专利名称：电池并联连接电路的控制系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及电池并联连接电路的控制系统。更具体来说，本发明涉及电池作为驱动能源的电力供能的车辆，如电动车辆(也称为“EV”)、混合动力车辆(也称为“HEV”)或者插电式混合动力车辆(也称为“PHEV”)。本发明还涉及用于检测电池异常的方法和进行该方法的控制电路。
背景技术：
传统上，电动车辆、混合动力车辆或者插电式混合动力车辆具有电池、作为用于检测该电池的状态的电路的状态检测电路、逆变器、驱动电动机和作为用于控制这些装置的功率和驱动力的EV控制器的控制电路。该控制电路根据由该状态检测电路传输并输出给 该控制电路的电流限制值，针对电池来限制由逆变器和驱动电动机消耗的电流并且/或者针对电池来限制由逆变器和驱动电动机产生的电流，从而进行控制以防止电池的过充电和过放电。现有技术文献_4] 专利文献[专利文献I]日本专利4057193号
发明内容
_6] 发明要解决的问题另外，传统上，电池是一种串联连接类型的，并且很少使用多个并联电池作为该电池。近年来,小电池元(battery cell)正在普及,并且在通过将小电池元的组装电流包组合在一起并且将多个并联连接来确保容量的同时，在用于安装的结构中电池单元的设计灵活性增大。然而，存在如下缺点所述并联连接的多个电池包的异常检测，如内部短路、劣化、过放电和过充电受环境温度影响，并且可靠的异常判断是很难的。例如，在上述专利文献I中公开的技术中，尽管通过比较电池温度判断过充电和过放电，但是难以判断内部短路和劣化的异常。本发明的目的是防止过充电和过放电，并且进一步精确判断包括劣化和内部短路的异常。用于解决问题的方案因此，在本发明中，为了消除上述缺点，提供一种电池并联连接电路的控制系统，该控制系统将由小电池组合而成的特性彼此相当的多个二次电池包并联连接，并且该控制系统通过检测和比较所述二次电池包的状态进行异常检测，所述控制系统包括状态检测电路，其检测电流或温度，并且分别设置在所述二次电池包中；以及所述控制系统的控制电路，其对所述状态检测电路检测到的对应于所述二次电池包的电流进行比较或者对所述状态检测电路检测到的对应于所述二次电池包的温度进行比较，根据由比较得到的其中任意一个的偏差与预定的判断值之间的偏差的大小，来进行电流限制。此外，提供一种电池并联连接电路的控制系统，该控制系统将由小电池组合而成的特性彼此相当的多个二次电池包并联连接，并且该控制系统通过检测和比较所述二次电池包的状态来进行异常检测，所述控制系统包括状态检测电路，其检测电流和温度，并且分别设置在所述二次电池包中；以及所述控制系统的控制电路，其根据由所述状态检测电路检测到的对应于所述二次电池包的电流来计算电流比，并且通过比较由所述状态检测电路检测到的对应于所述二次电池包的温度 来计算温度偏差，并且根据计算出的电流比与计算出的温度偏差而确定的电流比的判断值来进行电流限制。发明效果如上文详细描述的，根据本发明，一种电池并联连接电路的控制系统，该控制系统将由小电池组合而成的特性彼此相当的多个二次电池包并联连接，并且该控制系统通过检测和比较所述二次电池包的状态来进行异常检测，所述控制系统包括状态检测电路，其检测电流或温度，并且分别设置在所述二次电池包中；以及控制电路，其对所述状态检测电路检测到的对应于所述二次电池包的电流进行比较或者对所述状态检测电路检测到的对应于所述二次电池包的温度进行比较，根据由比较得到的其中任意一个的偏差与预定的判断值之间的偏差的大小，来进行电流限制。因此，可以根据所述二次电池包的温度差和/或电流差来检测异常，从而防止过放电和过充电。此外，提供一种电池并联连接电路的控制系统，该控制系统将由小电池组合而成的特性彼此相当的多个二次电池包并联连接，并且该控制系统通过检测和比较所述二次电池包的状态来进行异常检测，所述控制系统包括状态检测电路，其检测电流和温度，并且分别设置在所述二次电池包中；以及控制电路，其根据由所述状态检测电路检测到的对应于所述二次电池包的电流来计算电流比，并且通过比较由所述状态检测电路检测到的对应于所述二次电池包的温度来计算温度偏差，并且根据计算出的电流比与计算出的温度偏差而确定的电流比的判断值来进行电流限制。因此，可以根据温度差和电流比来检测异常，从而防止过放电和过充电。此外，可以检测到与所述二次电池包的过放电、过充电、劣化和内部短路有关的异常的存在，并且可以识别异常的二次电池包。
图I是示出第一实施方式的电池并联连接电路的控制系统的控制流程图(实施方式I)。图2是该电池并联连接电路的控制系统的系统结构图(实施方式I)。图3是示出第二实施方式的电池并联连接电路的控制系统的控制流程图(实施方式2) ο图4是示出第三实施方式的电池并联连接电路的控制系统的控制流程图(实施方式3) ο图5是示出电池温度和电池内部电阻之间关系的图(实施方式3)。
图6是并联电池的示意性电路图(实施方式3)。图7是示出电池温度差和电流比的判断标准的图(实施方式3)。
具体实施例方式下面基于附图详细描述本发明的实施方式。实施方式I图I和图2是示出本发明第一实施方式的图。在图2中，附图标记I表示车辆，附图标记2表示安装在车辆I中的电池并联连接电路的控制系统。
该电池并联连接电路的控制系统2将由小电池组合而成的特性彼此相当的多个，例如两个，第一和第二二次电池包3、4并联连接，，并且该控制系统2通过检测和比较第一和第二二次电池包3、4的状态来进行异常检测。特别地，如图2中所示，小电池(也称为“小电池元”)组合并串联连接在一起以提供这两个第一和第二二次电池包3、4，并且该第一和第二二次电池包3、4并联连接以形成电池单元5。此时，第一二次电池包3设置有用于检测电流或温度(在此第一实施方式中是电流)的第一状态检测电路6和第一继电器7。此外，第二二次电池包4设置有用于检测电流或温度(在此第一实施方式中是电流)的第二状态检测电路8和第二继电器9。也就是说，在该电池并联连接电路的控制系统2的电池单元5中，所述小电池串联连接，并且安装有第一和第二状态检测电路6、8和第一和第二继电器7、9以分别形成第一和第二二次电池包3、4。这两个第一和第二二次电池包3、4、冷却扇(未示出)等总称为“电池单元5”。然后，该电池并联连接电路的控制系统2包括电池单元5、用于检测第一和第二二次电池包3、4的电流的第一和第二状态检测电路6、8、逆变器10、驱动电动机11和用于控制这些装置的功率和驱动力的控制电路(也称为“EV控制器” )12。在此，如图2中所示，电池单元5设置在车辆I的后轮lb、lb之间。此外，在该电池单元5的车辆前侧上，布置有分别地连接到电池单元5的逆变器10和控制电路12。此夕卜，在车辆I的前轮la、Ia之间布置有连接到逆变器10的驱动电动机11。此外，控制电路12具有基于由第一和第二状态检测电路6、8检测到的对应于第一和第二二次电池包3、4的电流的比较的偏差与预定的判断值之间的偏差大小来进行电流限制的结构。更具体来说，控制电路12针对电池单元5来限制由逆变器10和驱动电动机11消耗的电流。然后，控制电路12针对电池单元5来限制由逆变器10和驱动电动机11产生的电流。因此，控制电路12根据第一和第二二次电池包3、4彼此的电流差来检测异常，以防止过放电和过充电。此外，该电池并联连接电路的控制系统2设置有进气扇13，用于冷却第一和第二二次电池包3、4。控制电路12随着偏差大小的判断来驱动进气扇13。也就是说，进气扇13主要从外部来冷却第一和第二二次电池包3、4中的多个小电池。此时，尽管没有详细示出，但是第一和第二二次电池包3、4共用一个进气扇13，从而第一和第二二次电池包3、4可以被管道风机(未示出)分布和合流的气流均匀冷却。因此，在该电池并联连接电路的控制系统2中，容易随着第一和第二二次电池包3、4的安装结构、配置等而改变的环境温度的影响被减小，从而能够防止过放电和过充电。此外，对电流限制设定状态水平，并且控制电路12根据电流限制的状态水平改变进气扇13的驱动水平。此时，当状态水平的数字增大(换句话说，“其深度增大”)时，表明该状态正在变坏，因此状态水平“O”表示通常正常范围内的状态，状态水平“ I ”表示弱异常状态，状态水平“2”表示强异常状态。然后，该电流限制还根据状态水平的数字改变，并且当该数字增大时限制幅度也增大。因此，根据状态的深度可以逐渐提高精度。注意，其被构造为当异常检测的状态水平增大时电流限制的限制幅度逐渐增大，因此在受到电流限制时允许行驶一段时间，从而能够撤回行驶(跛行行驶回家)，同时可以·与电池单元5的保护一起实现。另外，控制电路12在行驶期间接收由第一和第二二次电池包3、4的第一和第二状态检测电路6、8检测到的电流。然后，控制电路12计算第一和第二二次电池包3、4的电流差，并且当该电流差超过预定的判断值时，按照下面的[表I]中所示的行驶期间电池电流差的逆变器电流限制映射，将限制逆变器10的驱动电流的状态递增，并且控制电路12根据该限制来限制逆变器10的电流。[表 I]行驶期间电池电流差的逆变器电流限制映射
状态 I ο 丨 I 2Δ I(A)的判断值__a__b__c_
根据电池I电流限制电池I电流限制和电g +
和电池2电流限制I池2电流限制的一半I役111在该表中，a < b < c成立。例如，a = 50 (A), b = 75 (A),并且c = 100 (A)等。表I中描述的“根据电池I电流限制和电池2电流限制”意思是设定由控制电路12预先设定的预定的限制值。此外，控制电路12接收来自第一和第二二次电池包3、4的第一和第二状态检测电路6、8的错误信息。然后，当判断为所述二次电池包之一故障时，控制电路12接通正常的二次电池包的继电器以允许跛行行驶回家。也就是说，在开始电流限制之后，该电池并联连接电路的控制系统2立即开始测量第一和第二二次电池包3、4的电流，并且在状态水平“O”将逆变器电流限制设定为初始值(最大)(见表I)。然后，该电池并联连接电路的控制系统2计算测得的电流之间的差，并且进行比较以获知该电流差是否超过预定的判断值，例如阈值a。当在该比较中该电流差不超过该阈值a时，该电池并联连接电路的控制系统2将状态水平保持为“0”，或者当该电流差超过该阈值a时，以驱动水平“I”(弱)来驱动进气扇13。该电池并联连接电路的控制系统2再次比较该电流差与阈值a，并且当该电流差超过阈值a时，将状态水平设定为“1”，使逆变器电流限制为初始值的一半。之后，该电池并联连接电路的控制系统2计算由第一和第二二次电池包3、4测得的电流之间的差，并且进行比较以获知该电流差是否超过阈值b。当在该比较中该电流差不超过阈值b时，该电池并联连接电路的控制系统2将状态水平返回到“0”，或者当该电流差超过阈值b时，以驱动水平“2”(强)来驱动进气扇13。该电池并联连接电路的控制系统2再次比较该电流差与阈值b，并且当该电流差超过阈值b时，将状态水平设定为“2”，从而完全限制该电流(0A)。接下来，将沿着图I的该电池并联连接电路的控制系统2的控制流程图描述操作。首先，该电池并联连接电路的控制系统2的控制电路12执行控制程序以开始该控制流程图(101)，从而开始电流限制。首先，控制电路12通过第一和第二状态检测电路6、8开始检测第一二次电池包3的电流并且开始检测第二二次电池包4的电流(102)。接下来，控制电路12将根据电流差的逆变器电流限制的状态水平设定为“O” (103)。接下来，控制电路12将逆变器10的电流限制设定为初始值(104)。接下来，控制电路12确定第一和第二二次电池包3、4的电流差是否超过预定的判断值，例如阈值a (105)。当该确定(105)是“否(NO)”时，控制电路12返回到上述处理(103)，并且将根据电流差的逆变器电流限制的状态水平设定为“O” (103)。另一方面，当确定(105)是“是(YES) ”时，控制电路12将进气扇13的驱动水平设定为 “I” (106)。在将进气扇13的驱动水平设定为“I”的处理(106)之后，控制电路12确定第一和第二二次电池包3、4的电流差是否超过预定的判断值，例如阈值a(107)。当该确定(107)是“否(NO)”时，控制电路12返回到上述处理(103)，并且将根据电流差的逆变器电流限制的状态水平设定为“O” (103)。另一方面，当该确定(107)是“是(YES)”时，控制电路12将根据电流差的逆变器电流限制的状态水平设定为“I”(108)。接下来，控制电路12将逆变器10的电流限制减小一半(109)。接下来，控制电路12确定第一和第二二次电池包3、4的电流差是否超过预定的判断值，例如阈值b (110)。当该确定(110)是“否(NO)”时，控制电路12返回到上述处理(102)，并且通过第一和第二状态检测电路6、8开始检测第一和第二二次电池包3、4的电流(102)。另一方面，当该确定(110)是“是(YES) ”时，控制电路12将进气扇13的驱动水平设定为“2”(111)。在将进气扇13的驱动水平设定为“2”的处理(111)之后，控制电路12确定第一和第二二次电池包3、4的电流差是否超过预定的判断值，例如阈值b(112)。当该确定(112)是“否(NO)”时，控制电路12返回到上述处理(108)，并且将根据电流差的逆变器电流限制的状态水平设定为“I” (108)。另一方面，当该确定(112)是“是(YES)”时，控制电路12将根据电流差的逆变器电流限制的状态水平设定为“2”(113)。
接下来，控制电路12将逆变器10的电流限制设定为“0A” (114)。实施方式2图3示出本发明的第二实施方式。在此第二实施方式中，具有与上述第一实施方式相同功能的部件用相同的附图标记来表不和描述。第二实施方式特征在于控制电路12基于由第一和第二状态检测电路6、8检测到的对应于第一和第二二次电池包3、4的温度的比较的偏差与预定的判断值之间的偏差大小来进行电流限制的结构。特别地，在行驶期间控制电路12接收由第一和第二二次电池包3、4的第一和第二状态检测电路6、8检测到的温度。控制电路12计算第一和第二二次电池包3、4的温度差，并且当该温度差超过预定的判断值时，按照[表2]中所示的行驶期间电池温度差的逆变器电流限制映射，来递增限制逆变器10的驱动电流的状态，并且控制电路12根据该限制来限制逆变器10的电流。[表2]行驶期间电池温度差的逆变器电流限制映射
权利要求
1.一种电池并联连接电路的控制系统，该控制系统将由小电池组合而成的特性彼此相当的多个二次电池包并联连接，并且该控制系统通过检测和比较所述二次电池包的状态来进行异常检测，所述控制系统包括 状态检测电路，其检测电流或温度，并且分别设置在所述二次电池包中；以及 控制电路，其对所述状态检测电路检测到的对应于所述二次电池包的电流进行比较或者对所述状态检测电路检测到的对应于所述二次电池包的温度进行比较，根据由比较得到的其中任意一个的偏差与预定的判断值之间的偏差的大小，来进行电流限制。
2.根据权利要求I所述的电池并联连接电路的控制系统，进一步包括用于冷却所述二次电池包的进气扇， 其中所述控制电路根据所述偏差大小的判断来驱动所述进气扇。
3.根据权利要求2所述的电池并联连接电路的控制系统， 其中所述控制电路对所述电流限制设定状态水平，并且根据所述电流限制的状态水平来改变所述进气扇的驱动水平。
4.一种电池并联连接电路的控制系统，该控制系统将由小电池组合而成的特性彼此相当的多个二次电池包并联连接，并且该控制系统通过检测和比较所述二次电池包的状态来进行异常检测，所述控制系统包括 状态检测电路，其检测电流和温度，并且分别设置在所述二次电池包中；以及 控制电路，其根据由所述状态检测电路检测到的对应于所述二次电池包的电流来计算电流比，并且通过比较由所述状态检测电路检测到的对应于所述二次电池包的温度来计算温度偏差，并且根据计算出的电流比与计算出的温度偏差确定的该电流比的判断值来进行电流限制。
5.根据权利要求4所述的电池并联连接电路的控制系统，进一步包括用于冷却所述二次电池包的进气扇， 其中所述控制电路根据计算出的电流比与所述判断值的比较结果来驱动所述进气扇。
6.根据权利要求5所述的电池并联连接电路的控制系统， 其中所述控制电路对所述电流限制设定状态水平，并且根据所述电流限制的状态水平来改变所述进气扇的驱动水平。
全文摘要
在通过检测和比较多个并联连接的二次电池包的状态进行异常检测的电池并联连接电路的控制系统中，用于检测电流或温度的状态检测电路设置在该二次电池包中，并且控制电路对状态检测电路检测到的电流进行比较或者对状态检测电路检测到的温度进行比较，根据由比较得到的其中任意一个的偏差与预定的判断值之间的偏差的大小进行电流限制。控制电路还根据由状态检测电路检测到的电流来计算电流比，并且通过比较由状态检测电路检测到的温度来计算温度偏差，并且根据计算出的电流比与计算出的温度偏差确定的该电流比的判断值来进行电流限制。这能够防止过充电和过放电，并且还能够精确判断包括劣化和内部短路的异常。
文档编号H02J7/00GK102934318SQ20118002618
公开日2013年2月13日 申请日期2011年4月27日 优先权日2010年5月28日
发明者尾藤诚二 申请人:铃木株式会社