié)構(gòu)，因此省略詳細的說明。第一電池組塊5以及第二電池組塊6分別具有18個電池單元50，但電池單元50的個數(shù)可以根據(jù)電池單元50或車輛I的規(guī)格而適當?shù)剡M行變更。第一電池組塊5以及第二電池組塊6所包含的電池單元50以矩陣狀排列在蓄電池殼體7的內(nèi)部。
[0043]接下來，參照圖3以及圖4對電池單元50的結(jié)構(gòu)進行說明。圖3為，電池單元的分解立體圖。圖4為，電池單元的剖視圖，并以省略電池殼體的方式而進行圖示。電池單元50包括第一電池組51、第二電池組52以及電池組殼體53。第一電池組51包括多個單電池510、上部保持部件54以及上部匯流條56。第二電池組52包括多個單電池510、下部保持部件55以及下部匯流條57。單電池510可以為鋰離子電池、鎳氫電池等的二次電池、或者也可以為電容器。單電池510被形成為圓筒形狀，并且在長度方向上的一端部具有正極端子511和氣體排放閥512，且在長度方向上的另一端部具有負極端子513 (參照圖3)。第一電池組51以及第二電池組52所包含的單電池510以正極端子511對齊的狀態(tài)而在單電池510的徑向上排列。
[0044]第一電池組51中所包含的單電池510的負極端子513被焊接在設(shè)置于上部匯流條56上的焊接部56A上。第二電池組52中所包含的單電池510的負極端子513被焊接在設(shè)置于下部匯流條57上的焊接部57A上。在此，焊接部56A、57A被形成為懸臂梁結(jié)構(gòu)，并且當在X軸方向上施加有外力時將發(fā)生彈性改變。由此，能夠吸收各個單電池510的尺寸誤差。此外，由于下部匯流條57具有與上部匯流條56相同的功能因此省略詳細的說明。
[0045]上部保持部件54具備用于分別對各個單電池510進行保持的多個開口部540，并對各個單電池510的徑向上的外表面進行保持。上部保持部件54為實心的板狀部件，并具有將溫度較高的單電池510的熱量向溫度較低的其他單電池510傳遞的散熱功能。由此，抑制了單電池510之間的溫度偏差。另外，通過使上部保持部件54具有對單電池510進行保持的保持功能和散熱功能，從而能夠?qū)崿F(xiàn)由部件數(shù)量的減少而引起的低成本化。即，由于無需單獨設(shè)置用于對單電池510的熱量進行散熱的散熱部件，因此能夠降低成本。
[0046]在此，上部保持部件54也可以為金屬。通過由金屬來構(gòu)成上部保持部件54，從而能夠提高散熱效果，并由此有效地抑制單電池510之間的溫度偏差。金屬可以為鋁、銅、鐵。由于鋁的導熱系數(shù)較高，因此通過由鋁來構(gòu)成上部保持部件54，從而能夠有效地抑制單電池510之間的溫度偏差。由于鋁的重量較輕，因此通過由鋁來構(gòu)成上部保持部件54，從而能夠使電池單元50輕量化。由于下部保持部件55除形狀以外為與上部保持部件54相同的結(jié)構(gòu)，因此省略說明。
[0047]電池組殼體53具備殼體主體531和蓋體532。殼體主體531被形成為有底筒狀，并在下端部處具有腳部533。在腳部533上，形成有用于對電池單元50進行固定的結(jié)合孔部533A。腳部533也可以被固定在蓄電池殼體7的底面上。在電池組殼體53的內(nèi)表面上，形成有用于裝入上部保持部件54以及下部保持部件55的一對裝入引導部531A。裝入引導部531A在上下方向上延伸。通過使上部保持部件54以及下部保持部件55沿著一對裝入引導部53IA而進行滑動，從而能夠?qū)⒌谝浑姵亟M51以及第二電池組52收納在殼體主體531的內(nèi)部。
[0048]在殼體主體531的Y軸方向上的一端面上，形成有沿著單電池510的長度方向(X軸方向)而延伸的制冷劑流入口 531B，并在Y軸方向上的另一端面上，形成有沿著單電池I的長度方向而延伸的制冷劑排出口 531C。制冷劑流入口 531B以及制冷劑排出口 531C分別在電池單元50的高度方向(Z軸方向)上隔開預(yù)定的間隔而形成有多個。在制冷劑流入口531B上連接有未圖示的進氣管道，通過鼓風機進行工作從而制冷劑用的空氣經(jīng)由進氣管道和制冷劑流入口 531B而被導入至電池組殼體53的內(nèi)部。被導入至電池組殼體53的內(nèi)部的空氣在對各個單電池510進行冷卻之后，從制冷劑排出口 531C被排出。
[0049]在上部保持部件54的上端面(Z軸方向上的端面)上，形成有與排煙管道連接口532A連通的氣體引導部54A。參照圖4，在上部保持部材54和單電池510之間存在有密封材料54B。密封材料54B可以為樹脂、橡膠。通過以這種方式將上部保持部件54以及下部保持部件55裝入到電池組殼體53的內(nèi)部，從而能夠?qū)㈦姵亟M殼體53的內(nèi)部分割成兩個區(qū)域。這兩個區(qū)域中的、單電池510的正極端子511所處一側(cè)的區(qū)域被用作氣體排出通道，負極端子513所處一側(cè)的區(qū)域被用作冷卻通道。此外，密封材料54B被形成為薄壁，從而不會損害單電池510與上部保持部件54 (下部保持部件55)之間的熱交換。
[0050]當單電池510成為過充電或者過放電時，會由于電解液進行電解從而產(chǎn)生氣體。當單電池510的內(nèi)壓達到氣體排放閥512的工作壓力時，氣體將從氣體排放閥512向氣體排出通道排出。被排出至氣體排出通道中的氣體在氣體排出通道的內(nèi)部向上側(cè)移動，在被氣體引導部54A引導的同時從排煙管道連接口 532A被排出。
[0051]在上部保持部件54的上表面上設(shè)置有上部加熱器81。當上部加熱器81開始進行加熱動作時，上部保持部件54的溫度將會上升。上部保持部件54為實心的板狀部件，并向被保持在上部保持部件54上的各個單電池510傳遞從上部加熱器81流入的熱量。由此，溫度降低了的第一電池組51的溫度上升，從而能夠使電池輸出增大。
[0052]上部加熱器81可以為水泥型的電阻器。水泥型的電阻器包括電阻器收納殼體、和被收納于電阻器收納殼體中的電阻器。在電阻器收納殼體的內(nèi)部填充有水泥材料。電阻器也可以是被折彎的金屬板。金屬板可以為包含銅和鎳的合金。電阻器收納殼體可以為陶瓷。陶瓷可以包含氧化鋁以提高導熱性。水泥材料也可以為包含氧化鋁粉末或硅石粉末的膏狀的絕緣密封材料。上部加熱器81可以為PTC (Positive Temperature Coefficient:熱敏電阻)加熱器、或使用了珀爾貼元件的珀爾貼加熱器。
[0053]在下部保持部件55的下表面上設(shè)置有下部加熱器82。當下部加熱器82開始進行加熱動作時，下部保持部件55的溫度將會上升。下部保持部件55為實心的板狀部件，并向被保持在下部保持部件54上的各個單電池510傳遞從下部加熱器82流入的熱量。由此，溫度降低了的第二電池組52的溫度上升，從而能夠使電池輸出增大。在此，由于在上部保持部件54與下部保持部件55之間形成有空氣層，因此抑制了這些保持部件54、55之間的熱交換。
[0054]接下來，參照圖5對控制蓄電池11的車輛用蓄電池的控制裝置進行詳細說明。對與圖1的要素共用的要素標注相同的符號。在第一電池組塊5以及第二電池組塊6中分別設(shè)置有第一繼電器101以及第二繼電器102。在此，第一繼電器101以及第二繼電器102為觸點式的繼電器。但是，第一繼電器101以及第二繼電器102也可以為半導體式的繼電器。
[0055]E⑶(相當于控制器)30對第一繼電器101以及第二繼電器102的開關(guān)動作進行控制。但是，也可以分別設(shè)置對第一繼電器101以及第二繼電器102進行控制的E⑶、和對其他車輛要素(例如，電壓轉(zhuǎn)換器12)進行控制的ECU。
[0056]在第一加熱部103中包含有設(shè)置在第一電池組塊5中的全部第一加熱器81以及第二加熱器82，在第二加熱部104中包含有設(shè)置在第二電池組塊6中的全部的第一加熱器81以及第二加熱器82。
[0057]監(jiān)視單元31包括第一電壓信息取得部111、第二電壓信息取得部112、第一溫度信息取得部113以及第二溫度信息取得部114。此處，第一電壓信息取得部111取得與第一電池組塊5中所包含的各個電池單元50的電壓相關(guān)的信息。第二電壓信息取得部112取得第二電池組塊6中所包含的各個電池單元50的電壓信息。監(jiān)視單元31將第一電壓信息取得部111以及第二電壓信息取得部112所取得的電壓信息輸出至E⑶30。E⑶30基于從監(jiān)視單元31輸出的電壓信息，而對第一電池組塊5以及第二電池組塊6中所包含的各個電池單元50的電壓值進行計算。
[0058]第一溫度信息取得部113取得與第一電池組塊5中所包含的各個電池單元50的溫度相關(guān)的信息。第二溫度信息取得部114取得與第二電池組塊6中所包含的各個電池單元50的溫度相關(guān)的信息。監(jiān)視單元31將第一溫度信息取得部113以及第二溫度信息取得部114所取得的溫度信息輸出至E⑶30。E⑶30根據(jù)從監(jiān)視單元31輸出的溫度信息，而對第一電池組塊5以及第二電池組塊6中所包含的各個電池單元50的溫度進行計算。第一溫度信息取得部113以及第二溫度信息取得部114可以為熱敏電阻。E⑶30對在斷開位置與導通位置之間被驅(qū)動的點火開關(guān)120的位置進行檢測。
[0059]接下來，參照圖6?圖11對車輛用蓄電池的控制裝置的動作進行說明。圖6為，表示蓄電池的放電方法的流程圖。圖7為，表示蓄電池的充電方法的流程圖。ECU30通過解讀從存儲部32讀取的程序,從而執(zhí)行圖6以及圖7的流程圖所示的處理。圖8?圖11為，模式化地表示伴隨于充放電而產(chǎn)生的電池的蓄電量的變化的示意圖。此外，在初始狀態(tài)下設(shè)定為，第一加熱部103以及第二加熱部104停止，并且第一繼電器101以及第二繼電器102斷開。當?shù)谝焕^電器101導通時，容許對第一電池組塊5的充電(容許狀態(tài))，當?shù)谝焕^電器101斷開時，禁止對第一電池組塊5的充電(非容許狀態(tài))。同樣，當?shù)诙^電器102導通時，容許對第二電池組塊6的充電(容許狀態(tài))，當?shù)诙^電器102斷開時，禁止對第二電池組塊6的充電(非容許狀態(tài))。
[0060]當在步驟SlOl中，點火開關(guān)120導通時，則進入至步驟S102。在步驟S102中，E⑶30根據(jù)第一溫度信息取得部113以及第二溫度信息取得部114的檢測結(jié)果而開始溫度測量并進入至步驟S103。
[0061]在步驟S103中，E⑶30根據(jù)第二電壓信息取得部112的檢測結(jié)果而對第二電池組塊6的溫度是否在一 10°C以下進行判斷，當?shù)诙姵亟M塊6的溫度在一 10°C以下時進入至步驟S104，當?shù)诙姵亟M塊6的溫度不在一 10°C以下時返回至步驟S102。
[0062]在步驟S104中，E⑶30對第二加熱部104進行驅(qū)動。在這種情況下，E⑶30可以對第二加熱部104中所包含的第一加熱器81和第二加熱器82中的任意一個加熱器進行驅(qū)動、或者也可以對全部這些第一加熱器81和第二加熱器82進行驅(qū)動。在對第一加熱器81和第二加熱器82中的任意一個加熱器進行驅(qū)動的情況下，由于與另一個加熱器相對應(yīng)的單電池510未被加熱，因此能夠抑制因溫度上升而產(chǎn)生的電池劣化。在此，雖然根據(jù)第二電池組塊6的溫度而對第二加熱部104進行驅(qū)動，但也可以根據(jù)其他的基準而對該第二加熱部104進行驅(qū)動。該其他的基準可以為發(fā)動機機油的溫度。另外，作為溫度閾值的一 10°C為，基于對應(yīng)于溫度降低而內(nèi)部電阻上升的電池特性而設(shè)定的任意的值，可以根據(jù)電池的規(guī)格而適當?shù)剡M行變更。
[0063]在此，通過僅對第一電池組塊5和第二電池組塊6中的第二電池組塊6進行加熱，而不對第一電池組塊5進行加熱，從而能夠抑制第一電池組塊5伴隨于升溫而產(chǎn)生的劣化。
[0064]在步驟S105中，E⑶30對第二電池組塊6的溫度是否升溫至40°C以上進行判斷，在第二電池組塊6的溫度升溫至40°C以上的情況下，進入至步驟S106，在第二電池組塊6的溫度未升溫至40°C以上的情況下，返回至步驟S104。在此，作為溫度閾值的40°C可以根據(jù)電池的規(guī)格而適當?shù)剡M行變更。
[0065]在步驟S106中，E⑶30停止對第二加熱部104的驅(qū)動，之后進入至步驟S107。在此，在步驟S106中，ECU30可以將對第二加熱部104進行驅(qū)動的履歷信息存儲于存儲部32中。ECU30可以在下一次執(zhí)行圖6的流程圖時，從存儲部32讀取履歷信息，并對不同于本次的加熱部(即，第一加熱部103)進行驅(qū)動。即，E⑶30可以選擇性地對第一加熱部103和第二加熱部104進行驅(qū)動。由此，由于第一電池組塊5以及第二電池組塊6被交替地加熱，因此與集中對一個電池組塊進行加熱的方法相比，能夠延長蓄電池11的壽命。
[0066]在步驟S107中，E⑶30將第一繼電器101以及第二繼電器102從斷開切換至導通，之后進入至步驟S108。在步驟S108中，E⑶30容許第一電池組塊5以及第二電池組塊6的放電(即，執(zhí)行第一放電處理)，之后進入至步驟S109。
[0067]在此，在圖8中，模式化地圖示了容許蓄電池11的放電后的各個電池單元50的蓄電量。將第一電池組塊5和第二電池組塊6中的容量劣化了的電池單元50特別稱作劣化電池單元50A，將相對而言容量劣化較少的電池單元50特別稱為未劣化電池單元50B。另夕卜，用陰影表示各個電池單元50的蓄電量，并用箭頭標記表示電流的流動方向。這些定義在圖9?圖11中也是相同的。此外，在本實施方式中設(shè)定為，在第一電池組塊5中含有劣化電池單元50A，而在第二電池組塊6中不含有劣化電池單元50A。電池由于反復實施充放電或溫度上升而導致容量劣化，該容量劣化速度有時會根據(jù)各個電池單元50而有所不同。
[0068]參照圖8，由于第二電池組塊6在步驟S104中被升溫從而內(nèi)部電阻與第一電池組塊5相比而降低，因此與第一電池組塊5相比放電時的輸出變大。因此，根據(jù)蓄電池11進行放電，從而第二電池組塊6中所包含的各個未劣化電池單元50B的蓄電量與第一電池組塊5中所包含的各個未劣化電池單元50B的蓄電量相比而減少。
[0069]回到對流程圖的說明。在步驟S109中，E⑶30對第二電池組塊6中所包含的電池單元50的電壓是否高于下限電壓進行判斷，當電池單元50的電壓低于下限電壓時，進入至步驟S110，當電池單元50的電壓高于下限電壓時，返回至步驟S108。
[0070]在此，下限電壓根據(jù)車輛而有所不同。在車輛I為插電式混合動力車(PHV)的情況下，能夠以在使用發(fā)動機和蓄電池11雙方進行行駛的混合動力行駛時獲得足夠的輸出的方式而設(shè)定下限電壓。在車輛I為電動汽車(EV)的情況下，能夠從抑制電池劣化的加劇的觀點來設(shè)定下限電壓。在此，插電式混合動力車中的下限電壓高于電動汽車中的下限電壓。另外，下限電壓還可以根據(jù)電池的種類而適當?shù)剡M行變更。
[0071 ] 在步驟SI 10中，E⑶30僅將第一繼電器101和第二繼電器102中的第二繼電器102切換至斷開。在此，在圖9中，模式化地圖示了剛剛將第二繼電器102斷開后的各個電池單元50的蓄電量。參照該圖，通過斷開第二繼電器102，從而車輛I被切換為僅通過從第一電池組塊5和第二電池組塊6中的第一電池組塊5輸出的電力進行行駛的行駛模式，即執(zhí)行第二放電處理的模式。通過執(zhí)行第二放電處理，從而第一電池組塊5的各個電池單元50的蓄電量逐漸降低。
[0072]回到對流程圖的說明。在步驟Slll中，E⑶30對第一電池組塊5中所包含的電池單元50的電壓(S卩，劣化電池單元50A的電壓值)是否高于下限電壓進行判斷，當電池單元50的電壓低于下限電壓時，進入至步驟S112，當電池單元50的電壓高于下限電壓高時，返回至步驟S110。由于“下限電壓”以及“下限閾值”的定義在上文進行了描述，因此不再重復說明。
[0073]在步驟SI 12中，E⑶30將第二繼電器102斷開，即，將第一繼電器101和第二繼電器102雙方均設(shè)定為斷開狀態(tài)。在圖10中，模式化地圖示了第一繼電器101以及第二繼電器102雙方剛剛被斷開之后的各個電池單元50的蓄電量。第一電池組塊5中所包含的電池單元50中的劣化電池單元50A成為蓄電量極少的狀態(tài)。在步驟S113中，結(jié)束放電。
[0074]在步驟S113的狀態(tài)下，由于第一電池組塊5以及第二電池組塊6均含有電壓低于下限電壓的電池單元50，因此需要進行充電。在此，作為第一電池組塊5以及第二電池組塊6的充電方法，可以考慮在將第一繼電器101以及第二繼電器102均設(shè)為導通的狀態(tài)下，同時對第一電池組塊5和第二電池組塊6進行充電的方法。但是，在該方法中，存在如下的可能性，即，在第一繼電器101以及第二繼電器102被導通的瞬間，由于第一電池組塊5和第二電池組塊6之間的電壓差，從而從電壓較高的一個電池組塊向電壓較低的另一個電池組塊流通有循環(huán)電流，由此使該一個電池組塊中所包含的電池單元成為過放電。
[0075]具體而言，在圖10所示的狀態(tài)下，由于第一電池組塊5的電壓L高于第二電池組塊6的電壓R，因此在第一繼電器101以及第二繼電器102被導通的瞬間，從第一電池組塊5向第二電池組塊6流通有循環(huán)電流。因此，第一電池組塊5中所包含的劣化電池單元50A可能會成為過放電。因此，在本實施方式中，通過利用下述的充電方法對蓄電池11進行充電,從而抑制了劣化電池單元50A的過放電。
[0076]參照圖7，在步驟S201中，E⑶30對第一電池組塊5的電壓L和第二電池組塊6的電壓R進行計算，之后進入至步驟S202。在步驟S202中，E⑶30對第一電池組塊5的電壓L和第二電池組塊6的電壓R是否相等進行判斷，當?shù)谝浑姵亟M塊5的電壓L和第二電池組塊6的電壓R彼此相等時，進入至步驟S207，當?shù)谝浑姵亟M塊5的電壓L和第二電池組塊6的電壓R彼此不等時，進入至步驟S203。
[0077]在步驟S203中，E⑶30對第一電池組塊5的電壓L是否低于第二電池組塊6的電壓R進行判斷，當?shù)谝浑姵亟M塊5的電壓L高于第二電池組塊6的電壓R時(屬于圖9所示的狀態(tài))，進入至步驟S204，而當?shù)谝浑姵亟M塊5的電壓L低于第二電池組塊6的電壓R時，進入至步驟S205。
[0078]在步驟S204中，ECU30將第二繼電器102導通，之后進入至步驟S206。在步驟S206中，E⑶30開始實施蓄電池11的充電，之后返回至步驟S201。在此，蓄電池11能夠通過將工業(yè)電源(相當于電力供給部)與搭載于車輛I中的未圖示的充電器相連接來進行充電。另夕卜，可以使電機14作為發(fā)電機(相當于電力供給部)進行工作，并經(jīng)由逆變器13以及電壓轉(zhuǎn)換器12而對蓄電池11進行充電。在這種情況下，參照圖11，僅第一電池組塊5和第二電池組塊6中的第二電池組塊6被充電，從而第一電池組塊5與第二電池組塊6之間的電壓差逐漸縮小。
[0079]如此，根據(jù)本實施方式的結(jié)構(gòu)，在對具有包含劣化電池單元50A的第一電池組塊
5、和與第一電池組塊5相比電壓較低且不包含劣化電池單元50A的第二電池組塊6的蓄電池11進行充電時，由于在這些電池組塊5、6之間的電壓差消失之前僅對第二電池組塊6進行充電，因此能夠抑制第一電池組塊5所包含的劣化電池單元50A的過放電。S卩，由于能夠防止從第一電池組塊5向第二電池組塊6流通有循環(huán)電流的情況，因此能夠抑制第一電池組塊5所包含的劣化電池單元50A的過放電。
[0080]在此，由于在劣化電池單元50A成為過放電的情況下，需要更換蓄電池11，因此成本將增大。根據(jù)本實施方式的結(jié)構(gòu)，由于抑制了劣化電池單元50A的過放電，因此能夠延長蓄電池11的更換周期。
[0081 ] 在步驟S205中，E⑶30將第一繼電器101導通，之后進入至步驟S206。在步驟S206中，E⑶30開始實施蓄電池11的充電，之后返回至步驟S201。在這種情況下，第一電池組塊5和第二電池組塊6中僅第一電池組塊5被充電,從而第一電池組塊5和第二電池組塊6之間的電壓差逐漸縮小。此外，在容量劣化最嚴重的電池單元50未包含于第二電池組塊6中的情況下，第二電池組塊6的電壓R變得高于第一電池組塊5的電壓L。
[0082]在步驟S207中，E⑶30將第一繼電器101以及第二繼電器102導通，并在步驟S208中開始實施通常充電。此外，通常充電是指，與前文所述的步驟S206中的充電、即消除第一電池組塊5和第二電池組塊6之間的電壓差的充電不同的充電，在車輛I為電動汽車(EV)的情況下，是指將蓄電池11充電至控制上限值附近。
[0083](改變例I)
[0084]雖然在上述的實施方式中，如圖9所示，在第二電池組塊6的放電被禁止后，實施僅使第一電池組塊5放電的第二放電處理，但本發(fā)明并不限定于此，也可以在第二電池組塊6的放電被禁止后，省略第二放電處理，而實施圖10所示的充電處理。
[0085](改變例2)
[0086]雖然在上述的實施方式中，由并聯(lián)連接了多個單電池510的電池單元50構(gòu)成第一電池組塊5以及第二電池組塊6，但本發(fā)明并不限定于此，也可以由單電池510構(gòu)成。在這種情況下，第一電池組塊5以及第二電池組塊6分別通過串聯(lián)連接單電池510而構(gòu)成。單電池510可以為由一個發(fā)電要素構(gòu)成的電池單元、或者將多個電池單元連接在一起的電池模塊。
[0087]符號說明:
[0088]I車輛；5第一電池組塊；6第二電池組塊；7蓄電池殼體；11蓄電池；12電壓轉(zhuǎn)換器；13逆變器；14電機；15系統(tǒng)主繼電器；17預(yù)充電電阻；30E⑶；32存儲部；50電池單元；50A劣化電池單元；50B未劣化電池單元；51第一電池組；52第二電池組；53電池組殼體；54上部保持部件；55下部保持部件；56上部匯流條；57下部匯流條；101第一繼電器；102第二繼電器；103第一加熱部；104第二加熱部；111第一電壓信息取得部；112第二電壓信息取得部；113第一溫度信息取得部；114第二溫度信息取得部。
【權(quán)利要求】
1.一種車輛用蓄電池的控制裝置，所述車輛用蓄電池具有相互并聯(lián)連接并通過從電力供給部所供給的電力而被充電的第一電池以及第二電池，所述車輛用蓄電池存儲向使車輛行駛的電機所供給的電力， 所述車輛用蓄電池的控制裝置的特征在于， 在所述第一電池以及所述第二電池中分別設(shè)置有繼電器，所述繼電器在容許從所述電力供給部的充電的容許狀態(tài)和不容許充電的非容許狀態(tài)之間進行動作， 所述車輛用蓄電池的控制裝置具有控制器，所述控制器在所述第一電池以及所述第二電池之間存在電壓差的情況下執(zhí)行如下的充電處理，即，將與電壓較低一側(cè)的一個電池相對應(yīng)的所述繼電器設(shè)為所述容許狀態(tài)，從而僅對所述一個電池進行充電，并且當通過該充電而使所述一個電池的電壓變?yōu)榱伺c另一個電池的電壓相等時，將所述一個電池以及所述另一個電池的所述繼電器均設(shè)為所述容許狀態(tài)，從而對所述一個電池以及所述另一個電池進行充電。
2.如權(quán)利要求1所述的車輛用蓄電池的控制裝置，其特征在于， 具有: 第一電壓信息取得部，其取得與所述第一電池的電壓相關(guān)的信息； 第二電壓信息取得部，其取得與所述第二電池的電壓相關(guān)的信息， 所述控制器基于所述第一電壓信息取得部以及所述第二電壓信息取得部的取得結(jié)果，來實施所述充電處理。
3.如權(quán)利要求1或2所述的車輛用蓄電池的控制裝置，其特征在于， 具有加熱部，所述加熱部選擇性地對所述第一電池以及所述第二電池中的任意一個進行加熱，` 在成為所述充電處理的對象的所述車輛用蓄電池中，所述一個電池通過所述加熱部而被加熱，并在將分別與所述一個電池以及所述另一個電池相對應(yīng)的所述繼電器設(shè)為所述容許狀態(tài)的狀態(tài)下實施與所述另一個電池一起進行放電的第一放電處理，從而與所述另一個電池相比而電壓降低。
4.如權(quán)利要求3所述的車輛用蓄電池的控制裝置，其特征在于， 所述一個電池以及所述另一個電池分別為，將多個電池要素串聯(lián)連接的電池組塊， 當在所述第一放電處理中，所述一個電池中所包含的任意一個所述電池要素達到下限電壓時，通過將與所述一個電池相對應(yīng)的所述繼電器從所述容許狀態(tài)切換為所述非容許狀態(tài)，從而切換為僅對所述另一個電池進行放電的第二放電處理， 當在所述第二放電處理中，所述另一個電池中所包含的任意一個所述電池要素達到所述下限電壓時，通過將與所述另一個電池相對應(yīng)的所述繼電器從所述容許狀態(tài)切換為所述非容許狀態(tài)從而使所述第二放電處理被中止，并對該第二放電處理中止后的所述一個電池以及所述另一個電池執(zhí)行所述充電處理。
5.如權(quán)利要求4所述的車輛用蓄電池的控制裝置，其特征在于， 所述電池要素為，將多個單電池并聯(lián)連接的電池單元。
6.一種車輛用蓄電池的控制方法，所述車輛用蓄電池具有:第一電池以及第二電池，其被相互并聯(lián)連接，并通過從電力供給部所供給的電力而被充電；繼電器，其分別被設(shè)置于所述第一電池以及所述第二電池中，并在容許從所述電力供給部的充電的容許狀態(tài)和不容許充電的非容許狀態(tài)之間進行動作，所述車輛用蓄電池存儲向使車輛行駛的電機所供給的電力， 所述車輛用蓄電池的控制方法的特征在于， 在所述第一電池以及所述第二電池之間存在電壓差的情況下執(zhí)行如下的充電處理，即，將與電壓較低一側(cè)的一個電池相對應(yīng)的所述繼電器設(shè)為所述容許狀態(tài)，從而僅對所述一個電池進行充電，并且當通過該充電而使所述一個電池的電壓變?yōu)榱伺c另一個電池的電壓相等時，將所述一個電池以及所述另一個電池的所述繼電器均設(shè)為所述容許狀態(tài)，從而對所述一個電池以及所述另一個電池進行充電。
7.如權(quán)利要求6所述的車輛用蓄電池的控制方法，其特征在于， 在所述車輛用蓄電池中設(shè)置有加熱部，所述加熱部選擇性地對所述第一電池以及所述第二電池中的任意一個進行加熱， 在成為所述充電處理的對象的所述車輛用蓄電池中，所述一個電池通過所述加熱部而被加熱，并在將分別與所述一個電池以及所述另一個電池相對應(yīng)的所述繼電器設(shè)為所述容許狀態(tài)的狀態(tài)下實施與所述另一個電池一起進行放電的第一放電處理，從而與所述另一個電池相比而電壓降低。
8.如權(quán)利要求7所述的車輛用蓄電池的控制方法，其特征在于， 所述一個電池以及所述另一個電池分別為，將多個電池要素串聯(lián)連接的電池組塊， 當在所述第一放電處理中，所述一個電池中所包含的任意一個所述電池要素達到下限電壓時，通過將與所述一個電池相對應(yīng)的所述繼電器從所述容許狀態(tài)切換為所述非容許狀態(tài)，從而切換為僅對所述另一個電池進行放電的第二放電處理， 當在所述第二放電處理中，所·述另一個電池中所包含的任意一個所述電池要素達到所述下限電壓時，通過將與所述另一個電池相對應(yīng)的所述繼電器從所述容許狀態(tài)切換為所述非容許狀態(tài)從而使所述第二放電處理被中止，并對該第二放電處理中止后的所述一個電池以及所述另一個電池執(zhí)行所述充電處理。
【文檔編號】H02J7/02GK103828178SQ201180073582
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2011年9月21日 優(yōu)先權(quán)日:2011年9月21日
【發(fā)明者】村田崇 申請人:豐田自動車株式會社