电池系统转让专利

申请号 : CN201210035513.7

文献号 : CN102655243B

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相似专利:

发明人 : 山内晋二见基生武田贤治内田丈

申请人 : 株式会社日立制作所

摘要 :

本发明提供一种在不管产生何种规模的系统构筑需求的情况下都能灵活地对应相关需求的电池系统。电池系统(203)构成为:将串联连接多个电池单元(310)而形成的电池模块(314)、通过串联以及并联的任意一者或者两者的方式连接电池模块(314)而形成的电池包(252)、通过串联以及并联的任意一者或者两者的方式连接电池包(252)而形成的电池块(212)相互分级化地设置。本电池系统(203)中,作为基本单位的分级变化而预先准备有电池模块(314)、电池包(252)以及电池块(212),并采用了根据必要的规模将上述的基本单位适宜地组合的构成。

权利要求 :

1.一种电池系统,其是将连接多个电池单元而形成的电池模块、通过串联以及并联的任意一者或者两者的方式连接所述电池模块而形成的电池包、通过串联以及并联的任意一者或者两者的方式连接所述电池包而形成的电池块相互分级化地设置而形成的电池系统,其特征在于,具备:电池单元监视部,其运算所述多个电池单元间的充电状态所涉及的偏差,并基于所述多个电池单元间的所述偏差所涉及的运算结果,进行用于消除该偏差的动作;

电池模块控制部,其运算多个所述电池模块间的充电状态所涉及的偏差,并基于所述多个电池模块间的所述偏差所涉及的运算结果,进行用于消除该偏差的控制;以及电池包控制部,其运算多个所述电池包间的充电状态所涉及的偏差,并基于所述多个电池包间的所述偏差所涉及的运算结果,进行用于消除该偏差的控制,在各电池模块内具有电池单元监视电路,该电池单元监视电路基于电池单元的端子间电压计算出各电池单元的充电状态的偏差,并基于该充电状态的偏差来进行电池模块内的各电池单元间的充电状态均衡化的指示,在各电池包中具有电池控制装置,该电池控制装置基于各电池单元的充电状态的信息计算出各电池模块间的充电状态的偏差,并基于各所述电池模块间的充电状态的偏差来进行充电状态均衡化的指示,在各电池块中具有综合控制装置,该综合控制装置基于各电池单元的充电状态的信息计算出各电池包间的充电状态的偏差,并基于各所述电池包间的充电状态的偏差来进行充电状态均衡化的指示。

2.根据权利要求1所述的电池系统,其特征在于,

所述电池包控制部参考基于所述多个电池包间的所述偏差所涉及的运算结果而设定的目标参数,进行用于消除该偏差的所述控制,所述电池模块控制部参考基于所述多个电池模块间的所述偏差所涉及的运算结果而设定的目标参数,进行用于消除该偏差的所述控制,所述电池单元监视部参考基于所述多个电池单元间的所述偏差所涉及的运算结果而设定的目标参数,进行用于消除该偏差的所述动作。

3.根据权利要求1所述的电池系统,其特征在于,

所述电池系统还具备电池块控制部,所述电池块控制部运算多个所述电池块间的充电状态所涉及的偏差,并基于所述多个电池块间的所述偏差所涉及的运算结果,进行用于消除该偏差的控制。

4.根据权利要求1~3中任意一项所述的电池系统,其特征在于,通过串联以及并联的任意一者或者两者的方式连接所述电池块而形成。

5.根据权利要求3中任意一项所述的电池系统,其特征在于,

所述电池块具备开闭器,该开闭器设置在用于联接所述电池系统的主电源线路中的正极侧与所述多个电池块的供电路径中的正极侧的中继路,用于使所述中继路开放或者闭合,所述电池块控制部基于所述多个电池块间的所述偏差所涉及的所述运算结果,来控制所述开闭器的开闭动作。

6.根据权利要求5所述的电池系统,其特征在于,

还具备当从所述电池系统的主电源线路将所述电池块电切断时进行手动操作的断路器。

7.根据权利要求5或6所述的电池系统,其特征在于,

所述电池系统还具备分别对所述主电源线路中的正极侧的电压与所述电池包的供电路径中的正极侧的电压进行探测的电压探测部,所述电池块控制部还具备开闭控制部,所述开闭控制部比较所述电压探测部所探测到的所述主电源线路的正极侧电压与所述供电路径的正极侧电压之间的大小关系,判定两者的电压差是否为预先确定的规定值以下,并基于该判定结果,对所述开闭器的开闭动作进行控制。

8.根据权利要求7所述的电池系统,其特征在于,

所述开闭控制部在所述判定的结果表示两者的电压差为所述规定值以下的情况下,进行使所述开闭器闭合的控制。

9.根据权利要求7所述的电池系统,其特征在于,

所述开闭控制部在所述判定的结果表示两者的电压差超过所述规定值的情况下,进行使所述开闭器开放的控制。

10.根据权利要求8所述的电池系统,其特征在于,

所述开闭控制部在所述判定的结果表示两者的电压差超过所述规定值的情况下,进行使所述开闭器开放的控制。

说明书 :

电池系统

技术领域

[0001] 本发明涉及具有串联连接多个电池单元而形成的电池模块的电池系统。

背景技术

[0002] 作为现有电池系统,已知有将多个电池单元串联连接而形成电池模块,并设置多个电池模块相互地并联而形成的电池系统(例如,参照专利文献1)。在专利文献1所涉及的电池系统中,通过在每个电池模块所设置的状态检测电路,来对相互并联设置的多个电池模块间的电流偏差进行检测。基于该检测结果,通过电流控制元件来控制多个电池模块中分别所流通的电流大小。根据专利文献1所涉及的电池系统,能够降低电池模块间的电流偏差。
[0003] 专利文献1:JP特开2010-029015号公报
[0004] 但是,最近,正逐步推进电力贮存用的电池系统的开发以及试验性导入。这样,电池系统的适用用途正变广,与之相伴,要求电池系统具有可灵活对应多样的电压/电流容量的要求的扩展性。但是,在专利文献1所涉及的电池系统中,不能提供可灵活对应多样的电压/电流容量的要求的扩展性。

发明内容

[0005] 本发明是鉴于上述实际情况而提出的,其目的在于提供一种即使在任何规模的系统构筑需求产生了的情况下,均可灵活对应相关需求的电池系统。
[0006] 本发明所涉及的电池系统是以将连接多个电池单元而形成的电池模块、通过串联以及并联的任意一者或者两者的方式连接该电池模块而形成的电池包、通过串联以及并联的任意一者或者两者的方式连接该电池包而形成的电池块相互分级化地设置而形成的电池系统为前提的。
[0007] 本发明所涉及的电池系统具备电池单元监视部、电池模块控制部、电池包控制部。电池单元监视部运算所述多个电池单元间的电量以及充电状态的任意一者或者两者所涉及的偏差,并基于所述多个电池单元间的所述偏差所涉及的运算结果,进行用于消除该偏差的动作。电池模块控制部运算多个所述电池模块间的电量以及充电状态的任意一者或者两者所涉及的偏差,并基于所述多个电池模块间的所述偏差所涉及的运算结果,进行用于消除该偏差的控制。并且,电池包控制部运算多个所述电池包间的电量以及充电状态的任意一者或者两者所涉及的偏差,并基于所述多个电池包间的所述偏差所涉及的运算结果,进行用于消除该偏差的控制。
[0008] 发明效果
[0009] 根据本发明,在不管产生何种规模的系统构筑需求的情况下也能够灵活地对应相关需求的电池系统。

附图说明

[0010] 图1是表示本发明的第1实施方式所涉及的电池系统203所适用的发电系统101的概要的功能框图。
[0011] 图2概念性地表示本发明的第1实施方式所涉及的电池系统203的分级构造的功能框图。
[0012] 图3是本发明的第1实施方式所涉及的电池系统203所适用的电池系统203的电路构成图。
[0013] 图4是电池包252周边的电路构成图。
[0014] 图5是用于收纳电池块212的电池块收纳装置412的外观图。
[0015] 图6是用于说明本发明的第2实施方式所涉及的电池系统205的比较例具有的课题的图。
[0016] 图7概念性地表示本发明的第2实施方式所涉及的电池系统205的主要部的图。
[0017] 图8是用于说明本发明的第2实施方式所涉及的电池系统205的动作的流程图。
[0018] 图9是用于说明本发明的第2实施方式所涉及的电池系统205的动作的流程图。
[0019] 图10是与图8所示的流程图对应的时序图。
[0020] 图11是与图9所示的流程图对应的时序图。
[0021] 标号说明
[0022] 203第1实施方式所涉及的电池系统
[0023] 205第2实施方式所涉及的电池系统
[0024] 212电池块
[0025] 226综合控制装置IBCU(电池包控制部)
[0026] 234、235继电器(开闭器)
[0027] 252电池包
[0028] 264电池控制装置BCU(电池模块控制部)
[0029] 270系统控制装置BSCU(电池块控制部)
[0030] 310电池单元
[0031] 314电池模块
[0032] 332电池单元监视电路CCU(电池单元监视部)
[0033] 401电压探测部
[0034] 403开闭控制部

具体实施方式

[0035] 以下,参照附图,对本发明的多个实施方式所涉及的电池系统203进行详细说明。
[0036] [第1实施方式所涉及的电池系统203]
[0037] 图1是表示本发明的第1实施方式所涉及的电池系统203所适用的发电系统101的功能框图。图2是示意地表示本发明的第1实施方式所涉及的电池系统203的分级构造的功能框图。图3是本发明的第1实施方式所涉及的电池系统203的电路构成图。图4是电池包252周边的电路构成图。在本发明的第1实施方式所涉及的电池系统203的说明之前,先对该电池系统203所适用的发电系统101进行说明。
[0038] 〔发电系统101〕
[0039] 如图1所示,发电系统101具备:发电装置102、电力系统104、交流直流转换装置112、直流交流转换装置114、蓄电系统200。作为发电装置102,优选例如基于风力发电的风力发电装置,基于水力发电的水力发电装置、基于太阳光发电的太阳能发电装置等基于自然能发电的发电装置。
[0040] 在这些基于自然能的发电装置102中,虽然具有对自然环境造成的负担较小这样的优点,但其反面,其发电能力较大地受自然环境的左右。由此,如图1所示,先将发电装置102的发电电力临时储存于蓄电系统200,并与功率负载的要求相对应,将储存的电力经由电力系统104而向负载(未图示)送电。
[0041] 蓄电系统200具有对直流电力进行蓄电的功能。在此,通过交流直流转换装置112将发电装置102发电所得到的电力转换成直流电力,将转换后的直流电力储存于蓄电系统200而进行蓄电。对负载的送电是通过交流的电力系统104来进行的。在此,通过直流交流转换装置114将蓄电系统200中所积蓄的直流电力转换为交流电力,经由电力系统104而提供给负载。
[0042] 〔蓄电系统200〕
[0043] 蓄电系统200具备基于所需的蓄电容量而设计的数量的电池系统203。图1的蓄电系统200表示由多个电池系统203构成的示例。关于各电池系统203的详细情况将利用图2~图4进行后述。
[0044] 但是,电力的供给是与社会生活密切相关。由此,除了大规模的自然灾害等特别事由发生了的情况,应尽力避免蓄电系统200整体发生动作停止这样的事态发生。在此,定期性保养检查应在不停止蓄电系统200整体动作地依次使一部分的电池系统203停止的方式来进行。在进行电池系统203的修理的情况下,依然还是一边维持蓄电系统200作为整体的动作,一边仅使成为对象的电池系统203运转停止来进行修理作业。
[0045] 另外,将在后面进行详述,电池系统203构成为具备作为构成要素的多个电池块212。电池系统203所具备的多个电池块212中,假设极少一部分的电池块212发生了某种故障。在该情况下,不将成为对象的电池系统203本身从蓄电系统200中切断,仅将已产生故障的一部分的电池块212从蓄电系统200中切断。对这样所切断的一部分的电池块212,进行保养检查(根据需要进行修理或交换)作业。如这样构成,兼具保养检查作业所涉及的安全性与电力的安定供给所涉及的便利性。
[0046] 〔蓄电系统200的技术课题、解决手段以及效果〕
[0047] 关于以适用本发明的第1实施方式所涉及的电池系统203的为前提的蓄电系统200,如下述例举代表性的技术课题、解决手段以及效果。
[0048] (1)蓄电系统200的小型化
[0049] 如图3所示,蓄电系统200是将通过捆绑多个电池包252而形成的电池块212收纳于具有箱型的筐体的一个电池块收纳装置412(图5参照)中而形成的。由此,能够实现蓄电系统200整体尺寸的小型化。另外,以电池块212为首,系统控制装置(BSCU)270、断流器242、断路器238等蓄电系统200的构成要素紧凑地收纳在电池块收纳装置412中。由此,能够实现蓄电系统200的整体尺寸的小型化。
[0050] (2)蓄电系统200的便利性·操作性
[0051] 如图5所示,蓄电系统200在抽出型的包收纳壳体432的前侧壁上具备表示电池包252的动作状态并且在各种设定操作时所被利用的显示操作部442。由此,便利性以及操作性优良。
[0052] (3)蓄电系统200的保养检查性
[0053] 蓄电系统200采用以电池块212或者电池包252为构成单位,将其可从蓄电系统200中拆卸下的构成。由此,保养检查性优良。
[0054] (4)电池连接时的安全性
[0055] 在蓄电系统200中,综合控制装置(IBCU)226在对各个电池包252是否电连接进行确认后,进行将断路器238、239、240以及断流器242闭合的控制动作。由此,能够确保高的安全性。
[0056] 〔电池系统203〕
[0057] 其次,参照图2~图4,对电池系统203进行详细说明。
[0058] 图2以及图3所示的电池系统203表示关注了多个电池系统203中一个的构成。多个电池系统203的构成均相同。在此,通过对多个电池系统203中的一个电池系统203的构成进行说明,来取代对多个电池系统203的整体进行的说明。
[0059] 另外,蓄电系统200也有由一个电池系统203构成的情况。在该情况下,电池系统203与蓄电系统200的构成相一致。即使在相关情况下,也将图2以及图3所示的构成称为电池系统203。另外,关于电池系统203的构成要素所涉及的连接形态,有将构成要素间串联连接的同时并且这样串联连接后的部件彼此并联连接的情形称为“串并联连接”的情况。
[0060] 在构成电池系统203时,以下举出几个重要点。
[0061] (1)作为电池系统203的构成要素,预先准备多个相互间规模不同的基本单位的分级变化(variation)。在第1实施方式所涉及的电池系统203中,按照规模由小至大的升序进行排列时,如图2所示,电池模块314、电池包252、以及电池块212与各基本单位的分级变化相当。
[0062] (2)从其他观点所看到的电池系统203,如图2以及图3所示,构成为:将多个电池单元310串联连接而形成的电池模块314、将电池模块314串并联连接而形成的电池包252、将电池包252串并联连接而形成的电池块212相互进行分级化。
[0063] “将基本单位的分级变化相互进行分级化”是指,即使在相互相邻的分级间的任意一者,也意味着规模的大小关系相似。即,例如,通过将第1基本单位、第2基本单位以及第3基本单位依次排列,分级性地构筑基本单位的分级变化。在该情况下,第1基本单位与第
2基本单位之间的规模的大小关系、第2基本单位与第3基本单位之间的规模的大小关系相互采用不规则碎片形(fractal)构造。
[0064] 在将上述这些对照第1实施方式来进行验证。在第1实施方式所涉及的电池系统203中,通过按照规模由大至小将电池块212(第1基本单位)、电池包252(第2基本单位)以及电池模块314(第3基本单位)依次排列,来分级性构筑基本单位的分级变化。
[0065] 在该情况下,电池块212(第1基本单位)与电池包252(第2基本单位)之间规模的大小关系为前者较后者成为大规模的关系。另外,电池包252(第2基本单位)与电池模块314(第3基本单位)之间的规模的大小关系也与上述相同地,前者较后者成为大规模的关系。
[0066] 也就是说,第1基本单位与第2基本单位之间的规模的大小关系、和第2基本单位与第3基本单位之间的规模的大小关系取得相互不规则碎片形构造。由此,在第1实施方式所涉及的电池系统203中,即使在相互相邻的分级间的任意一者,规模的大小关系相似(采用不规则碎片形构造),也验证了适当地构筑了基本单位的分级变化。
[0067] 对基本单位的分级变化适当构筑的意义在于:在不管产生了何种规模的系统构筑需求的情况下,都能够提供具有能依相关需求而可灵活地对应的电池系统。在此,关于“对基本单位的分级变化适当地构筑的意思”,将其比作基于金钱(日元)进行物品交换,进行易懂的说明。关于日元,通过从规模(金额)由大至小依次排列为万元(第1基本单位)、千元(第2基本单位)、百元(第3基本单位)、十元(第4基本单位)以及一元(第5基本单位),来分级性构筑基本单位的分级变化。
[0068] 以相关基本单位的分级变化的存在为前提,假设要取得具有11800元的价值的物品。在此,“恰当支付为了取得11800元的价值的物品的等价”行为相当于“满足任意规模的系统构筑需求”。
[0069] 在该例的情况下,恰当支付为了取得11800元的价值的物品的等价时的基本单位的组合存在有多数。例如,通过一个“万元(第1基本单位)”和一个“千元(第2基本单位)”与8个百元(第3基本单位)的组合的金钱,能够恰当支付物品的等价。另外,通过一个“万元(第1基本单位)”与18个“百元(第3基本单位)”的组合的金钱,或者11个“千元(第2基本单位)”与8个百元(第3基本单位)的组合的金钱,均能恰当支付物品的等价。
[0070] 反过来,将其置换为第1实施方式的示例,用于恰当支付物品的等价的基本单位组合具有多数意味着能够灵活地满足任意规模的系统构筑需求。由此,通过适当地构筑基本单位的分级变化,则不管在产生何种规模的系统构筑需求的情况下,都能够可灵活地对应相关需求,这一点得到实际证明。
[0071] 在此,构筑电池系统203时的顺序如下所述。首先,预先准备适当构筑的基本单位的分级变化。在电池系统203的规模所涉及的设计规格已确定的阶段,从上述分级变化中选出适合该设计规格的基本单位的组合候补。接下来,从选出的基本单位的组合候补中,选择性地决定一个基本单位的组合。
[0072] 具体而言,例如,在产生了相对大规模的电池系统203的构筑需求的情况下,通过将图2所示的电池块212并联连接多个或将电池块212串并联连接来构筑电池系统203。另外,例如,在产生了相对小规模的电池系统203的构筑需求的情况下,通过将图2所示的电池模块314并联连接多个或者将电池模块314串并联连接,来构筑电池系统203。由此,根据第1实施方式所涉及的电池系统203,在不管产生规模的系统构筑需求的情况下,都能够对相关需求灵活地对应。
[0073] 〔电池模块314的构成〕
[0074] 以下,继续对电池系统203的构成的说明。在第1实施方式中,电池系统203所涉及的基本单位的分级变化中规模最小的基本单位为电池模块314。在图2的例中,描述了3组电池块212。
[0075] 多个电池模块314的基本构成相同。在此,以一个电池模块314的构成为代表进行说明,来取代对整体的说明。关于此,多个电池包352以及多个电池块212也相同。
[0076] 如图3所示,电池模块314经由正极用电力连接器352与负极用电力连接器353,与其他的电池包252的电池模块314串联连接。如图4所示,电池模块314分别具备四个电池群312。四个电池群312如图4所示,分别具有1打(12)的电池单元310。
[0077] 属于一个电池模块314的四个电池群312,如图2以及图4所示,分别具备作为电池单元监视部而发挥功能的一对的电池单元监视电路(CCU)332。由此,一个电池群312由一对的电池单元监视电路CCU)332来分担管理。在第1实施方式中,12个电池单元310按高电位侧与低电位侧分为各6个。电池单元310的高电位侧与低电位侧的各自的端子与一对的电池单元监视电路(CCU)332的输入端子分别按6对1进行连接。
[0078] 一个电池单元监视电路(CCU)332承担6个电池单元310的管理。另外,也可将电池单元监视电路(CCU)332的数量设为3个,一个电池单元监视电路(CCU)332对四个电池单元310进行管理等,一个电池单元监视电路CCU)332所管理的电池单元310的数量可设为任意数。
[0079] 高电位侧以及低电位侧的电池单元监视电路(CCU)332分别对与输入端子连接的各电池单元310的端子间电压进行检测,并基于检测的各电池单元310的端子间电压,来运算各电池单元310的充电状态(SOC:State Of Charge,以下,有简称为“SOC”的情况)。并且,基于各电池单元310的端子间电压,进行过充电或者过放电的诊断。
[0080] 另外,电池单元监视电路(CCU)332运算多个电池单元310间的端子间电压或者充电状态(SOC)的差即偏差。基于该运算结果,电池单元监视电路(CCU)332执行用于消除多个电池单元310间的端子间电压或者充电状态(SOC)的偏差的下述的均衡化动作。
[0081] (电池单元310的充电状态(SOC)的均衡化动作〕
[0082] 电池模块314是多个电池单元310相互串联连接而形成的。在进行这样的电池模块314的充放电的情况下,构成电池模块314的多个电池单元310中,流过相同量的充电电流以及放电电流。在此,一边对电池模块314的正极352、负极353的端子间电压进行监视,一边进行充放电的控制。在此,成为问题的是:在多个电池单元310的各个中,存在由于各自的电荷容量或充电状态(SOC)所引起的端子间电压的偏差。在相关的背景下,一边对电池模块314的端子间电压进行监视,一边进行充放电的控制时,仅进行多个电池单元310的平均电压(端子间电压/电池单元的个数)的控制。由此,例如,在电池模块314的端子间电压至下限电压为止进行放电的情况下,具有比平均电压低的端子间电压的电池单元310将成为过放电。与此相反,在电池模块314的端子间电压至上限电压为止进行充电的情况下,具有比平均电压高的端子间电压的电池单元310将成为过充电。
[0083] 换言之,在放电时,对具有最低的端子间电压的电池单元310进行检测,在该电池单元310的端子间电压下降至下限电压的时刻点结束放电时,在其他的电池单元310中,在至下限电压为止还残存有放电能力的状态下,结束放电。与此相反,在充电时,对电压最高的电池单元310进行检测,在该电池单元310成为充满电的时刻点结束充电时,在其他的电池单元310在未充满电的情况下结束充电。如此,作为电池模块314整体的充电量受到制限,其结果,蓄电量减少。
[0084] 为了对这样的蓄电量的减少防患于未然的目的,电池单元监视电路(CCU)332运算多个电池单元310间的充电状态(SOC)的差即偏差,基于该运算结果设定目标参数。在此,“目标参数”是指,消除多个电池单元310间的充电状态(SOC)的偏差中利用的特性值。该特性值例如可以是多个电池单元310间的充电状态(SOC)的偏差的平均值,也可以是该充电状态(SOC)的偏差的最小值或者最大值。
[0085] 电池单元监视电路(CCU)332参考基于充电状态(SOC)的偏差所涉及的运算结果而设定的目标参数,执行用于消除多个电池单元310间的充电状态(SOC)的偏差的后述的均衡化动作。另外,也可以取代多个电池单元310间的充电状态(SOC)的差即偏差,或者在此基础上,采用多个电池单元310的每一个的端子间电压的差即偏差。相关偏差的类别的代替也可同样适用于作为相对于电池单元监视电路(CCU)332的上位的控制装置而定位的电池控制装置(BCU)264、综合控制装置(IBCU)226以及系统控制装置(BSCU)270。
[0086] 具体而言,电池单元监视电路(CCU)332例如通过选择性地使充电状态(SOC)高的电池单元310的端子与放电电路(未图示)进行连接,执行使该电池单元310的充电状态(SOC)追随于目标参数的动作。通过该放电,高的状态下的电池单元310的充电状态(SOC)收敛于目标参数所涉及的充电状态(SOC)的范围内。
[0087] 与此相反,也可以是:电池单元监视电路(CCU)332例如通过选择性地使充电状态(SOC)低的电池单元310的端子与充电电路(未图示)连接,执行使同电池单元310的充电状态(SOC)追随于目标参数的动作。通过该充电,低的状态下的电池单元310的充电状态(SOC)收敛于目标参数所涉及的充电状态(SOC)的范围内。
[0088] 〔电池包252的构成〕
[0089] 在第1实施方式中,电池系统203所涉及的基本单位的分级变化中,属于比电池模块314为上位的分级规模的基本单位是电池包252。图2的例中,描述有3组电池包252。
[0090] 多个的各电池包252,如图2~图4所示,分别具有电池控制装置(BCU)264。另外,图2表示在电池控制装置(BCU)264的支配下连接多个电池模块314的形态,在图4中,为了简洁表示构成而仅示出了连接一个电池模块314的形态。本第1实施方式的说明中,电池控制装置(BCU)264作为在其支配下从属有多个电池模块314的结构来进行说明。电池控制装置(BCU)264从属于自身支配下的电池模块314的电池单元监视电路(CCU)332中接受电池单元310的充电状态(SOC)所涉及的SOC信息。基于该SOC信息,电池控制装置(BCU)264运算自身支配下的电池模块314间的充电状态(SOC)的差即偏差。基于该运算结果,电池控制装置(BCU)264设定目标参数,针对属于自身支配下的电池模块314的电池单元监视电路(CCU)332,发出用于进行参考了目标参数的前述的充电状态(SOC)的均衡化动作的指示。另外,到此为止记载了:电池单元监视电路(CCU)332运算充电状态(SOC)并对电池控制装置(BCU)264发送信息的形态。不过,也可以采用这样的构成,即,使电池控制装置(BCU)264具备充电状态(SOC)的运算功能,电池单元监视电路(CCU)332仅对电池单元310的端子间电压进行检测,将其发送给电池控制装置(BCU)264。
[0091] 另外,电池控制装置(BCU)264将上述SOC信息以及指示内容等向自身的上位的控制装置即综合控制装置(IBCU)226以及系统控制装置(BSCU)270进行报告。
[0092] 〔电池块212的构成〕
[0093] 在第1实施方式中,电池系统203所涉及的基本单位的分级变化中,属于最上位的分级规模的基本单位是电池块212。图2的例中,描述了3组电池块212。
[0094] 如图3所示,多个各电池块212由并联连接2组电池构件(unit)222A、222B而形成。2组的各电池构件222A、222B还具有多个电池包252。第1实施方式中,各电池构件222A、222B分别具有3个电池包252。另外,也可以根据蓄电的直流电压的大小而采用串联连接2组电池构件222A、222B的构成。
[0095] 在本第1实施方式中,并联连接2组电池构件222A、222B。特别是,将电池块212内的电压抑制在1000伏特以下,优选将其抑制在650伏特以下的相对安全的低电压。由此,能够确保保养检查时的安全性的同时,可谋求通过抑制耐压等级而实现低成本化。
[0096] 各电池块212所具有的电池构件222A、222B的数量并不限于2组。考虑蓄电系统200的使用目的或使用条件,设定为适宜的数量即可。如第1实施方式那样,通过采用并联连接2组电池构件222A、222B的构成,能够期望确保保养检查时的安全性以及便利性。
[0097] 如图2~图3所示,多个各电池块212分别具有综合控制装置(IBCU)226。综合控制装置(IBCU)226从进一步属于电池模块314的电池单元监视电路(CCU)332中,接受电池单元310的充电状态SOC)所涉及的SOC信息,其中,该电池模块314属于处于综合控制装置(IBCU)226支配下的电池包252。基于该SOC信息,综合控制装置(IBCU)226运算自身支配下的电池包252间的充电状态SOC)的差即偏差。基于该运算结果,综合控制装置(IBCU)226设定目标参数,针对进一步属于电池模块314的电池单元监视电路(CCU)332,发出用于进行参考了目标参数的前述充电状态SOC)的均衡化动作的指示,其中,该电池模块314属于处于综合控制装置(IBCU)226支配下的电池包252。
[0098] 另外,综合控制装置(IBCU)226将上述SOC信息以及指示内容等向自身上位的控制装置即系统控制装置(BSCU)270报告。
[0099] 〔综合构件224的构成〕
[0100] 各电池块212分别具有综合构件224。各综合构件224除综合控制装置(IBCU)226外还具备:继电器232、233、234、235;电流传感器227、228;电压传感器229、230、231。综合控制装置(IBCU)226进行电池块212内的管理。继电器232、233、234、235按照使各电池构件222A、222B的供电路径进行电开放或者闭合的方式动作。电流传感器227、228检测分别流过各电池构件222A、222B中的电流大小。
[0101] 电压传感器229,如后所述,对电池系统203的主电源线路的正极侧电压(正侧端子244的电压)进行检测。电压传感器230、231对各电池构件222A、222B的供电路径的正极侧电压进行检测。具体而言,电压传感器230、231分别对各电池构件222A、222B的端子间电压进行检测。
[0102] 综合控制装置(IBCU)226接收由电流传感器227、228检测的充放电电流的检测值、由电压传感器229、230、231检测的各部的电压检测值、以及来自自身支配下的电池包252的信息或者来自系统控制装置(BSCU)270的信息或指令。基于这样所接收的各种的检测值以及信息或指令,综合控制装置(IBCU)226进行继电器232、233、234、235的开闭控制。
[0103] 而且,综合控制装置(IBCU)226将电池包252间的充电状态(SOC)的偏差所涉及的运算结果、由电流传感器227、228检测的充放电电流的检测值以及由电压传感器229、230、231检测的各部的电压检测值,向上位的系统控制装置(BSCU)270报告。
[0104] 〔继电器232、234以及开闭器238、239、240、242的动作〕
[0105] 在第1实施方式中,对多个电池构件222A、222B的每一个分别进行保养检查。由此,在进行保养检查作业的期间,停止其使用。在此,停止使用的电池单元310与继续运转的电池单元310之间,充电状态(SOC)不同。在并联连接相互SOC为不同的电池构件222的情况下,存在有从SOC大的电池构件222向SOC小的电池构件222流通大电流的危险性。
[0106] 由此,各电池构件222A、222B中设置有限流器236、237。在电池构件222A连接在正侧接线246与负侧接线247间的情况下,首先,使继电器232闭合。由此,将电池构件222A通过限流器236而连接在正侧接线246与负侧接线247间。此时,通过电流传感器227来检测限流器236中流通的电流值。
[0107] 由电流传感器228检测的检测值(电池构件222A的充电或者放电电流值)为预先确定的值以下的情况下,在闭合继电器234后,使继电器232开放。通过这样地构成,能够使电池单元310的充放电电流值收敛于安全的值内。
[0108] 在第1实施方式中,作为电池单元310,采用锂离子(二次)电池。锂离子电池的端子间电压基于SOC而改变。由此,利用电压传感器230的检测值,能够预测继电器234的接入时的电流。电池构件222A的接入时,基于安全性向上的点,接入继电器232,也可以采用如下构成,即,将限流器236中流通的电流限制在安全的值,基于电压传感器230的检测值来控制继电器234的接入的构成。
[0109] 而且,在电压传感器230的检测值相对于其他电池构件222B的端子间电压处于规定的范围内的情况下,也可省略继电器232的接入,而突然接入继电器234。另外,关于与电池构件222B相关的继电器233、235的控制顺序和与上述电池构件222A相关的说明内容相同。
[0110] 如图3所示,3组电池块212分别所具有的正负的极性端子中的正侧端子244分别经由多个断路器238与正侧接线246并联连接。正侧接线246经由一个断流器242与正极输出端248连接。断流器242由系统控制装置(BSCU)270的控制信号来进行开闭控制。
[0111] 同样地,如图3所示,3组电池块212分别所具有的负侧端子245,分别经由多个断路器239与负侧接线247并联连接。负侧接线247经由一个断流器240与负极输出端248连接。
[0112] 断路器238、239以及断流器240、242作为本发明的“开闭器”而发挥功能。以下的说明中,有时将断路器238、239以及断流器240、242总称为“开闭器”。开闭器238、239、240、242闭合的情况下,如图3所示,相对于正极输出端248以及负极输出端249,成为各电池块212并联连接的状态。同样地,相对于正极输出端248以及负极输出端249,成为图1所示的多个电池系统203并联连接的状态。
[0113] 将图3所示的电池系统203从图1所示的其他的电池系统203中电切断的情况下,在切分开后成为对象的电池系统203中执行以下顺序的动作。即,首先,基于系统控制装置BSCU270的指令,使断流器242开放,阻断电池模块314的充电电流或者放电电流。其后,依次使开闭器238、239、240开放。
[0114] 与此相反,在将图3所示的电池系统203与图1所示的其他的电池系统203并联连接的情况下,在成为连接对象的电池系统203中执行以下的顺序动作。即,首先,依次闭合开闭器238、239、240。其后,基于系统控制装置BSCU270的指令,使断流器242闭合。
[0115] 〔电池系统203的信息传输与控制〕
[0116] 在电池系统203中,例如,来自综合控制装置(IBCU)226的信息或命令经由信息总线272传输至系统控制装置(BSCU)270。进而,从图1所示的蓄电系统200的管理装置(未图示)经由信息输入输出端274对系统控制装置(BSCU)270发送各种信息或指令。
[0117] 系统控制装置(BSCU)270进行断流器242的开闭控制。系统控制装置(BSCU)270基于来自综合控制装置(IBCU)226的信息或请求,或者来自上位的蓄电系统200的管理装置的信息或指令,在将电池系统203从蓄电系统200中电切断的条件成立了的情况下,进行使断流器242开放的控制。
[0118] 在断流器242开放后,电池系统203从蓄电系统200的系统中电切断。由此,阻断在电池系统203内流通的电流的流通。其后,断路器240开放,并开放各电池块212的每一个的断路器238、239。通过这样的顺序动作使电池系统203的供电路径开放,能够易于进行以各单个电池系统203单位的保养检查作业,同时能够确保该作业时的安全性。
[0119] 〔控制用电力的供给〕
[0120] 在第1实施方式所涉及的电池系统203中,如图3所示,系统控制装置(BSCU)270、综合控制装置(IBCU)226以及电池控制装置(BCU)264可由微型计算机(以下,略称为“微机”)中安装的软件来实现各种功能。在此,需要将微机动作时的控制用电力提供给微机。
[0121] 微机例如以5V程度的相对低的直流电压来进行动作。由此,在第1实施方式中,取代使用蓄电中的电压,使用电压转换容易的交流电力。对实现系统控制装置(BSCU)270或综合控制装置(IBCU)226的功能的微机所供给的电力也可以使用各电池包212或者电池系统203中积蓄的电力。
[0122] 在利用外部的交流电力的情况下,利用变压器,能够容易地进行电压的转换。在该情况下,较之于将蓄电中的直流电力通过利用DC/DC转换器进行电压转换的情形要简易且效率好。其中,作为对微机供给的电力,也可以使用外部的直流电力,或者,也可以利用在内部积蓄的直流电力。
[0123] 在第1实施方式所涉及的电池系统203中,如图3所示,来自外部的交流电力经由控制用电源输入端282而进行供给。来自控制用电源输入端282的交流电力提供给无停电电源装置(UPS)284。通常,通过经由控制用电源输入端282而供给的交流电力,生成控制用的直流电压。其中,在来自外部的交流电力的供给停止了的情况下,取而代之,由无停电电源装置(UPS)284提供必要的电力。无停电电源装置(UPS)284能够构成为:例如利用比控制用电源的电压略高的直流电力进行蓄电的二次电池。
[0124] 从无停电电源装置(UPS)284所供给的电力提供给电源构件(PSU)286。电源构件(PSU)286中,生成低电压的直流电压。这样生成的直流电压分别提供给系统控制装置(BSCU)270、综合控制装置(IBCU)226以及电池控制装置(BCU)264。
[0125] 第1实施方式所涉及的电池系统203由于具备无停电电源装置(UPS)284,即使在假设来自控制用电源输入端282的交流电力被阻断而发生了异常事态的情况下,也能够维持电池系统203的运转。这是由于:在相关异常事态发生了的情况下,从来自外部的交流电力的利用切换为无停电电源装置(UPS)284所供给的电力的利用。
[0126] 〔电池包252内的传输路〕
[0127] 电池包252内的2组绝缘电路(串行传输路)346A、346B,如图4所示,经由第1传输线342A、342B与电池控制装置(BCU)264连接。第2传输线344连接在相互相邻的电池单元监视电路(CCU)332间。电池控制装置(BCU)264,如图3所示,接受来自控制用电源线路288的直流电力的供给而进行动作。
[0128] 各电池单元监视电路(CCU)332从自身支配下的电池单元310中接受直流电力的供给而进行动作。由此,对电池控制装置(BCU)264供给的电源电压的基准电位与对各电池单元监视电路(CCU)332供给的电源电压的基准电位相互不同。即,第1传输线342A、342B的电位与第2传输线344的电位相互不同。由此,将第1传输线342A、342B与第2传输线344之间经由绝缘电路346A、346B而进行连接。
[0129] 绝缘电路346A、346B具体而言是光电耦合器(photocoupler)或变压器。绝缘电路346A、346B具有将电信号暂时调制成其他的传输介质即光信号或磁通量信号,其后再次解调为电信号的功能。由此,能够实现第1传输线342A、342B与第2传输线344之间可靠的电绝缘。
[0130] 在第1实施方式中,从电位高的电池单元监视电路(CCU)332依次向电位低的一方进行传输,与此相反,也可以从电位低的一方朝电位高的一方进行传输。另外,在将电池单元监视电路(CCU)332的输出端与下一电池单元监视电路(CCU)332的输入端进行电连接的情况下,可经由电阻或二极管进行连接,也可以经由电容器进行连接。
[0131] 从电池控制装置(BCU)264发送来的给各电池单元监视电路(CCU)332的数据从电池控制装置(BCU)264经由第1传输线342A而发送给绝缘电路346A。接下来,从绝缘电路346A经由第2传输线344向高电位侧的电池单元监视电路(CCU)332发送。接下来,经由第
2传输线344的数据被传至绝缘电路346B。其后,经由第1传输线342B返回至电池控制装置(BCU)264。
[0132] 各电池单元监视电路(CCU)332中,对发送来的数据内的地址数据是否是给自己的进行确认,在地址数据是给自己的情况下,对该数据进行响应。而且,根据必要在发送来的数据中附加基于命令内容所请求的信息,按照传输方向的顺序向下一电池单元监视电路(CCU)332发送。
[0133] 各电池单元监视电路(CCU)332响应于电池控制装置(BCU)264的请求,附加各种探测结果或诊断结果后向电池控制装置(BCU)264传输。各电池单元监视电路(CCU)332除进行过充电或过放电外,还可以进行各种诊断,附加这些的诊断结果而进行发送。
[0134] 电池控制装置(BCU)264分别经由信息总线272以及信息总线用连接器356,与作为上位的控制装置的综合控制装置(IBCU)226进行连接。经由第2传输线344而接收到的各种的探测结果或诊断结果的数据将被发送给综合控制装置(IBCU)226。
[0135] 另外,电池控制装置(BCU)264接收到的各种探测结果或诊断结果的数据被存储保持在非易失性存储器266中。尤其是在接收到异常诊断结果的情况下,电池控制装置(BCU)264将成为其异常诊断的根源的探测结果与该异常诊断所涉及的电池单元310的识别数据一并存储保持在非易失性存储器266中。从各电池控制装置(BCU)264对综合控制装置(IBCU)226所报告的信息进一步经由信息总线272而向系统控制装置(BSCU)270报告。
[0136] 〔电池块212的收纳装置412〕
[0137] 图5表示电池块212所被收纳的电池块收纳装置412的外观图。在电池块收纳装置412的最上段,如图5所示,设置有用于收纳综合构件224的综合构件收纳部422。在处于其下方的6段中,分别设置有用于收纳电池包252的包收纳壳体432。各包收纳壳体432相对于电池块收纳装置412的筐体按照可抽出或者可自由收纳的方式构成。
[0138] 〔第1实施方式所涉及的电池系统203的构成以及作用效果〕
[0139] 第1实施方式所涉及的电池系统203是以将串联连接多个电池单元310而形成的电池模块314、通过串联以及并联的任意一者或者两者的方式连接电池模块314而形成的电池包252,通过串联以及并联的任意一者或者两者的方式连接电池包252而形成的电池块212相互分级化地设置而形成的电池系统为前提的。
[0140] 第1实施方式所涉及的电池系统203具备电池单元监视电路CCU)332、电池控制装置(BCU)264、综合控制装置(IBCU)226。电池单元监视电路CCU)332运算多个电池单元310间的电量以及充电状态的任意一者或者两者所涉及的偏差,并基于该多个电池单元310间的所述偏差所涉及的运算结果,进行用于消除该偏差的动作。
[0141] 电池控制装置(BCU)264运算多个电池模块314间的电力以及充电状态的任意一者或者两者所涉及的偏差,并基于多个电池模块314间的所述偏差所涉及的运算结果,来进行用于消除该偏差的控制。
[0142] 综合控制装置(IBCU)226运算多个电池包252间的电量以及充电状态的任意一者或者两者所涉及的偏差,并基于多个电池包252间的所述偏差所涉及的运算结果,进行用于消除该偏差的控制。
[0143] 第1实施方式所涉及的电池系统203中采用这样的构成,即,将作为基本单位的分级变化而定位的电池模块314、电池包252以及电池块212相互进行分级化,并预先准备,根据必要的规模来适宜地组合基本单位。根据第1实施方式所涉及的电池系统203,能够提供在需要任何规模的系统构筑的情况下均可灵活地对应相关需求的电池系统203。另外,能够提供考虑了安全性确保的电池系统203。
[0144] 另外,第1实施方式所涉及的电池系统203可采用如下的构成,即:综合控制装置(IBCU)226参考基于多个电池包252间的所述偏差所涉及的运算结果而设定的目标参数,进行用于消除该偏差的所述控制,电池控制装置(BCU)264参考基于多个电池模块314间的所述偏差所涉及的运算结果而设定的目标参数,进行用于消除该偏差的所述控制,电池单元监视电路CCU)332参考基于多个电池单元310间的所述偏差所涉及的运算结果而设定的目标参数,进行用于消除该偏差的所述动作。
[0145] 若这样地构成,综合控制装置(IBCU)226、电池控制装置(BCU)264以及电池单元监视电路(CCU)332参考目标参数,分别进行用于消除各自的偏差的控制或者动作,由此,提高通过控制或者动作来消除所获得的偏差的效果。
[0146] 另外,第1实施方式所涉及的电池系统203可采用如下的构成,即:还具有控制系统控制装置(BSCU)270,控制系统控制装置(BSCU)270运算多个电池块212间的电量以及充电状态的任意一者或者两者所涉及的偏差,基于多个电池块212间的所述偏差所涉及的运算结果,进行用于消除该偏差的控制。
[0147] 另外,第1实施方式所涉及的电池系统203可采用如下的构成,即:通过串联以及并联的任意一者或者两者的方式连接电池块212而形成。
[0148] 另外,第1实施方式所涉及的电池系统203可采用如下的构成,即:电池块212具有开闭器232、233、234、235,这些开闭器232,233,234,235设置在联接电池系统203的主电源线路中的正极侧244与多个电池包252的供电路径中的正极侧的中继路,使该中继路开放或者闭合,系统控制装置(BSCU)270基于多个电池块212间的所述偏差所涉及的所述运算结果来控制开闭器238、239、242的开闭动作。
[0149] 通过这样构成,能够基于多个电池块212间的所述偏差所涉及的运算结果来自律控制对多个电池块212中的任意一个的电池块212是否供电所涉及的选择。
[0150] 另外,第1实施方式所涉及的电池系统203可采用如下的构成,即:还具备将电池块212从电池系统203的主电源线路上电切分开时进行手动操作的断路器240。
[0151] 通过这样构成,例如,即使开闭器238、239、242中流入过电流而导致发生了接点的熔接的情况下,由于能够将电池块212从电池系统203的主电源线路上电切分开,从而提高了安全性。
[0152] [第2实施方式所涉及的电池系统203]
[0153] 以下,参照附图,对本发明的第2实施方式所涉及的电池系统203进行详细说明。图6(a)、(b)是用于说明本发明的第1实施方式所涉及的电池系统203的比较例所具有的课题的图。假设如下情况,将与某电力系统104(参照图1)联接的直流交流转换装置114和比较例所涉及的电池系统之间在任意的时刻t1进行了电连接的情况。在该情况下,在与电力系统104联接的直流交流转换装置114和比较例所涉及的电池系统之间,如图6(a)所示,存在规定的电位差。另外,在此,作为电力系统,表示直流交流转换装置114的电压。
[0154] 在时刻t1,将直流交流转换装置114与比较例所涉及的电池系统之间进行电连接时,由于规定的电位差的存在,而流过冲流电流。在图6(b)的例中,比较例所涉及的电池系统的电位比电力系统的电位低。由此,在比较例所涉及的电池系统的侧流过充电电流。
[0155] 在相关的情况下,有希望未然地避免时刻t1所出现的冲流电流。目的在于避免伴随着冲流电流的流通的继电器的破损等的对系统的损害发生。在此,考虑了第2实施方式所涉及的电池系统205。
[0156] 〔第2实施方式所涉及的电池系统205的概要〕
[0157] 图7是概念性地表示本发明的第2实施方式所涉及的电池系统205的主要部的图。第2实施方式所涉及的电池系统205与第1实施方式所涉及的电池系统203的基本构成大致相同。在此,对两者间具有相同功能的部件,赋予相同的标号,省略重复说明。在此,关注两者间的不同点来展开说明。
[0158] 第1实施方式与第2实施方式的不同点如下。
[0159] 即,第1实施方式所涉及的电池系统203中,为了未然地避免在与电力系统104联接的直流交流转换装置114之间存在有电位差的情况下,将两者间进行电连接时,连接的瞬间所出现的冲流电流,而在综合控制装置(IBCU)226中设置有限流器236、237。
[0160] 相对于此,在第2实施方式所涉及的电池系统205中,为了未然地避免在与直流交流转换装置114之间存在有电位差的情况下,将两者间进行电连接时,连接的瞬间所出现的冲流电流,在综合控制装置(IBCU)226中,如图7所示,设置有电压探测部401以及开闭控制部403。也就是说,在第2实施方式所涉及的电池系统205中,增加用于避免冲流的技术特征,在这一点上与第1实施方式所涉及的电池系统203有较大的区别。
[0161] 以下进行详述。第2实施方式所涉及的电池系统205是以将串联连接多个电池单元310而形成的电池模块314与主电源线路进行连接而构成的电池系统205为前提。第2实施方式所涉及的电池系统205,如图7所示,具备设置在联接主电源线路中的正极侧248、和与电池模块314相连的端子部中的正极侧250的中继路251、使中继路251开放或者闭合的开闭器234、235。
[0162] 另外,第2实施方式所涉及的电池系统205,如图7所示具备电压探测部401,其分别对主电源线路的正极侧248以及端子部的正极侧250的电压进行探测;以及开闭控制部403,其比较通过电压探测部401所探测到的主电源线路的正极侧248的电压与端子部的正极侧250的电压之间的大小关系,判定所述两者的电压差是否为预先确定的规定值以下,并基于该判定结果,来控制开闭器234、235的开闭动作。
[0163] 〔第2实施方式所涉及的电池系统205的动作〕
[0164] 其次,参照附图,对第2实施方式所涉及的电池系统205的动作进行说明。图8以及图9是用于说明本发明的第2实施方式所涉及的电池系统205的动作的流程图。图10以及图11是用于说明本发明的第2实施方式所涉及的电池系统205的动作的时序图。图8所示的流程图表示本第2实施方式所涉及的电池系统205与主电源线路初始连接的情况下的动作的一例。
[0165] 综合控制装置(IBCU)226的电源接通时,综合控制装置(IBCU)226内的微机起动并执行程序。
[0166] 步骤S601中,综合控制装置(IBCU)226执行电池系统205内的自我诊断。在该自我诊断中,例如,以在属于电池包252的电池模块314的支配下的所有电池单元310为对象,进行过充电或过放电的检查。
[0167] 在步骤S602中,综合控制装置(IBCU)226基于电池系统205内的自我诊断结果,判定有无异常。在步骤S602的判定的结果判定为有异常的情况下,综合控制装置(IBCU)226使处理流程进入步骤S603。
[0168] 在步骤S603中,综合控制装置(IBCU)226在向处于自身上位的系统控制装置(BSCU)270通知自身的识别码与发生了异常的意思后,结束处理。另一方面,在判定为无异常的情况下,综合控制装置(IBCU)226使处理流程进入步骤S604。
[0169] 在步骤S604中,综合控制装置(IBCU)226的电压探测部401从属于电池包252的电池模块314的支配下的所有电池单元监视电路(CCU)332中,取得所有的电池单元310的每一个的端子间电压信息。另外,电压探测部401取得主电源线路中的正极侧248的基准电压V0。另外,综合控制装置(IBCU)226也可取代取得所有电池单元310的端子间电压信息,而对所有的电池模块314的端子间电压信息进行检测。
[0170] 在步骤S605中,综合控制装置(IBCU)226进行取得的端子间电压信息所涉及的比较处理。具体而言,综合控制装置(IBCU)226比较主电源线路侧的基准电压V0与图3所示某2组串联电池群的各自的总电压V1、V2,并求取各自的差即ΔV1以及ΔV2。
[0171] 在步骤S606中,综合控制装置(IBCU)226进行用于比较ΔV1与第1规定值之间的大小关系的处理。在该比较处理的结果表示ΔV1为第1规定值以下的情况下,即,相互连接的(多个并联配设的)电池系统205间的电位差较小的情况下,综合控制装置(IBCU)226使处理流程进入步骤S607。
[0172] 在步骤S607中,综合控制装置(IBCU)226的开闭控制部403进行使一方的开闭器234闭合的控制。由此,联接主电源线路与电池包252的中继路257闭合,主电源线路的电源对电池包252进行供电。
[0173] 在步骤S606的比较处理的结果表示为ΔV1超过第1规定值的情况下,即,相互连接的电池系统205间的电位差相对较大的情况下,综合控制装置(IBCU)226使处理流程进入步骤S608。
[0174] 在步骤S608中,综合控制装置(IBCU)226进行用于比较ΔV2与第2规定值之间的大小关系的处理。在该比较处理的结果表示ΔV2为第2规定值以下的情况下,即,相互连接的电池系统205间的电位差较小的情况下,综合控制装置(IBCU)226使处理流程进入步骤S609。
[0175] 在步骤S609中,综合控制装置(IBCU)226的开闭控制部403进行使另一方的开闭器235闭合的控制。由此,联接主电源线路与电池包252的中继路257闭合,主电源线路的电源对电池包252进行供电。
[0176] 在步骤S608的比较处理的结果表示ΔV2超过第2规定值的情况下,即,相互连接的电池系统205间的电位差相对较大的情况下,综合控制装置(IBCU)226使处理流程进入步骤S610。
[0177] 在步骤S610中,综合控制装置(IBCU)226的开闭控制部403判定一对的开闭器234、235中至少任意一个是否闭合。在步骤S610的判定的结果表示一对的开闭器234、235都未闭合的情况下,综合控制装置(IBCU)226的开闭控制部403使处理流程返回步骤S602,反复执行以下的处理。
[0178] 另一方面,在作为步骤S610的判定的结果表示一对的开闭器234、235中的至少任意一个闭合的情况下,综合控制装置(IBCU)226的开闭控制部403使初期起动的处理流程结束,使处理流程转移至通常的充放电动作。
[0179] 另外,在图8的流程图中,以初期的起动动作作为例示,对开闭控制部403的开闭动作进行了说明。不过,即使在转移至通常的充放电动作后,开闭控制部403的闭合条件也与图8的步骤S602~S609的流程相同。另外,本第2实施方式中,第1以及第2规定值是在考虑了电池包252中流过的电流值不会对属于电池包252的电池单元310的安全性或寿命造成影响的范围内的值的基础上设定的。具体而言,作为第1以及第2规定值,考虑电池包252或布线的阻抗,分别设定开闭器234、235的闭合时流通的电流值为不超过10A的范围内的电压值。另外,第1以及第2规定值可以为公共的值,也可以是相互不同的值。在本第2实施方式中,第1以及第2规定值以及后述的第3规定值设为公共的值。
[0180] 另一方面,图9所示的流程图分别示出了:在本第2实施方式所涉及的电池系统205中,电池包252发生故障而实施交换或者维护作业的情况下的动作的一例。
[0181] 在通常的充放电中产生了交换需求时,综合控制装置(IBCU)226内的微机起动,执行交换需求发生时的处理程序。
[0182] 在步骤S701中,综合控制装置(IBCU)226进行开闭器234、235是否应开放所涉及的判定。在步骤S701的判定的结果,判定为开闭器234,235不应开放的情况下,综合控制装置(IBCU)226反复进行通常的充放电动作与步骤S701的处理。
[0183] 在作为步骤S701的判定的结果,判定为开闭器234,235应开放的情况下,综合控制装置(IBCU)226使处理流程进入步骤S702。
[0184] 在步骤S702中,综合控制装置(IBCU)226的开闭控制部403进行使开闭器234、235开放的控制。由此,开放用于联接主电源线路与电池包252的中继路257,停止从主电源线路对电池包252的给电。
[0185] 开闭器234、235的开放后,利用用于维护而设置的断路器238、239,通过手动操作使主电源线路断路。在实施基于手工作业的故障部分的交换作业后,通过手动操作,闭合断路器238、239,恢复主电源线路。至断路器238、239闭合之前的期间,综合控制装置(IBCU)226在步骤S703中反复进行断路器238、239是否闭合所涉及的判定。
[0186] 在步骤S703的判定的结果,判定为断路器238、239已闭合的情况下,综合控制装置(IBCU)226使处理流程进入步骤S704。
[0187] 在步骤S704中,综合控制装置(IBCU)226比较某2组串联电池群的各自的总电压V1,V2的大小关系,求取其差的ΔV3的绝对值。
[0188] 在步骤S705中,综合控制装置(IBCU)226进行用于比较ΔV3的绝对值与第3规定值之间的大小关系的处理。在该比较处理的结果表示ΔV3的绝对值超过第3规定值的情况下,即,相互连接的电池系统205间的电位差较大的情况下,综合控制装置(IBCU)226使处理流程返回步骤S704,使步骤SS704~S705的处理反复进行。
[0189] 另一方面,在步骤S705的比较处理的结果表示ΔV3的绝对值为第3规定值以下的情况下,即,相互连接的电池系统205间的电位差较小的情况下,综合控制装置(IBCU)226使处理流程进入步骤S706。另外,第3规定值与第1以及第2规定值相同地,考虑设定为电池包252中流通的电流值不会对属于电池包252的电池单元310的安全性或寿命造成影响的范围内的值。具体而言,作为第3规定值,考虑电池包252或布线的阻抗,设定为在开闭器234、235的闭合时所流通的电流值不超过10A的范围内的电压值。
[0190] 在步骤S706中,综合控制装置(IBCU)226进行使一对的开闭器234、235两者均闭合的控制。由此,闭合用于联接主电源线路与电池包252的中继路257,主电源线路的电源对电池包252供电。其后,综合控制装置(IBCU)226使处理流程转移至通常的充放电动作。
[0191] 图10(a)~(d)表示实施了图8所示的流程的情况下的时序图的一例。
[0192] 在时刻t1中,综合控制装置(IBCU)226的电源接通时,如图10(a)所示,微机起动。在自我诊断结束且判定为无异常的时刻t2,进行是否应闭合开闭器234、235所涉及的判断。对于主电源线路的基准电压V0与某2组串联电池群的各自的总电压V1、V2之间的各自的差即ΔV1以及ΔV2成为第1规定值、第2规定值以下的电池包252,闭合与该电池包252对应的一方的开闭器(图10(b)的例中,总电压V1的一方),开始放电。
[0193] 在一对的开闭器234、235中的、与总电压V1对应的一方闭合的瞬间,对应的电池包252的电压(V1)如图10(c)所示,成为与主电源线路的基准电压V0相等。另一方面,在时刻t2中,关于与主电源线路的基准电压V0之间的差的ΔV2比第2规定值要大的电池包252,若随着放电而主电源线路的基准电压V0降低,则其差ΔV2不断缩小(参照图10(d))。
在ΔV2成为规定值以下的时刻t3中,图10(d)所示,也闭合与该电池包252对应的开闭器。
[0194] 另外,图11(a)、(b)是表示实施了图9所示的流程图的情况下的时序图的一例。
[0195] 如图11(a)所示,在电池系统205的放电中的时刻t1中,假设在与电池电压V2对应的电池包252发生了故障。基于交换需求,判断为开闭器234、235应开放时,阻断与电压V2对应的电池包252和主电源线路间。由此,如图11(a)所示,电压V2不改变。
[0196] 如图11(a)、(b)所示,在时刻t2中实施电池包252内的交换作业后至时刻t3交换作业结束之前的期间,电池包252的电压临时成为不稳定。在交换作业结束后,比较与主电源线路连接的电池包252和交换后的电池包252的电压的差即ΔV3。在时刻t4中,在判定为ΔV3成为规定值以下的情况下,如图11(a)、(b)所示,与交换后的电池包252对应的开闭器闭合。由此,连接主电源线路与交换后的电池包252。
[0197] 〔第2实施方式所涉及的电池系统205的构成及作用效果〕
[0198] 第2实施方式所涉及的电池系统205是以将串联连接多个电池单元310而形成的电池模块314与主电源线路进行连接而构成的电池系统205为前提的。
[0199] 第2实施方式所涉及的电池系统205,如图7所示,具备开闭器234、235,其设置在联接主电源线路中的正极侧248、和与电池模块314相连的端子部中的正极侧250的中继路251,使中继路251开放或者闭合。
[0200] 另外,第2实施方式所涉及的电池系统205,如图7所示,具备电压探测部401,其分别对主电源线路以及端子部的正极侧248、250电压进行探测;以及开闭控制部403,其比较通过电压探测部401所探测到的主电源线路的正极侧248电压与端子部的正极侧250电压之间的大小关系,判定所述两者的电压差是否为预先确定的规定值以下,并基于该判定结果,来控制开闭器234、235的开闭动作。
[0201] 在第2实施方式所涉及的电池系统205中,在与电力系统104之间存在超过规定值的电位差的情况下,视为:伴随冲流电流的流通而存在继电器的破损等的对系统造成损害的可能性,由此使开闭器234、235开放(停止对电池包252的供电)。另一方面,在与电力系统104之间的电位差为规定值以内的情况下,视为对系统造成损害的可能性低,从而使开闭器234、235闭合(对电池包252供电)。
[0202] 根据第2实施方式所涉及的电池系统205,能够未然地避免伴随冲流的流通的继电器的破损等的对系统造成的损害。