充放电控制装置、充放电系统、充放电控制方法以及存储介质

技术领域

本发明的实施方式涉及充放电控制装置、充放电系统、充放电控制方法以及存储介质。

背景技术

伴随信息关联设备以及通信设备等的普及，二次电池被广泛普及为设备的电源。另外，二次电池在电动汽车(EV)以及自然能源等的领域中也被有效利用。特别是锂离子二次电池由于能量密度高并且能够小型化，所以被广泛使用。在锂离子二次电池中，通过正极活性物质以及负极活性物质吸藏以及释放锂离子，电能被储藏以及释放。在充电时，从正极释放的锂离子被负极吸藏，在放电时，从负极释放的锂离子被正极吸藏。

在锂离子二次电池等二次电池中，通过将多个单电池单元电串联连接，实现高电压化以及高容量化。另外，将多个电池单元块相互电并联连接的组电池有时被用作电源。在该情况下，各个电池单元块具备1个以上的单电池单元。另外，在电池单元块具备多个单电池单元的情况下，在电池单元块中，仅形成多个单电池单元的串联连接构造，或者形成多个单电池单元的串联连接构造以及并联连接构造这两方。

在并联地连接多个电池单元块的组电池中，即使在电池单元块之间使用同一种类的单电池单元且在电池单元块之间单电池单元的数量以及连接构造相同，在电池单元块之间单电池单元的容量以及内部电阻等的性能不同，或者连接的布线的电阻在电池单元块之间不同。因此，在组电池中，存在针对每个电池单元块而性能不同的可能性。另外，有可能通过反复充放电，在电池单元块之间劣化的程度不同，容量以及内部电阻等的性能在电池单元块之间出现偏差。在组电池中，要求即使性能在电池单元块之间出现偏差，仍防止在电池单元块之间电流负荷过度地大幅出现偏差，抑制电池单元块之间的劣化偏差扩大。

发明内容

本发明想要解决的课题在于，提供一种在并联地连接多个电池单元块的组电池中防止在电池单元块之间电流负荷过度地大幅出现偏差的充放电控制装置、充放电系统、充放电控制方法以及存储介质。

根据实施方式，提供控制将分别具备1个以上的单电池单元的多个电池单元块相互并联地连接的组电池的充放电的充放电控制装置。充放电控制装置的控制器根据电池单元块各自的电流负荷或者与电流负荷关联的参数的至少任意一方，控制在各个电池单元块中流过的电流。

根据实施方式，提供控制将分别具备1个以上的单电池单元的多个电池单元块相互并联地连接的组电池的充放电的充放电控制方法。在充放电控制方法中，根据电池单元块各自的电流负荷或者与电流负荷关联的参数的至少任意一方，控制在各个电池单元块中流过的电流。

根据实施方式，提供存储有在将分别具备1个以上的单电池单元的多个电池单元块相互并联地连接的组电池的充放电中使计算机执行的充放电控制程序的存储介质。在充放电控制程序中，使计算机根据电池单元块各自的电流负荷或者与电流负荷关联的参数的至少任意一方，控制在各个电池单元块中流过的电流。

根据上述结构，能够提供在并联地连接多个电池单元块的组电池中防止在电池单元块之间电流负荷过度地大幅出现偏差的充放电控制装置、充放电系统、充放电控制方法以及存储介质。

附图说明

图1是示出第1实施方式所涉及的充放电系统的概略图。

图2是示出图1的充放电系统的组电池的电路模型的概略图。

图3A是示出在使用设置2个电池单元块的组电池的模型的运算中设定的、电池单元块各自的开环电压特性以及组电池的电压特性的概略图。

图3B是示出在图3A的运算中计算的、在各个电池单元块中流过的电流相对SOC的变化的概略图。

图3C是示出在图3A的运算中计算的、电池单元块各自的电流负荷相对SOC的变化的概略图。

图4是示出通过第1实施方式所涉及的控制器在组电池的充放电控制中进行的处理的流程图。

图5是示出第2实施方式所涉及的充放电系统的概略图。

图6是示出通过第2实施方式所涉及的控制器在组电池的充放电控制中进行的处理的流程图。

图7是示出第3实施方式所涉及的充放电系统的概略图。

图8是示出通过第3实施方式所涉及的控制器在组电池的充放电控制中进行的处理的流程图。

(附图标记说明)

1：充放电系统；2：组电池；5：电流测定部；6：电压测定部；7：充放电控制装置；8：驱动电路；11：单电池单元；12：控制器；13：电流负荷判断部；15：充放电控制部；B

具体实施方式

以下，参照附图说明实施方式。

(第1实施方式)

图1示出第1实施方式所涉及的充放电系统1。如图1所示，充放电系统1具备组电池2、负载以及电源(用符号3表示)、电流测定部(电流测定电路)5、电压测定部(电压测定电路)6、充放电控制装置7以及驱动电路8。组电池2具备多个电池单元块B

电池单元块B

组电池2可充放电。通过从电源对组电池2供给电力，组电池2被充电。另外，从组电池2放电的电力被供给到负载。组电池2搭载于电子设备、车辆以及固定用电源装置等。作为供给对组电池2进行充电的电力的电源，可以举出与组电池2独立的电池以及发电机等。另外，作为被供给从组电池2放电的电力的负载，可以举出电动机以及照明设备等。在某一个例子中，电动发电机也可以作为电源以及负载这两方发挥功能。电流测定部5检测以及测定在组电池2中流过的电流I。电压测定部6检测以及测定施加到组电池2的电压V

充放电控制装置7具备控制器12。控制器12构成计算机，具备处理器以及存储介质。处理器包括CPU(Central Processing Unit，中央处理单元)、GPU(GraphicsProcessing Unit，图形处理单元)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit，专用集成电路)、微型机、FPGA(Field Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)以及DSP(Digital Signal Processor，数字信号处理器)等中的任意部件。在存储介质中，除了存储器等主存储装置以外，还可以包括辅助存储装置。作为存储介质，可以举出磁盘、光盘(CD-ROM、CD-R、DVD等)、光磁盘(MO等)、以及半导体存储器等。在控制器12中，处理器以及存储介质分别可以是1个，也可以是多个。控制器12的处理器通过执行存储于存储介质等的程序等来进行处理。另外，由控制器12的处理器执行的程序也可以储存于经由因特网等网络连接的计算机(服务器)或者云环境的服务器等。在该情况下，处理器经由网络下载程序。在某一个例子中，充放电控制装置7由IC(Integrated Circuit，集成电路)芯片等形成。

控制器12取得在组电池2中流过的电流I的由电流测定部5测定的测定值、以及施加到组电池2的电压V

另外，控制器12具备电流负荷判断部13以及充放电控制部15。电流负荷判断部13以及充放电控制部15实施由控制器12的处理器等进行的处理的一部分。电流负荷判断部13进行与电池单元块B

图2示出将n个电池单元块B

【数学式1】

V

在此，式(1)的dt表示微小时间。而且，在使用式(3)所示的一次近似的关系来整理式(1)以及式(2)时，式(4)以及式(5)的关系成立。

【数学式2】

V

A

因此，能够使用内部电阻R

【数学式3】

在此，作为参数F

另外，正极容量是指，正极的充电量从初始充电量至成为上限充电量为止的电池单元块B

在式(6)中，作为参数F

在此，说明在组电池2中设置2个电池单元块B

【数学式4】

i

然后，在使用式(3)所示的一次近似的关系来整理式(7)时，式(8)的关系成立。

【数学式5】

i

然后，在式(8)中，代入i

【数学式6】

i

而且，将dt假设为微小时间。由此，V

【数学式7】

i

另外，在式(8)中代入i

【数学式8】

i

然后，通过从式(10)减去式(11)，如式(12)计算在电池单元块B

【数学式9】

在此，式(12)的分子的V

【数学式10】

在式(12)中代入式(13)时，式(14)的关系成立。

【数学式11】

而且，在如式(15)假设，将式(15)代入到式(14)时，式(16)的关系成立。

【数学式12】

在此，在设为电流I以及内部电阻R

如果在组电池2中流过的充电电流或者放电电流恒定且开环电压特性V的斜率恒定，则电流i

另外，假设为在组电池2中未流过电流的状态下，组电池2的电压特性(相对充电量或者SOC的电压的关系)与电池单元块B

另外，使用设置有容量以及内部电阻相互不同的2个电池单元块B

在运算中，在如上所述设定了开环电压V

如图3A至图3C所示，运算的结果，在SOC成为70％或者其附近的情况、以及SOC成为90％以上的情况下，开环电压V

另外，在SOC脱离上述预定的范围的情况、即在SOC0％与SOC100％之间除了上述预定的范围以外的大部分中，电池单元块B

在本实施方式中，根据上述组电池2的相对SOC的电池单元块B

而且，控制器12取得电池单元块B

图4示出在组电池2的充放电控制中由控制器12(电流负荷判断部13以及充放电控制部15)进行的处理。在组电池2的充电以及放电中，分别是在预定的时机定期地进行图4所示的处理。如图4所示，在组电池2的充电以及放电中分别是电流负荷判断部13推测以及计算组电池2的实时的SOC(S101)。由此，作为与电池单元块B

而且，电流负荷判断部13判断计算的组电池2的SOC是否在上述预定的范围内(S102)。如上所述，SOC的预定的范围与在组电池2的开环电压特性中相对充电量的电压的斜率的变化大的范围相当。而且，在组电池2的SOC是预定的范围内的情况下，电池单元块B

在本实施方式中，在组电池2的SOC是预定的范围内的情况下，电流负荷判断部13判断为电池单元块B

另外，在组电池2的SOC是预定的范围内的情况下(S102-“是”)，充放电控制部15抑制在组电池2中流过的电流I(S103)。而且，充放电控制部15在电流I被抑制的状态下，对组电池2进行充电或者放电(S104)。另一方面，在组电池2的SOC是预定的范围内的情况下(S102-“否”)，充放电控制部15不抑制在组电池2中流过的电流I，而对组电池2进行充电或者放电(S104)。因此，充放电控制部15根据组电池2的SOC在预定的范围内这一点，相比于组电池2的SOC脱离预定的范围的情况，抑制在组电池2中流过的电流I。

在本实施方式中，进行如上述的处理。因此，组电池2的SOC成为在劣化的程度大的电池单元块(B

(第2实施方式)

图5示出第2实施方式所涉及的充放电系统1。此外，在以下的说明中，关于与第1实施方式同样的部分省略说明。如图5所示，在本实施方式中，电流测定部(电流测定电路)X

在本实施方式中，控制器12通过累计在电池单元块B

另外，控制器12的电流负荷判断部13根据电流i

另外，在本实施方式中，如上所述推测表示电池单元块B

另外，在本实施方式中，电流负荷判断部13计算电池单元块B

图6示出在组电池2的充放电控制中由本实施方式的控制器12(电流负荷判断部13以及充放电控制部15)进行的处理。在本实施方式中，也与第1实施方式等同样地，电流负荷判断部13进行S101以及S102的处理。但是，在本实施方式中，电流负荷判断部13根据电流i

在存在电流负荷P

如上所述，在本实施方式中，除了组电池2的SOC是预定的范围内这一点以外，还根据在电池单元块B

(第2实施方式的变形例)

此外，在第2实施方式的某个变形例中，不进行S101以及S102的处理，不进行基于组电池2的SOC的判断。但是，在本变形例中，也与第2实施方式等同样地，通过电流负荷判断部13进行基于电池单元块B

另外，在第2实施方式的另外的某个变形例中，也可以代替在S105中比较电流负荷P

而且，在电池单元块B

在此，设为在组电池2中设置2个电池单元块B

在本变形例中，也与第2实施方式等同样地，根据计算的电流负荷P

(第3实施方式)

图7示出第3实施方式所涉及的充放电系统1。此外，在以下的说明中，关于与第2实施方式同样的部分，省略说明。在本实施方式中，也设置电流测定部(电流测定电路)X

在本实施方式中，设置可变电阻Y

图8示出在组电池2的充放电控制中由本实施方式的控制器12(电流负荷判断部13以及充放电控制部15)进行的处理。在本实施方式中，也与第2实施方式等同样地，电流负荷判断部13进行S101、S102以及S105的处理。而且，在电池单元块B

另外，在本实施方式中，在电池单元块B

在某一个例子中，控制器12与计算出的电流负荷P

另外，在另外的某一个例子中，控制器12根据电流i

【数学式13】

R

通过如上所述调整电阻值r

在本实施方式中，也起到与第2实施方式等同样的作用以及效果。另外，在本实施方式中，除了能够调整在组电池2中流过的电流I以外，还能够通过调整可变电阻Y

(第3实施方式的变形例)

此外，即使在如第3实施方式等那样设置可变电阻Y

另外，在某个变形例中，也可以在如第3实施方式等那样设置可变电阻Y

在上述至少一个实施方式或者实施例中，根据电流负荷或者与电流负荷关联的参数的至少任意一方，控制在各个电池单元块中流过的电流。由此，在并联地连接多个电池单元块的组电池中，能够防止在电池单元块之间电流负荷过度地大幅出现偏差。

此外，能够将上述实施方式总结为以下的技术方案。

技术方案1

一种充放电控制装置，控制将分别具备1个以上的单电池单元的多个电池单元块相互并联地连接的组电池的充放电，具备：

控制器，根据所述电池单元块各自的电流负荷或者与所述电流负荷关联的参数的至少任意一方，控制在各所述电池单元块中流过的电流。

技术方案2

在技术方案1的充放电控制装置中，

所述控制器推测所述组电池的SOC(State Of Charge，荷电状态)作为与所述电流负荷关联的所述参数，

所述控制器至少根据所述组电池的所述SOC在预定的范围内这一点，相比于所述组电池的所述SOC脱离所述预定的范围的情况，抑制在所述组电池中流过的电流。

技术方案3

在技术方案2的充放电控制装置中，

关于所述组电池的所述SOC的所述预定的范围是根据所述电池单元块的各个中的相对充电量的电压的斜率的变化的大小设定的。

技术方案4

在技术方案2的充放电控制装置中，

所述控制器使用在所述电池单元块的各个中流过的电流的测定值，计算所述电池单元块各自的所述电流负荷，

所述控制器除了所述组电池的所述SOC是所述预定的范围内这一点以外，还根据在所述电池单元块中的任意电池单元块中所述电流负荷是阈值以上这一点，抑制在所述组电池中流过的电流。

技术方案5

在技术方案1的充放电控制装置中，

所述控制器使用在所述电池单元块的各个中流过的电流的测定值，计算所述电池单元块各自的所述电流负荷，

所述控制器根据计算的所述电流负荷，控制在所述电池单元块的各个中流过的电流。

技术方案6

在技术方案5的充放电控制装置中，

所述控制器根据在所述电池单元块中的任意电池单元块中所述电流负荷是阈值以上这一点，相比于在所述电池单元块中的任意电池单元块中所述电流负荷都比所述阈值小的情况，抑制在所述组电池中流过的电流。

技术方案7

在技术方案5的充放电控制装置中，

对所述电池单元块的各个，串联地连接相互并联的多个可变电阻的对应的1个，

所述控制器通过根据计算的所述电流负荷调整所述可变电阻各自的电阻值，控制在所述电池单元块的各个中流过的电流。

技术方案8

一种充放电系统，具备：

技术方案1至技术方案7中的任意一个所述的充放电控制装置；以及

所述组电池，通过所述充放电控制装置控制充放电。

技术方案9

一种充放电控制方法，控制将分别具备一个以上的单电池单元的多个电池单元块相互并联地连接的组电池的充放电，具备：

根据所述电池单元块各自的电流负荷或者与所述电流负荷关联的参数的至少任意一方，控制在所述电池单元块的各个中流过的电流。

技术方案10

一种存储充放电控制程序的存储介质，该充放电控制程序在将分别具备一个以上的单电池单元的多个电池单元块相互并联地连接的组电池的充放电中，使计算机根据所述电池单元块各自的电流负荷或者与所述电流负荷关联的参数的至少任意一方，控制在所述电池单元块的各个中流过的电流。

虽然说明了本发明的几个实施方式，但这些实施方式仅为例示，未意图限定发明的范围。这些实施方式能够以其他各种方式实施，能够在不脱离发明的要旨的范围内，进行各种省略、置换、变更。这些实施方式、其变形包含于发明的范围、要旨，同时包含于权利要求书记载的发明和其同等的范围。