電池系統、具備其的車輛以及電池系統的限流狀態檢測法的製作方法

2023-06-18 10:51:26

專利名稱：電池系統、具備其的車輛以及電池系統的限流狀態檢測法的製作方法
技術領域：
本發明主要涉及最適於對使車輛行駛的電動機提供電力的車輛用電源裝置的電 池系統、具備此電池系統的車輛以及電池系統的限流狀態檢測方法，尤其是涉及將多個電 池元件並聯連接和串聯連接而使輸出或電池容量增大的電池系統、具備此電池系統的車輛 以及電池系統的限流狀態檢測方法。
背景技術：
電池系統能夠通過將電池元件串聯連接來提高輸出電壓，或者通過將電池元件並 聯連接來增大輸出總電流及充電容量。因此，向車輛行駛的電動機提供電力並要求大輸出、 大容量的電池系統是將多個電池元件串聯連接或並聯連接。這樣的電池系統，在通過電動 機給車輛加速或在使車輛行駛的狀態下進行放電以向電動機提供電力，且在剩餘容量變少 的狀態下，通過發電機或外部的充電器進行充電。另外，在車輛的再生制動中，也可用發電 機進行充電。對於將多個電池元件並聯連接的大電流、大容量特性的電池系統而言，重要的 是使並聯連接的各電池元件中均等地流動電流，並在相同的狀態下使用。電池元件的不均 衡是使特定的電池元件劣化的原因。為了防止這種弊端，正在開發用於使並聯連接的電池的電流均等化的電池系統 (參照專利文獻1)。專利文獻1 JP特開2006-345660號公報專利文獻1所述的電池系統中，並聯連接了由多個電池元件串聯連接形成的串聯 電池單元。此電池系統為了在各串聯電池單元中，使電流均等地流動而連接有恆流電路。此 電池系統可使串聯電池單元內流動的電流均等。但是，在電池系統中，隨著使用的電池元件的個數增加，設在任意一個電池元件的 電流切斷部由於某種原因處於切斷狀態的機率也隨之增大。例如，為了安全地使用電池元 件，內置有CID(Current Interrupt Device 電流中斷器件)或PTC(Positive Temperature Coefficient 正溫度係數)元件等的限流(電流限制)元件。這些限流元件，例如，如果電 池元件的內壓變得非常高時就會切斷電流或當電池元件中流動過電流時會切斷或限制電 流，由此來提高電池的安全性。連接有多個具備限流元件的電池元件的電池系統，其通過限流元件切斷或限制已 成為異常狀態的電池元件的電流來提高電池的安全性。例如，在串聯連接有電池單元的電 池系統中，只要任意一個電池元件的電流切斷構件成為切斷狀態，則電池系統中不會流動 電流，因此能簡單地辨別。但是，在並聯連接有多個電池元件的電池系統中，即使特定的電 池元件的電流切斷構件成為切斷狀態，由於與此電池元件並聯連接的其他電池元件中有電 流流動，那麼電池系統整體流動的電流量或電壓值不變，所以不能檢測出電流切斷構件的 切斷狀態。相同地，並不局限於電流的完全切斷狀態，例如，即使PTC元件進行工作(trip)而 使任意一個電池元件的通電量受到限制的情況下，由於與該電池元件並聯連接的其他電池元件中有電流流動，所以不能檢測出限流狀態。或者，不局限於電流切斷構件，在任意一個電池元件中電池元件的連接不良或發 生斷線的情況也相同，由於與產生電流切斷或受限制的電池元件並聯連接的其他電池元件 中有電流流動，所以不能檢測出接觸不良狀態。由此，任意一個電池元件的通電量減少的狀態下，電池系統就不能正常地充放電。 例如，如圖6所示，在將作為並聯連接了 3個電池元件2的並聯電池單元進行串聯連接而成 的電池組中，如果一個電池元件2B的電流切斷部9B成為切斷狀態而不能正常充放電，則只 有並聯連接的2個電池元件2成為被充放電的狀態。由於其他的並聯電池單元是3個電池 單元進行並聯連接，所以電流切斷部9B成為切斷狀態時，並聯電池單元成為以3/2的電流 被充放電的狀態。在限制能充放電的最大電流的電池系統中，特定的電池元件2B成為不能 正常充放電的狀態時，與其並聯連接的電池元件2中成為過電流流動的狀態。電池系統是 基於電池元件的容許電流來確定系統的最大電流的。例如，在並聯連接了 3個電池元件2的 電池系統中，以電池元件2的容許電流的大約3倍作為系統的最大電流。但是，3個電池元 件的1個電流切斷構件9B成為切斷狀態時，2個電池元件成為較大電流流動的狀態。該狀 態下，電池元件的容許電流的2倍的電流成為電池系統的最大電流，最大電流降低為2/3。因此，在將多個電池元件並聯連接的電池系統中，只要檢測出電池元件的電流切 斷部的切斷狀態，就將電池系統的最大電流限制得較小或者停止充放電，由此能夠安全地 充放電。例如，在混合動力車所使用的電池系統中，在檢測出電池元件的電流切斷部的切斷 狀態下，僅許可利用電池系統來進行發動機的啟動，停止基於電池系統的行駛、即停止充電 或放電，對駕駛員提示「電池異常」或「送修理廠」等的顯示，由此可安全利用。但是，在圖6所示的電池系統中，通過電壓檢測部4B來測量被串聯連接的電池元 件的整個單元的電壓時可知，即使電流切斷部9B成為切斷狀態，其電壓值也幾乎沒有變 化，因此，不能檢測出該故障。另外，即使是在專利文獻1的電池系統中，也不能檢測出構成 串聯電池單元的電池元件的電流切斷部的切斷狀態，從而出現不能保證基於電池元件的電 流切斷部的切斷狀態來實現安全充放電這樣的缺陷。另外，該問題不僅僅在如圖6所示的將一個電池元件並聯連接的構成中發生，而 且在對多個電池元件列進行並聯連接得到的構成中也同樣發生，該電池元件列是將多個電 池元件串聯連接而得到的。例如，如圖7所示，在將多個電池元件串聯連接形成的電池元件 列進行並聯連接的電池系統中，即使在任意一個電池元件列(在圖7中，中央的電池元件 列)中通電量減少或者成為電流被切斷的狀態，也不能根據電池系統整體的電壓或電流而 檢測出該異常。

發明內容
本發明是為了解決上述問題而進行的。本發明的主要目的在於提供一種電池系 統及具備該電池系統的車輛、以及電池系統的限流狀態檢測方法，其中通過在將多個電池 元件並聯連接來增大輸出電流，同時可靠地檢測並聯連接的電池元件的電流切斷構件的切 斷狀態，從而可以保證更高的安全性。為了解決上述問題，根據第一側面涉及的電池系統，該電池系統具有由多個電池 元件並聯連接形成的並聯電池單元的電池組，所述電池元件具有限流構件，所述電池系統還具備檢測部，其檢測並聯電池單元的電壓和電流，並運算各並聯電池單元的電流的累計 值；存儲部，其存儲有與所述檢測部所運算的並聯電池單元的電流的累計值對應的基準電 壓；和判斷部，其從所述存儲部中讀取與所述檢測部所檢測出的累計值對應的基準電壓，並 比較該基準電壓和所述檢測部所檢測出的所述並聯電池單元的檢測電壓，在檢測電壓與基 準電壓的差比設定值大的狀態下，判斷所述電池元件的限流構件的限流狀態。由此，可以在 電池系統側識別現有技術中無法檢測出的限流構件的限流狀態。另外，根據第二側面涉及的電池系統，所述檢測部能夠對規定的時間內、或者從充 電開始到充電結束的期間、或者從放電開始到放電結束的期間、或者電流的累計值成為設 定值為止的期間的各並聯電池單元的電流的累計值進行檢測，來判斷電池元件的限流構件 的限流狀態。另外，根據第三側面涉及的電池系統，能夠將所述檢測部檢測出的各並聯電池單 元的電流的累計值，作為電流的積分值和補償係數的乘積構成的剩餘容量。另外，根據第四側面涉及的電池系統，所述限流構件是CID (CurrentInterrupt Device 電流中斷器件)，所述判斷部能夠判斷CID的切斷狀態。另外，根據第五側面涉及的電池系統，所述限流構件是PTC (PositiveTemperature Coefficient 正溫度係數)元件，所述判斷部能夠判斷PTC元件的限流狀態。另外，根據第六側面涉及的電池系統，所述限流構件是電池元件的連接不良或斷 線，所述判斷部能夠判斷電池元件的連接不良或斷線。另外，根據第七側面涉及的電池系統，所述電池元件是鋰離子二次電池。另外，根據第八側面涉及的電池系統，所述電池組是向讓車輛行駛的電動機供給 電力的電源。另外，根據第九側面涉及的電池系統，該電池系統包括具有由多個電池元件並聯 連接形成的並聯電池單元的電池組，所述電池元件具有限流構件，所述電池系統還具備檢 測部，其檢測各並聯電池單元的電壓；和判斷部，其比較所述檢測部所檢測出的各並聯電池 單元的電壓和其他的並聯電池單元的電壓，並檢測電壓差，以判斷電壓差比規定的設定值 大的並聯電池單元的電池元件的限流構件的限流狀態。另外，根據第十側面涉及的電池系統，能夠設置具備上述電池系統的車輛。另外，根據第十一側面涉及的電池系統的限流狀態檢測方法，檢測所述電池系統 的電池元件的限流構件的限流狀態，該電池系統具有由多個所述電池元件並聯連接形成的 並聯電池單元的電池組，所述電池元件具有所述限流構件，所述電池系統的限流狀態檢測 方法包括通過檢測部檢測各並聯電池單元的電壓和電流，並運算各並聯電池單元的電流 的累計值的步驟；從預先存儲有與累計值對應的並聯電池單元的基準電壓的存儲部中讀取 該基準電壓，並比較該讀取的基準電壓和所述檢測部所檢測出的所述並聯電池單元的檢測 電壓，在檢測電壓與基準電壓的差比設定值大時，判斷所述電池元件的限流構件的限流狀 態。上述的電池系統的特點是通過並聯連接多個電池元件，將輸出電流或電流容量 增大的同時可靠地檢測出並聯連接的電池元件的限流狀態，從而保證安全性。對於該電池 系統能檢測出電池元件的限流狀態的動作原理，基於圖6來進行說明。在該圖中，假設中央 的電池元件處於限流構件9B的限流狀態(在該例中，使CID工作來切斷電流)。電池元件成為限流狀態時，在並聯連接狀態下，充電電流就流入到兩側的電池元件中，由於該充電電 流的流入而導致電壓上升的比例較小，不易識別，而且並聯數越大，該傾向越顯著。例如，在通過作為限流構件9B的CID而導致電流被切斷、中央的電池元件成為不 能充電的狀態下，或者PTC元件進行工作(trip)而電阻值變大的狀態下，充電電流僅分流 至兩側的電池元件從而被充電。在這種狀態下，兩側的電池元件的充電電流變大。以大的 充電電流而被充電的兩側的電池元件，其被充電的容量變大。因此，包含有成為限流狀態的 電池元件的並聯電池單元，存在電壓相對於充電容量的上升變大的傾向。相反，在電池組放電的狀態下，對於因限流狀態而使中央的電池元件的剩餘容量 不能被利用的並聯電池單元，來自兩側的電池元件的放電容量變大，電壓相對於放電容量 的降低變大。如此，對於包含有成為限流狀態的電池元件的並聯電池單元而言，在被充電和 被放電的狀態下，相對於電池組的充電容量和放電容量，其電壓改變的比例較正常並聯電 池單元而發生變化。但是電流被切斷的電池元件不能充電，其被充電的容量近乎為零。在此，本發明的電池系統將與正常並聯電池單元的充電或者放電的容量相對應的 電壓變化，作為基準電壓進行存儲。在電池組被充放電的狀態下，對所充電或放電的容量和 電壓進行檢測。所有的電池元件均不是限流狀態的並聯電池單元中，所檢測出的電壓與基 準電壓一致。對於任意一個電池元件成為限流狀態的並聯電池單元，因為限流狀態而使實 質上所充放電的容量發生變化，被檢測出的電壓或電壓的變化量與基準電壓或電壓變化基 準量不同。因此，通過檢測並聯電池單元的充放電容量和電壓，並比較與充放電的容量對應 的基準電壓和檢測電壓，或者比較電壓的變化量與電壓變化基準量，從而能夠檢測出電池 元件的限流狀態的發生。尤其是，該電池系統，不僅僅對並聯電池單元的電壓進行比較，而 且將與所充放電的容量對應的電壓和基準電壓進行比較來判斷限流狀態，由此，能夠可靠 地檢測電池元件的限流狀態，能夠實現對電池組的安全充放電的特徵。


的框圖<
圖1是表示一實施方式的電源裝置的框圖。 圖2是表示對限流狀態進行判斷的順序的流程圖。
圖3是表示在通過發動機和電動機行駛的混合動力車中搭載有電源裝置的示例
圖4是表示在僅通過電動機行駛的電動車中搭載有電源裝置的示例的框圖。 圖5是表示變形例的電源裝置的框圖。
圖6是表示並聯連接的電池元件的一部分成為限流狀態的示意圖。 圖7是表示對多個電池元件串聯連接形成的串聯電池單元進行並聯連接而得到
的電池系統中成為限流狀態的樣子的示意圖,圖中100、100B、100C1IB2、2B3
電源裝置 並聯電池單元 串聯電池單元 電池元件 電流檢測電路
4、4B電壓檢測電路
5檢測部
6存儲部
6a參照區域
6B暫時存儲區域
7判斷部
8控制部
9、9B限流構件
10電池組
11連接器
50車輛側負載
51DC/AC逆變器
52電動機
53發電機
55發動機
EV, HV車輛
具體實施例方式以下，根據附圖來說明本發明的實施方式。其中，以下所示出的實施方式中，例示 了用於具體化本發明的技術思想的電池系統、具備此電池系統的車輛以及電池系統的限流 狀態檢測方法，但是，本發明並非將電池系統、具備此電池系統的車輛以及電池系統的限流 狀態檢測方法特定為以下所述。而且，技術方案中所示的構件也不僅由實施方式的構件來 特定。尤其是實施方式中所記載的構成構件的尺寸、材質、形狀以及其相對配置關係等，如 果沒有對其特別地特定敘述，本發明的範圍並不僅限於實施方式所述，而其僅僅只是說明 例。另外，在各個附圖中所示構件的大小和位置關係等，為了便於說明而適當地進行誇張。 還有，在以下的說明中，相同名稱、符號表示相同的構件或者同質的構件，並適宜省略其詳 細說明。另外，構成本發明的每一要素，能夠以相同的構件構成多個要素，以一個構件兼用 作多個要素。反之，一個構件的功能能夠由多個構件進行分擔來實現。另外，一部分的實施 例、實施方式中所說明的內容也可被利用於其他的實施例、實施方式。作為本發明的一實施方式所涉及的電池系統，基於圖1、2，以適用於車載用的電源 裝置為例進行說明。在這些圖中，圖1是表示電源裝置的框圖。圖2是表示對限流狀態進 行判斷的順序的流程圖。這些圖所示的電源裝置100，其主要適用於通過發動機和電動機的 雙方來行駛的混合動力車和僅通過電動機行駛的電動車等的電動車輛的電源。另外，本發 明的電源裝置，也可適用於混合動力車和電動車以外的車輛，還可適用於電動車輛以外的 要求大輸出的用途。圖1的車輛用的電源裝置100是混合動力車、燃料電池車、電動車等的車輛所搭載 的，對作為車輛側負載50而被連接的電動機52進行驅動以使車輛行駛。如圖1所示，車輛 側負載50，在輸入側與DC/AC逆變器51連接，在輸出側與電動機52和發電機53連接。DC/ AC逆變器51將行駛用電池1的直流轉換成三相交流，並控制向電動機52的電力供給。另外，還將發電機53的輸出轉換成直流，用於對電源裝置100的行駛用電池1進行充電。另外，車輛側負載在DC/AC逆變器的輸入側與升降壓變換器連接，將電源裝置的 輸出電壓進行升壓後提供給電動機。該車輛側負載通過升降壓變換器將電源裝置的輸出電 壓進行升壓後，並經由DC/AC逆變器提供給電動機，並且通過DC/AC逆變器將發電機的輸出 轉換成直流，再通過升降壓變換器進行降壓後，對行駛用電池進行充電。圖1所示的車輛用的電源裝置100具有對車輛側負載50的電動機52提供電力 的電池組10、用於檢測電池組10的電流的電流檢測電路3、用於檢測電池元件2的電壓的 電壓檢測電路4、以及根據該電壓檢測電路4所檢測出的檢測電壓和電流檢測電路3所檢 測出的電流來判斷電池元件2的限流狀態的判斷部7、存儲基準信息的參照區域6a、連接器 11、對連接器11的開閉進行控制的控制部8。通過電流檢測電路3和電壓檢測電路4，構成對各並聯電池單元的電壓和電流進 行檢測、並且對各並聯電池單元1的電流的累計值進行運算的檢測部5。另外，判斷部7，從 參照區域6a中讀取與該檢測部5所檢測出的累計值相對應的基準電壓，並對基準電壓和通 過檢測部5檢測出的並聯電池單元的檢測電壓進行比較，在檢測電壓和基準電壓的差比設 定值大的狀態下，判斷電池元件2的限流狀態。(存儲部6)存儲部6具有參照區域6a和暫時存儲區域6b。參照區域6a存儲有與通過檢測部 5運算出的並聯電池單元1的電流的累計值相對應的基準電壓。該參照領域6a可利用ROM 或E2PR0M等的非易失性存儲器等。另外，暫時存儲區域6b是暫時保存數據的區域，可利用 RAM等的易失性存儲器等。另外，在圖1的示例中，雖然存儲部6是以與判斷部7不同的構 件來構成，但能夠以與判斷部7相同的構件來構成。例如，可利用將半導體存儲元件組裝到 一個封裝件中得到的晶片或IC等。該存儲部6的參照區域6a中，預先保存有通過對電壓值變化和電流累計值變化的 關係進行測量而得到的基準數據。基準數據是以表或計算式等的方式進行保存。(檢測部5)檢測部5除了檢測各並聯電池單元1的電壓和電流以外，還具有對電壓值的變化 及電流累計值(SOC)的變化進行計算的功能。檢測部5所檢測出的各並聯電池單元1的電 流的累計值為電流的積分值和補償係數的乘積構成的剩餘容量。另外，檢測部5對在規定的時間內、或者從充電開始到充電結束的期間、或者從放 電開始到放電結束的期間、或者電流的累計值成為設定值為止的期間中的各並聯電池單元 的電流的累計值進行檢測，來判斷電池元件2的限流狀態。另外，在該示例中，檢測部具有運算電壓值變化或電流累計值變化的功能，但是， 也可使判斷部具備這些功能。在此，以各不相同的構件來構成檢測部和判斷部，但也可以統 合為一個構件。同樣，也可將判斷部和控制部統合為一個構件，可適宜地對任意的構成構件 進行統合、分割。(判斷部7)判斷部7基於檢測部5所檢測出的實際測量值和存儲部6所保存的基準數據來判 斷電池元件2的限流狀態。並且，判斷部7也可以對檢測部5所檢測出的各並聯電池單元 的電壓和其他的並聯電池單元的電壓進行比較，檢測出電壓差，以對電壓差大於設定值的並聯電池單元的電池元件的限流狀態進行判斷。並將判斷結果發送給控制部8，控制部8基 於判斷結果，進行以下適當的處理，即與車輛側進行通信以限制充放電電流等。(電池組10)電池組10經由DC/AC逆變器51來驅動車輛行駛的電動機52。為了能提供給電動 機52大電力，電池組10將多個可充電的電池元件2並聯連接形成的並聯電池單元1以多 個串聯連接來提高輸出電壓。電池元件2使用鎳氫電池或鋰離子二次電池。但是，電池可 使用鎳鎘二次電池等能充電的所有電池。電池組10為了能對電動機52供給大電力，例如， 將輸出電壓增高至100V至400V。(限流構件9)限流構件9與電池元件2串聯連接。限流構件9在各並聯電池單元1中，對應於並 聯連接的每個電池元件2而設置。對於限流構件9，可利用CID和PTC元件，優選利用CID。 CID是被稱為電流中斷器件，當電池元件成為過電流放電狀態或者過電流充電狀態等的異 常狀態時，因電池內壓的異常上升而進行動作使得電流切斷。如圖1的示例中，為了便於說 明，在電池元件2的外部圖示了 CID，但是，一般來說，CID被內置於電池元件2中。當然，也 可將CiD等電流切斷單元作為以外設的方式連接於電池元件的其他構件。另外，PTC元件是電池元件的發熱引起電阻值上升、用以限制通電量的元件。CID 一般是在緊急度高的異常時作為保護元件來使用，一旦電流被切斷將不可恢復，但PTC元 件，在溫度降低時電阻值降低，能夠在通常動作中恢復原狀。另外，也可以並用PTC元件和 CID,在電池元件輕度溫度上升時通過PTC元件來保護，電池元件更高的溫度上升時，設定 工作開始溫度使CID工作。另外，限流構件並不限於是有意地限制或切斷電流的構件，也可以是非預想的接 觸不良或斷線的情形。例如，發生電接觸不良或斷線時，使特定的電池元件的通電量降低或 切斷，與上述相同的症狀，即由於多個電池元件並聯連接，從而不能檢測出該狀態而導致發 生問題。即使在這種情況下，也可通過後述的判斷單元來檢測限流狀態，從而能掌握在電池 系統側由於斷線或接觸不良等引起的限流，進而能採取恰當的使充放電電流降低的措施。(連接器11)圖1的電源裝置100在電池組10的正負輸出側連接有連接器11。連接器11在使 車輛行駛時成為導通，即車輛的點火開關為導通狀態下被切換為導通，在不讓車輛行駛的 狀態下而切換為截止。圖1的電源裝置100在電池組10的正負輸出側連接有連接器11，但 也可僅設置於正負輸出側的其中一方。(限流狀態檢測方法)根據上述的構成，電源裝置100能夠檢測出利用了並聯連接電池元件2而得到的 電池組的電池系統中的限流狀態。以下，基於圖2的流程圖來說明進行檢測限流狀態的順序。首先，在步驟Sl中，通過檢測部5對各並聯電池單元的電壓和電流進行實際測量。 在此，通過檢測部5的電壓檢測電路4，對電池元件2被並聯連接的並聯電池單元1的電壓 進行測量，並且通過電流檢測電路3來測量電流。另外，電壓或電流的檢測是以規定的周期 或者定時來進行的。例如，以0. 5秒 5秒的間隔來進行檢測。接著，在步驟S2中，根據需要來累計電流並運算電池的剩餘容量(SOC =State of由檢測部5來進行，所獲得的電壓值以及電流累計值作為並聯電池單元1 的實際測量剩餘容量以時序列的形式被保存在存儲部6的暫時存儲區域6b中。另外，也可 以在計算、判斷時，取代SOC而利用電流的累計值。另外，也能在不採用電流的累計值的方 法中省略該步驟。在步驟S3中，從存儲部6中讀取對應於累計值的並聯電池單元1的基準電壓。在 此，是從存儲部6的參照區域6a預先存儲的表示電壓值變化和電流累計值變化的關係的基 準數據中讀取相對應的值。在步驟S4中，判斷部7對所讀取出的基準數據和並聯電池單元的實際測量值進行 比較。在此，判斷部7從存儲部6取得與根據實際測量值而取得的與電流累計值變化相當 的、應有的電壓變化的基準數據，並比較基準數據和基於實際測量值的電壓變化。其後，對 該差是否超過預先設定的閾值進行判斷。在該差比設定值大時，前進到步驟S5，判斷為因限 流構件9的工作而導致電池元件2的限流狀態發生，對控制部8進行必要的處理。另外，該 差比設定值小時，判斷為未發生限流狀態，進而回到步驟Sl，重複上述步驟。這樣，電源裝置 即使在現有技術難以實現的並聯連接的電池元件中，也能夠高效地檢測出限流狀態。另外，除利用電流累計值的方法以外，例如，也可以構成為對與其他的並聯連接 電池組的電壓進行比較，在該差分為某個既定值以上的差時，判斷發生了限流狀態。現有技術的多個電池元件並聯連接方式的電池系統中，一個以上的電池元件發生 限流狀態時，因為電流流入周圍的電池元件中，僅以電壓值的變化則難以檢測出限流狀態。 因此，在上述的電源裝置中，對並聯電池單元的容量或者電壓的變化進行監測，預先記錄在 正常情況下所預測的容量或者電壓的變化，通過比較來判斷異常。換而言之，通過對電流向 並聯電池單元的電池元件的進出進行計算，並監測與預測的容量或者電壓變化的偏差，在 超過所設定的閾值時刻，則判斷為發生異常，由此，能夠構築安全的電池系統。以上的車輛用的電源裝置是被搭載於通過發動機和電動機雙方進行行駛的混合 動力車或插入式混合動力車(plug in hybrid car)、或者僅通過電動機進行行駛的電動車 等的電動車輛，其作為這些車輛的電源來使用。圖3表示在通過發動機55和電動機52雙方進行行駛的混合動力車上搭載有車輛 用的電源裝置100B的示例。該圖所示的車輛HV具有讓車輛HV行駛的發動機55和行駛 用的電動機52、向電動機52供給電力的車輛用的電源裝置100B、給車輛用的電源裝置100B 的電池充電的發電機53。車輛用的電源裝置100B經由DC/AC逆變器51而與電動機52和 發電機53相連接。車輛HV在車輛用的電源裝置100B的電池進行充放電的同時，利用電動 機52和發動機55雙方來進行行駛。在發動機效率低的區域，例如，加速時或低速行駛時， 電動機52被驅動以使車輛行駛。從車輛用的電源裝置100B向電動機52供給電力，來驅動 該電動機52。發電機53由發動機55所驅動，或者通過對車輛剎車時的再生制動而被驅動， 對車輛用的電源裝置100B的電池進行充電。另外，圖4所示的是，搭載於僅通過電動機52進行行駛的電動車上的車輛用的電 源裝置100C的示例。該圖所示的車輛EV具有讓車輛EV行駛的行駛用的電動機52、提 供給該電動機52電力的車輛用的電源裝置100C以及對該車輛用的電源裝置100C的電池 進行充電的發電機53。從車輛用的電源裝置100B向電動機52供給電力，來驅動該電動機 52。發電機53由車輛EV的再生制動時的能量驅動，對車輛用的電源裝置100C的電池進行充電。另外，在上述圖1的構成中，將各限流構件9與一個電池元件2串聯連接後，多個 並聯連接而形成並聯電池單元1，但是，本發明並不僅限於這種構成，如圖5所示，即使在將 多個電池元件2串聯連接形成的串聯電池單元IB進行多個並聯連接的構成中，也同樣可以 適用本發明。在這種情況下，限流構件9按照每一串聯電池單元IB來設置就足夠了。如上所述，在並聯連接了一個以上電池元件的電池系統中，一個以上的限流構件 進行工作(CID等工作，或者發生接觸不良)的情況下，利用對應的電池元件的充放電容量 降低的狀況，對充放電時並聯電池單元的電壓的變化進行監視，由此能夠對斷線的發生和 CID是否斷開等進行判斷。例如，在並聯連接4個電池元件的情況下，因為其中一個元件出 現斷線或者CID的斷開，從而充放電容量成為3/4。其結果，每一個元件的電流成為4/3，電 壓的變化量變大，因此能夠檢測出限流狀態。通過該方法，可在電池系統側判斷現有技術中 不能檢測出的並聯連接的電池元件的斷線或CID的動作這樣的異常發生，並切換為恰當的 控制，由此可安全地使用電池系統。產業上的利用可能性本發明的電池系統、具備有該電池系統的車輛以及電池系統的限流狀態檢測方法 適用於能切換EV行駛模式和HEV行駛模式的插入式混合動力電動車、或混合動力電動車、 電動車等的電源裝置。
權利要求
1.一種電池系統，其具有電池組，所述電池組具有由多個電池元件並聯連接形成的並 聯電池單元，所述電池元件具有限流構件，所述電池系統的特徵在於，具備檢測部，其檢測並聯電池單元的電壓和電流，並運算各並聯電池單元的電流的累計值；存儲部，其存儲有與所述檢測部所運算出的並聯電池單元的電流的累計值對應的基準 電壓；和判斷部，其從所述存儲部中讀取與所述檢測部所檢測出的累計值對應的基準電壓，並 比較該基準電壓和所述檢測部所檢測出的所述並聯電池單元的檢測電壓，在檢測電壓與基 準電壓的差比設定值大的狀態下，判斷所述電池元件的限流構件的限流狀態。
2.根據權利要求1所述的電池系統，其特徵在於所述檢測部，對規定的時間內、或者從充電開始到充電結束的期間、或者從放電開始到 放電結束的期間、或者電流的累計值成為設定值為止的期間內的各並聯電池單元的電流的 累計值進行檢測，來判斷電池元件的限流構件的限流狀態。
3.根據權利要求1或2所述的電池系統，其特徵在於所述檢測部檢測出的各並聯電池單元的電流的累計值，是電流的積分值和補償係數的 乘積構成的剩餘容量。
4.根據權利要求1至3中的任意一項所述的電池系統，其特徵在於 所述限流構件是電流中斷器件，所述判斷部判斷所述電流中斷器件的切斷狀態。
5.根據權利要求1至3中的任意一項所述的電池系統，其特徵在於 所述限流構件是正溫度係數元件，所述判斷部判斷所述正溫度係數元件的限流狀態。
6.根據權利要求1至3中的任意一項所述的電池系統，其特徵在於 所述限流構件是電池元件的連接不良或斷線，所述判斷部判斷所述電池元件的連接不良或斷線。
7.根據權利要求1至6中的任意一項所述的電池系統，其特徵在於 所述電池元件是鋰離子二次電池。
8.根據權利要求1至7中的任意一項所述的電池系統，其特徵在於 所述電池組是對使車輛行駛的電動機供給電力的電源。
9.一種電池系統，其具有電池組，所述電池組具有由多個電池元件並聯連接形成的並 聯電池單元，所述電池元件具有限流構件，所述電池系統的特徵在於，具備檢測部，其檢測各並聯電池單元的電壓；和判斷部，其比較所述檢測部所檢測出的各並聯電池單元的電壓和其他並聯電池單元的 電壓，並檢測電壓差，以判斷電壓差比規定的設定值大的並聯電池單元的電池元件的限流 構件的限流狀態。
10.一種車輛，其特徵在於，具有權利要求1至9中的任意一項所述的電池系統。
11.一種電池系統的限流狀態檢測方法，是檢測所述電池系統的電池元件的限流構件 的限流狀態的方法，其中所述電池系統包括具有由多個所述電池元件並聯連接形成的並聯電池單元的電池組，所述電池元件具有所述限流構件， 所述限流狀態檢測方法包括通過檢測部檢測各並聯電池單元的電壓和電流，並運算各並聯電池單元的電流的累計 值的步驟；和從預先存儲有與累計值對應的並聯電池單元的基準電壓的存儲部中讀取相應的基準 電壓，並比較該讀取出的基準電壓和所述檢測部所檢測出的所述並聯電池單元的檢測電 壓，在檢測電壓與基準電壓的差比設定值大時，判斷所述電池元件的限流構件的限流狀態。
全文摘要
通過多個具有限流構件的電池元件並聯連接，將輸出電流或電流容量增大的同時可靠地檢測出並聯連接的電池元件的限流構件的限流狀態以保證安全性。電池系統具有由多個電池元件(2)並聯連接的並聯電池單元(1)進行串聯連接形成的電池組(10)，該電池系統具備檢測部(5)，其檢測各並聯電池單元(1)的電壓和電流，並運算各並聯電池單元(1)的電流的累計值；存儲部(6)，其存儲有與檢測部(5)所運算的並聯電池單元(1)的電流的累計值對應的基準電壓；判斷部(7)，其從存儲部(6)中讀取與檢測部(5)所檢測出的累計值對應的基準電壓，並比較該基準電壓和檢測部(5)所檢測出的並聯電池單元(1)的檢測電壓，在檢測電壓與基準電壓的差比設定值大的狀態下判斷電池元件(2)的限流構件(9)的限流狀態。
文檔編號H01M10/42GK102104176SQ20101058280
公開日2011年6月22日 申請日期2010年12月6日 優先權日2009年12月22日
發明者橫谷和展 申請人:三洋電機株式會社