蓄电系统的制作方法

专利名称：蓄电系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及蓄电系统，其具有串联连接有多个蓄电元件的蓄电装置，各蓄电元件内置有电流切断器。
背景技术：
在专利文献I中记载了内置有电流切断器的单电池。在单电池过充电或者过放电时，由于产生气体使单电池的内压上升。在单电池的内压上升时，电流切断器通过变形来切断单电池内部的电流路径。现有技术文献专利文献1:日本特开2008-182779号公报

发明内容
发明要解决的问题在考虑了面向混合动力汽车或者电动汽车等的驱动用蓄电池的应用的情况下，存在通过将内置有电流切断器的多个单电池串联连接来构成电池组的情况。在电池组中，在内置于任一个单电池的电流切断器工作时，在电流切断器的端子间施加电池组的电压。此处，虽然使电流切断器为耐高电压的结构就可以，但是在此情况下，会使电流切断器大型化，使电流切断器的成本上升。用于解决问题的技术方案本发明的蓄电系统具有电装置、继电器、多个平滑电容器以及电流限制电阻。蓄电装置具有串联连接的多个蓄电元件。各蓄电元件包含对蓄电元件内部的电流路径进行切断的电流切断器。多个平滑电容器在将所述蓄电装置与负载连接的正极线和负极线之间串联连接。继电器在正极线、负极线以及中间线分别配置。中间线将蓄电装置所包含的2个蓄电元件的连接点与多个平滑电容器的连接点连接。在中间线还配置有电流限制电阻。根据本发明，在蓄电元件所包含的电流切断器工作时，能够降低施加于电流切断器的端子间的电压。在蓄电装置，由于连接有中间线，因此能够以中间线的连接点为边界，划分构成蓄电装置的多个蓄电元件。在省略了中间线时，在处于工作状态的电流切断器的端子间施加蓄电装置的电压。另一方面，通过使用中间线预先划分构成蓄电装置的多个蓄电元件，能够使施加于电流切断器端子间的电压低于蓄电装置的电压。通过降低施加于电流切断器的端子间的电压，关于耐高电压的构造，能够简化电流切断器。如此，能够抑制电流切断器的大型化，能够抑制成本上升。并且，根据本发明，通过在中间线配置电流限制电阻，能够在对平滑电容器预充电时，防止在平滑电容器流动浪涌电流。所述蓄电装置可以被划分成包含相互大致相等数量的蓄电元件的第一组以及第二组。中间线可以与第一组以及第二组的连接点连接。在第一组可以介由正极线以及中间线并联连接平滑电容器。在第二组可以介由所述负极线以及所述中间线并联连接平滑电容器。控制器可以控制各继电器的接通以及断开。在将蓄电装置与负载连接时，控制器，首先将配置于正极线和负极线的一方以及中间线的继电器从断开切换到接通。然后将配置于正极线和负极线的另一方的继电器从断开切换到接通。通过如此控制各继电器，能够使电流在配置于中间线的电流限制电阻流动，防止在平滑电容器流动浪涌电流。可以使用第一电流传感器检测在正极线流动的电流值，使用第二电流传感器检测在负极线流动的电流值。控制器可以使用第一电流传感器以及第二电流传感器的检测结果，取得在中间线流动的电流值。因为在中间线配置有电流限制电阻，所以通过取得在中间线流动的电流值，能够监视电流限制电阻的发热状态。在中间线的电流值上升时，控制器可以限制蓄电装置的充放电。通过限制装置的充放电，能够使在中间线(电流限制电阻)流动的电流值降低，能够抑制电流限制电阻的发热。作为限制蓄电装置的充放电的情况，在中间线的电流值大于第一阈值时，可以使允许蓄电装置的充电或者放电的上限电力降低。并且，在中间线的电流值大于第二阈值时，可以使配置于正极线、负极线以及中间线的继电器断开。通过使继电器断开，从而不进行蓄电装置的充放电，能够阻止在中间线(电流限制电阻)流动电流。可以使用温度传感器检测电流限制电阻的温度。控制器可以根据由温度传感器检测的检测温度上升，限制蓄电装置的充放电。在电流限制电阻的温度上升时，通过限制蓄电装置的充放电，能够使在限制电阻流动的电流值降低，能够抑制电流限制电阻的发热。作为限制蓄电装置的充放电的情况，在电流限制电阻的温度高于第一阈值时，可以使允许蓄电装置的充电或者放电的上限电力降低。并且，在限制电阻的温度高于第二阈值时，可以使配置于正极线、负极线以及中间线的继电器断开。通过使继电器断开，从而不进行蓄电装置的充放电，能够阻止在中间线(电流限制电阻)流动电流。


图1是表示实施例一的电池系统的结构的图。图2是表示单电池的结构的图。图3是说明与点火开关的接通相应的处理的流程图。图4是表示实施例二的电池系统的结构的图。图5是表示实施例二的电池系统的一部分的处理的流程图。图6是表示实施例二的电池系统的一部分的处理的流程图。图7是表示实施例二的电池系统的一部分的处理的流程图。图8是表示实施例三的电池系统的结构的图。图9是表不实施例三的电池系统的一部分的处理的流程图。图10是表不实施例三的电池系统的一部分的处理的流程图。图11是表不实施例三的电池系统的一部分的处理的流程图。
具体实施例方式以下，对本发明的实施例进行说明。实施例一
对本发明的实施例一的电池系统(蓄电系统)进行说明。图1是表示电池系统的结构的概略图。本实施例的电池系统搭载于车辆。车辆有混合动力汽车或电动汽车。混合动力汽车中，作为使车辆行驶的动力源，除了电池组还包含发动机或者燃料电池。电动汽车中，作为使车辆行驶的动力源，仅仅包含电池组。电池组(蓄电装置)10具有串联连接的多个单电池(蓄电元件)11。作为单电池11，可以使用镍氢电池、锂离子电池这样的二次电池。并且，可以代替二次电池而使用双电荷层电容器(condenser)。单电池11的数量，可以考虑电池组10的要求输出等而适当设定。在本实施例中，多个单电池11串联连接,但也可以在电池组10中包含并联连接的多个单电池11。系统主继电器SMR-B配置于电池组10的正极线PL。系统主继电器SMR-B接受来自控制器50的控制信号B，在接通以及断开之间切换。系统主继电器SMR-G配置于电池组10的负极线NL。系统主继电器SMR-G接受来自控制器50的控制信号G，在接通以及断开之间切换。控制器50内置有存储器51。存储器51存储用于使控制器50工作的程序和/或各种信息。存储器51也可以配置于控制器50的外部。电容器Cl、C2在正极线PL以及负极线NL之间串联连接。电容器Cl的一端与正极线PL连接，电容器C2的一端与负极线NL连接。电容器Cl、C2用于使正极线PL以及负极线NL之间的电流平滑化。在中间线ML配置有系统主继电器SMR-C以及电流限制电阻R。电流限制电阻R用于在将电池组10与负载连接时抑制在负载流动浪涌电流。系统主继电器SMR-C接受来自控制器50的控制信号C，在接通以及断开之间切换。中间线ML的一端与电池组10所包含的第一电池组IOA和第二电池组IOB的连接点连接。中间线ML的另一端与电容器Cl、C2的连接点连接。电容器Cl介由正极线PL以及中间线ML与第一电池组IOA并联连接。电容器C2介由负极线NL以及中间线ML与第二电池组IOB并联连接。第一电池组IOA以及第二电池组IOB所包含的单电池11的数量，优选相互大致相等。单电池11的数量大致相等的情况，包括单电池11的数量相同的情况和单电池11的数量略有不同的情况。升压电路20使电池组10的输出电压升压，并将升压后的电力输出到变换器30。升压电路20能够使变换器30的输出电压降压，并将降压后的电力输出到电池组10。升压电路20包含电抗器21、二极管22、23、作为开关元件的晶体管(npn型晶体管)24、25。电抗器21的一端与系统主继电器SMR-B连接，另一端与晶体管24、25的连接点连接。晶体管24、25串联连接，在各晶体管24、25的基极，输入来自控制器50的控制信号。晶体管24、25接受来自控制器50的控制信号，在接通以及断开之间切换。在晶体管24,25的集电极-发射极之间，分别连接有二极管22、23以使电流从发射极侧流向集电极侦U。具体而言，二极管22、23的阳极与晶体管24、25的发射极连接，二极管22、23的阴极与晶体管24、25的集电极连接。作为晶体管24、25，也可以使用例如IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor:绝缘栅双极型晶体管)。并且，代替npn型晶体管，也可以使用功率MOSFET (Metal OxideSemiconductor Field-Effect Transistor:金属氧化层半导体场效晶体管)等电力开关元件。在进行升压电路20的升压动作时，控制器50使晶体管25接通，并且使晶体管24断开。如此，电流从电池组10流向电抗器21，在电抗器21中蓄积与电流量相应的磁场能量。然后，控制器50使晶体管25从接通切换到断开，由此使电流从电抗器21介由二极管22流向变换器30。如此，释放在电抗器21中蓄积的能量，进行升压动作。在进行降压动作时，控制器50使晶体管24接通，并且使晶体管25断开。如此，向电池组10供给来自变换器30的电力，进行电池组10的充电。在本实施例中，设置了升压电路20，但也可以省略升压电路20。变换器30将来自电池组10的直流电力变换为交流电力，并输出到电动发电机40。作为电动发电机40，可以使用三相交流马达。电动发电机40接受来自变换器30的交流电力，产生用于使车辆行驶的动能。由电动发电机40产生的动能被传送到车轮。在使车辆减速或者停止时，电动发电机40将车辆制动时所产生的动能变换为电能。由电动发电机40产生的交流电力，在由变换器30变换为直流电力后，被输出到电池组
10。电池组10能够蓄积再生电力。电池组10能够使用外部电源的电力进行充电。外部电源是配置于车辆外部的电源，作为外部电源，例如可以使用商用电源。在向电池组10供给外部电源的电力时，能够在图1所示的电池系统中添加充电器。在外部电源供给交流电力时，充电器能够将交流电力变换为直流电力，并将直流电力供给到电池组10。在外部电源供给直流电力时，能够将直流电力供给到电池组10。图2表示单电池11的结构。单电池11具有进行充放电的发电元件I Ia和对在单电池11流动的电流进行切断的电流切断器lib。发电元件Ila例如能够由正极元件、负极元件和在正极元件以及负极元件之间配置的间隔件构成。正极元件具有集电板以及正极活性物质层，负极元件具有集电板以及负极活性物质层。在间隔件、正极活性物质层以及负极活性物质层中渗入电解液。也可以代替使用电解液而使用固体电解质。电流切断器Ilb内置于单电池11中，在单电池11为过充电状态等时，切断在单电池11流动的电流。作为电流切断器11b，例如可以使用根据单电池11的内压而变形的阀。由于单电池11的过充电等，在单电池11的内部产生气体。由于气体的产生，单电池11的内压上升，因此能够根据内压的上升使阀变形。通过使阀变形来机械地切断与发电元件Ila的连接，从而能够切断在单电池11流动的电流路径。电流切断器Ilb不限于上述的包含阀的结构。也就是说，电流切断器11b，只要能够为了避免单电池11的异常状态而切断单电池11内部的电流路径就可以。作为电流切断器11b，例如可以使用保险丝(fuse)等。若使用保险丝，在单电池11 (保险丝)流动预定值以上的电流时，能够使保险丝熔断。使用图3所示的流程图对本实施例的电池系统的工作进行说明。图3所示的处理由控制器50执行。图3所示的处理，在车辆的点火开关从断开切换到接通时执行。在开始图3所示的处理时，系统主继电器SMR-B、SMR-C, SMR-G断开。在步骤SlOl中，控制器50判别是否存在电池系统的启动(Ready-ON)要求。在存在电池系统的启动要求时，进入步骤S102的处理。在步骤S102中，控制器50将系统主继电器SMR-B、SMR-C从断开切换到接通。电容器Cl通过来自电池组10 (第一电池组10A)的电流预充电。在对电容器Cl预充电时，由于在电流限制电阻R流动电流，因此能够抑制在电容器Cl流动浪涌电流。在步骤S103中，控制器50将系统主继电器SMR-G从断开切换到接通。此处，电容器C2通过来自电池组10的电流预充电。在对电容器C2预充电时，由于来自第二电池组IOB的电流在电流限制电阻R流动，因此能够抑制在电容器C2流动浪涌电流。通过使系统主继电器SMR-B、SMR-C, SMR-G接通，电池组10和升压电路20的连接完成。在本实施例中，在将系统主继电器SMR-B、SMR-C从断开切换到接通之后，将系统主继电器SMR-G从断开切换到接通，但是不限于此。例如，可以在将系统主继电器SMR-C、SMR-G从断开切换到接通之后，将系统主继电器SMR-B从断开切换到接通。在将系统主继电器SMR-B、SMR-C, SMR-G从断开切换到接通时，只要最先将与电流限制电阻R串联连接的系统主继电器SMR-C从断开切换到接通即可。在使电池组10充放电时，在任一个单电池11中，当电流切断器Ilb工作时，在处于工作状态的电流切断器Ilb的端子间被施加电压。根据本实施例，通过设置中间线ML，相比于省略中间线ML的结构，能够降低在电流切断器Ilb的端子间施加的电压。在使电池组10放电时，例如，当第一电池组IOA所包含的单电池11的电流切断器Ilb工作时，在电流切断器Ilb的端子间被施加与第一电池组IOA相应的电压。因为第二电池组IOB的电流能够介由中间线ML流向电容器C1、C2，所以能够抑制第二电池组IOB的电压被施加于处于工作状态的电流切断器Ilb的端子间。例如，在第一电池组IOA中，当与正极线PL连接的单电池11的电流切断器Ilb工作时，在此电流切断器Ilb的端子间主要被施加与第一电池组IOA的电压相当的逆电压。若省略中间线ML，则会在电流切断器Ilb的端子间施加与电池10相当的电压的逆电压。因为第一电池组IOA电压低于电池组10的电压，所以根据本实施例，能够降低在电流切断器Ilb的端子间施加的电压。在使电池组10充电时，例如，当第一电池组IOA所包含的单电池11的电流切断器Ilb工作时，在处于工作状态的电流切断器Ilb的端子间，被施加与第一电池组IOA以及电容器Cl的电压相应的电压。通过使用中间线ML，能够在第二电池组IOB流动充电电流。例如，在第一电池组IOA中，当与正极线连接的单电池11的电流切断器Ilb工作时，电荷被蓄积于电容器Cl中，电容器Cl的电压上升。在处于工作状态的电流切断器Ilb的端子间，被施加与第一电池组IOA的电压以及电容器Cl的电压的差相当的电压。若省略中间线ML，则会在电流切断器Ilb的端子间施加与电池组10的电压以及电容器Cl、C2的电压的差相当的电压。因为第一电池组IOA的电压低于电池组10的电压，所以根据本实施例，能够降低在电流切断器Ilb的端子间施加的电压。根据本实施例，在电池组10AU0B的一方发生了故障时，能够使用没有故障的电池组的输出，使车辆行驶。例如，在第一电池组IOA所包含的单电池11的电流切断器Ilb工作时，能够使用第二电池组IOB的输出，使车辆行驶。 在本实施例的电池系统中，在中间线ML配置电流限制电阻R，但是也可以在正极线PL或者负极线NL配置电流限制电阻R。只要根据电流限制电阻R的位置来改变将系统主继电器SMR-B、SMR-C、SMR-G从断开切换到接通的定时(timing)即可。只要是与电流限制电阻R串联连接的系统主继电器SMR-C最先从断开切换到接通即可。如此，能够在电流限制电阻R流动电流，能够抑制浪涌电流。在本实施例的电池系统中，在中间线ML配置电流限制电阻R以及系统主继电器SMR-C，但也可以省略电流限制电阻R以及系统主继电器SMR-C。另外，也可以省略系统主继电器SMR-C，在中间线ML仅设置电流限制电阻R。实施例二对本发明的实施例二的电池系统进行说明。图4表示本实施例的电池系统的结构。对于与在实施例一中说明的部件相同的部件，使用相同的标号，省略详细的说明。以下，主要对于与实施例一不同之处进行说明。在本实施例中，电流传感器61配置于正极线PL，电流传感器62配置于负极线NL。控制器50接受电流传感器61、62的输出，取得在正极线PL以及负极线NL流动的电流值。此处,可以使电池组10放电时的电流值为负值，使电池组10充电时的电流值为正值。通过使用电流传感器61、62，能够检测使电池组10充放电时的电流值。并且，通过比较电流传感器61、62检测出的电流值，能够进行电流传感器61、62的异常判定。在使电池组10充放电时，在正极线PL以及负极线NL流动的电流值彼此相等。如果电流传感器61、62是正常状态的话，电流传感器61检测出的电流值与电流传感器62检测出的电流值彼此相等。如果电流传感器61、62的一方为异常状态的话，电流传感器61检测出的电流值与电流传感器62检测出的电流值互不相同。如此，只要比较电流传感器61、62检测出的电流值，就能够判定电流传感器61、62的任一方是否为异常状态。另外，通过使用电流传感器61、62，能够监视在中间线ML流动的电流，换言之，能够监视在电流限制电阻R流动的电流。只要在电流限制电阻R流动电流，电流限制电阻R就发热，因此通过监视在电流限制电阻R流动的电流，能够判别电流限制电阻R是否过度发热。在电流限制电阻R过度发热时，通过限制在电流限制电阻R流动的电流，能够限制电流限制电阻R的发热。在本实施例中，也与实施例一同样地设置中间线ML，因此在单电池11的电流切断器Ilb工作时，能够降低在电流切断器Ilb的端子间施加的电压。另外，因为在中间线ML设置电流限制电阻R，所以能够防止流动浪涌电流。图5是说明本实施例的电池系统的一部分的处理的流程图。图5所示的处理由控制器50执行。在步骤S201中，控制器50基于电流传感器61、62的输出，取得在正极线PL流动的电流值Il和在负极线NL流动的电流值12。在步骤S202中，控制器50算出步骤S201中取得的电流值I1、12的偏差Al。具体而言，控制器50通过从电流值11减去电流值12来算出偏差Al。偏差Λ I成为在电流限制电阻R流动的电流值。根据电池组10的充放电，偏差Δ I成为正值或者负值。在步骤S203中，控制器50算出第一阈值Icl。第一阈值Icl是与电流值相关的值，用于判别电流限制电阻R是否处于异常状态。异常状态是指与电流限制电阻R的发热相伴的异常。第一阈值Icl可以是固定值，也可以根据电池组10的使用环境而改变。在改变第一阈值Icl时，可以预先准备表示电池组10的使用环境以及第一阈值Icl的对应关系的映射(map)，使用映射来确定与电池组10的使用环境对应的第一阈值Icl。关于映射的信息可以存储于存储器51中。作为电池组10的使用环境，例如可以考虑电池组10的温度、电池组10外部的温度、用于电池组10的温度调节的热交换介质的温度。能够考虑这些温度中至少一个来制作所述映射。电流限制电阻R可以和系统主继电器SMR-B、SMR-C、SMR-G —起配置在与电池组10相邻的位置。此情况下，通过考虑上述的温度，能够确定第一阈值Icl。若在电池组10的表面等配置温度传感器，则能够根据温度传感器的输出来取得电池组10的温度。若在电池组10的外部配置温度传感器，则能够根据温度传感器的输出来取得电池组10外部的温度。若在向电池组10供给热交换介质的路径上配置温度传感器，则能够根据温度传感器的输出来取得热交换介质的温度。在电池组10发热时，使用用于冷却电池组10的热交换介质，在电池组10凉时，使用用于加热电池组10的热交换介质。作为热交换介质，可以使用气体或者液体。在步骤S204中，控制器50判别在步骤S202中算出的偏差Λ I是否大于在步骤S203中算出的第一阈值Icl。因为对应于电池组10的充放电，偏差Λ I表示正值或者负值，所以在比较偏差Δ I和第一阈值Icl时,可以比较偏差Δ I的绝对值与第一阈值Icl。在偏差Λ I大于第一阈值Icl时，进入步骤S205的处理，否则结束本处理。在步骤S205中，控制器50通过使用计时器来计测时间tl。时间tl是偏差Λ I大于第一阈值Icl期间的时间(持续时间)。在步骤S206中，控制器50判别在步骤S205中所计测的时间tl是否比预定时间t_thl长。预定时间t_thl可以适当设定,关于预定时间t_thl的信息可以存储于存储器51中。如后所述，根据计测时间tl以及预定时间t_thl的关系，限制电池组10的输入输出。越缩短预定时间、访1，就会越容易限制电池组10的输入输出。并且，越延长预定时间t_thl，就会越难以限制电池组10的输入输出。考虑此点和电流限制电阻R的发热状态，能够适当地设定预定时间t_thl。在计测时间tl比预定时间t_thl长时，进入步骤S207的处理，否则结束本处理。在进入了步骤S207的处理时，判断为电流限制电阻R过度发热，需要限制在电流限制电阻R流动的电流值。在步骤S207中，控制器50限制电池组10的输入输出(充放电)。在控制电池组10的输入输出时，控制电池组10的输入输出，以使电池组10的输入电力或者输出电力不超过预定的允许电力。允许电力是允许电池组10的输入输出的最大值(上限电力)，对于输入电力以及输出电力分别设定。在限制电池组10的输入输出时，例如可以使允许电力变化。通过允许电力降低，电池组10的输入输出被限制。允许电力可以阶梯形地降低。例如，可以设置互不相同的多个阈值，当偏差每次大于各阈值时，就降低允许电力。并且，可以设置互不相同的多个预定时间，当计测时间tl每次经过预定时间时，就降低允许电力。另一方面，也可以设定允许电力为0，以不进行电池组10的输入输出。 在图5所示的处理中，在预定时间t_thl期间，在电流限制电阻R流动的电流值(偏差Λ I)大于第一阈值Icl时，通过限制电池组10的输入输出，能够使在电流限制电阻R流动的电流值降低。如此，能够抑制电流限制电阻R的发热。
在图5所示的处理中，判别是否在预定时间t_thl期间在电流限制电阻R流动的电流值(偏差Δ I)大于第一阈值Icl,但是不限于此。具体而言,可以在偏差Δ I大于第一阈值Icl的定时，限制电池组10的输入输出。换言之，在图5中，可以省略步骤S205、S206的处理。图6是说明本实施例的电池系统的一部分的处理的流程图。图6所示的处理由控制器50执行。在图6所示的处理中，对于与图5中说明的处理相同的处理，给予相同的标号，省略详细的说明。在步骤S208中，控制器50算出第二阈值Ic2。第二阈值Ic2用于判别电流限制电阻R是否是为异常状态(发热异常)。第二阈值Ic2可以设为比第一阈值Icl大的值。第二阈值Ic2可以是固定值，也可以根据电池组10的使用环境而改变。在改变第二阈值Ic2时,与改变第一阈值Icl的情况同样,可以预先准备表不电池组10的使用环境以及第二阈值Ic2的对应关系的映射，使用映射来确定与电池组10的使用环境对应的第二阈值Ic2。在步骤S209中，控制器50判别在步骤S202中算出的偏差Λ I是否大于在步骤S208中算出的第二阈值Ic2。对应于电池组10的充放电，偏差Λ I表示正值或者负值，因此在比较偏差Λ I和第二阈值Ic2时，可以比较偏差Λ I的绝对值与第二阈值Ic2。在偏差Δ I大于第二阈值Ic2时，进入步骤S210的处理，否则结束本处理。在步骤S210中，控制器50通过使用计时器来计测时间t2。时间t2是偏差Λ I大于第二阈值Ic2期间的时间(持续时间)。在步骤S211中，控制器50判别在步骤S210中所计测的时间t2是否比预定时间t_th2长。预定时间t_th2可以适当设定,关于预定时间t_th2的信息，可以存储于存储器51中。预定时间t_th2可以与图5的步骤S206中使用的预定时间t_thl相同，也可以不同。如后所述，根据计测时间t2和预定时间t_th2的关系，将系统主继电器SMR-B、SMR-C, SMR-G从接通切换到断开，使得不进行电池组10的输入输出。越缩短预定时间t_th2，系统主继电器SMR-B、SMR-C, SMR-G就越容易从接通切换到断开。并且，越延长预定时间t_th2，系统主继电器SMR-B、SMR-C, SMR-G就越难以从接通切换到断开。可以考虑此点和电流限制电阻R的发热状态，适当地设定预定时间t_th2。在计测时间t2比预定时间t_th2长时，进入步骤S212的处理，否则结束本处理。在步骤S212中，控制器50将系统主继电器SMR-B、SMR-C、SMR-G从接通切换到断开。如此，不进行电池组10的输入输出。本实施例的车辆是混合动力汽车的话，能够使用发动机或者燃料电池的输出，使车辆行驶。在图6所示的处理中，第二阈值Ic2是大于第一阈值Icl，但也可以设为与第一阈值Icl相同的值。在第一阈值Icl和第二阈值Ic2是相同的值时,可以使图6所不的处理优先于图5所示的处理。根据图6所示的处理，通过使系统主继电器SMR-B、SMR-C、SMR_G断开，在电流限制电阻R中不流动电流，能够抑制电流限制电阻R的发热。在步骤S212的处理中，将系统主继电器SMR-B、SMR-C, SMR-G从接通切换到断开，但也可以仅将系统主继电器SMR-C从接通切换到断开。此情况下，也能够抑制电流限制电阻R的发热。在图6所示的处理中，判别是否在预定时间t_th2期间在电流限制电阻R流动的电流值(偏差Λ I)大于第二阈值Ic2，但是不限于此。具体而言，可以在偏差Λ I大于第二阈值Ic2的定时，使系统主继电器SMR-B、SMR-C, SMR-G断开，使得不进行电池组10的输入输出。换言之，在图6中，可以省略步骤S210、S211的处理。图7是表示本实施例的电池系统的一部分的处理的流程图。图7所示的处理由控制器50执行。在图7所示的处理中，对于与图5中说明的处理相同的处理，给予相同的标号，省略详细的说明。图7所示的处理，主要是在通过图6所示的步骤S212的处理使系统主继电器SMR-B、SMR-C, SMR-G断开之后进行。在步骤S213中，控制器50算出第三阈值Ic3。第三阈值Ic3用于判别电流限制电阻R是否是为正常状态。正常状态是指电流限制电阻R没有过度发热的状态。第三阈值Ic3可以设为比第一阈值Icl以及第二阈值Ic2小的值。第三阈值Ic3可以是固定值，也可以根据电池组10的使用环境而改变。在改变第三阈值Ic3时,与改变第一阈值Icl或者第二阈值Ic2的情况同样,可以预先准备表不电池组10的使用环境和第三阈值Ic3的对应关系的映射，使用映射来确定与电池组10的使用环境对应的第三阈值Ic3。在步骤S214中，控制器50判别在步骤S202中算出的偏差Λ I是否小于在步骤S213中算出的第三阈值Ic3。对应于电池组10的充放电，偏差Λ I表示正值或者负值，因此在比较偏差Λ I和第三阈值Ic3时，可以比较偏差Λ I的绝对值和第三阈值Ic3。在偏差Δ I小于第三阈值Ic3时，进入步骤S215的处理，否则结束本处理。在步骤S215中，控制器50通过使用计时器来计测时间t3。时间t3是偏差Λ I小于第三阈值Ic3期间的时间(持续时间)。在步骤S216中，控制器50判别在步骤S215中所计测的时间t3是否比预定时间t_th3长。预定时间t_th3可以适当设定,关于预定时间t_th3的信息可以存储于存储器51中。预定时间t_th3可以与图5的步骤S206中使用的预定时间t_thl或者在图6的步骤S211中使用的预定时间t_th2相同，也可以不同。如后所述，根据计测时间t3和预定时间t_th3的关系，将系统主继电器SMR-B、SMR-C、SMR-G从断开切换到接通，开始电池组10的输入输出。越缩短预定时间t_th3，电池组10的输入输出就越容易开始。并且，越延长预定时间t_th3，电池组10的输入输出就越难以开始。可以考虑此点和电流限制电阻R的发热状态，适当地设定预定时间t_th3。在计测时间t3比预定时间t_th3长时，进入步骤S217的处理，否则结束本处理。在步骤S217中，控制器50将系统主继电器SMR-B、SMR-C, SMR-G从断开切换到接通。将系统主继电器SMR-B、SMR-C, SMR-G从断开切换到接通的方法，与图3所示的处理相同。根据图7所示的处理，在抑制了电流限制电阻R的发热的状态下，能够再次开始电池组10的充放电。在使系统主继电器SMR-B、SMR-C、SMR-G接通时，可以限制电池组10的输入输出，也可以不限制。在限制电池组10的输入输出时，可以根据偏差Λ I和第一阈值Icl的关系，解除输入输出的限制。也就是说，可以在偏差Λ I小于第一阈值Icl时，解除电池组10的输入输出的限制。另一方面，可以在偏差Δ I大于第一阈值Icl时,继续限制电池组10的输入输出。在图7所示的处理中，判定是否在预定时间t_th3期间在电流限制电阻R流动的电流值(偏差Λ I)小于第三阈值Ic3，但是不限于此。具体而言，可以在偏差Λ I小于第三阈值Ic3的定时，使系统主继电器SMR-B、SMR-C、SMR-G接通，开始电池组10的输入输出。换言之，在图7中，可以省略步骤S215、S216的处理。实施例三对本发明的实施例三的电池系统进行说明。图8表示本实施例的电池系统的结构。对于与实施例一中说明的部件相同的部件，使用同样的标号，省略详细的说明。以下，主要对于与实施例一不同之处进行说明。温度传感器63检测电流限制电阻R的温度，并将检测结果输出到控制器50。温度传感器63只要能够检测电流限制电阻R的温度就可以，配置温度传感器63的位置能够适当设定。图9是说明本实施例的电池系统的一部分的处理的流程图。图9所示的处理由控制器50执行。在步骤S301中，控制器50基于温度传感器63的输出，取得电流限制电阻R的温度Tr。在步骤S302中，控制器50算出第一阈值TRl。第一阈值TRl是关于温度的值，用于判别电流限制电阻R的温度是否为异常状态。第一阈值TRl可以是固定值，也可以根据电池组10的使用环境而改变。在改变第一阈值TRl时，可以预先准备表示电池组10的使用环境和第一阈值TRl的对应关系的映射，使用所以来确定与电池组10的使用环境对应的第一阈值TRl。作为电池组10的使用环境，例如可以考虑电池组10的温度、电池组10外部的温度、用于电池组10的温度调节的热交换介质的温度。可以考虑这些温度中至少一个来制作上述的映射。这些温度可以通过在实施例二中说明的方法取得。在步骤S303中，控制器50判别在步骤S301中检测的温度Tr是否比在步骤S302中算出的第一阈值TRl高。在温度Tr高于第一阈值TRl时，进入步骤S304的处理，否则结束本处理。在步骤S304中，控制器50通过使用计时器来计测时间tl。时间tl是检测温度Tr高于第一阈值TRl期间的时间(持续时间)。在步骤S305中，控制器50判别在步骤S304中所计测的时间tl是否比预定时间t_thl长。预定时间t_thl可以适当设定，关于预定时间t_thl的信息可以存储于存储器51中。如后所述，根据计测时间tl和预定时间t_thl的关系，限制电池组10的输入输出。越缩短预定时间t_thl，就越容易限制电池组10的输入输出。并且，越延长预定时间t_thl，就越难以限制电池组10的输入输出。可以考虑此点和电流限制电阻R的发热状态，适当地设定预定时间t_thl。在计测时间tl比预定时间t_thl长时，进入步骤S306的处理，否则结束本处理。在步骤S306中，控制器50限制电池组10的输入输出(充放电)。限制电池组10的输入输出的方法，与在实施例二中说明的方法相同。在图9所示的处理中，在预定时间t_thl期间电流限制电阻R的温度Tr高于第一阈值TRl时，通过限制电池组10的输入输出，能够使在电流限制电阻R流动的电流值降低。如此，能够抑制电流限制电阻R的温度上升。在图9所示的处理中，判别是否在预定时间t_thl期间电流限制电阻R的温度Tr高于第一阈值TR1，但是不限于此。具体而言，可以在检测温度Tr高于第一阈值TRl的定时，限制电池组10的输入输出。换言之，在图9中，可以省略步骤S304、S305的处理。图10是说明本实施例的电池系统的一部分的处理的流程图。图10所示的处理由控制器50执行。在图10所示的处理中，对于与图9中说明的处理相同的处理，给予相同的标号，省略详细的说明。在步骤S307中，控制器50算出第二阈值TR2。第二阈值TR2用于判别电流限制电阻R的温度是否为异常状态。第二阈值TR2可以设为比第一阈值TRl高的温度。第二阈值TR2可以是固定值，也可以根据电池组10的使用环境而改变。在改变第二阈值TR2时，如同在步骤S302种说明的那样，可以预先准备表示电池组10的使用环境和第二阈值TR2的对应关系的映射，使用映射来确定与电池组10的使用环境对应的第二阈值TR2。在步骤S308中，控制器50判别在步骤S301中检测的温度Tr是否比在步骤S307中算出的第二阈值TR2高。在检测温度Tr高于第二阈值TR2时，进入步骤S309的处理，否则结束本处理。在步骤S309中，控制器50通过使用计时器来计测时间t2。时间t2是检测温度Tr高于第二阈值TR2期间的时间(经过时间)。在步骤S310中，控制器50判别在步骤S209中所计测的时间t2是否比预定时间t_th2长。预定时间t_th2可以适当设定，关于预定时间t_th2的信息可以存储于存储器51中。预定时间t_th2可以与图9的步骤S305中使用的预定时间t_thl相同，也可以不同。如后所述，根据计测时间t2和预定时间t_th2的关系，将系统主继电器SMR-B、SMR-C, SMR-G从接通切换到断开，使得不进行电池组10的输入输出。越缩短预定时间t_th2，就越容易将系统主继电器SMR-B、SMR-C, SMR-G从接通切换到断开。并且，越延长预定时间t_th2，就越难以将系统主继电器SMR-B、SMR-C, SMR-G从接通切换到断开。可以考虑此点和电流限制电阻R的发热状态，适当地设定预定时间t_th2。在计测时间t2比预定时间t_th2长时，进入步骤S311的处理，否则结束本处理。在步骤S311中，控制器50将系统主继电器SMR-B、SMR-C、SMR-G从接通切换到断开。如此，不进行电池组10的输入输出。本实施例的车辆是混合动力汽车的话，能够使用发动机或者燃料电池的输出，使车辆行驶。在图10所示的处理中，第二阈值TR2高于第一阈值TR1，但也可以是与第一阈值TRl相同的值。在第一阈值TRl和第二阈值TR2是相同的值时，可以使图10所示的处理优先于图9所示的处理。根据图10所示的处理，通过使系统主继电器SMR-B、SMR-C, SMR-G断开，在电流限制电阻R不流动电流，能够抑制电流限制电阻R的温度上升。在步骤S311的处理中，使系统主继电器SMR-B、SMR-C、SMR-G断开，但也可以仅使系统主继电器SMR-C断开。此情况下，也能够抑制电流限制电阻R的发热。在图10所示的处理中，判别是否在预定时间1访2期间电流限制电阻R的温度高于第二阈值TR2，但是不限于此。具体而言，也可以在电流限制电阻R的温度Tr高于第二阈值TR2的定时，使系统主继电器SMR-B、SMR-C, SMR-G断开，使得不进行电池组10的输入输出。换言之，在图10中，可以省略步骤S309、S310的处理。图11是表示本实施例的电池系统的一部分的处理的流程图。图11所示的处理由控制器50执行。在图11所示的处理中，对于与图9中说明的处理相同的处理，给予相同的标号，省略详细的说明。图11所示的处理，主要在通过图10所示的步骤S311的处理使系统主继电器SMR-B、SMR-C, SMR-G断开之后进行。在步骤S312中，控制器50算出第三阈值TR3。第三阈值TR3用于判别电流限制电阻R是否为正常状态。第三阈值TR3可以设为比第一阈值TRl以及第二阈值TR2低的值。第三阈值TR3可以是固定值，也可以根据电池组10的使用环境而改变。在改变第三阈值TR3时，与改变第一阈值TRl或者第二阈值TR2的情况相同，可以预先准备表示电池组10的使用环境和第三阈值TR3的对应关系的映射，使用映射来确定与电池组10的使用环境对应的第三阈值TR3。在步骤S313中，控制器50判别在步骤S301中检测的温度Tr是否低于在步骤S312中算出的第三阈值TR3。在检测温度Tr低于第三阈值TR3时，进入步骤S314的处理，否则结束本处理。在步骤S314中，控制器50通过使用计时器来计测时间t3。时间t3是检测温度Tr低于第三阈值TR3期间的时间(持续时间)。在步骤S315中，控制器50判别在步骤S314中所计测的时间t3是否比预定时间t_th3长。预定时间t_th3可以适当设定，关于预定时间t_th3的信息可以存储于存储器51中。预定时间t_th3可以与图9的步骤S305中使用的预定时间t_thl或者在图10的步骤S310中使用的预定时间t_th2相同，也可以不同。如后所述，根据计测时间t3和预定时间t_th3的关系，将系统主继电器SMR-B、SMR-C、SMR-G从断开切换到接通，开始电池组10的输入输出。越缩短预定时间t_th3，就越容易开始电池组10的输入输出。并且，越延长预定时间t_th3，就越难以开始电池组10的输入输出。可以考虑此点和电流限制电阻R的发热状态，适当地设定预定时间t_th3。在计测时间t3比预定时间t_th3长时，进入步骤S316的处理，否则结束本处理。在步骤S316中，控制器50将系统主继电器SMR-B、SMR-C, SMR-G从断开切换到接通。将系统主继电器SMR-B、SMR-C, SMR-G从断开切换到接通的方法，与图3所示的处理相同。在图10的步骤S311的处理中，仅使系统主继电器SMR-C断开时，仅使系统主继电器SMR-C接通即可。根据图11所示的处理，在抑制了电流限制电阻R的发热的状态下，能够再次开始电池组10的充放电。在使系统主继电器SMR-B、SMR-C, SMR-G接通时，可以限制电池组10的输入输出，也可以不限制。在限制电池组10的输入输出时，可以根据电流限制电阻R的温度Tr和第一阈值TRl的关系，解除输入输出的限制。也就是说，可以在电流限制电阻R的温度Tr低于第一阈值TRl时，解除电池组10的输入输出的限制。另一方面，可以在电流限制电阻R的温度Tr高于第一阈值TRl时，继续限制电池组10的输入输出。在图11的处理中，判定是否在预定时间1访3期间电流限制电阻R的温度Tr低于第三阈值Ic3，但是不限于此。具体而言，可以在电流限制电阻R的温度Tr低于第三阈值Ic3的定时，使系统主继电器SMR-B、SMR-C, SMR-G接通，开始电池组10的输入输出。换言之，在图11中，可以省略步骤S314、S315的处理。
权利要求
1.一种蓄电系统，其特征在于，具有: 蓄电装置，其具有串联连接的多个蓄电元件，所述各蓄电元件包含对内部的电流路径进行切断的电流切断器； 继电器，其在将所述蓄电装置与负载连接的正极线以及负极线分别配置； 多个平滑电容器，其在所述正极线和所述负极线之间串联连接；以及继电器以及电流限制电阻，其配置于将所述蓄电装置所包含的2个所述蓄电元件的连接点与所述多个平滑电容器的连接点连接的中间线。
2.如权利要求1所述的蓄电系统，其特征在于， 所述蓄电装置被划分成包含相互大致相等数量的蓄电元件的第一组以及第二组， 所述中间线与所述第一组和所述第二组的连接点连接。
3.如权利要求2所述的蓄电系统，其特征在于， 所述多个平滑电容器包含: 介由所述正极线以及所述中间线与所述第一组并联连接的平滑电容器；和 介由所述负极线以及所述中间线与所述第二组并联连接的平滑电容器。
4.如权利要求1至3中任一项所述的蓄电系统，其特征在于， 具有控制所述各继电器的接通以及断开的控制器， 所述控制器，在将所述蓄电装置与所述负载连接时，将配置于所述正极线和所述负极线的一方以及所述中间线的所述继电器从断开切换到接通之后，将配置于所述正极线和所述负极线的另一方的所述继电器从断开切换到接通。
5.如权利要求1至3中任一项所述的蓄电系统，其特征在于，具有: 第一电流传感器，其检测在所述正极线流动的电流值； 第二电流传感器，其检测在所述负极线流动的电流值；以及 控制器，其使用所述第一电流传感器以及所述第二电流传感器的检测结果，取得在所述中间线流动的电流值， 所述控制器，根据所述中间线的电流值的上升，限制所述蓄电装置的充放电。
6.如权利要求5所述的蓄电系统，其特征在于， 所述控制器，在所述中间线的电流值大于第一阈值时，使允许所述蓄电装置的充电或者放电的上限电力降低。
7.如权利要求5所述的蓄电系统，其特征在于， 所述控制器，在所述中间线的电流值大于第二阈值时，使配置于所述正极线、所述负极线以及所述中间线的所述继电器断开。
8.如权利要求1至3中任一项所述的蓄电系统，其特征在于，具有: 温度传感器，其检测所述电流限制电阻的温度；以及 控制器，其根据由所述温度传感器检测的检测温度上升，限制所述蓄电装置的充放电。
9.如权利要求8所述的蓄电系统，其特征在于， 所述控制器，在所述检测温度高于第一阈值时，使允许所述蓄电装置的充电或者放电的上限电力降低。
10.如权利要求8所述的蓄电系统，其特征在于， 所述控制器，在所述检测温度高于第二阈值时，使配置于所述正极线、所述负极线以及所述中间线的所述继 电器断开。
全文摘要
在蓄电元件的电流切断器工作时，降低在电流切断器的端子间施加的电压。蓄电系统具有蓄电装置、继电器、多个平滑电容器和电流限制电阻。蓄电装置具有串联连接的多个蓄电元件。各蓄电元件包含对蓄电元件内部的电流路径进行切断的电流切断器。多个平滑电容器在将蓄电装置与负载连接的正极线以及负极线之间串联连接。继电器在正极线、负极线以及中间线分别配置。中间线将蓄电装置所包含的2个蓄电元件的连接点与多个平滑电容器的连接点连接。在中间线还配置电流限制电阻。
文档编号H02J7/00GK103181053SQ201180018358
公开日2013年6月26日 申请日期2011年10月24日 优先权日2011年10月24日
发明者石下晃生, 海田启司 申请人:丰田自动车株式会社