电池单元控制系统和方法

摘要

在电池单元控制系统和方法中，提供了监视部，该监视部与电池组中包括的电池单元连接、以电池单元作为电源而进行工作、并且用于监视电池单元的状态，以及使用电池单元的电压来估计对电池单元的第一消耗，其中第一消耗是由监视部根据电池单元的电压所消耗的。

权利要求

1.一种电池单元控制系统，包括：

监视部，其与电池组中包括的电池单元连接，以所述电池单元作为电源而进行工作，并且用于监视所述电池单元的状态；以及估计部，其使用所述电池单元的电压来估计所述监视部对所述电池单元的第一消耗，其中所述第一消耗根据所述电池单元的电压而不同。

2.根据权利要求1所述的电池单元控制系统，其中，所述电池单元控制系统还包括：容量计算部，其使用所述电池单元的电压和所述第一消耗来计算所述电池单元的容量；以及控制部，其根据所述电池单元的容量来控制所述电池组。

3.根据权利要求2所述的电池单元控制系统，其中，

所述监视部以预定定时来检测所述电池单元的电压，以及

所述容量计算部使用所述监视部在第一时刻所检测到的所述电池单元的电压来计算所述电池单元的第一电池单元容量，并且通过从所述第一电池单元容量减去所述第一消耗来计算所述电池单元的第二电池单元容量。

4.根据权利要求3所述的电池单元控制系统，其中，所述估计部使用所述监视部在第二时刻所检测到的所述电池单元的电压来估计所述第一消耗。

5.根据权利要求3所述的电池单元控制系统，其中，

所述估计部使用所述监视部在第二时刻所检测到的所述电池单元的电压来估计第一次的所述第一消耗，并且使用所述监视部在第三时刻所检测到的所述电池单元的电压来估计第二次的所述第一消耗，以及所述容量计算部通过从所述第一电池单元容量减去第一次的所述第一消耗和第二次的所述第一消耗来计算所述第二电池单元容量。

6.根据权利要求3所述的电池单元控制系统，其中，

所述监视部包括与所述电池组中包括的多个电池单元分别连接并检测相应的电池单元的电压的多个监视部，所述估计部使用与各监视部相对应的电池单元的电压来估计各监视部所消耗的所述第一消耗，以及所述容量计算部使用所述多个监视部在第一时刻所检测到的各电池单元的电压来计算与各监视部相对应的各电池单元的所述第一电池单元容量，并且通过从所述第一电池单元容量减去所述第一消耗来计算与各监视部相对应的各电池单元的所述第二电池单元容量。

7.根据权利要求6所述的电池单元控制系统，其中，所述控制部通过使用所述第二电池单元容量对所述电池单元进行放电来调整电池单元容量。

8.根据权利要求7所述的电池单元控制系统，其中，

所述电池单元控制系统还包括与各电池单元连接的容量调整电阻器，所述容量计算部通过从所述第一电池单元容量，减去在通过所述控制部使电流从要进行容量调整的一个电池单元流入所述容量调整电阻器时所消耗的第二消耗，来计算要进行容量调整的该电池单元的所述第二电池单元容量。

9.根据权利要求3所述的电池单元控制系统，其中，

所述监视部包括与所述电池组中包括的多个电池单元分别连接的多个监视部，所述控制部与所述多个监视部中的至少一个监视部进行通信，以及所述容量计算部通过从所述第一电池单元容量减去由所述控制部和所述监视部之间的通信所消耗的第三消耗，来计算与所述多个监视部中的和所述控制部进行通信的相应监视部连接的各电池单元的所述第二电池单元容量。

10.一种电池单元控制设备，包括：

监视部，其与电池组中包括的电池单元连接，以所述电池单元作为电源而进行工作，并且用于监视所述电池单元的状态；以及估计部，其使用所述电池单元的电压来估计所述监视部对所述电池单元的第一消耗，其中所述第一消耗根据所述电池单元的电压而不同。

11.一种电池单元控制方法，包括：

提供监视部，所述监视部与电池组中包括的电池单元连接、以所述电池单元作为电源而进行工作、并且用于监视所述电池单元的状态；以及使用所述电池单元的电压来估计所述监视部对所述电池单元的第一消耗，其中所述第一消耗根据所述电池单元的电压而不同。

说明书

电池单元控制系统和方法

技术领域

[0001] 本发明涉及电池单元控制系统和方法。

背景技术

[0002] 2007年9月20日公开的日本特开2007-244058说明了先前提出的在构成电池组的多个电池单元之间进行容量调整的容量调整系统。在如上所述的这种先前提出的容量调整系统中，根据是否存在用于构成相应的一个电流消耗装置的光电耦合器，来计算各自利用特定电池单元的电压作为电压源而工作的多个电流消耗装置之间的消耗电流的差，并且基于上述消耗电流的差使一个或多个单元放电以调整相应的一个或多个单元的容量。

发明内容

[0003] 然而，在如上所述的先前提出的容量调整系统中，在电流消耗装置之间的消耗电流的差会因为除是否存在光电耦合器以外的任何原因而增大。因此，基于消耗电流的差而进行的计算很有可能无法达到足够的计算精度。

[0004] 因此，本发明的目的在于提供一种能够准确计算利用多个连接的电池单元作为电源而工作的监视部中的消耗(电力消耗(量))的电池单元控制系统和方法。

[0005] 本发明通过根据电池单元的电压来估计监视部所消耗的(包括在电池组中的)电池单元的第一消耗，解决了上述问题。根据本发明，由于根据向监视部提供电源的单元的电压来估计监视部中的消耗，因此即使在消耗根据单元的电压而变化的情况下，也可以对消耗进行准确估计。

[0006] 也就是说，根据本发明的一个方面，提供一种电池单元控制系统，包括：监视部，其与电池组中包括的电池单元连接，以所述电池单元作为电源而进行工作，并且用于监视所述电池单元的状态；以及估计部，其使用所述电池单元的电压来估计对所述电池单元的第一消耗，其中所述第一消耗是由所述监视部根据所述电池单元的电压所消耗的。

[0007] 根据本发明的另一个方面，提供一种电池单元控制设备，包括：监视部，其与电池组中包括的电池单元连接，以所述电池单元作为电源而进行工作，并且用于监视所述电池单元的状态；以及估计部，其使用所述电池单元的电压来估计对所述电池单元的第一消耗，其中所述第一消耗是由所述监视部根据所述电池单元的电压所消耗的。

[0008] 根据本发明的另一方面，提供一种电池单元控制方法，包括：提供监视部，所述监视部与电池组中包括的电池单元连接、以所述电池单元作为电源而进行工作、并且用于监视所述电池单元的状态；以及使用所述电池单元的电压来估计对所述电池单元的第一消耗，其中所述第一消耗是由所述监视部根据所述电池单元的电压所消耗的。

附图说明

[0009] 图1是根据本发明的优选实施例中的电池单元控制系统的电路框图。

[0010] 图2是表示图1所示的单元控制器CC2的电路框图。

[0011] 图3是表示针对图1所示的各电池单元的所检测到的电压(v)的SOC特性的图。

[0012] 图4是表示针对图1所示的各单元控制器的消耗容量的特性的图。

[0013] 图5是表示图1所示的电池单元控制系统的控制过程的流程图。

[0014] 图6是说明图1所示的电池单元容量变化的图。

具体实施方式

[0015] 以下将参考附图来使本发明更容易理解。

[0016] 第一实施例

[0017] 图1是根据本发明的优选实施例中的电池单元控制系统的电路框图，并且图2是表示图1所示的单元控制器CC2的详细框图。

[0018] 根据本发明的优选实施例中的电池单元控制系统包括：电池单元模块M1、M2、……Mn(n表示任意正整数)，其各自具有串联连接的m个(m表示任意正整数，并且在图1的示例中，m＝4)电池单元1；以及n个单元控制器CC1、CC2、……CCn，用于监视电池单元模块M1、M2、……Mn的电池单元容量(具体地，各单位单元的电压VC1～VC4)。电池组3包括电池单元模块M1、M2、……Mn。电池单元模块M1、M2、……Mn分别连接至相应的单元控制器CC1、CC2、……CCn。

[0019] n个电池单元模块M1～Mn串联连接在一起，并且作为诸如电动车辆中的电动马达的电池负载2经由诸如逆变器(未示出)等的电力转换装置而连接至电池单元模块M1～Mn的两端。继电器开关4连接在电池组(或电池包)3和电池负载2之间。电池控制器10经由光电耦合器PC1等连接至单元控制器CC1、CC2、……CCn。

[0020] 单元控制器CC1、CC2、……CCn分别检测和存储连接至相应的单元控制器CC1、CC2、……CCn的个体电池单元1的电压(或其两端的电压)，并将检测到的电压发送至电池控制器10。此外，基于来自电池控制器10的信号，单元控制器CC1、CC2、……CCn分别调整连接到它们的各电池单元1的单元容量。各单元控制器CC1、CC2、……CCn响应于来自连接到它们的电池单元1的电力供给而工作。也就是说，单元控制器CC1、CC2、……CCn以连接至它们的电池单元1作为电源。应该注意的是，以下将针对电池单元容量的调整进行具体说明。

[0021] 电池控制器10是控制部，用于控制各电池单元1，并包括电池单元容量计算部11和电力消耗估计部12。电池单元容量计算部11利用从各单元控制器CC1、CC2、……CCn发送的、所检测到的各电池单元1的两端间电压来计算各电池单元1的单元容量。消耗估计部12计算与各单元控制器CC1、CC2、……CCn连接的各电池单元1的消耗。电池控制器10经由单元控制器CC1、CC2、……CCn管理各电池单元1的状态，并向单元控制器CC1、CC2、……CCn发送命令信号以检测各电池单元1的电压以及发送控制信号以调整各电池单元1的容量。此外，电池控制器10从单元控制器CC1、CC2、……CCn读取所检测到的各电池单元1的电压，并通过结合来自与电池组3连接的电流传感器(未示出)的所检测到的电流有关信息，计算与相应的单元控制器CC1、CC2、……CCn连接的各电池单元1的充电状态(SOC)。应该注意的是，下面将说明各电池单元1的电池单元容量的计算方法。

[0022] 光电耦合器PC1连接在电池控制器10与第一电池单元CC1之间，以及光电耦合器PC2连接在电池控制器10与最末电池单元CCn之间。经由所述光电耦合器PC1和光电耦合器PC2来进行电池控制器10和单元控制器CC1、CC2、……CCn之间的通信。光电耦合器PC1包括：连接至电池控制器10的发送侧光电二极管PD1；以及连接至单元控制器CC1的接收侧光电晶体管PT1。另一方面，光电耦合器PC2包括：连接至电池控制器10的接收侧光电二极管PD2；以及连接至第n单元控制器CCn的发送侧光电晶体管PT2。然后，经由连接在各单元控制器CC1、CC2、……CCn之间的电阻器R11、R12、R21、R22、R31、R33，在各单元控制器CC1～CCn之间连接通信配线。也就是说，在电池控制器10和单元控制器CC1、CC2、……CCn之间电绝缘，并且单元控制器CC1、CC2、……CCn以级联的方式连接。然后，经由光电耦合器PC1将信号从电池控制器10发送至单元控制器CC1。该信号是从第一单元控制器CC1至第n单元控制器CCn顺次发送的，并且电池控制器10接收从第n单元控制器CCn发送的信号。因而，建立并实施了电池控制器10与单元控制器CC1～CCn之间的通信。

[0023] 当从n个电池单元模块M1～Mn向电池负载2提供电力时，发现由于各电池单元在制造方面的生产个体差异而造成电池单元容量的偏差。因此，从电池控制器10向各单元控制器CC1、CC2、……CCn发送命令，以关闭开关元件6，并且将电池单元容量较高的一个或多个电池单元1的电力提供至容量调整电阻器5(参考图2)。因而，可以以预定定时来调整电池单元容量。

[0024] 基于来自电池控制器10的信号，控制部100控制继电器开关(多个继电器开关)4的接通/断开操作，并根据电池组3的状态对包括电池负载2的整个车辆进行控制。在电池组3中出现过度放电的可能性高的情况下，控制部100通过对逆变器的控制来对马达(电池负载2)的输出转矩加以限制，以避免相应的电池单元1过度放电。

[0025] 图2示出(第二)单元控制器CC2的内部结构。需要注意的是，除了光电耦合器PC1和PC2分别连接至单元控制器CC1和CCn以外，除第二单元控制器CC2以外的其它单元控制器CC1、CCn各自的基本结构与第二单元控制器CC2的基本结构相同。

[0026] 第二单元控制器CC2包括：输入端VC1～VC4，其中，将由四个电池单元1构成的相应的电池单元模块M2的各电池单元1的电压通过输入端VC1～VC4输入；接地端GND；电压检测部21；以及CPU(中央处理单元)22。电压检测部21检测并保持输入至各输入端VC1～VC4的电压值，并将电压值信息发送至CPU 22。CPU 22从第一单元控制器CC1接收信号，并将信号发送至相邻的第三单元控制器CC3。从第一单元控制器CC1发送的信号是从电池控制器10发送的信号，并且第二单元控制器CC2通过电压检测部21对模块M2中各电池单元1的电压进行检测，并根据下述的开关元件6的接通/断开(ON/OFF)控制来进行电池单元容量的调整。此外，一旦将与通过电压检测电路21检测到的电压有关的数据写入了信号，第二单元控制器CC2将该信号发送至下一单元控制器CCn(即，与第二单元控制器CC2相邻的第三单元控制器CC3)。

[0027] 此外，串联连接在一起的容量调整电阻器5和开关元件连接至各电池单元1的两端。通过CPU 22对开关元件6(的ON/OFF控制)进行控制。当开关元件6转为ON状态时，电流从相应的一个电池单元1流至相连接的容量调整电阻器5，以调整相应的一个电池单元1中的容量，并且相应的一个电池单元1的两端间电压下降。

[0028] 因而，容量高于其它任何电池单元1的相应的一个电池单元1的电力被消耗在容量调整电阻器5中。容量调整电阻器5和开关元件6具有使各电池单元1的输出电压下降的功能。

[0029] 应该注意的是，容量调整电阻器5和开关元件6还连接至除位于(第二电池单元模块M2的)最上级的一个电池单元1以外的各电池单元1。在图2中，说明了与位于相应电池单元模块(图2中M2)的最上级的电池单元1连接的容量调整电阻器5和开关元件6，但省略了其它容量调整电阻器5和开关元件6。在图1中，省略了容量调整电阻器5和开关元件6的描述。此外，针对除第二单元控制器CC2以外的其它任何单元控制器CC1、CCn，容量调整电阻器5和开关元件6类似地连接至各电池单元1两端。

[0030] 接着，以下将说明电池控制器10与各单元控制器CC1、CC2、……CCn之间的通信。从电池控制器10发送的信号存储有分配至各个体单元控制器CC1、CC2、……CCn的地址以及分配至各电池单元1的地址。此外，例如，第二单元控制器CC2的CPU22判断所接收到的信号是否包括单元控制器CC2自身的地址、以及连接至第二单元控制器CC2的各电池单元
1的地址。

[0031] 然后，如果所接收到的信号包括相应的地址，则基于所接收到的信号中所包括的控制命令进行预定控制。在控制命令包括关于例如应该进行容量调整的命令的情况下，CPU22基于地址来识别要调整容量的一个或多个电池单元1，并对与要调整容量的一个或多个电池单元1连接的开关元件6进行控制。相应开关元件6接通的持续时间包括在从电池控制器10发送的信号中。然后，在该持续时间内，CPU 22接通相应的开关元件6。结果，CPU
22针对识别出的(或特定的)电池单元或电池单元1来进行容量调整。

[0032] 接着，将使用图3～图6说明优选实施例中在电池单元控制设备内进行电池容量调整的方法。图3示出用于表示针对电池单元1的SOC(充电状态：％)的电压(V)的特性图，并且图4示出针对各单元控制器CC1、CC2、CC3、……CCn的消耗容量(Ah)。应该注意的是，电池单元控制器的编号被分配为，使位于最上级的一个单元控制器CC1为第一电池单元控制器，并使位于最下级的一个单元控制器CCn为第n电池单元控制器。

[0033] 首先，这里将说明各电池单元1的电池单元容量(各电池单元1的剩余容量)的计算方法。

[0034] 各单元控制器CC1～CCn以预定采样周期检测与其连接的各单元1的(端)电压。至少在向电池组3应用负载之前开始上述的各电池单元1的电压检测，并且各单元控制器CC1～CCn检测在没有向与其连接的各电池单元1应用负载时的电压。

[0035] 如图3所示，已知建立了在不向代表性单元1应用负载时的(端)电压与代表性单元1的充电状态(以下称作SOC(％))之间的预定关系。因此，电池控制器10将图3所示的关系存储为表示各电池单元1的所检测到的电压与其SOC之间的对应关系的表，响应于从单元控制器CCn发出的控制信号而检测各电池单元1在没有负载时的电压，并且导出与所检测到的电压相对应的SOC。根据所使用的单元的特性来预先确定代表性电池单元1满充电时的电池单元容量(Ahm)。因此，各电池单元1在电压检测时的单元容量(Ah0)由下述等式(等式1)导出。

[0036] Ah0＝SOC(％)×Ahm (等式1)

[0037] 应该注意的是，由于满充电时的单元容量(Ahm)根据相应单元1的老化(劣化)程度而变化，因此可以通过在初始阶段对电池单元1的满充电容量加上劣化度来确定单元容量(Ahm)。

[0038] 接着，以下说明各电池单元1的当前电池单元容量(Aht)。通过驱动电池单元负载2，电池单元容量(Aht)变化。在本实施例中，由于代表性电池单元1向各单元控制器CC1～CCn提供电力供应，因此在容量的计算上必须反映对单元控制器CC1～CCn进行驱动以使得驱动单元控制器CC1～CCn所消耗的容量。

[0039] 这里应该注意的是，将参考图4说明通过驱动单元控制器CC1～CCn而由各单元控制器CC1～CCn消耗的消耗容量(Ahc)。根据向相应的单元控制器CC1～CCn提供电力供应的代表性电池单元1的电压，各单元控制器CC1～CCn的消耗容量(Ahc)有所不同，甚至各单元控制器CC1～CCn之间的消耗容量(Ahc)相互不同。例如，对于第一单元控制器CC1，在要与第一单元控制器CC1连接的多个电池单元1的所检测到的电压为V1的情况下消耗容量表示为Ah1，在所检测到的电压为V2的情况下消耗容量表示为Ah2，以及在所检测到的电压为V3的情况下消耗容量表示为Ah3。应该注意的是，如果V1

[0040] 在本实施例中，电池控制器10将图4所示的关系存储为表示电池单元1的所检测到的电压与各单元控制器CC1～CCn的消耗容量(Ahc)之间的对应关系的表。然后，电池控制器10响应于从单元控制器CCn发送的控制信号而检测各电池单元1的电压。消耗估计部12参考该表，从而估计各单元控制器CC1～CCn的与所检测到的电压相对应的消耗容量(Ahc)。

[0041] 通信用电阻器R11、R12、R31、R32和光电耦合器PC1、PC2连接至第一单元控制器CC1和第n单元控制器CCn。通信用电阻器R21、R22与其它各单元控制器CC2～CCn-1连接。因此，当计算代表性电池单元1的电池单元容量(Aht)时，推荐加上根据诸如光电耦合器PC1、PC2以及通信用电阻器R11、R12、R21、R22、R31、R32等的与各单元控制器相连接的电路结构的消耗。根据与各单元控制器相连接的电路结构所消耗的代表性电池单元1的消耗容量(Ahp)是根据所使用的电路成分而确定的，并且是针对各单元控制器CC1～CCn预先设置的。

[0042] 在本实施例中，容量调整使代表性电池单元1放电。因此，电池单元消耗优先地反映在容量计算上。根据各电池单元1之间的偏差，电池控制器10根据与各电池单元1连接的开关元件6的接通持续时间以及与代表性电池单元1相连接的开关元件6的阻值，确定代表性电池单元1的根据容量调整的消耗容量(Aha)。应该注意的是，以下将说明容量调整的特定方法。

[0043] 此外，由以下述等式(等式2)导出在电池单元容量(Ah0)之后的当前电池单元容量(Aht)，即，导出从起初没有应用负载时的代表性电池单元1的电压起经过与采样周期相对应的时间之后的电池单元容量(Aht)。

[0044] Aht＝Ah0-Ahc-Ahp-Aha (等式2)

[0045] 也就是说，电池控制器10响应于来自各单元控制器CC1～CCn的信号来检测没有负载应用时的代表性电池单元的电压，并且电池单元容量计算部11根据检测出的电压来计算各电池单元1的电池单元容量(Ah0)。电池控制器10检测在下个周期要检测的电压、通过消耗估计部12来根据所检测到的电压对消耗容量(Ahc)进行估计、并且基于上述等式2来计算当前电池单元容量(Aht)。

[0046] 接着，以下说明使用由电池控制器10计算出的电池单元容量(Aht)来进行各电池单元1的容量调整的方法。

[0047] 如上所述，通过电池单元容量计算部11和消耗估计部12来对包括在电池组3中的各电池单元1的电池单元容量(Aht)进行计算。电池控制器10从包括在电池组3中的各电池单元1的电池单元容量(Aht)中识别出电池单元容量最小(最低)的一个电池单元1。然后，对识别出的电池单元1的电池单元容量(Aht)与其它各电池单元1的电池单元容量(Aht)之间的容量差进行计算，并与预定阈值加以比较。

[0048] 应该注意的是，预定阈值与容量的偏差程度相对应，并且这种阈值是预先设置的，使得通过减少阈值来使偏差条件更严格，并通过增大阈值来使偏差条件更宽松。在本实施例中，预定阈值是预先设置的固定值，但该阈值可以任意改变。

[0049] 在电池单元容量之间的差大于预定阈值的情况下，电池控制器10判断为上述偏差大并且识别要进行容量调整的一个或多个电池单元1。根据各电池单元1的放电时间来对容量的调整量进行调整。因此，电池控制器10接通开关元件6并持续与容量调整的持续时间相对应的持续时间，以使得偏差相对大的一个电池单元1放电。利用要调整的一个电池单元1的容量与电池单元容量最低的一个电池单元1的容量之间的差、以及容量调整电阻器5的阻值，来计算开关元件6接通的持续时间。如上所述，电池控制器10通过比较由电池单元容量计算部11计算出的电池单元容量(Aht)和预定阈值来识别要进行容量调整的一个或多个电池单元1，设置相应的开关元件6接通的持续时间，并在所设置的持续时间内接通相应的开关元件6。因而，这使得偏差大得需要进行调整的各电池单元1的电池单元容量消除各电池单元1的偏差。

[0050] 应该注意的是，在本实施例中，根据与电池单元容量最小的一个电池单元的电池单元容量差，进行电池单元容量调整。例如，以电池单元1的电池单元容量的平均值作为基准，可以调整一个或多个电池单元1的大于平均值的容量。此外，可以使用众所周知的方法进行容量调整。

[0051] 接着，将参考图5来说明本实施例中电池单元控制系统的控制过程。图5示出表示本实施例中电池单元控制系统的控制过程的流程图。

[0052] 也就是说，在步骤S1中，电池控制器10将控制信号发送至单元控制器CC1～CCn，以检测各电池单元1的电压。在步骤S2中，电池控制器10判断是否已计算出各电池单元1的电池单元容量(Ah0)或各电池单元1的电池单元容量(Aht)。例如，在没有应用负载的状态下起初检测到一个电池单元1的电压的情况下，电池单元容量计算部11尚未计算出电池单元容量(Ah0)，并且尚未在下述的步骤7中计算出电池单元容量(Aht)。因此，例程从步骤S1进行到步骤S3。在步骤S3中，电池单元容量计算部11参考图3所示的上述表示所检测到的电压和SOC之间的对应关系的表，使用在步骤S1中检测到的电压，计算各电池单元
1的电池单元容量Ahm，并且使用等式1来计算各电池单元1的电池单元容量Ah0。然后，例程返至步骤S1。

[0053] 另一方面，如果在步骤S2中计算出电池单元容量Ah0或电池单元容量Aht(“是”)，则例程进行至步骤S4。然后，在步骤S4中，消耗估计部(部件)12参考图4所示的表示所检测到的电压和各单元控制器CC1～CCn的消耗容量Ahc之间的对应关系，以使用步骤S1中检测到的相应电压、根据相应的一个电池单元1的所检测到的电压，来估计各单元控制器CC1～CCn的消耗容量Ahc。在步骤S5中，电池控制器10计算电池单元容量计算部11处的消耗容量Ahp。如上所述，针对各单元控制器CC1～CCn预先设置了消耗容量Ahp。消耗容量Ahp是根据在步骤S1的采样周期期间各单元控制器CC1～CCn的通信而确定的消耗容量。应该注意的是，如果总电压传感器和电流传感器等(未示出)连接至各单元控制器CC1～CCn，并且这些传感器由各电池单元1的电力来驱动，则这些传感器的驱动所导致的电力消耗包括在消耗容量Ahp中。

[0054] 在步骤S6中，电池控制器10的电池单元容量计算部11计算消耗容量Aha。消耗容量Aha与各电池单元1的根据容量调整的放电容量相对应，并且在下述的步骤S11中，通过使用开关元件6的接通持续时间和容量调整电阻器5的阻值来设置消耗容量Aha。在步骤S7中，电池控制器10的电池单元容量计算部11使用上述等式(2)来计算各电池单元1的电池单元容量(Aht)。

[0055] 接着，在步骤S8中，电池控制器10从各电池单元1的电池单元容量Aht中识别电池单元容量最小(最低)的电池单元1。在步骤S9中，电池控制器10计算各电池单元1的容量相对于在步骤S8中识别出的一个电池单元1的单元容量的差。在步骤S10中，电池控制器10将步骤9的电池单元容量的差与(预设)预定阈值进行比较。如果在步骤S10中，电池单元容量的差大于预设阈值(“是”)，则进行步骤S11和S12的处理。如果在步骤S10中，电池单元容量的差等于或小于预定阈值(“否”)，则控制处理结束。

[0056] 在步骤S11中，电池控制器10根据通过步骤S10得到的电池单元容量的差来设置相应开关元件6的接通持续时间。在步骤S12中，一旦确定了要进行容量调整的电池单元1的地址和接通持续时间的对应关系，电池控制器10将应该进行容量调整的控制信号发送至单元控制器CC1～CCn。接受到控制信号的各单元控制器CC1～CCn对控制信号进行分析。响应于来自电池控制器10的命令，通过接通开关元件6来进行容量调整。然后，如果针对所有电池单元1的上述一系列处理结束，例程再次返回步骤S1。

[0057] 接着，将参考图6说明在优选实施例中的电池单元控制系统中各电池单元1的容量变化。

[0058] 图6示出各电池单元1的电池单元容量的特性，并表示电池单元容量随着电压检测时间的变化。图6示出在对单元控制器CC1～CCn的检测电压进行采样时的电池单元容量。应该注意的是，单元11表示要与第一单元控制器CC1连接的最上级的一个电池单元1，单元12表示要与第一单元控制器CC1连接的次上级的第二个电池单元1，单元 n1表示要与最末单元控制器CCn连接的最上级的一个电池单元1，单元n2表示要与最末单元控制器CCn连接的次上级的第二个电池单元1。

[0059] 对于进行各电池单元1的检测的时刻，T1表示最初进行各电池单元1的检测的时刻，T2表示从时刻T1起经过采样周期之后第二次进行各电池单元1的检测的时刻，T3表示从时刻T2起经过采样周期之后进行各电池单元1的检测的时刻。Tx表示在时刻T3之后的时刻并且表示预定的检测时间，Ty表示在时刻Tx之后的预定检测时刻。应该注意的是，下角标X和Y表示自然数。

[0060] 然后，图6的横轴表示各开关元件6和单元11～单元 nn的接通和断开状态，并且图6的纵轴表示作为各电池单元1剩余容量的电池单元容量Aht。应该注意的是，省略了与消耗容量Ahp相对应的减少量。

[0061] 要在图6中示出的时刻T1进行检测的电池单元1处于无负载状态。然而，如图6所示，由于各电池单元1的老化(劣化)，各电池单元1的电池单元容量具有一定程度的偏差。

[0062] 然后，根据要与各单元控制器CC1～CCn连接的电池单元1的电压来估计电池单元容量。根据所检测到的电压而估计的消耗对应于消耗容量Ahc。由于在与相同控制器CC1～CCn连接的各电池单元1之间具有相同容量和相同消耗，单元11和单元 12的消耗容量Ahc相等。如图4所示，各单元控制器CC1～CCn的消耗容量Ahc是不同的。在图6中，单元控制器CC1和单元控制器CCn在T2时刻的消耗容量Ahc是不同的。也就是说，电池控制器10根据各电池单元1在时刻T2的所检测到的电压，来计算从时刻T1至时刻T2所消耗的消耗容量Ahc。然后，电池控制器10基于在时刻T2的所检测到的电压，从电池单元容量Aht中减去消耗容量Ahc以计算在时刻T2的电池单元容量Aht。电池控制器10根据时刻T2的单元容量Aht来识别要进行容量调整的一个或多个电池单元1，并且设置相应开关元件6的接通持续时间。在图6中，由于单元n2的容量最小(最低)，因而以单元 n2的容量为基准来将单元11、单元12和单元 n1的容量调整为与单元 n2的容量相等。

[0063] 各单元控制器CC1～CCn从时刻T2至时刻T3消耗了消耗容量Ahc。这里应该注意的是，由于在时刻T3的所检测到的电压低于在时刻T2的所检测到的电压，因而从时刻T2至时刻T3的消耗容量Ahc小于从时刻T1至时刻T2的消耗容量Ahc。此外，由于在从时刻T2至时刻T3的时间间隔期间，对在时刻T2识别出的一个电池单元1进行容量调整，所以消耗了消耗容量Aha。也就是说，时刻T3的电池单元1的电池单元容量Aht，是从时刻T2的各电池单元1的单元容量Aht减去从时刻T2至时刻T3的时间间隔期间的消耗容量Ahc和从时刻T2至时刻T3的时间间隔期间的消耗容量Aha而得到的容量。然后，在时刻T3从电池单元容量Aht中识别要进行容量调整的一个或多个电池单元1。在图6中，单元 n2是电池单元容量最小(最低)的一个电池单元。由于单元11与单元 n2的容量差小，不对单元 11进行调整，并且由于单元12和单元 n1的容量与单元 n2的容量差大，单元 12与单元 n1是要进行容量调整的两个电池单元。

[0064] 时刻TX的单元容量Ahc，是从时刻TX-1的电池单元容量减去在时刻TX和TX-1之间所消耗的消耗容量Ahc和消耗容量Aha而得到的容量值。由于在图6中，单元 n2是最小(最低)的容量单元，因此单元n2作为容量调整的基准电池单元1。由于单元 11和单元 n1与单元n2的容量差小，因此将不对单元 11和单元 n1进行容量调整，并且由于单元 12与单元 n2的容量差大，因此单元12是要进行容量调整的电池单元。

[0065] 时刻TY的单元容量Ahc，是从时刻TY-1的电池单元容量减去在从时刻TY-1至时刻TY的时间间隔期间所消耗的消耗容量Ahc和消耗容量Aha所得到的容量值。在图6中，单元 12是容量最小(最低)的一个电池单元1，该单元作为容量调整的基准电池单元1。此外，单元11、单元n1和单元 n2与单元 12的容量差小，因而它们不是要进行容量调整的电池单元。

[0066] 如上所述，在优选实施例中，根据相应的(代表性)电池单元1的所检测到的电压，对由单元控制器CC1～CCn所消耗的代表性电池单元1的(对应于Ahc的)消耗进行估计。因而，即使在根据电池电压的监视部件(部)的消耗发生变化的情况下，也可以对上述消耗进行准确估计。因此，可以提高各电池单元1的控制精度。

[0067] 在本实施例中，使用(对应于Ahc的)消耗来计算各电池单元1的电池单元容量，并根据所计算出的电池单元容量来控制各电池单元1。例如，如图4和6所示，由于在各电池单元1的采样周期期间，与相应的单元控制器CC1～CCn连接的电池单元1为相应的单元控制器CC1～CCn提供电源，因此各单元控制器CC1～CCn消耗电池单元容量。在这种情况下，代表性电池单元1的(电力)消耗根据电池单元1的所检测到的电压而变化。因此，在本实施例中，根据代表性电池单元1的所检测到的电压来估计(电力)消耗，并计算电池单元容量。由此，在本实施例中，由于可以高精度地把握各电池单元的剩余容量，所以可以提高构成电池组3的电池单元1的控制精度。

[0068] 此外，在本实施例中，使用相应的一个电池单元1的根据(对应于Ahc的)(电力)消耗所计算出的电池单元容量Aht，来对各电池单元1进行容量调整。因而，由于基于反映出(对应于Ahc的)消耗的电池单元容量而进行容量调整，所以可以精确地进行容量调整，并且可以避免上述偏差加大。

[0069] 在本实施例中，通过从时刻Tn-2(n表示自然数)的所计算出的电池单元容量，减去与时刻Tn-1的所检测到的电压相对应的(对应于Ahc的)(电力)消耗和与时刻Tn的所检测到的电压相对应的(对应于Ahc的)电力消耗，来计算时刻Tn的各电池单元1的电池单元容量，并且T对应于采样周期。例如，在n＝1的情况下T对应于图6中的T1，并且在n＝X的情况下T对应于Tx。因而，在时刻T2之后，在不直接计算各电池单元1自身的电池单元容量的情况下，通过减去与所检测到的电压相对应的电力消耗来计算电池单元容量Aht。因此，可以减少计算负荷。然后，可以高精度地进行电池控制。应该注意的是，在这种情况下，如果在从Tn-2至Tn的时间间隔期间进行容量调整，则电池单元容量的计算可以包括(对应于Aha的)电力消耗，并且可以将(对应于Ahp的)消耗相加至电池单元容量的计算。

[0070] 此外，在本实施例中，使用由于各单元控制器CC1～CCn的通信而消耗的(对应于Ahp的)消耗，来计算电力消耗Aht。因此，由于各电池单元1的消耗可以反应在各电池单元1的容量的计算上，因此可以进一步提高计算的精度。

[0071] 此外，在本实施例中，尽管电池控制器10的电力消耗估计部12先前存储了表示电池单元1的所检测到的电压与消耗容量之间对应关系的表，但是可以根据所检测到的电压来估计消耗电流，并且可以估计电力消耗。在这种情况下，消耗估计部12可以存储表示所检测到的电压与消耗电流之间对应关系的表。由于消耗容量Ahc对应于根据所检测到的电压的单元控制器CC1～CCn所消耗的电流与采样周期的乘积，因此电力消耗估计部12可以通过根据所检测到的电压估计消耗电流来计算消耗容量Ahc。然后，根据所检测到的电压在设计阶段预先设置所消耗的电流。

[0072] 应该注意的是，尽管时刻T2的消耗容量Ahc是，例如，根据时刻T2的所检测到的电压而估计出的，但是这可以根据时刻T1的所检测到的电压进行估计，或可以根据从时刻T1至时刻T2的所检测到的电压的变化量来进行估计。根据时刻Tn的所检测到的电压来估计时刻Tn的所消耗的容量Ahc。然而，消耗容量Ahc可以根据时刻Tn-1的所检测到的电压来进行估计，或可以根据从时刻T1至T2的时间间隔期间的所检测到的电压的变化量来进行估计。

[0073] 应该注意的是，在本实施例中，单元控制器CC1～CCn与权利要求中所定义的“监视部(部件)”相对应；在本实施例中，消耗估计部12与权利要求中所定义的“估计部(部件)”相对应；在本实施例中，电池单元容量计算部11与权利要求中所定义的“容量计算部(部件)”相对应；在本实施例中，电池控制器10与权利要求中所定义的“控制部件(部)”相对应；以及在优选实施例中，容量调整电阻器5与权利要求中所定义的“容量调整电阻器”相对应。此外，如果根据本发明的第一时刻在优选实施例中为Tn-2，则第二时刻与优选实施例中的Tn-1相对应，并且第三时刻与优选实施例中的Tn相对应。

[0074] 如果根据本发明的第一时刻与优选实施例中的T1相对应，则第二时刻与优选实施例中的T2相对应，并且第三时刻与优选实施例中的T3相对应。

[0075] 此外，优选实施例中的消耗容量Ahc对应于权利要求中定义的第一消耗，优选实施例中的消耗容量Aha对应于权利要求中定义的第二消耗，优选实施例中的消耗容量Ahp对应于权利要求中定义的第三消耗。应该注意的是，说明书中使用的术语“消耗”具有与消耗量相同的意义。

[0076] 本申请基于2010年6月4日在日本提交的日本申请2010-128449的优先权。尽管已参考本发明的特定实施例说明了本发明，但本发明不限于上述实施例。本领域技术人员可以根据以上教导对上述实施例进行修改和变形。本发明的范围由所附的权利要求书来限定。

[0077] 工业实用性

[0078] 根据本发明的电池单元控制系统和方法适用于诸如电动车辆等中的电动马达的负载的电驱动系统和方法。

[0079] 附图标记说明

[0080] 1 电池单元M1、M2、……Mn—电池单元模块

[0081] 2 电池负载

[0082] 3 电池组

[0083] 4 继电器开关

[0084] 5 容量调整电阻器

[0085] 6 开关元件

[0086] 10 电池控制器

[0087] 11 电池单元容量计算部

[0088] 12 消耗估计部

[0089] CC1、CC2、CCn 单元控制器

[0090] R11、R12 通信用电阻器

[0091] R21、R22 通信用电阻器

[0092] R31、R32 通信用电阻器

[0093] PC1、PC2 光电耦合器

[0094] PD1、PD2 光电二极管

[0095] PT1、PT2 光电晶体管

[0096] 21 电压检测部

[0097] 22 CPU

[0098] 100 控制部