专利名称：移动体用电池系统以及移动体用电池系统的控制方法
技术领域：
本发明涉及例如搭载于具有包括为了相互不同的目的而被电力驱动的多个目的负载在内而形成的负载装置的移动体中，且具备由多个二次电池单元构成的多个组电池而形成的移动体用电池系统以及该电池系统的充放电控制方法的技术领域。
背景技术：
作为例如车辆、船舶、或者航空器等的移动体的动力源，有时运用从搭载于移动体中的电池系统释放的电力。在该种电池系统中，广泛已知使用通过将能充电的二次电池单元组合起来而形成的组电池。特别地，存在以下技术，即作为搭载于消耗电力较大的移动体中的电池系统，通过并联或串联连接多个组电池来实现放电容量的增大。例如，在专利文献I中，公开了以下电池系统，即在具备多个组电池的电池系统中进行充放电时，在与各组电池一体设置的存储部件中存储与组电池的充放电状态(例如，组电池的充电量和温度等)相关的信息，通过控制部件参照该信息，在充电时，按照充电量从少到多的顺序对组电池进行满充电,在放电时按照充电量从多到少的顺序对组电池进行满放电，这样进行控制。在先技术文献专利文献专利文献I JP特许第3890168号发明概要发明要解决的课题根据专利文献I，假设如下电池系统，即在主要由镍镉二次电池单元构成的组电池等这样的，即使在充电时进行满充电以使组电池的充电量达到最大，在放电时进行满放电以使组电池的充电量达到最小为止，也对电池寿命有较少影响。但是，近年来，在由作为二次电池而集中关注的锂离子二次电池单元构成的组电池中，存在如果这样重复进行满充放电则电池寿命会缩短这样的技术问题点。此外,在专利文献I中，不论与电池系统连接的负载的消耗电力的大小如何,对多个组电池依次地进行满充放电。例如，在为了提供即将立即使用搭载了电源系统的装置时的消耗电力量和将来可预见的消耗电力量而预先对电池系统进行充电的情况下，即使假设该消耗电力量为较小的值，也对组电池进行满充电。这样，为了少量的消耗电力量而进行大量充电的处理则没有效率。此外，在专利文献I中，假设通过使用多个组电池并行进行充电和放电，能够效率良好地运用电池系统。但是，从多个组电池之中的哪个组电池分别进行充电或放电是否能够高效化地运用电池系统，针对该控制内容并没有具体记载。例如，在从多个组电池中选择用于进行充电的组电池和用于进行放电的组电池时，由于没有进行在考虑了负载装置的电力消耗量的基础上的选择控制，所以存在难以进行与负载装置的动作状态相应的有效率的充放电控制这样的问题点。
发明内容
本发明鉴于上述问题点而形成，其目的在于提供一种在搭载于移动体中并由多个组电池构成的移动体用电池系统中，能够进行有效率且灵活的充放电控制的移动体用电池系统以及该移动体用电池系统的控制方法。用于解决课题的手段本发明的移动体用电池系统为了解决上述课题，是一种移动体用电池系统，该移动体用电池系统搭载于移动体中，该移动体具有充电装置和负载装置，该负载装置包括为了相互不同的目的而被电力驱动的多个目的负载而形成，且该移动体用电池系统具备多个组电池，该多个组电池由将多个二次电池单元串联或并联连接而形成，其中，上述移动体具有充电装置和负载装置，该负载装置包括为了相互不同的目的而被电力驱动的多个目的负载而形成；以及电力控制电路，其用于对上述多个组电池和上述充电装置之间的连接状态、以及上述多个组电池和上述负载装置之间的连接状态进行切换，该移动体用电池系统的特征在于，具备存储部件，其存储与上述移动体的运用周期中的上述多个目的负载的每一个的运用模式相关的运用信息；估计部件，其基于上述存储的运用信息来估计上述运用周期中的电力消耗模式；以及控制部件，其对上述电力控制电路进行切换控制，以使得按照由上述估计部件估计出的电力消耗模式来提供上述负载装置的消耗电力。根据本发明，通过基于运用信息来控制电力控制电路，能够对多个组电池和充电装置之间的连接状态、以及多个组电池和负载装置之间的连接状态进行切换，所以在按照移动体的运用周期中的多个目的负载的每一个的运用模式来将多个组电池中选择出的一部分组电池与充电装置连接进行充电的同时，能够从剩余的组电池中对负载装置进行放电。其结果是，能够进行与根据运用信息估计出的电力消耗模式相应的有效率且灵活的充放电控制，特别地，能够对多个组电池的每一个，个别且同时地并行进行充电或放电。在本发明的移动体用电池系统的一个方式中，其特征在于，上述控制部件根据由上述估计部件估计出的电力消耗模式来计算上述运用周期内的规定期间中的消耗电力量，对上述电力控制电路进行切换控制，以使得上述多个组电池之中为了提供上述消耗电力而释放电力的组电池在上述规定期间中的放电量的合计比所计算出的上述消耗电力量大。根据该方式，通过对电力控制电路进行切换控制，使从释放电力的组电池中在规定期间放电的放电量的合计比所计算出的上述消耗电力量大，从而能够控制电力控制电路，以使得从为了提供计算出的消耗电力量所必需个数的组电池中进行放电。在本发明的移动体用电池系统的其他方式中，其特征在于，上述控制部件根据由上述估计部件估计出的电力消耗模式来计算上述运用周期内的规定期间中的消耗电力量，对上述电力控制电路进行切换控制，以使得上述多个组电池之中为了提供上述消耗电力而释放电力的组电池在上述规定期间中的放电量的合计最接近所计算出的上述消耗电力量。根据该方式，由于能够从为了提供消耗电力所必需的最低限个数构成的组电池中进行放电，所以能够防止无谓地使用较多个数的组电池进行无效率的放电。例如，在为了提供将来可预见的消耗电力量而预先对电池系统进行充电从而确保充电量的情况下，即使假设消耗电力量为少量，也能够有效回避对组电池进行满充电这样的无效率的控制。
在本发明的移动体用电池系统的其他方式中，其特征在于，还具备充电量获取部件，该充电量获取部件获取上述多个组电池的当前的充电量，上述控制部件对上述电力控制电路进行控制，以使得所获取到的充电量收敛于规定的范围内。根据该方式，由于进行控制，以使得通过电力控制电路进行放电或充电的各个组电池的充电量收敛于规定的范围内，所以能够有效防止对组电池进行过放电或过充电。这里，“规定的范围”例如规定为对过放电以及过充电进行规定的充电量的上限值以及下限值。在本发明的移动体用电池系统的其他方式中，其特征在于，还具备输入部件，该输入部件用于输入上述运用信息。根据该方式，由于经由输入部件来输入用户有意图的运用信息，并根据该输入的运用信息来进行充放电控制，所以能够实现依据用户意图的充放电控制。在本发明的移动体用电池系统的其他方式中，其特征在于，上述多个目的负载包括用于使上述移动体行驶的行驶负载；以及使上述移动体进行行驶以外的作业的作业负载。特别地，上述行驶负载以及上述作业负载能够如垃圾收集车和高处作业车这样独立地进行驱动。根据该方式，通过将本发明，应用于包括作为负载装置的行驶负载以及作业负载在内的移动体中，例如，在使在多个收集站中巡回装载货物的货架进行升降的搬运用卡车、和为了进行电线配备而一边进行多个部位的电线巡回一边使处于高处的作业场中的作业员的脚手架进行升降的高处作业车等的、行驶负载以及作业负载能够独立进行驱动的移动体中，能够实现灵活的充放电控制。在本发明的移动体用电池系统的其他方式中，其特征在于，上述多个二次电池单元是锂离子电池单元。如上所述，根据本发明，由于能够进行灵活的充放电控制，所以即使在本发明涉及的移动体用电池系统中具备的组电池是由重复进行了过充电或过放电时存在电池寿命缩短的风险的二次电池单元即锂离子二次电池单元构成的情况下，也能够实现组电池的高寿命化。本发明的移动体用电池系统的控制方法为了解决上述课题，是一种移动体用电池系统的控制方法，其中，该移动体用电池系统搭载于移动体中，该移动体具有充电装置和负载装置，该负载装置包括为了相互不同的目的而被电力驱动的多个目的负载而形成，且该移动体用电池系统具备多个组电池，该多个组电池由将多个二次电池单元串联或并联连接而形成；以及电力控制电路，其用于对上述多个组电池的每一个和上述充电装置之间的连接状态、以及上述多个组电池的每一个和上述负载装置之间的连接状态进行切换；该移动体用电池系统的控制方法的特征在于，具备估计工序，基于与上述移动体的运用周期中的上述多个目的负载的每一个的运用模式相关的运用信息来估计上述运用周期中的电力消耗模式；以及控制工序，对上述电力控制电路进行切换控制，以使得按照该估计出的电力消耗模式来提供上述负载装置的消耗电力。根据本发明的移动体用电池系统的控制方法，能够实现上述移动体用电池系统(包括各方式在内)。本发明的产业用车辆为了解决上述课题，其特征在于，具备上述移动体用电池系统(包括各方式在内)。作为产业用车辆，例如，广泛地包括具有包括为了相互不同的目的而被电力驱动的多个目的负载而形成的负载装置的车辆、船舶、或者航空器等的移动体。具体来说，包括使在多个收集站中巡回装载货物的货架进行升降的搬运用卡车、和为了进行电线配备而一边进行多个部位的电线巡回一边使处于高处的作业场中的作业员的脚手架进行升降的高处作业车等。发明效果根据本发明，通过基于运用信息对电力控制电路进行控制，能够对多个组电池和充电装置之间的连接状态、以及多个组电池和负载装置之间的连接状态进行切换，所以能够按照移动体的运用周期中的多个目的负载的每一个的运用模式，在将从多个组电池中选择出的一部分组电池与充电装置连接进行充电的同时，从剩余的组电池中对负载状态进行放电。其结果是，能够进行与根据运用信息估计出的电力消耗模式相应的有效率且灵活的充放电控制，特别地，能够对多个组电池的每一个，个别且同时地并行进行充电或放电。
图1是表示垃圾收集车的整体构成的框图。图2是示意表示显示装置中的显示例的图。图3是表示电力控制电路的电路构成的电路框图。图4是表示存储在存储装置中的运用信息的图。图5是表示基于运用信息估计出的各期间的估计消耗电力的图表。图6是表示各电池组(bank)的每个期间的状态的表。图7是表示各电池组的充电量的推移的图表。图8是表示控制器执行的整体处理的流程图。图9是表示在图8中进行的各电池组的状态设定控制的处理的流程图。图10是表示基于存储在存储装置中的过去的运用实际情况来估计电力消耗模式的流程的一例的流程图。图11是示意表示在图10所示的处理时显示在显示装置中的触摸面板图像的图。
具体实施例方式以下，参照附图按照例示方式详细说明本发明的优选实施例。其中，在该实施例中记载的构成部件的尺寸、材质、形状、其相对配置等只要不是特别特定的记载，就不是用来将本发明的范围限定在其中的用意，仅仅是说明例。在本实施方式中，说明将本发明涉及的电池系统应用于作为移动体的一例的垃圾收集车中的例子，但是也能够广泛适应于具有包括为了相互不同的目的而被电力驱动的多个目的负载而形成的负载装置的移动体(例如，车辆、船舶、或航空器等)中。特别地，优选应用于在多个收集站中巡回，使装载货物的货架进行升降的搬运用卡车、和为了进行电线配备而一边进行多个部位的电线巡回一边使处于高处的作业场中的作业员的脚手架进行升降的高处作业车等行驶负载以及作业负载能够独立进行驱动的移动体中。图1是表示本实施方式涉及的垃圾收集车的整体构成的框图。垃圾收集车I具有本发明涉及的电池系统100 ;用于通过与外部的商用电源(未图示)连接而对电池组2、3、4进行充电的充电装置5 ;以及由从电池组2、3、4放电的电力驱动的负载装置6。进一步地，电池系统100具备多个组电池(以下，称为“电池组2、3、4”)；对电池组2、3、4和充电装置5之间的连接状态、以及电池组2、3、4和负载装置6之间的连接状态进行切换的电力控制电路7 ;以及用于对这些部件的动作进行控制的控制系统8。电池组2、3、4是由多个二次电池单元构成的组电池。作为二次电池单元，能够使用包括不产生存储器效果的锂离子二次电池单元或铅蓄电池单元在内的任意的二次电池单元，但是在本实施方式中，特别使用能够进行急速充电的锂离子二次电池单元来构成电池组2、3、4。另外，在本实施方式中，说明垃圾收集车I具备3个电池组2、3、4的情况，但是电池组的个数当然也可以适当进行变更。充电装置5从外部的商用电源(未图示)接受交流电力(典型地，100V或200V)的供给，通过对该供给的交流电力进行整流/平滑来进行直流化，将其变换为适于电池组
2、3、4的充电的输出电压。例如，在充电装置5中具备能够与设置在固定场所的商用电源连接的充电电缆，在垃圾收集车I的停车过程中，能够通过将该充电电缆与商用电源连接来进行充电，通过消耗从电池组2、3、4释放的电力来驱动负载装置6。在本实施方式中，特别地，负载装置6由行驶负载6a和作业负载6b构成。行驶负载6a是用于使垃圾收集车I行驶的负载，例如由将从电池组2、3、4释放的电力作为动力源来进行旋转驱动的电动机、和将该电动机的驱动力传递至路面的车轮构成。作业负载6b是使垃圾收集车I进行行驶以外的作业的负载，例如是，在垃圾收集车I停车时，在将回收的垃圾压缩收纳至设置在垃圾收集车I内的箱型容器中时被驱动的压力机构、和在将压缩收纳在该箱型容器中的垃圾排出时被驱动的排出机构等能够由电动机驱动的机构。另外，作为作业负载6b也可以广泛采用行驶以外的目的负载，例如车内的空调等。电力控制电路7是能够基于来自控制系统8的控制信号实现充电时从充电装置5向电池组2、3、4的电力供给、和放电时从电池组2、3、4向负载装置6的电力供给这样的，能够适当进行电池组2、3、4、充电装置5、负载装置6间的电连接状态的切换的电路。另外，后面叙述电力控制电路7的具体构成。控制系统8具备用于用户输入运用信息的输入装置9 ;用于存储所输入的运用信息的存储装置10 ;用于显示运用信息的显示装置11 ;获取并存储来自电池组2、3、4的充放电信息(例如，充电量、单元电压、温度等)的BMU (在本实施方式中，BMU与电池组2、3、4的每一个对应地进行设置，分别称为BMU12、13、14);以及用于通过基于从存储装置10读出的运用信息和从BMU12、13、14读出的充放电信息来收发控制信号从而控制充电装置5以及电力控制电路7的控制器15。另外，控制器15如后所述，作为本发明涉及的“控制部件”的一例发挥作用。输入装置9是用于用户输入运用信息的接口，具体来说，例如包括键盘、触摸笔、或者鼠标、轨迹球、触摸板、或者包括滚动按钮等在内的各种指示设备等。此外，作为输入装置9的一例，也还可以采用能够读入已记录了运用信息的磁盘、⑶、DVD、以及蓝光盘等存储介质的驱动器。另外，输入装置9是本发明涉及的“输入部件”的一例。存储装置10例如可以采用RAM (Random Access Memory)、闪速存储器、USB存储器、HDD(Hard Disk Drive)、或缓冲存储器等能够进行重写、或者ROM (Read Only Memory)等不能进行重写的各种方式。存储在存储装置10中的运用信息通过控制器15来适当读出，并在各种运算中使用。另外，存储装置10是本发明涉及的“存储部件”的一例。显示装置11是能够显示存储在存储装置10中的运用信息的设备，例如可以采用等离子显示装置、液晶显示装置、或CRT显示装置等各种方式。例如，通过由显示部件11来显示运用信息，能够使用户视觉识别基于什么样的运用信息来执行垃圾收集车I的控制。此外，通过与运用信息一起，联合显示从BMU12、13、14获取到的与电池组2、3、4的充放电和垃圾收集车I的运用状态相关的信息，可以提高用户的便利性。这里，图2是表示显示装置11中的具体显示例的示意图。在该例中，显示装置11的画面作为触摸面板来形成，并作为输入装置9来发挥作用。具体来说，显示以下信息用来显示电池组2、3、4的充电量的充电量显示部31、32、33 ;通过点亮来分别报告负载装置6之中行驶负载6a以及作业负载6b的驱动状态的指示器34以及35 ;以及用于选择是手动控制电池系统100还是自动控制电池系统100的触摸面板式图标36、37。另外，这里所说的自动控制是基于以下说明的运用信息自动进行电池组的充放电控制的控制。另一方面，所谓手动控制是例如在用户有必要对垃圾收集车I进行与运用信息不同的充放电控制的情况(例如，紧急时等)下，经由键盘等输入装置9，将用户有意图的电池组2、3、4的充电量直接输入充电量显示部31、32、33中，由此使该输入的充电量放电这样的手动控制电池系统的充放电控制。作为需要进行手动控制的状况的具体例，考虑在垃圾收集车I有必要进行不根据运用信息的电力消耗的情况，例如垃圾的收集量暂时急增的情况等。返回图1，BMU12、13、14是具有获取并存储电池组2、3、4的充放电信息的功能的单元。在充放电信息中，例如包括电池组2、3、4的额定容量、温度特性、保存特性等电池固有的信息、和充电量、放电量、充电次数等的与电池的充放电状况相关的信息。BMU12、13、14获取并存储的充放电信息通过控制器15适当读出，并使用于各种运算中。另外，基于BMU12、13、14的来自电池组2、3、4的充放电信息的获取存储可以按照固定或不定的定时来进行。另外，BMU12、13、14是本发明涉及的“充电量获取部件”的一例。控制器15基于从存储装置10读出的运用信息、从BMU12、13、14读出的充放电信息，对充电装置5以及电力控制电路7收发控制信号，由此来控制充电装置5以及电力控制装置7，进行电池组2、3、4的充放电控制。另外，后面叙述控制器15的具体的控制内容。这里，参照图3来说明电力控制电路7的具体构成。图3是表示电力控制电路7的电路构成的电路框图。另外，对与图1所示的构成相同的部分附加公共的符号，适当省略说明。如图3(a)所示，电力控制电路7具有通过布线来相互电连接开关SWl至SW6这些开关的构成。开关SW1、SW2、SW3 —端与电池组2、3、4的正极侧电连接，另一端与开关SM、SW5.SW6电连接。并且，开关SW4的一端与充电装置5的正极侧电连接，并且SW6的一端与负载装置6的正极侧电连接。此外，SW7、SW8、SW9与电池组2、3、4的负极侧电连接，特别地，SW7以及SW9的一端分别与充电装置5以及负载装置6的负极侧连接。并且，SW4和SW7、SW5和SW8、SW6和SW9分别构成一对来进行动作，由此能够对电池组2、3、4的每一个和充电装置5及负载装置6之间的连接状态进行切换。电池组2、3、4的正极侧端子与开关SW1、SW2、SW3连接，另一方面，电池组2、3、4的负极侧端子与充电装置5、负载装置6 —起相互短路。构成电力控制电路7的开关SWl至SW6通过来自控制器15的控制信号来对接通/断开进行切换。这样，按照来自控制器15的控制信号对开关SWl至SW6进行切换控制，由此能够针对电池组2、3、4的每一个个别地控制来自充电装置5的充电、或者针对负载装置6的放电。另外，作为电力控制电路7的构成，可以采用图3(b)所示的电路。在图3(b)所示的例子中，按照来自控制器15的控制信号对开关SWll至SW25进行接通/断开切换，由此，与图3 (a)的情况相比，能够更灵活地切换将电池组2、3、4的连接目的地设为充电装置5或负载装置6中的哪一个。另外，在图3(b)中，为了按照易于理解的方式来表示电力控制电路7的构成，省略从控制器15向开关SWll至SW25的控制信号的供给路径的图示，但是与图3 (a)相同地，从控制器15对开关SWll至SW25的每一个供给控制信号，由此能够对各开关的接通/断开进行切换。另外，如图3所示，BMU12、13、14分别获取并存储电池组2、3、4的充放电信息，控制器15访问该BMU12、13、14，由此能够读入存储在BMU12、13、14中的充放电信息。接着，针对存储在存储装置10中的运用信息所规定的负载装置6的运用模式，参照图4进行说明。图4是表示存储在存储装置10中的运用信息所规定的负载装置6的运用模式的图。在图4所示的例子中，作为垃圾收集车I的运用周期，设想为“一天”。并且，将该运用周期区分为行驶负载6a以及作业负载6b的驱动状态发生变化的期间(期间Tl至T5)，规定各期间中的行驶负载6a以及作业负载6b的驱动状态以及能否进行来自外部商用电源的充电。期间Tl规定为仅对负载装置6之中的行驶负载6a进行驱动(总之，不驱动作业负载6b)，不能从外部的商用电源进行充电的期间。具体来说，期间Tl相当于垃圾收集车I从收纳基地向进行垃圾的回收作业的现场行驶的移动期间。在期间Tl中，垃圾收集车I处于行驶状态，所以不能将充电装置5与设置在固定场所的充电用的商用电源5连接，不能进行对电池组的充电。期间T2规定为一起驱动行驶负载6a以及作业负载6b，不能进行来自外部商用电源的充电的期间。具体来说，期间T2相当于垃圾收集车I到达进行垃圾的回收作业的现场，一边巡回周边分散分布的垃圾收集场一边重复进行垃圾回收作业的期间。在期间T2中，垃圾收集车I处于行驶状态，所以不能将充电装置5与设置在固定场所的充电用的商用电源连接，不能进行对电池组的充电。期间T3规定为仅对负载装置6之中的作业负载6b进行驱动(总之，不驱动行驶负载6a)，能够从外部的商用电源进行充电的期间。具体来说，期间T3相当于在期间T2中垃圾回收作业结束后，在垃圾处理设施中使垃圾收集车I停车，通过驱动作业负载6b，将压缩收纳在垃圾收集车I内的箱型容器中的回收垃圾排出垃圾收集车I外的期间。在期间T3中，在垃圾收集车I停车的垃圾处理设施中固定设置充电用的商用电源，通过将充电装置5与该商用电源连接，能够对电池组进行充电。期间T4与期间Tl相同，规定为仅对负载装置6之中的行驶负载6a进行驱动(总之，不驱动作业负载6b)，不能从外部的商用电源进行充电的期间。具体来说，期间T4相当于在垃圾处理设施中完成回收垃圾的排出作业的垃圾收集车I向垃圾收集车I的收纳基地行驶的返回期间。期间T5规定为均不对行驶负载6a以及作业负载6b进行驱动，能进行来自外部的商用电源的充电的期间。具体来说，期间T5相当于返回收纳基地的垃圾收集车I保管在收纳基地内的期间(例如夜间)。在期间T5中，在垃圾收集车I停车的收纳基地固定设置充电用的商用电源，通过将充电装置5与该商用电源连接，能够对电池组进行充电。控制器15基于上述这样的运用信息所规定的负载装置6的运用模式，来估计运用周期中的电力消耗模式。这里，在存储装置10中，将在规定期间内驱动行驶负载6a以及作业负载6b的情况下所消耗的电力量预先存储为数据，控制器15通过访问存储装置10，来读出该数据，并估计各期间的消耗电力。另外，存储在存储装置10中的在规定期间内驱动行驶负载6a以及作业负载6b的情况下所消耗的电力量可以基于过去的垃圾收集车I的运用实际情况(例如，在过去驱动行驶负载6a以及作业负载6b的情况下所产生的消耗电力量的实际测量值)来计算。图5是表示控制器15基于图4所示的运用信息估计出的电力消耗模式的图表。在图5中，横轴表示时间，纵轴表示估计出的消耗电力(以下，适当称为“估计消耗电力”)。期间Tl的估计消耗电力Pl是作为在期间Tl中被驱动的行驶负载6a的消耗电力而估计出的消耗电力。期间T2的估计消耗电力P2是作为在期间T2中被驱动的行驶负载6a以及作业负载6b的消耗电力而估计出的消耗电力，与期间Tl相比，追加了作业负载6b的驱动的量，成为比Pl大的值。另外，在期间T2中，由于交替切换垃圾收集车I的行驶和垃圾回收作业，所以估计消耗电力P2也还按照该切换定时而发生变动。期间T3的估计消耗电力P3是作为在期间T3中被驱动的作业负载6b的消耗电力而估计出的消耗电力，与期间T2相比，没有作业负载6b的驱动的量，成为比P2小的值。另外，在期间T3中驱动的作业负载6b，根据垃圾的排出状况而对其驱动和停止进行交替切换，所以估计消耗电力P3也还按照该切换定时而发生变动。期间T4的估计消耗电力P4是作为在期间T4中被驱动的行驶负载6a的消耗电力而估计出的消耗电力。另外，对于期间T5的估计消耗电力P5，由于在期间T5中完全不对负载装置5进行驱动，所以成为零。控制器15按照从电池组2、3、4释放的电力来提供图5所示的各估计消耗电力，在每个期间将电池组2、3、4的状态设定为“充电”、“放电”、“待机”中的任一个。在图6以及图7中示出这样的各电池组的每个期间的状态设定控制的一例。图6是表示各电池组的每个期间的状态的表，图7是表示进行图6这样的状态设定控制的情况下的各电池组的充电量的推移的图表。首先，在期间Tl中，将电池组2的状态设定为“放电”，将电池组3、4的状态设定为“待机”。这是由于期间Tl的估计消耗电力Pl比较少，仅通过来自电池组2的放电则可提供估计消耗电力P1。也就是说，为了提供较小的估计消耗电力P1，不进行从所有电池组2、3、4放电这样的无效率的充放电控制，而进行仅从电池组2放电，以便供放电的电池组的合计容量最接近于估计必要电力P1，这样来设定各电池组的状态。另外，在期间Tl中，由于如图4所示这样不能进行充电，所以不将对放电没有帮助的电池组3、4的状态设定为“充电”，而是设定为“待机”。这样，通过设定期间Tl中的各电池组的状态，电池组2的充电量减少，另一方面，电池组3、4的充电量维持固定。另外，在期间Tl中，作为用于提供估计消耗电力Pl的电池组，选择电池组2、3、4之中的电池组2，但是也可以取代电池组2而选择电池组3或电池组4。特别地，在重复运用周期的基础上，如果仅仅特定的电池组的放电频率变高，则会在各电池组的电池寿命中产生偏差。为了防止这样的电池寿命的偏差，优选进行控制，以便随机变更选择的电池组。在期间T2中，将电池组2的状态设定为“待机”，将电池组3、4的状态设定为“放电”。在期间T2中，与电池组2相比，从充电量的剩余较为丰富的电池组3、4进行放电，由此来提供估计消耗电力P2。此外，估计消耗电力P2与估计消耗电力Pl相比变大，但是即使估计消耗电力P2是不能完全由单个的电池组提供的程度大小的电力，也能够通过这样从2个电池组进行放电来进行对应。另外，在期间T2中，由于如图4所示这样不能进行充电，所以不将对放电没有帮助的电池组2的状态设定为“充电”，而是设定为“待机”。这样，通过设定期间T2中的各电池组的状态，电池组2的充电量维持固定，另一方面，电池组3、4的充电量减少。在期间T3中，将电池组2的状态设定为“充电”，将电池组3、4的状态设定为“放电”。这是由于，在期间T3的开始时间点，电池组2的充电量与电池组3、4相比处于较少的状态，所以最好通过优先对充电量较少的电池组2进行充电，在恢复充电量的同时，使用充电量比较有富余的电池组3、4来进行放电。这样，通过设定期间T3中的各电池组的状态，电池组2的充电量增加，另一方面，电池组3、4的充电量减少。这里，在期间T3中，在从电池组3、4进行放电的同时，通过针对电池组2进行充电，来实现充放电控制的效率化。例如，在以后的期间中，在当前(期间T3)进行放电的电池组3、4的充电量变少的情况下，在期间T3中能够使用恢复了充电量的电池组2来提供消耗电力量。另外，在期间T3中如果充电的电池组2的充电量达到S0C2，则充电装置5为了防止对电池组2的过充电而停止充电，之后，电池组2的状态自动转移为“待机”。由此，防止对电池组2的过充电，能够实现电池组2的高寿命化。在期间T4中，与期间Tl相同，将电池组2的状态设定为“放电”，将电池组3、4的状态设定为“待机”。这样，通过设定期间T4中的各电池组的状态，电池组2的充电量减少，另一方面，电池组3、4的充电量维持固定。在期间T5中，电池组2、3、4的状态任一个都设定为“充电”。期间T5的估计消耗电力量P5为零，所以没有必要进行放电。此外，在期间T5中，能够通过将充电装置5与设置在收纳基地的商用电源连接来进行充电。因此，在作为运用周期的最终期间的期间T5中，准备下一个运用周期(即，第二天的运用)，电池组2、3、4在不成为过充电的范围中被充分充电。这样，通过设定期间T5中的各电池组的状态，电池组2、3、4的充电量任一个都增加。接着，参照图8，说明控制器15为了进行以上这样的电池组2、3、4的各期间中的状态设定控制而执行的处理。图8是表示控制器15为了进行电池组2、3、4的各期间中的状态设定控制而执行的处理的流程图。首先，控制器15获取由用户经由输入装置9输入的运用信息(步骤S101)，并存储在存储装置10中(步骤S102)。另外，用户进行的运用信息的输入作业优选例如与运用周期相配合而定期地进行。在本实施方式中，作为垃圾收集车I的运用周期，采用“一天”，所以在该日的操作时间结束时(例如，结束当日的作业的垃圾收集车I返回收纳基地后)，进行与下一个操作日对应的运用信息的输入作业即可。另外，作为垃圾收集车I的运用周期的长度，其他也可以设定为一天单位、一周单位、一月单位等。接着，控制器15通过访问存储装置10，来读出存储在存储装置10中的运用信息(步骤S103)，并基于该运用信息来估计运用周期中的各期间中的估计消耗电力(步骤S104)。此时，控制器15作为本发明涉及的“估计部件”来发挥作用。另外，在运用信息本身中规定了各期间的消耗电力的情况下，可以直接使用该规定的消耗电力来作为估计消耗电力。该情况下，也可以省略步骤S104。接着，控制器15为了提供在步骤S104中估计出的估计消耗电力，按照每个期间将电池组2、3、4的状态设定为“充电”、“放电”、“待机”中的任一个(步骤S105)。并且，对电力控制电路7进行切换，并控制电池组2、3、4的充放电状态，以便电池组2、3、4的状态成为在步骤S105中设定的状态(步骤S106)。这里，针对在图8的步骤S105中进行的各电池组的状态设定控制，参照图9进行更详细的说明。图9是表示在图8的步骤S105中进行的各电池组的状态设定控制的处理的流程图。另外，在本处理中，导入与运用周期的各期间Tl至T5对应的递增变量n，通过对该递增变量n进行计数，来依次设定各期间中的电池组2、3、4的状态，这样进行控制。首先，为了设定期间Tl中的电池组2、3、4的状态，将“I”代入递增变量n(步骤
5201)。接着，控制器15读入在步骤S104中估计出的期间Tl中的估计消耗电力Pl(步骤
5202)。控制器15通过访问BMU12、13、14，来获取电池组2、3、4的充电量(步骤S203)。并且，为了基于该电池组2、3、4的充电量而提供在步骤S202中读入的估计消耗电力P1，选择将状态设定为“放电”的电池组(步骤S204)。根据图4所示的运用信息，由于期间Tl的估计消耗电力Pl比较小，所以选择电池组2作为将状态设定为“放电”的电池组。也就是说，为了提供较小的估计消耗电力P1，不进行从所有电池组2、3、4放电这样的无效率的控制，而仅从电池组2进行放电，这样来进行电池组的选择。接着，控制器15通过在期间Tl中将充电装置5与商用电源连接来判断能否进行充电(步骤S205)。具体来说，如图4所示，通过参照在运用信息中规定的能否进行充电，来进行判断。另外，在期间Tl中，如图4所示，判定为不能进行充电。在图9所示的处理中，在假设能够进行充电的情况下(步骤S205 :是)，判定是否有必要对在步骤S204中未选择的电池组(即，电池组3、4)进行充电(步骤S206)。步骤S206的判定通过从BMU获取到的电池组3、4的充电量是否为必需充电的充电量的阈值即规定的阈值(例如，相当于过放电的充电量的阈值)以下来进行判定。其结果是，在判定为有必要进行充电的情况下(步骤S206 :是)，将该电池组的期间Tl中的状态设定为“充电”(步骤S207)。另一方面，在不能进行充电的情况下(步骤S205 :否)、和判定为没有必要进行充电的情况下(步骤S206 :否)，将期间Tl中的电池组3、4的状态设定为“待机”(步骤S208)。这样，如果期间Tl中的电池组2、3、4的状态设定完成，则将递增变量n增加I (步骤S209)，转移到期间T2中的电池组2、3、4的状态设定控制(步骤S210 :否)。以后，通过重复执行上述步骤S202至S207来分别设定从期间T2至T5的电池组2、3、4的状态。针对期间T2的状态设定控制具体说明，由于估计消耗电力P2比消耗电力量Pl大、以及电池组2的充电量通过期间Tl中的放电而处于较少的状态，所以将电池组3、4的状态设定为“放电”(步骤S204)。另一方面，由于在期间T2中不能进行充电(步骤S205 否)，所以将电池组2的状态设定为“待机”(步骤S208)。接着，在期间T3中，由于电池组3、4相比电池组2，充电量有较多残留，所以将电池组3、4的状态设定为“放电”(步骤S204)。另一方面，由于在期间T3中能够进行充电(步骤S205 :是)、以及电池组2的充电量较少(步骤S206 :是)，所以将电池组2的状态设定为“充电”(步骤S207)。接着，在期间T4中，由于估计消耗电力P4与期间Tl的估计消耗电力Pl相同，所以将电池组2的状态设定为“放电”，并且将电池组3、4的状态设定为“待机”。在期间T5中，由于估计消耗电力P5为零，所以不将电池组的状态设定为“放电”。另一方面，由于在期间T5中能够进行充电(步骤S205 :是)、以及电池组2、3、4的充电量较少(步骤S206 :是)，所以将电池组2、3、4的状态设定为“充电”(步骤S207)。这样，在各期间的电池组2、3、4的状态设定完成后(步骤S210 :是)，控制器15结束一系列的处理(END)。这里，针对基于存储在存储装置10中的过去的运用实际情况来估计电力消耗模式的流程的一例，参照图10进行说明。过去的运用实际情况，例如是将运用垃圾收集车I时的各期间(Tl至T5)的行驶负载6a以及作业负载6b的动作状态(具体参照图4)和各期间的消耗电力的推移(具体参照图7)建立对应并存储在存储装置10中的信息。在本处理中，导入与垃圾收集车I的过去的运用次数对应的递增变量k，并通过对该递增变量k进行计数，在递增变量k为3以上的情况下(即，在多个过去的运用实际情况存储在存储装置10中的情况下)，按照统计方法来估计电力消耗模式。首先，控制器15从存储装置10获取递增变量k (步骤S301)，判定该获取到的递增变量k是否为“I”(步骤S302)。也就是说，在本步骤中，判定过去的实际运用情况是否存在于存储部件10中。在递增变量k为“I”的情况下(步骤S302 :是)，控制器15获取电池组2、3、4的制造商推荐值(例如，电压范围、最大放电电流值、最大充电电流值、使用温度范围等)(步骤S303)。这里，制造商推荐值预先存储在存储装置10中，控制器15通过进行访问能够获取。接着，用户从显示在显示装置11中的触摸面板，设定输入在运用周期的各期间(即，期间Tl至T5)的每一个中，使用电池组2、3、4之中的哪一个电池组来进行放电或充电(步骤S304)。在图11中表示，在进行该输入操作时，显示在显示装置11中的触摸面板的一例。如图11所示，在该触摸面板中，设置能够选择在各期间中电池组2、3、4分别处于“放电”、“充电”、或“待机”中的哪一个状态的图标，用户通过触摸，能够输入各期间的电池组2、3、4的状态。在步骤S305中，按照这样经由触摸面板而输入的内容，开始垃圾收集车I的运行(步骤S305)。其结果是，获取各期间(即，期间Tl至T5)中的电池组2、3、4的电力消耗模式,通过将该获取到的电力消耗模式与来自触摸面板的输入内容建立对应，从而作为过去的运用实际情况而存储在存储装置10中(步骤S306)。这样，在将过去的运用实际情况存储在存储装置10后，控制器15通过在递增变量k上加“I”并将其存储在存储装置10中，从而对递增变量k进行更新(步骤S307和S308)，并将处理返回至步骤S301，转移至以下说明的处理。在步骤S301中获取到的递增变量k不是“I”的情况下(步骤S302 :否)，控制器15进一步判定递增变量k是否为“2”(步骤S309)。也就是说，在本步骤中，判定在存储部件10中是否存在多个过去的运用实际情况。在递增变量k为“2”的情况下(步骤S309 :是)，与步骤S304相同地，用户经由显示在显示装置11中的触摸面板，在开始运用之前，设定输入在各期间中使用电池组2、3、4之中的哪一个电池组来进行放电或充电(步骤S310)。并且，判定在步骤S310中输入的内容是否与在步骤S306中存储的过去的实际运用情况相同(步骤S311)。在与步骤S306中存储的过去的运用实际情况相同的情况下(步骤S311 :是)，按照在与该过去的运用实际情况相同的充放电模式上附加了安全率后得到的信息，进行电池组2、3、4的充放电控制，这样开始进行运用(步骤S312)。这里，所谓的安全率是为了使充放电模式中的各电池组2、
3、4的充电量(即S0C)不成为过放电或过充电而附加在充放电模式中的各电池组2、3、4的充电率上的所谓的富余量(margin)。并且，在步骤S312中进行垃圾收集车I的运用的结果是，将在各期间中使用电池组2、3、4之中的哪一个电池组进行了充电或放电与步骤S310中的输入内容建立对应，作为过去的运用实际情况存储在存储装置10中(步骤S313)。之后，控制器15通过在递增变量k上加“ I ”并将其存储在存储装置10中，从而对递增变量k进行更新(步骤S314和S315)，并将处理返回至步骤S301，进一步转移至以下说明的处理。另一方面，在与步骤S306中存储的过去的运用实际情况不相同的情况下(步骤S311 :否)，重复执行上述从步骤S303至S308的处理，从而实现运用实际情况的积累。补充说明，在步骤S306的阶段中，由于不存在多个过去的运用实际情况，所以不能进行步骤S316以后这样的统计的估计处理。由此，在下一次的处理循环中，重复执行步骤S303至S308的处理，以便能够使用多个过去的运用实际情况来进行统计的估计处理，从而实现过去的运用实际情况的积累。在递增变量不是“2”的情况下(步骤S309 :否)，在存储部件10中存储多个过去的运用实际情况。在该情况下，控制器15从存储装置10获取多个过去的运用实际情况(步骤 S316)。接着，控制器15获取作为多个过去的运用实际情况的偏差要因的外部要因(步骤S317)。这里，外部要因例如是运用当日的垃圾回收量的预测值、天气(外部大气的温度和湿度等)的变动。这样的外部要因，在前者的情况下，可以获取用户使用输入装置9所输入的信息，在后者的情况下，可以获取来自垃圾收集车I所具备的外部大气温度传感器和车速传感器(图1中均未图示)等各种传感器的检测值。并且，基于步骤S316中获取到的多个过去的运用实际情况、以及步骤S317中获取到的外部要因，按照统计的方法来估计运用周期的各期间中的电池组2、3、4的充放电模式(步骤S318)。具体说明，在存在特定的外部要因的状况下，在单独或组合使用电池组2、3、4的每一个时，针对各电池组2、3、4中的SOC随时间的变化量来取统计，并求出平均值ii以及标准偏差O。并且，按照统计方法来估计运用周期的各期间中的电池组2、3、4的充放电模式，并使U ±no (n为按照步骤S317中获取到的外部要因的大小而设定的整数)的范围中包含估计的充放电模式。另外，在上述的估计控制中，在预先规定运用周期中的各期间的基础上，按照统计的方法进行估计处理，但是除了这样的期间单位以外，也可以按照时刻单位来进行估计处理。此外，可以将各期间的最早开始时刻、最晚结束时刻、或最早开始时刻和最晚结束时刻的中间时刻作为单位来进行估计处理。另外，在按照这样估计出的电池组2、3、4的充放电模式来运用垃圾收集车I时，通过附加规定的安全率，可以减轻在电池组2、3、4中产生过充电或过放电的危险。在该情况下，优选通过基于该规定的安全率和过去的运用实际情况的统计处理来求取。如以上所说明，在本实施方式涉及的垃圾收集车I中，通过基于运用信息对电力控制电路7进行控制，能够对电池组2、3、4和充电装置5之间的连接状态、以及电池组2、3、4和负载装置6之间的连接状态进行切换，所以通过按照运用周期中的垃圾收集车I的运用模式，采用充电装置5对从电池组2、3、4中选择出的一部分组电池进行充电，并且从其他组电池对负载装置6进行放电，能够实现灵活的充放电控制。工业上的可利用性本发明能够利用于例如搭载于具有包括为了相互不同的目的而被电力驱动的多个目的负载在内而形成的负载装置的移动体中，且具备由多个二次电池单元构成的多个组电池而形成的移动体用电池系统以及该电池系统的充放电控制方法中。
权利要求
1.一种移动体用电池系统，该移动体用电池系统搭载于移动体中，该移动体具有充电装置和负载装置，该负载装置包括为了相互不同的目的而被电力驱动的多个目的负载而形成，且该移动体用电池系统具备多个组电池，该多个组电池由将多个二次电池单元串联或并联连接而形成；以及电力控制电路，其用于对上述多个组电池和上述充电装置之间的连接状态、以及上述多个组电池和上述负载装置之间的连接状态进行切换，该移动体用电池系统的特征在于，具备存储部件，其存储与上述移动体的运用周期中的上述多个目的负载的每一个的运用模式相关的运用信息；估计部件，其基于所存储的上述运用信息来估计上述运用周期中的电力消耗模式；以及控制部件，其对上述电力控制电路进行切换控制，以使得按照由上述估计部件估计出的电力消耗模式来提供上述负载装置的消耗电力。
2.根据权利要求1所述的移动体用电池系统，其特征在于，上述控制部件，根据由上述估计部件估计出的电力消耗模式来计算上述运用周期内的规定期间中的消耗电力量，对上述电力控制电路进行切换控制，以使得上述多个组电池之中为了提供上述消耗电力而释放电力的组电池在上述规定期间中的放电量的合计比所计算出的上述消耗电力量大。
3.根据权利要求1所述的移动体用电池系统，其特征在于，上述控制部件，根据由上述估计部件估计出的电力消耗模式来计算上述运用周期内的规定期间中的消耗电力量，对上述电力控制电路进行切换控制，以使得上述多个组电池之中为了提供上述消耗电力而释放电力的组电池在上述规定期间中的放电量的合计最接近所计算出的上述消耗电力量。
4.根据权利要求1 3中任一项所述的移动体用电池系统，其特征在于，还具备充电量获取部件，该充电量获取部件获取上述多个组电池的当前的充电量，上述控制部件对上述电力控制电路进行控制，以使得所获取到的上述充电量收敛于规定的范围内。
5.根据权利要求1 4中任一项所述的移动体用电池系统，其特征在于，还具备输入部件，该输入部件用于输入上述运用信息。
6.根据权利要求1 5中任一项所述的移动体用电池系统，其特征在于，上述多个目的负载包括用于使上述移动体行驶的行驶负载；以及使上述移动体进行行驶以外的作业的作业负载。
7.根据权利要求6所述的移动体用电池系统，其特征在于，上述行驶负载以及上述作业负载能够独立地进行驱动。
8.根据权利要求1 7中任一项所述的移动体用电池系统，其特征在于，上述多个二次电池单元是锂离子电池单元。
9.一种移动体用电池系统的控制方法，其中，该移动体用电池系统搭载于移动体中，该移动体具有充电装置和负载装置，该负载装置包括为了相互不同的目的而被电力驱动的多个目的负载而形成，且该移动体用电池系统具备多个组电池，该多个组电池由将多个二次电池单元串联或并联连接而形成；以及电力控制电路，其用于对上述多个组电池的每一个和上述充电装置之间的连接状态、 以及上述多个组电池的每一个和上述负载装置之间的连接状态进行切换，该移动体用电池系统的控制方法的特征在于，具备估计工序，基于与上述移动体的运用周期中的上述多个目的负载的每一个的运用模式相关的运用信息来估计上述运用周期中的电力消耗模式；以及控制工序，对上述电力控制电路进行切换控制，以使得按照该估计出的电力消耗模式来提供上述负载装置的消耗电力。
10.一种产业用车，具备权利要求1 8中任一项所述的移动体用电池系统。
全文摘要
移动体用电池系统(100)搭载于具有充电装置(5)和包括多个目的负载(6a、6b)而形成的负载装置(6)的移动体(1)中。移动体用电池系统具备多个组电池(2、3、4)；对多个组电池、充电装置、以及负载装置间的连接状态进行切换的电力控制电路(7)。特别具备存储部件(10)，其存储运用信息；估计部件(15)，其基于运用信息来估计运用周期中的电力消耗模式；以及控制部件(15)，其对电力控制电路进行切换控制，以使得按照该电力消耗模式来提供负载装置的消耗电力。
文档编号H02J7/00GK103026581SQ20118003584
公开日2013年4月3日 申请日期2011年7月27日 优先权日2010年7月29日
发明者筱崎昌浩 申请人:三菱重工业株式会社