由本說明書公開的技術(shù)涉及蓄電元件管理裝置、蓄電裝置以及蓄電系統(tǒng)。
背景技術(shù):
在將多個蓄電元件串聯(lián)連接而成的電池組中,由于各蓄電元件的初始容量之差、劣化度之差等,有時各蓄電元件的充電量會產(chǎn)生偏差(充電量差)。若蓄電元件產(chǎn)生充電量差,則在充電時有可能導(dǎo)致充電量大的蓄電元件變成過電壓。以往,已知有通過將充電電壓設(shè)定得低于給定電壓來抑制蓄電元件變成過電壓的技術(shù)(下述專利文獻(xiàn)1)。
在先技術(shù)文獻(xiàn)
專利文獻(xiàn)
專利文獻(xiàn)1:日本專利第4461114號公報
然而,若將充電電壓設(shè)定得較低,則能充電的充電量、充電效率會下降。也考慮通過進(jìn)行減小蓄電元件的充電量差的均衡化控制或控制充電電壓以使得不會成為過電壓,由此來抑制蓄電元件變成過電壓的事態(tài),但在該情況下需要用于進(jìn)行均衡化控制、電壓控制的裝置。根據(jù)蓄電元件的不同,也存在具有在充滿電附近電壓急劇上升的特性的蓄電元件,在具有這種特性的蓄電元件中,也有可能來不及進(jìn)行均衡化控制、電壓控制。
技術(shù)實現(xiàn)要素:
發(fā)明要解決的課題
在本說明書中,公開了一種在多個蓄電元件間有充電量差的情況下能夠抑制特定的蓄電元件變成過電壓的技術(shù)。
用于解決課題的手段
由本說明書公開的技術(shù)構(gòu)成為:一種蓄電元件管理裝置,具備控制部,該控制部決定針對被串聯(lián)連接的多個蓄電元件的充電電壓,其中,所述控制部基于所述多個蓄電元件間的充電量差來執(zhí)行決定所述充電電壓的決定處理。
發(fā)明效果
根據(jù)由本說明書公開的技術(shù),在多個蓄電元件間有充電量差的情況下能夠抑制特定的蓄電元件變成過電壓。
附圖說明
圖1是實施方式所涉及的車輛的側(cè)視圖。
圖2是蓄電池模塊的立體圖。
圖3是蓄電池模塊的分解立體圖。
圖4是表示蓄電系統(tǒng)的電氣構(gòu)成的框圖。
圖5是放電電路的電路圖。
圖6是表示二次電池的soc-ocv相關(guān)特性的曲線圖。
圖7是表示電壓決定用數(shù)據(jù)的圖。
圖8是匯集了用于創(chuàng)建電壓決定用數(shù)據(jù)的試驗結(jié)果的圖表。
圖9是表示用于創(chuàng)建電壓決定用數(shù)據(jù)的試驗結(jié)果的一例的曲線圖。
圖10是表示用于創(chuàng)建電壓決定用數(shù)據(jù)的試驗結(jié)果的一例的曲線圖。
圖11是表示用于創(chuàng)建電壓決定用數(shù)據(jù)的試驗結(jié)果的一例的曲線圖。
圖12是表示用于創(chuàng)建電壓決定用數(shù)據(jù)的試驗結(jié)果的一例的曲線圖。
圖13是表示決定充電電壓所涉及的cpu的處理的流程圖。
圖14是匯集了用于創(chuàng)建電壓決定用數(shù)據(jù)的試驗結(jié)果的圖表的變形例1。
圖15是匯集了用于創(chuàng)建電壓決定用數(shù)據(jù)的試驗結(jié)果的圖表的變形例2。
圖16是表示再生充電時的二次電池的電流以及電壓的時間推移的一例的曲線圖。
符號說明
10:蓄電系統(tǒng)
15:車輛發(fā)電機(充電器的一例)
20:蓄電池模塊(蓄電裝置的一例)
31:二次電池(蓄電元件的一例)
50:bmu(蓄電元件管理裝置的一例)
65:放電電路(均衡化電路的一例)
71:cpu(控制部的一例)
73:存儲器(存儲部的一例)
dt:時間差(從上次均衡化處理完成起的經(jīng)過時間)
具體實施方式
(本實施方式的概要)
首先,說明本實施方式所公開的技術(shù)的概要。
蓄電元件管理裝置是具備決定針對被串聯(lián)連接的多個蓄電元件的充電電壓的控制部的蓄電元件管理裝置,所述控制部基于所述多個蓄電元件間的充電量差或電壓差來執(zhí)行決定所述充電電壓的決定處理。通過基于充電量差來決定充電電壓,從而能夠抑制蓄電元件變成過電壓。在蓄電元件中,充電量與電壓具有相關(guān)關(guān)系。因而,通過取代充電量差而基于電壓差來決定充電電壓,也能夠抑制蓄電元件變成過電壓。
可以是所述充電量差或所述電壓差越大,所述充電電壓被設(shè)定為越小的值。在充電量差大的情況下,充電電壓被設(shè)定為更小的值,因此能夠抑制蓄電元件變成過電壓。在充電量差(或電壓差)小的情況下,充電電壓被設(shè)定為更大的值,因此能夠增多可充電的充電量。
也可以具備存儲有將所述充電量差或所述電壓差之中的任一者與所述充電電壓建立了對應(yīng)的電壓決定用數(shù)據(jù)的存儲部。
所述控制部可以基于所述充電量差或所述電壓差之中的任一者和所述存儲部中存儲的所述電壓決定用數(shù)據(jù)來決定所述充電電壓。基于存儲部中存儲的電壓決定用數(shù)據(jù)來決定充電電壓,從而例如與進(jìn)行通過計算求出充電電壓的處理的情況相比,能夠容易地決定充電電壓。
所述控制部可以執(zhí)行估計所述充電量差的估計處理。由此,能夠估計基于決定充電電壓的時間點的蓄電元件的狀態(tài)的充電量差,例如與利用預(yù)先存儲的充電量差的情況相比,能根據(jù)更準(zhǔn)確的充電量差決定充電電壓。
也可以具備進(jìn)行減小所述多個蓄電元件間的充電量差的均衡化處理的均衡化電路,所述估計處理基于從上次所述均衡化處理完成起的經(jīng)過時間來估計用于所述決定處理的所述充電量差。
在從針對多個蓄電元件的均衡化處理完成的時間點起至下次的均衡化處理開始為止的期間內(nèi),由于各蓄電元件的自放電容量之差,多個蓄電元件間會產(chǎn)生充電量差。從均衡化處理完成起的經(jīng)過時間越長,則由于自放電而產(chǎn)生的充電量差越大。因而,控制部能夠基于從上次均衡化處理完成起的經(jīng)過時間來估計充電量差。
所述蓄電元件可以采用磷酸鐵系的鋰離子電池。在磷酸鐵系的鋰離子電池中,具有在充滿電附近電壓急劇上升的特性,因此有時來不及進(jìn)行均衡化控制、充電電壓的控制而成為過電壓。在上述技術(shù)中,基于充電量差來預(yù)先決定不會成為過電壓的充電電壓,因此即便是如鋰離子電池那樣具有在充電結(jié)束附近電壓急劇上升的特性的電池也能夠可靠地防止過電壓。
由本說明書公開的蓄電裝置構(gòu)成為具備所述蓄電元件管理裝置和所述多個蓄電元件。
由本說明書公開的蓄電系統(tǒng)構(gòu)成為具備所述蓄電裝置和對所述多個蓄電元件進(jìn)行充電的充電器。
由本說明書公開的技術(shù)例如也能夠在用于基于多個蓄電元件的充電量差來決定充電電壓的決定方法、以及用于決定充電電壓的計算機程序中應(yīng)用。
參照圖1至圖13來說明將本說明書所公開的技術(shù)應(yīng)用于蓄電系統(tǒng)10的實施方式。
1.蓄電系統(tǒng)10的構(gòu)成
如圖1所示,本實施方式的蓄電系統(tǒng)10被搭載于汽車1(車輛),具備蓄電池模塊20(蓄電裝置)和車輛發(fā)電機15(充電器)。
如圖2所示,蓄電池模塊20具有塊狀的電池殼體21。在電池殼體21內(nèi),容納有由多個二次電池31構(gòu)成的電池組30、控制基板28(參照圖3)。在以下的說明中,當(dāng)參照圖2以及圖3的情況下,將電池殼體21相對于設(shè)置面不傾斜地水平放置時的電池殼體21的上下方向設(shè)為y方向,將沿著電池殼體21的長邊方向的方向設(shè)為x方向,將電池殼體21的縱深方向設(shè)為z方向來進(jìn)行說明。
如圖3所示,電池殼體21具備:在上方開口的箱型的殼體主體23、對多個二次電池31進(jìn)行定位的定位構(gòu)件24、裝配于殼體主體23上部的中蓋25、以及裝配于中蓋25上部的上蓋26。在殼體主體23內(nèi),單獨容納各二次電池31的多個單電池室23a在x方向上排列設(shè)置。
如圖3所示,在定位構(gòu)件24的上表面配置有多個匯流條27。定位構(gòu)件24配置在殼體主體23內(nèi)所配置的多個二次電池31的上部,從而多個二次電池31被定位的同時被多個匯流條27串聯(lián)連接。
如圖3所示,中蓋25在俯視下呈大致矩形狀,在y方向上被設(shè)為帶有高低差的形狀。在中蓋25的x方向兩端部,設(shè)置有未圖示的線束端子所連接的一對端子部22p、22n。一對端子部22p、22n例如由鉛合金等金屬構(gòu)成,端子部22p為正極端子部,端子部22n為負(fù)極端子部。
如圖3所示,中蓋25能夠在內(nèi)部容納控制基板28,中蓋25裝配于殼體主體23,從而二次電池31和控制基板28被連接。
接下來,參照圖4來說明蓄電系統(tǒng)10的電氣構(gòu)成。如圖4所示,蓄電池模塊20以及車輛發(fā)電機15經(jīng)由電源線36p、接地線36n而與搭載于汽車1的電氣負(fù)載11以及車輛ecu14連接。作為電氣負(fù)載11,能夠例示電池電動機等發(fā)動機啟動裝置、車頭燈、車內(nèi)燈、音響、鐘表、安全裝置等。
這些電氣負(fù)載11與蓄電池模塊20以及車輛發(fā)電機15(交流發(fā)電機)連接,從蓄電池模塊20以及車輛發(fā)電機15供給電力。即,在泊車中、停車中等車輛發(fā)電機15未發(fā)電時,從蓄電池模塊20供給電力。例如,在行駛中發(fā)電量超過負(fù)載的消耗電力時,從車輛發(fā)電機15供給電力,通過其剩余的電力來充電蓄電池模塊20。在發(fā)電量低于負(fù)載的消耗電力時,為了補充其不足的量,不僅從車輛發(fā)電機15供給電力,還從蓄電池模塊20供給電力。
車輛ecu14(electroniccontrolunit:電子控制單元)進(jìn)行搭載于汽車1的各設(shè)備的控制。車輛發(fā)電機15具備未圖示的充電電路。車輛ecu14經(jīng)由充電電路來進(jìn)行從車輛發(fā)電機15向蓄電池模塊20供給的電力的控制。
蓄電池模塊20具備:電池組30、電流傳感器41、熱敏電阻43、電流斷路裝置45、以及對電池組30進(jìn)行管理的電池管理裝置50(以下稱作bmu50)。電池組30由被串聯(lián)連接的多個二次電池31(蓄電元件)構(gòu)成。bmu50是蓄電元件管理裝置的一例。
電池組30、電流傳感器41以及電流斷路裝置45經(jīng)由連接線35而串聯(lián)連接。在本實施方式中,將電流傳感器41配置在負(fù)極側(cè),將電流斷路裝置45配置在正極側(cè),電流傳感器41與負(fù)極端子部22n連接,電流斷路裝置45與正極端子部22p連接。
電流傳感器41設(shè)置于電池殼體21的內(nèi)部,發(fā)揮對二次電池31中流動的電流進(jìn)行檢測的功能。熱敏電阻43發(fā)揮以接觸式或非接觸式的方式來測量二次電池31的溫度[℃]的功能。
電流傳感器41和熱敏電阻43通過信號線而與bmu50電連接,電流傳感器41、熱敏電阻43的檢測值被bmu50取入。電流傳感器41設(shè)置在電池殼體21內(nèi)。
電流斷路裝置45設(shè)置在電池殼體21的內(nèi)部。電流斷路裝置45例如是fet等半導(dǎo)體開關(guān)、繼電器,響應(yīng)于來自bmu50的指令(控制信號),發(fā)揮使正極側(cè)的電力線斷開來使二次電池31的電流斷路的功能。
bmu50具備:電壓檢測電路60、放電電路65、作為中央處理裝置的cpu71(控制部)、存儲器73(存儲部)、通信部75以及計時部76。上述的控制基板28主要構(gòu)成電壓檢測電路60、cpu71、存儲器73等。如圖4所示,bmu50的電源線與電池組30的正極側(cè)的連接點j1連接,接地線與負(fù)極側(cè)的連接點j2連接,bmu50從電池組30接受電力供給。
電壓檢測電路60經(jīng)由檢測線而分別與各二次電池31的兩端連接,并且響應(yīng)于來自cpu71的指示來測量各二次電池31的電壓以及電池組30的總電壓。如圖5所示,放電電路65具備放電電阻r和放電開關(guān)sw,與二次電池31并聯(lián)連接。放電電路65從cpu71賦予指令,通過接通放電開關(guān)sw而使二次電池31單獨放電,來進(jìn)行減小二次電池31的充電量差的處理(均衡化處理)。
cpu71根據(jù)電流傳感器41、電壓檢測電路60、熱敏電阻43的輸出來監(jiān)視二次電池31的電流、電壓、溫度,在檢測到異常的情況下,使電流斷路裝置45工作來防止二次電池31變?yōu)楫惓顟B(tài)。
存儲器73例如是閃存、eeprom等非易失性存儲器。在存儲器73中存儲有用于管理二次電池31的程序、執(zhí)行程序所需的數(shù)據(jù)。在存儲器73中存儲有用于進(jìn)行估計二次電池31間的充電量差的充電量差估計處理(后述)的程序、用于進(jìn)行決定二次電池31的充電電壓的充電電壓決定處理(后述)的程序、為了進(jìn)行充電電壓決定處理而利用的電壓決定用數(shù)據(jù)(后述)。通信部75經(jīng)由通信線17而與車輛ecu14連接。由此,bmu50能夠在與車輛ecu14之間通信。計時部76計時當(dāng)前時刻。
二次電池31例如采用對于正極活性物質(zhì)而利用了磷酸鐵鋰(lifepo4)、對于負(fù)極活性物質(zhì)而利用了石墨的磷酸鐵系的鋰離子二次電池。在圖6中示出二次電池31的soc-ocv相關(guān)特性。如圖6所示,二次電池31具有:相對于soc的變化量而ocv的變化量相對低的低變化區(qū)域、和相對高的高變化區(qū)域。
具體而言,如圖6所示,二次電池31在soc小于10%的充電初始(放電末期)、以及soc為90%以上的充電末期具有相對于soc的增加而ocv(開路電壓)急劇上升的區(qū)域(高變化區(qū)域)。此外,二次電池31在soc為10%以上且小于90%的充電中期(放電中期)具有相對于soc的增加而ocv大致恒定的區(qū)域(低變化區(qū)域、平穩(wěn)區(qū)域)。
若在多個二次電池31中有充電量差,則在充電末期充電量相對大的二次電池31變成過電壓,有可能導(dǎo)致該二次電池劣化。因此,本實施方式的cpu71基于多個二次電池31間的充電量差來進(jìn)行決定多個二次電池31的充電電壓的充電電壓決定處理(決定處理)。
2.電壓決定用數(shù)據(jù)
cpu71基于多個二次電池31間的充電量差、以及電壓決定用數(shù)據(jù)(參照圖7)來決定充電電壓。如圖7所示,電壓決定用數(shù)據(jù)是關(guān)于多個二次電池31而將充電量差和充電電壓建立了對應(yīng)的數(shù)據(jù),被存儲至存儲器73?;趯Χ鄠€二次電池31(電池組30)以試驗的方式進(jìn)行了充電的結(jié)果來創(chuàng)建電壓決定用數(shù)據(jù)。
為了創(chuàng)建電壓決定用數(shù)據(jù),對于電池組30分別改變充電量差以及充電電壓以試驗的方式進(jìn)行充電,調(diào)查二次電池31的各電壓是否達(dá)到規(guī)定電壓(例如4v)。在圖8中示出該試驗結(jié)果。在以下的說明中例示:電池組30具備4個二次電池31,4個二次電池31之中的1個二次電池31的充電量相對高,剩余的3個二次電池31的充電量為大致相等的值且相對低的情況。在4個二次電池31的充電量具有這種關(guān)系的情況下,在充電末期充電量高的1個二次電池31的電壓變得比充電量相對低的其他3個二次電池31的電壓要高,成為過電壓。在以下的說明中,“充電量差”是指,4個二次電池31之中的充電量最高的二次電池31與充電量最低的二次電池31的充電量之差。
在圖8中,用帶陰影線的欄來圖示了多個二次電池31的各電壓之中的哪個電壓達(dá)到了規(guī)定電壓的情形,用空白欄圖示了未達(dá)到規(guī)定電壓的情形。在本實施方式中,將規(guī)定電壓例如設(shè)為4v,將二次電池31的電壓超過4v的狀態(tài)判定為是過電壓,但規(guī)定電壓并不限定于4v,能夠適當(dāng)變更。在圖8中,圖示了在例如0~800mah的范圍內(nèi)設(shè)定充電量差、在14.4~14.8v的范圍內(nèi)設(shè)定充電電壓的情況下的結(jié)果,但并不限定于該數(shù)值范圍。上述充電量差的范圍(0~800mah)是二次電池31的額定容量為70ah的情況下的值,相當(dāng)于額定容量的0~1.14%。二次電池31的額定容量并不限定于此。例如,在二次電池31的額定容量為35ah的情況下,充電量差的范圍成為0~400mah(相當(dāng)于額定容量的0~1.14%)。
在圖9至圖11中分別示出圖8所示的充電量差與充電電壓的組合(在圖8中共計50種)之中的3種組合中的試驗結(jié)果。在本實施方式中,均利用恒壓充電時的試驗結(jié)果來創(chuàng)建電壓決定用數(shù)據(jù)。在恒壓充電中,電池組30的電壓到達(dá)了給定充電電壓之后,在維持該充電電壓的同時伴隨著時間經(jīng)過而充電電流不斷下垂。在圖9中,示出在充電量差為700mah、充電電壓為14.4v的條件下進(jìn)行了充電的情況下的試驗結(jié)果。根據(jù)圖9可知,在伴隨著時間經(jīng)過而充電電流下垂的過程中,充電量相對高的1個二次電池31的電壓(標(biāo)注符號31h)變大,其他3個二次電池31的電壓(標(biāo)注符號31l)略微變小,但電壓31h未超過4v。即,該充電量差與充電電壓的組合在圖8中用空白欄圖示。
在圖10中示出充電量差設(shè)定為300mah、充電電壓設(shè)定為14.6v的情況下的試驗結(jié)果,在圖11中示出充電量差設(shè)定為250mah、充電電壓設(shè)定為14.8v的情況下的試驗結(jié)果。根據(jù)圖10以及圖11的試驗結(jié)果可知,在圖10以及圖11所例示的充電量差與充電電壓的組合中,二次電池31的電壓均未超過4v,因此在圖8中均用空白欄圖示。在圖10~圖12中,與圖9同樣,對于充電量相對高的1個二次電池31的電壓標(biāo)注符號31h,對于充電量相對低的3個二次電池31的電壓標(biāo)注符號31l。
在根據(jù)圖8所示的試驗結(jié)果來創(chuàng)建圖7所示的電壓決定用數(shù)據(jù)時,例如如下所示。如圖8所示,在充電量差為0~250mah的范圍內(nèi),充電電壓為14.4v~14.8v的任何值,二次電池31的電壓均不超過4v,因此如圖7所示,將充電電壓設(shè)為最高的值即14.8v。在充電量差為250~300mah的范圍內(nèi),充電電壓為14.4v~14.6v的任何值,二次電池31的電壓均不超過4v,因此將充電電壓設(shè)為14.6v。在充電量差為300~800mah的范圍內(nèi),若充電電壓變?yōu)?4.5v以上,則二次電池31的電壓有時會超過4v,因此將充電電壓設(shè)為14.4v。即,圖7所示的充電電壓是在某充電量差下二次電池31不會變成過電壓(不超過4v)的充電電壓之中的最高的電壓。
在圖12中示出充電量差設(shè)定為20000mah、充電電壓設(shè)定為14.0v的情況下的恒壓充電的試驗結(jié)果。如圖12所示,如果充電電壓為14.0v,則即便是充電量差比800mah充分大的情況,二次電池31的各電壓也不會超過4v。基于該結(jié)果,在充電量差比800mah大的情況下,將充電電壓設(shè)為例如14.0v(參照圖7)。在本實施方式的電壓決定用數(shù)據(jù)中,如圖7所示,例示了將充電量差的范圍分為4個,對于各范圍而分別設(shè)定充電電壓的情況,但充電量差的范圍的劃分方式并不限定于此,能夠適當(dāng)變更。
3.決定充電電壓所涉及的cpu的處理
接下來,說明決定充電電壓所涉及的cpu71的處理。在本實施方式中,估計多個二次電池31間的充電量差,基于估計出的充電量差與上述的電壓決定用數(shù)據(jù)來決定充電電壓。決定充電電壓所涉及的cpu71的處理,如圖13所示,由s110~s130的步驟構(gòu)成。
3.1.充電量差估計處理(估計處理)
在本實施方式中,作為充電量差估計處理,例示基于放電電路65未工作的時間(非工作時間)來估計多個二次電池31間的充電量差的處理。在本實施方式中,若各二次電池31的電壓之差成為給定值以上,則cpu71使放電電路65工作,通過使充電量相對多(電壓高)的二次電池31放電,由此來進(jìn)行減小二次電池31間的充電量差的均衡化處理。在平穩(wěn)區(qū)域中,由于各二次電池31的電壓之差小,因此放電電路65不工作,在各二次電池31的電壓之差變大的充滿電附近,放電電路65工作。
在均衡化處理完成的時間點,多個二次電池31的充電量變得大致相等,但之后持續(xù)著放電電路65未工作的狀態(tài),因此各二次電池31的充電量分別由于自放電而減小。此時,由于各二次電池31的自放電容量(進(jìn)而為自放電電流)的偏差,會產(chǎn)生充電量差。而且,放電電路65未工作的期間越長,則自放電所引起的充電量差越大。因而,通過求出放電電路65未工作的時間(未執(zhí)行均衡化處理的時間),從而能夠估計多個二次電池31間的充電量差。
具體而言,cpu71在放電電路65停止時,從計時部76獲取該時刻t1,并存儲至存儲器73。在進(jìn)行充電量差估計處理時,cpu71計算當(dāng)前時刻t2與其前面最近的放電電路65停止的時刻t1之間的時間差dt。即,時間差dt是放電電路65未工作的時間(從上次均衡化處理完成起的經(jīng)過時間)。
接下來,cpu71通過存儲器73中存儲的各二次電池31的自放電電流[ma]的值乘以時間差dt,由此來分別計算放電電路65的非工作時間(時間差dt)中的各二次電池31的自放電容量[mah]。然后,cpu71通過計算所計算出的各二次電池31的自放電容量之中的例如最大的自放電容量與最小的自放電容量之差,由此來估計充電量差(s110)。cpu71可以通過將二次電池31間的自放電電流之差與時間差dt相乘來估計充電量差。關(guān)于各二次電池31的自放電電流的值,例如將在二次電池31的制造等時測量出的值預(yù)先存儲至存儲器73即可。
3.2.充電電壓決定處理(決定處理)
然后,cpu71基于通過充電量差估計處理而估計出的多個二次電池31的充電量差、與存儲器73中存儲的電壓決定用數(shù)據(jù)(參照圖7),來決定電池組30的充電電壓v1(s120)。例如,在充電量差為200mah的情況下,基于圖7,充電電壓v1被決定為14.8v,在充電量差為500mah的情況下,充電電壓v1被決定為14.4v。如圖7所示,在充電量差處于給定范圍(例如0~800mah)內(nèi)的情況下,充電量差越大,充電電壓v1被設(shè)定為越小的值,在為給定范圍以上(例如800mah以上)的情況下,與充電量差無關(guān),充電電壓v1被決定為恒定的電壓(在圖7中為14.0v)。如此,在本實施方式中,通過利用圖7的電壓決定用數(shù)據(jù)來決定充電電壓,從而能夠?qū)⒍坞姵?1不會變成過電壓(不超過4v)的充電電壓之中的最高的電壓決定為充電電壓v1。
然后,cpu71將通過充電電壓決定處理而決定出的充電電壓v1的值(指令值)經(jīng)由通信部75發(fā)送至車輛ecu14(s130)。車輛ecu14進(jìn)行控制,例如使設(shè)置于車輛發(fā)電機15的充電電路(例如電壓調(diào)節(jié)器)工作,由此使車輛發(fā)電機15的輸出電壓(施加于電池組30的充電電壓)成為從bmu50發(fā)送出的充電電壓v1。
接下來,說明本實施方式的效果。在本實施方式中,通過基于多個二次電池31間的充電量差來決定充電電壓,從而能夠抑制二次電池31變成過電壓。具體而言,在充電量差大的情況下,充電電壓被設(shè)定為更小的值,因此能夠抑制二次電池31變成過電壓。在充電量差小的情況下,充電電壓被設(shè)定為更大的值,因此能夠增多可充電的充電量。
在本實施方式中,具備存儲有將充電量差與充電電壓建立了對應(yīng)的電壓決定用數(shù)據(jù)的存儲器73,cpu71基于充電量差與電壓決定用數(shù)據(jù)來決定充電電壓。通過基于存儲器73中存儲的電壓決定用數(shù)據(jù)來決定充電電壓,從而例如與進(jìn)行通過計算求出充電電壓的處理的情況相比,能夠容易地決定充電電壓。
cpu71執(zhí)行估計充電量差的充電量差估計處理。由此,能夠估計基于決定充電電壓的時間點的二次電池31的狀態(tài)的充電量差,例如與利用預(yù)先存儲的充電量差的情況相比,能夠根據(jù)更準(zhǔn)確的充電量差來決定充電電壓。
具備進(jìn)行減小多個二次電池31間的充電量差的均衡化處理的放電電路65,充電量差估計處理被設(shè)為基于從上次均衡化處理完成起的經(jīng)過時間來估計充電量差的處理。
在從針對多個二次電池31的均衡化處理完成的時間點起至下次的均衡化處理開始為止的期間(放電電路65的非工作時間)內(nèi),由于各二次電池31的自放電容量之差,多個二次電池31間會產(chǎn)生充電量差。從上次的均衡化處理完成起的經(jīng)過時間越長,則由于自放電而產(chǎn)生的充電量差越大。因而,cpu71能夠基于從上次均衡化處理完成起的經(jīng)過時間來估計充電量差。
二次電池31例如可采用磷酸鐵系的鋰離子電池。在磷酸鐵系的鋰離子電池中,具有在充滿電附近(充電結(jié)束附近)電壓急劇上升的特性,因此有可能來不及進(jìn)行放電電路65的均衡化處理而二次電池31變成過電壓。在本實施方式中,基于充電量差來預(yù)先決定不會成為過電壓的充電電壓,因此即便是如鋰離子電池那樣具有在充電結(jié)束附近電壓急劇上升的特性的電池,也能夠防止過電壓。
(其他實施方式)
本說明書所公開的技術(shù)并不限定于通過上述記載以及附圖而說明的實施方式,例如也包括如下各種方式。
(1)在上述實施方式中,作為蓄電元件的一例,雖然示出使用了磷酸鐵系的正極活性物質(zhì)的鋰離子二次電池,但并不限定于此。作為蓄電元件,可以是鋰離子二次電池以外的二次電池、伴有電化學(xué)現(xiàn)象的蓄電器等。鋰離子二次電池的正極活性物質(zhì)并不限定于磷酸鐵系,能夠適當(dāng)變更,例如可以使用三元系的正極活性物質(zhì)。在利用如三元系那樣具有相對于soc而ocv唯一確定的特性(相對于soc的變化量而ocv的變化量大的特性)的二次電池31的情況下,與磷酸鐵系相比,能夠根據(jù)各二次電池31的ocv容易地估計soc。在這種情況下,可以通過測量各二次電池31的ocv來估計soc,并根據(jù)soc來估計二次電池31的充電量差。也可以利用將各二次電池31的soc差與充電電壓建立了對應(yīng)的電壓決定用數(shù)據(jù),直接根據(jù)soc差來決定充電電壓。各二次電池31的soc的估計方法并不限定于根據(jù)ocv來求取的方法(ocv法),例如可以利用電流累計法等。
(2)在上述實施方式中,作為控制部,雖然例示了cpu71,但并不限定于此。控制部可以是具備多個cpu的構(gòu)成、asic(applicationspecificintegratedcircuit:專用集成電路)等的硬件電路,也可以是fpga、mpu、以及將它們組合在一起的構(gòu)成。即,控制部只要利用軟件或硬件電路來執(zhí)行上述實施方式所例示的各處理即可。
(3)在上述實施方式中,作為搭載蓄電池模塊20的車輛,雖然例示了汽車1,但并不限定于此。本說明書所公開的技術(shù)也能夠應(yīng)用于電車等汽車以外的車輛。在上述實施方式中,作為充電器,例示了搭載于車輛的充電器(車輛發(fā)電機15),但充電器也可以設(shè)置于車輛的外部。例如,在將本說明書所公開的技術(shù)應(yīng)用于電車的情況下,充電器可以設(shè)置于車站等。可以是搭載于電車的二次電池通過從架線供給的電力而被充電的構(gòu)成。蓄電池模塊20并不限定于搭載于車輛的情形,能夠作為工業(yè)用的電源裝置(緊急用電源等)來廣泛利用。
(4)在上述實施方式中,雖然例示了電池組30具備4個二次電池31的構(gòu)成,但并不限定于此。二次電池31的個數(shù)只要為2個以上即可,其個數(shù)能夠適當(dāng)變更。
(5)在上述實施方式中,雖然例示了4個二次電池31之中的1個二次電池31的充電量相對高、其他3個二次電池31的充電量相對低的情況,但并不限定于此。例如,也可以在存儲器73中存儲基于2個二次電池31的充電量相對高、其他2個二次電池31的充電量相對低的情況下的試驗結(jié)果(參照圖14)的電壓決定用數(shù)據(jù)、基于3個二次電池31的充電量相對高、剩余1個二次電池31的充電量相對低的情況下的試驗結(jié)果(參照圖15)的電壓決定用數(shù)據(jù)等與各種模式對應(yīng)的電壓決定用數(shù)據(jù)。如此一來,cpu71能夠在充電電壓決定處理中使用多種電壓決定用數(shù)據(jù)之中的與相應(yīng)的充電量差的模式對應(yīng)的電壓決定用數(shù)據(jù)來決定充電電壓。
即便是多個二次電池31的各充電量全部不同的情況下,也能夠應(yīng)用本說明書所公開的技術(shù)。在創(chuàng)建電壓決定用數(shù)據(jù)時,優(yōu)選基于充電量最高的二次電池31與充電量最低的二次電池31的充電量差來創(chuàng)建電壓決定用數(shù)據(jù),但并不限定于此。
(6)本說明書所公開的技術(shù)并不限定于恒壓充電的情況,例如也能夠應(yīng)用于車輛減速時的再生充電。在圖16中示出再生充電時的二次電池31的電流以及電壓的時間推移的一例。如圖16所示,在再生充電時,例如在恒流充電時電流于短時間內(nèi)急劇上升,各二次電池31的電壓分別上升。此時,充電量相對高的二次電池31的電壓(符號31h1)與充電量低的二次電池31的電壓(符號31l1)相比而上升量更大,有可能成為過電壓。在將本說明書所公開的技術(shù)應(yīng)用于再生充電的情況下,在與上述的再生充電時的狀況相同的狀況下預(yù)先進(jìn)行試驗性的充電,基于該試驗結(jié)果來創(chuàng)建電壓決定用數(shù)據(jù),并利用該電壓決定用數(shù)據(jù)來決定充電電壓即可。
(7)在上述實施方式中,雖然例示了在bmu50側(cè)進(jìn)行充電電壓決定處理、在車輛ecu14側(cè)進(jìn)行充電器(車輛發(fā)電機15)的控制的構(gòu)成,但并不限定于此??梢詷?gòu)成為由一個控制部來進(jìn)行充電電壓決定處理以及充電器的控制。
(8)在上述實施方式中,作為均衡化處理,雖然例示了將充電量相對多的二次電池31放電的處理,但并不限定于此。例如,可以對充電量相對少的二次電池31充電,由此來減小多個二次電池31的充電量差。
(9)在上述實施方式中,雖然例示了基于通過充電量差估計處理而估計出的充電量差來決定充電電壓的技術(shù),但并不限定于此。例如,可以預(yù)先將在多個二次電池31的制造等時測量出的各二次電池31的初始容量存儲至存儲器73,將該初始容量之差作為充電量差來進(jìn)行充電電壓決定處理。
(10)在上述實施方式中,作為充電量差估計處理,雖然例示了利用放電電路65的非工作時間來估計充電量差的處理,但并不限定于此。作為充電量差估計處理,可以預(yù)先將針對二次電池31來表示電壓與充電量的相關(guān)關(guān)系的數(shù)據(jù)存儲至存儲器73,基于該數(shù)據(jù)與充電中計測到的各二次電池31間的電壓差來估計充電量差,并根據(jù)該充電量差來決定充電電壓。也可以根據(jù)各二次電池31間的電壓差來直接決定充電電壓。具體而言,與利用充電量差的情況同樣,預(yù)先在存儲器73中存儲將各二次電池31間的電壓差與充電電壓建立了對應(yīng)的電壓決定用數(shù)據(jù),基于該電壓決定用數(shù)據(jù)與電壓差來決定充電電壓即可。
(11)在上述實施方式中,在充電量差估計處理中,雖然例示了利用存儲器73中存儲的二次電池31的自放電電流的值來估計充電量差的處理,但并不限定于此。例如,可以基于放電電路65的工作時間來計算二次電池31間的自放電電流之差,并基于該差來估計充電量差。例如,在放電電路65僅針對一個二次電池31而工作的情況下,該二次電池31(以下稱作符號31a)與其他二次電池31(以下稱作符號31b)相比而充電量高。換言之,可以認(rèn)為,二次電池31a是放電電路65的非工作時間(對應(yīng)于上述實施方式中的時間差dt)中的自放電容量(進(jìn)而為自放電電流)的值相對小的二次電池。
在這種情況下,cpu71通過將基于放電電路65的二次電池31a的放電電流針對該放電電路65的工作時間(放電電路65的放電時間)進(jìn)行累計,由此來計算與其他二次電池31的自放電容量之差dx。可以認(rèn)為,該差dx是由于在前面最近的放電電路65的非工作時間中的自放電而產(chǎn)生的。因而,將自放電容量之差dx除以前面最近的放電電路65的非工作時間,從而能夠計算二次電池31a與其他二次電池31b的自放電電流之差di。若算出了自放電電流之差di并將其存儲至存儲器73,則此后通過對自放電電流之差di乘以放電電路65的非工作時間,便能夠估計二次電池31a與其他二次電池31b的充電量差,能夠基于該充電量差來決定最佳的充電電壓。
(12)在上述實施方式中,雖然例示了由于各二次電池31的自放電電流的偏差而產(chǎn)生充電量差的情況,但產(chǎn)生充電量差的原因并不限定于此。例如,由于用于檢測各二次電池31的電壓的各ic(電壓檢測電路60的構(gòu)成部件)的消耗電流的偏差,有時會產(chǎn)生充電量差。在這種情況下,例如,能夠?qū)Ω鞫坞姵?1的自放電電流加上對應(yīng)的各ic的消耗電流來求出各二次電池31的放電電流,并通過將該放電電流之差與放電電路65的非工作時間相乘來求出二次電池31的充電量差。
(13)在上述實施方式中,示出了將蓄電池模塊(蓄電元件模塊)搭載于汽車,將蓄電池模塊與發(fā)動機啟動用的電池電動機、車頭燈、車內(nèi)燈、音響、鐘表、安全裝置等負(fù)載連接的例子。代替上述情形,也可以在二輪車、鐵路車輛、無斷電電源裝置、接受再生電力的裝置、自然能源發(fā)電用蓄電裝置等中搭載的蓄電元件的管理之中應(yīng)用本發(fā)明。蓄電元件管理裝置也可以是其一部分或全部的功能配置在遠(yuǎn)處,與蓄電元件或蓄電元件模塊網(wǎng)絡(luò)連接。蓄電元件管理裝置可以作為網(wǎng)絡(luò)上的服務(wù)器來安裝。