專利名稱：狀態(tài)管理裝置、蓄電元件的均衡化方法
技術領域：
本說明書所公開的發(fā)明涉及對多個蓄電元件中所充放電的容量進行均衡化(均等化)的技術。
背景技術：
從以往，利用了可反復使用的蓄電元件。蓄電元件通過對充電與放電進行反復而能多次使用，較之于不能充放電的電池，更加保護環(huán)境且通過應用于電動車等擴寬了其使用領域。在使用多個蓄電元件的裝置中，因各蓄電元件的初始容量或劣化速度的參差不齊 等，蓄電元件的容量有時變得不均衡。若蓄電元件的容量變得不均衡，則有時在充電時，I個或幾個蓄電元件的電壓會先于或晚于其他的蓄電元件達到滿充電電壓從而充電結束，不能對全部的蓄電兀件充分地充電。另外，有時在放電時，I個或幾個蓄電兀件的電壓先于或晚于其他的蓄電元件達到放電結束電壓從而放電結束，不能用盡在全部的蓄電元件中所充電的電力。如此，若蓄電元件的容量變得不均衡，則不能最大限度地發(fā)揮出蓄電元件的容量?，F(xiàn)有技術中，使用電阻等放電電路來對容量不均衡的二次電池進行放電來使二次電池的容量均衡的技術是公知的(例如，引用文獻I)。在該技術中，通過根據(jù)在無電流狀態(tài)下所得到的二次電池的電壓信息求取二次電池的剩余能量容量，并基于其容量差對各二次電池進行放電，來均衡化二次電池的容量。專利文獻1:日本特開2011-19329號公報近年，鐵橄欖石(才U e >鉄)系鋰離子二次電池(以下，鐵橄欖石系電池)作為電動車等的二次電池受到關注。鐵橄欖石系電池是鋰離子電池的一種，在正極使用了橄欖石型磷酸鐵(才U E >型彡 >酸鉄)，負極例如使用了石墨系材料等。故而，在鐵橄欖石系電池中，無需使用鈷系的電極材料作為電極，較之于使用鈷系的電極材料的二次電池，具有成本便宜且安全性高的優(yōu)點。在鐵橄欖石系電池中，通過與負極的組合而具有穩(wěn)定(plateau)區(qū)域，例如在使用石墨系材料作為負極的情況下，具有表示二次電池的剩余容量的SOC從10%到90%的寬的穩(wěn)定區(qū)域，這是公知的。在此，穩(wěn)定區(qū)域是指，即使二次電池SOC變化，二次電池的電壓也大致恒定的區(qū)域。在穩(wěn)定區(qū)域中，難以根據(jù)蓄電元件的電壓信息來估計蓄電元件的容量。故而，在使用蓄電元件的電壓信息來對蓄電元件的容量進行均衡化的情況下，期望使用穩(wěn)定區(qū)域以外的區(qū)域來對蓄電元件的容量進行均衡化的技術。另一方面，鐵橄欖石系電池具有電壓相對于剩余容量的增加而急劇增加的區(qū)域(以下，稱為變化區(qū)域)，例如在使用了石墨系材料作為負極的情況下，在表示二次電池的剩余容量的SOC為10%以下的區(qū)域、以及90%以上的區(qū)域中成為變化區(qū)域，這是公知的。如此，在SOC較高的區(qū)域中具有變化區(qū)域的二次電池等蓄電元件中，例如即使在充電中根據(jù)該變化區(qū)域中所取得的蓄電元件的電壓信息來使蓄電元件放電以想使蓄電元件均衡化，在蓄電元件的均衡化結束前，蓄電元件的充電也會結束。在現(xiàn)有技術中，與蓄電元件的充電的結束同時地也使蓄電元件的放電結束，因此在上述情況下不能對蓄電元件充分地放電從而難以對蓄電元件的容量進行均衡化。

發(fā)明內(nèi)容
在本說明書中，公開對多個蓄電元件中所充電的容量進行均衡化的技術。在本說明書中公開的狀態(tài)管理裝置對串聯(lián)連接的多個蓄電元件的狀態(tài)進行管理，所述狀態(tài)管理裝置具備電壓測量部，其對各蓄電元件的電壓單獨地測量；放電部，其對所述各蓄電元件單獨地放電；以及均衡化控制部，其對所述放電部進行控制，當充放電中的所述各蓄電元件的電壓達到基準電壓時，所述均衡化控制部使該蓄電元件的放電開始。在該狀態(tài)管理裝置中，由于當充放電中的各蓄電元件的電壓達到基準電壓時使該蓄電元件的放電開始，因此較之于其他的蓄電元件的電壓達到基準電壓之后再使作為對象的蓄電元件的放電開始的現(xiàn)有技術，能提前作為對象的蓄電元件的放電開始時期。故而，能易于確保用于均衡化蓄電元件的放電時間地對多個蓄電元件的容量進行均衡化。在上述的狀態(tài)管理裝置中，可以構成為，所述狀態(tài)管理裝置還具備存儲部，其與所述各蓄電元件的電壓達到所述基準電壓的位次對應關聯(lián)地存儲有放電時間，所述均衡控制部歷經(jīng)與所述各蓄電元件的電壓達到所述基準電壓的位次對應關聯(lián)地被存儲了的所述放電時間使該蓄電元件放電。在該狀態(tài)管理裝置中，由于預先使用存儲部中所存儲的放電時間來使蓄電元件放電，因此能容易且早期地決定各蓄電元件的放電時間。在上述的狀態(tài)管理裝置中，可以構成為，在所述多個蓄電元件處于充電中的情況下，所述放電時間隨所述位次變高而被設定得較長，也可以構成為，在所述多個蓄電元件處于放電中的情況下，所述放電時間隨所述位次變低而被設定得較長。根據(jù)該狀態(tài)管理裝置，通過對容量較大的蓄電元件設定較長的放電時間，能對多個蓄電元件中被充放電的容量進行均衡化。在上述的狀態(tài)管理裝置中，可以構成為，對所述多個蓄電元件的充放電反復進行多次，所述均衡化控制部使用所述存儲部中所存儲的所述放電時間來反復所述放電部的控制。根據(jù)該狀態(tài)管理裝置，通過多次使用該放電時間來反復控制，能精度良好地均衡化多個蓄電元件中所充放電的容量。在上述的狀態(tài)管理裝置中，可以構成為，所述狀態(tài)管理裝置還具備計時部，其對從任一蓄電元件的電壓達到所述基準電壓起至其他的蓄電元件的電壓達到所述基準電壓為止的時間差進行計時，所述均衡化控制部基于在本次的充放電中由所述計時部計時而得到的所述時間差，來對在下次的充放電中使用的所述存儲部的所述放電時間進行更新。根據(jù)該狀態(tài)管理裝置，通過對存儲部中所存儲的放電時間進行更新，能設定與蓄電元件的特性相應的放電時間，能精度良好地均衡化多個蓄電元件中所充放電的容量。在上述的狀態(tài)管理裝置中，可以構成為，所述狀態(tài)管理裝置還具備計時部，其對從任一蓄電元件的電壓達到所述基準電壓起至其他的蓄電元件的電壓達到所述基準電壓為止的時間差進行計時，所述均衡化控制部歷經(jīng)與所述時間差對應的放電時間使所述蓄電元件放電。在該狀態(tài)管理裝置中，使用至各蓄電元件的電壓達到基準電壓為止的時間差來設定放電時間。根據(jù)該狀態(tài)管理裝置，能基于與時間差對應的蓄電元件的容量差來設定各蓄電元件的放電時間，能精度良好地均衡化多個蓄電元件中所充放電的容量。在上述的狀態(tài)管理裝置中，所述多個蓄電元件包括第I蓄電元件和第2蓄電元件，所述均衡化控制部既可以構成為在所述多個蓄電元件處于充電中的情況下，歷經(jīng)與從所述第I蓄電元件的電壓達到基準電壓起至所述第2蓄電元件的電壓達到基準電壓為止的第I時間差對應的放電時間使所述第I蓄電元件放電，也可以構成為在所述多個蓄電元件處于放電中的情況下，歷經(jīng)與從所述第I蓄電元件的電壓達到基準電壓起至所述第2蓄電元件的電壓達到基準電壓為止的第I時間差對應的放電時間使所述第2蓄電元件放電。根據(jù)該狀態(tài)管理裝置，由于使用第I時間差來設定使第I蓄電元件和第2蓄電元件均衡化的放電時間，因此能對第I蓄電元件和第2蓄電元件中所充放電的容量進行均衡化。在上述的狀態(tài)管理裝置中，可以構成為，所述狀態(tài)管理裝置還具備電流測量部，其測量充放電中的對所述多個蓄電元件的充放電電流，所述均衡化控制部對所述第I時間差乘以所述充放電電流來計算與所述第I時間差對應的容量差，并將所述容量差除以對應的蓄電元件的均衡化放電電流來設定所述放電時間。根據(jù)該狀態(tài)管理裝置，由于根據(jù)第I時間差和充放電電流來計算第I蓄電元件與第2蓄電元件的容量差，并根據(jù)該容量差來設定使對應的蓄電元件放電的放電時間，因此能精度良好地均衡化在第I蓄電元件和第2蓄電元件中所充放電的容量。此外，在計算容量差時的“乘以”包含歷經(jīng)第I時間差對充放電電流進行積分的情況，在決定放電時間時的“除以”包含以均衡化放電電流對容量差進行微分的情況。在上述的狀態(tài)管理裝置中，可以構成為，所述計時部對從開始所述多個蓄電元件的充放電起至所述各蓄電元件的電壓達到基準電壓為止的達到時間進行測量，并根據(jù)測量出的所述達到時間來對所述時間差進行計時。根據(jù)該狀態(tài)管理裝置，易于使用測量出的達到時間來對時間差進行計時。在上述的狀態(tài)管理裝置中，可以構成為，在所述放電部的控制結束前，即使對所述多個蓄電元件的充放電結束，所述均衡化控制部仍繼續(xù)所述放電部的控制。根據(jù)該狀態(tài)管理裝置，由于在由均衡化控制部執(zhí)行的放電部的控制結束前即使對蓄電元件的充放電結束也繼續(xù)放電部的控制，因此較之于伴著對蓄電元件的充放電的結束而停止放電部的控制的現(xiàn)有技術，能確保長的放電時間，并能夠對多個蓄電元件中所充放電的容量進行均衡化。在上述的狀態(tài)管理裝置中，可以構成為，所述均衡化控制部在從任一蓄電元件的電壓達到基準電壓起經(jīng)過基準時間后使該蓄電元件放電，而在所述多個蓄電元件的電壓在所述基準時間內(nèi)達到所述基準電壓的情況下，使所有的所述多個蓄電元件均不放電。在基準時間內(nèi)多個蓄電元件的電壓達到了基準電壓的情況下，這些多個蓄電元件中所充放電的容量大致相等。根據(jù)該狀態(tài)管理裝置，由于在此情況下不使各蓄電元件單獨地放電，因此能抑制多個蓄電元件中所充放電的容量之差因放電反而變大的情況。在上述的狀態(tài)管理裝置中，所述蓄電元件是鐵橄欖石系鋰離子二次電池，可以構成為，在所述多個蓄電元件處于充電中的情況下，所述基準電壓被設定為與用于表示所述蓄電元件的剩余容量的SOC的90%以上對應的電壓，也可以構成為，在所述多個蓄電元件處于放電中的情況下，所述基準電壓被設定為與不到用于表示所述蓄電元件的剩余容量的SOC的10%對應的電壓。在鐵橄欖石系鋰離子二次電池中，在SOC為90%以上的區(qū)域中，電壓相對于SOC的增加而急劇升高，蓄電元件的充電有時會在蓄電元件的均衡化結束前結束。另外，在鐵橄欖石系鋰離子二次電池中，在SOC為小于10%的區(qū)域中，電壓相對于SOC的減少而急劇下降，蓄電元件的放電有時會在蓄電元件的均衡化結束前結束。在該狀態(tài)管理裝置中，通過在充放電中的各蓄電元件的電壓達到基準電壓時使該蓄電元件的放電開始來提早該蓄電元件的放電開始時期，能在鐵橄欖石系鋰離子二次電池的SOC小于10%以及90%以上的區(qū)域中設定基準電壓。本發(fā)明還能具體表現(xiàn)為采用上述狀態(tài)管理裝置來實現(xiàn)的蓄電元件的均衡化方法。本說明書中所公開的蓄電元件的均衡化方法對串聯(lián)連接的多個蓄電元件的狀態(tài)進行均衡化，所述蓄電元件的均衡化方法具有電壓測量步驟，對充放電中的各蓄電元件的電壓單獨地測量；以及放電步驟，對所述各蓄電元件單獨地放電，在所述放電步驟中，當所述各蓄電元件的電壓達到基準電壓時,使該蓄電元件的放電開始。另外，在上述的蓄電元件的均衡化方法中，可以構成為，在所述放電步驟中，歷經(jīng)與所述各蓄電元件的電壓達到所述基準電壓的位次對應關聯(lián)地被預先設定的放電時間來使該蓄電元件放電。另外，在上述的蓄電元件的均衡化方法中，可以構成為，所述蓄電元件的均衡化方法還具有計時步驟，對從任一蓄電元件的電壓達到所述基準電壓起至其他的蓄電元件的電壓達到所述基準電壓為止的時間差進行計時，在所述放電步驟中，歷經(jīng)與所述時間差對應的放電時間來使所述蓄電元件放電。根據(jù)本發(fā)明，能對多個蓄電元件中所充放電的容量進行均衡化。


圖1是充電系統(tǒng)(放電系統(tǒng))的框圖。圖2是放電電路的概略圖。圖3是表示第I實施方式的均衡化處理的流程圖。圖4是表示二次電池的充放電特性的圖。圖5是表示二次電池的充放電特性的圖。圖6是表示第2實施方式的均衡化處理的流程圖。圖7是表示第3實施方式的均衡化處理的流程圖。圖8是第3實施方式中的位次與放電時間的對應表。圖9是表示第4實施方式的均衡化處理的流程圖。圖10是第4實施方式中的位次與放電時間的對應表。符號說明10 :充電系統(tǒng)、12 電池組、20 :BMS、22 電流計、24 電壓計、26 :放電電路、30 CPU,42 :計時部、44 :均衡化控制部、50 :二次電池、H1:均衡化放電電流、HT :放電時間、KV
基準電壓、AT:經(jīng)過時間、AY:容量差
具體實施例方式〈實施方式1>以下，使用圖1至圖5來說明本發(fā)明的實施方式I。
1.狀態(tài)判定裝置的構成圖1是表示本實施方式的充電系統(tǒng)(放電系統(tǒng))10的構成的圖。充電系統(tǒng)(放電系統(tǒng))10由電池組12、狀態(tài)管理裝置(以下，BMS) 20以及充電器(負載)18構成。電池組12在內(nèi)部包含串聯(lián)連接的多個二次電池50 (蓄電元件的一例)。電池組12通過與充電器18連接而被充電，并通過與負載18連接而被放電。BMS20對充電中的電池組12的各二次電池50的電壓值V或電流值I等進行監(jiān)視來管理表示二次電池50的充放電狀態(tài)的剩余容量(SOC)，由此對SOC進行均衡化?！?br> 在本實施方式中，示出了使用鐵橄欖石系鋰離子二次電池(以下，鐵橄欖石系電池)來作為二次電池50的例子。該二次電池50是鋰離子電池的一種，在正極使用了橄欖石型磷酸鐵，且在負極使用了石墨系材料。該二次電池50如圖4所示具有如下區(qū)域在SOC為小于10%的充電初始(放電末期)、以及SOC為90%以上的充電末期(放電初始)，電池電壓相對于SOC的增加而急劇上升。另外，還具有如下區(qū)域(以后，稱為穩(wěn)定區(qū)域)在SOC為10%以上且小于90%的充電中期(放電中期)，電池電壓相對于SOC的增加而大致恒定。BMS20包括中央處理裝置(以下，CPU) 30、模擬-數(shù)字變換機(以下，ADC) 34、電流計(電流測量部的一例)22、電壓計(電壓測量部的一例)24、放電電路(放電部的一例)26、以及溫度計28。CPU30內(nèi)置有ROM或RAM等的存儲器(存儲部的一例)32，在存儲器32中存儲有用于對BMS20的各構成的動作進行控制的各種程序。CPU30依照從存儲器32讀出的程序來作為計時部42、均衡化控制部44等發(fā)揮功能，并進行包含放電電路26的BMS20內(nèi)的各部的控制。溫度計28以接觸式或非接觸式來對電池組12的溫度進行測量，并將測量出的溫度存儲于存儲器32。電壓計24，如圖2所示，經(jīng)由布線54與各二次電池50的兩端直接連接，并每隔規(guī)定期間來對充放電中的二次電池50的電壓值V單獨地測量。在電池組12中含有N個(N:2以上)的二次電池50A，50B，…50N，電壓計24對各二次電池50的電壓VA，VB,…VN的電壓值分別進行測量。電壓計24將測量出的這些電壓值V發(fā)送給ADC34。在連接二次電池50和電壓計24的布線54，設有用于對二次電池50單獨地放電的放電電路26。如圖2所示，在放電電路26中，在連接于各二次電池50的兩端的布線54之間設有用于對各二次電池50進行放電的放電電路26A，26B，…26N。各放電電路26由電阻R和開關Q構成。放電電路26的開關Q由作為均衡化控制部44發(fā)揮功能的CPU30控制其開閉，若CPU30將開關Q設為閉合狀態(tài)，則電流從二次電池50經(jīng)由布線54以及電阻R流動，對應的二次電池50將放電。另外，若CPU30將開關Q設為打開狀態(tài)，則來自對應的二次電池50的放電將停止。電流計22對在用于連接電池組12與充電器18的布線52中流動的電流進行計測，并對在二次電池50中公共地流動的充放電電流ZI的電流值進行測量。另外，電流計22對經(jīng)由布線54從各二次電池50單獨地放電的電流(以下,均衡化放電電流)HI的電流值IA，IB,…IN進行測量。電流計22將測量出的這些電流值I發(fā)送給ADC34。ADC34與電流計22、電壓計24以及CPU30連接，將作為從電流計22以及電壓計24發(fā)送的模擬數(shù)據(jù)的電流值I以及電壓值V變換成數(shù)字數(shù)據(jù)，并將變換后的電流值I以及電壓值V存儲于存儲器32。作為計時部42等發(fā)揮功能的CPU30使用存儲器32中所存儲的該電流值I以及電壓值V來執(zhí)行后述的均衡化處理。2.均衡化處理使用圖3至圖5來說明在對電池組12進行充電時在BMS20中所進行的均衡化處理。該均衡化處理附隨于對電池組12的充電控制處理而被執(zhí)行。圖3是表示在CPU30中所執(zhí)行的對電池組12的均衡化處理的流程圖。若用戶將電池組12與充電器18連接來開始從充電器18向電池組12的電力供應，則CPU30不僅執(zhí)行充電控制處理還執(zhí)行均衡化處理。CPU30在開始均衡化處理時，對各二次電池50的電壓值V進行測量，來檢測電壓值V是否達到基準電壓KV (S2 :否)。在本實施方式中，如圖4所示，基準電壓KV被設定為與SOC為90%以上的充電末期對應的電壓值。CPU30在檢測出任意一個二次電池50的電壓值V達到基準電壓KV時(S2 :是)，開始對從該達到起的時間進行計測(S4)。作為均衡化控制部44發(fā)揮功能的CPU30在從計 時開始起經(jīng)過基準時間ST時，開始達到了基準電壓KV的二次電池50的放電(S5)。具體而言，CPU30不僅將與第I 二次電池50對應的放電電路26的開關Q設為閉合狀態(tài)，還開始從將該開關Q設為閉合狀態(tài)起的時間的計測。另外，作為計時部42發(fā)揮功能的CPU30，對從上述一個二次電池50的電壓值V達到基準電壓KV起、至多個二次電池50中電壓值V上升得最慢的二次電池50的電壓值V達到基準電壓KV為止的經(jīng)過時間(時間差的一例)A T進行計時。在以下的說明中，為了便于理解，將電壓值V最早達到基準電壓KV的二次電池50設為第I 二次電池50，并將電壓值V最晚達到基準電壓KV的二次電池50設為第2 二次電池50，以此來說明第I 二次電池50和第2 二次電池50中的均衡化處理。也就是，將第I 二次電池50設為多個二次電池50中電壓值V上升得最早的(即，SOC大)二次電池，將第2二次電池50設為多個二次電池50中電壓值V上升得最晚(S卩，SOC小)的二次電池。如圖5所示，將第I 二次電池50的電壓值設為電壓值VI，將第2 二次電池50的電壓值設為電壓值V2，并將從電壓值Vl達到基準電壓KV起至電壓值V2達到基準電壓KV為止的經(jīng)過時間設為經(jīng)過時間(第I時間差的一例)ATI。此外，在以下的說明中，通過使第
I二次電池50應用于第2 二次電池50以外的各二次電池50，能對作為多個而存在的全部二次電池50進行說明。CPU30不僅監(jiān)視電壓值V2是否達到基準電壓KV，還監(jiān)視二次電池50的電壓值V的總和即總電壓是否達到充電終端電壓(S6、S8)。在總電壓達到充電終端電壓前電壓值V2達到了基準電壓KV的情況下(S6 :是，S8 :否)，CPU30對經(jīng)過時間ATl進行計時(SlO)。而且，若對經(jīng)過時間A Tl進行計時，則設定對已開始了放電的第I 二次電池50進行放電的放電時間HT(S12)。CPU30歷經(jīng)經(jīng)過時間ATl來對流入電池組12的充電電流ZI進行積分，來計算第I 二次電池50與第2 二次電池50之間的容量差AY1。另外，在存儲器32中預先存儲有與第I 二次電池50對應的放電電路26的均衡化放電電流HI (或其特性)，CPU30以存儲器32中所存儲的均衡化放電電流HI對容量差AYl進行微分來決定放電時間HT。放電時間HT還能被稱為用于對第I 二次電池50與第2 二次電池50的SOC進行均勻化的均衡化控制時間。容量差AYl =經(jīng)過時間ATI*充電電流ZI放電時間HT =容量差AYl/均衡化放電電流HI
另一方面，在電壓值V2達到基準電壓KV前總電壓達到了充電終端電壓的情況下(S6 :否，S8 :是)，CPU30不對經(jīng)過時間ATl進行計時，而將放電時間HT設定為預先規(guī)定的規(guī)定值KT(S14)。在放電時間HT的設定后，CPU30待機從將開關Q設為閉合狀態(tài)起經(jīng)過放電時間HT(S18 :否)。即使在第I 二次電池50的放電中二次電池50的總電壓達到了充電終端電壓的情況下，CPU30也不中止第I 二次電池50的放電地繼續(xù)第I 二次電池50的放電。然后，若經(jīng)過放電時間HT (S18 :是)，則CPU30結束第I 二次電池50的放電(S20)，從而結束均衡化處理。3.本實施方式的效果(I)在本實施方式的BMS20中，當?shù)贗 二次電池50的電壓值V達到基準電壓KV時，開始該二次電池50的放電。故而，與像現(xiàn)有技術那樣在其他的二次電池50的電壓值V達到基準電壓KV之后使第I 二次電池50的放電開始的情況不同，能使該二次電池50的放 電在其他的二次電池50的電壓值V達到基準電壓KV前就開始，從而在對電池組12的充電控制處理中能提早第I 二次電池50的放電開始時期。特別是在本實施方式中使用了鐵橄欖石系鋰離子二次電池來作為二次電池50，且設定了與SOC為90%以上的充電末期對應的電壓值來作為基準電壓KV。故而，在二次電池50經(jīng)過基準電壓KV后，因SOC的些許的增加，二次電池50的SOC易于上升至接近100%，或者，二次電池50的電壓值V易于達到與SOC的大致100 %對應的終端電壓，在其他的二次電池50的電壓達到基準電壓前易于結束對該二次電池50的充電。在該BMS20中，由于在第I 二次電池50的電壓值V達到基準電壓KV時開始該二次電池50的放電，因此易于確保第I 二次電池50的放電時間，能夠抑制因其他的二次電池50的影響而使第I 二次電池50不能充分放電從而不能對多個二次電池50中所充電的SOC進行均衡化這樣的事態(tài)發(fā)生。(2)在本實施方式的BMS20中，由于根據(jù)使用實際的二次電池50而計時的經(jīng)過時間△ T、以及在實際的放電電路26中流動的均衡化放電電流HI來決定放電時間HT，因此能精度良好地決定放電時間HT，能對多個二次電池50的SOC均衡化地充電。(3)在本實施方式的BMS20中，與二次電池50的總電壓是否達到充電終端電壓從而充電結束了無關，只要二次電池50的放電未結束就不結束均衡化處理。故而，較之于現(xiàn)有技術那樣在對電池組12的充電結束了的情況下同時使二次電池50的均衡化處理結束的情況，能確保更長的放電時間HT地對多個二次電池50中所充電的SOC進行均衡化。特別是在本實施方式中，使用了鐵橄欖石系鋰離子二次電池來作為二次電池50，且設定了與SOC為90%以上的充電末期對應的電壓值來作為基準電壓KV。在鐵橄欖石系鋰離子二次電池中，在SOC為90%以上的充電末期，電池電壓相對于SOC的增加而急劇上升。故而，在二次電池50經(jīng)過基準電壓KV后，因SOC的些許的增加，二次電池50的電壓值V易于急劇地上升，易于在總電壓達到充電終端電壓從而結束二次電池50的放電前結束對電池組12的充電。在該BMS20中，與對電池組12的充電是否已結束無關，只要二次電池50的放電未結束就不使均衡化處理結束。故而，能歷經(jīng)對各個二次電池50所設定的放電時間HT地對二次電池50可靠地放電，能對多個二次電池50的SOC均衡化地充電。
〈實施方式2>使用圖6來說明本發(fā)明的實施方式2。在本實施方式中，針對在實施方式I中使用充電系統(tǒng)10而說明的內(nèi)容，使用放電系統(tǒng)10來進行說明。也就是，針對附隨使用了放電系統(tǒng)10的放電控制處理而執(zhí)行的均衡化處理來進行說明。在本實施方式中，在圖4中如單點劃線所示，基準電壓KV被設定為與SOC為小于10%的放電末期對應的電壓值。在本實施方式中，也將電壓值V最早達到基準電壓KV的二次電池50設為第I 二次電池50，并將電壓值V最晚達到基準電壓KV的二次電池50設為第
2二次電池50。也就是，將第I 二次電池50設為多個二次電池50中電壓值V下降得最早的(即，SOC小的)二次電池，將第2 二次電池50設為多個二次電池50中電壓值V下降得最晚(即，SOC大)的二次電池。在以下的說明中，關于與實施方式I相同的內(nèi)容，省略重復的記載。
1.均衡化處理圖6是表示在CPU30中所執(zhí)行的本實施方式的均衡化處理的流程圖。若作為計時部42發(fā)揮功能的CPU30檢測出第I 二次電池50的電壓值Vl已達到基準電壓KV(S2 :是)，則開始從該達到起的時間的計測(S4)。接著，CPU30確認第2 二次電池50的電壓值V2是否達到基準電壓KV(S22 :否)，若第2 二次電池50的電壓值V2達到基準電壓KV(S22 :是)，則對從電壓值Vl達到基準電壓KV起至電壓值V2達到基準電壓KV為止的經(jīng)過時間A Tl進行計測(S10 :否)。在從電壓值V2達到基準電壓KV起經(jīng)過基準時間ST時，作為均衡化控制部44發(fā)揮功能的CPU30開始第2 二次電池50的放電(S24)。CPU30根據(jù)經(jīng)過時間A Tl來設定用于對第2 二次電池50進行放電的放電時間HT，并歷經(jīng)所設定的放電時間HT使各二次電池50放電(S18、S26)。此外，根據(jù)經(jīng)過時間ATl來設定第2 二次電池50的放電時間HT的處理，除了使用與第2 二次電池50對應的均衡化放電電流HI以外，與根據(jù)經(jīng)過時間ATl來設定第I 二次電池50的放電時間HT的處理相同，故省略重復的說明。2.本實施方式的效果(I)在本實施方式的BMS20中，當?shù)? 二次電池50的電壓值V達到基準電壓KV時，開始該二次電池50的放電。故而，在對電池組12的的放電控制處理中，能提早第2 二次電池50的放電開始時期。(2)在本實施方式中，使用了鐵橄欖石系鋰離子二次電池來作為二次電池50，且設定了與SOC為小于10%的放電末期對應的電壓值來作為基準電壓KV。故而，在二次電池50經(jīng)過基準電壓KV后，因SOC的些許的減少，二次電池50的SOC易于下降至大致0 %，或者，二次電池50的電壓值V易于達到與SOC的大致0 %對應的終端電壓，在其他的二次電池50的電壓達到基準電壓前易于結束對該二次電池50的放電。在該BMS20中，由于在第2 二次電池50的電壓值V達到基準電壓KV時開始該二次電池50的放電，因此能夠抑制因其他的二次電池50的影響而使第2 二次電池50不能充分放電從而不能對多個該二次電池50的SOC均衡化地放電這樣的事態(tài)的發(fā)生。(3)在本實施方式的BMS20中，由于根據(jù)使用實際的二次電池50而計時的經(jīng)過時間△ T、以及在實際的放電電路26中流動的均衡化放電電流HI來決定放電時間HT，因此能精度良好地決定放電時間HT，能對多個二次電池50的SOC均衡化地放電。
<實施方式3>使用圖1和圖8來說明本發(fā)明的實施方式3。在本實施方式的充電系統(tǒng)10中，在基于存儲器32中所預先存儲的放電時間HT來設定放電時間HT這一點上，與在均衡化處理中設定放電時間HT的實施方式I的充電系統(tǒng)10不同。在以下的說明中，關于與實施方式I相同的內(nèi)容，省略重復的記載。1.均衡化處理圖7是表示在CPU30中所執(zhí)行的本實施方式的均衡化處理的流程圖。作為計時部42發(fā)揮功能的CPU30若檢測到第I 二次電池50的電壓值Vl達到了基準電壓KV (S2 :是)，則開始從該達到起的時間的計測(S4)。接著，CPU30不僅監(jiān)視從計時開始起是否經(jīng)過基準時間ST，還監(jiān)視第2 二次電池50的電壓值V2是否達到基準電壓KV (S32、S6)。另外，CPU30針對包含第1、第2 二次電池50在內(nèi)的全部二次電池50來檢測電壓值V達到了基準電壓KV的二次電池50的位次，并將該位次臨時存儲于存儲器32。在從計時開始起經(jīng)過基準時間ST前電壓值V2達到了基準電壓KV的情況下(S32 否，S6 :是)，也就是，在基準時間ST以內(nèi)全部的二次電池50達到了基準電壓KV的情況下，CPU30判斷為全部的二次電池50已被均衡化地充電。在此情況下，CPU30對全部的二次電池50不進行放電地結束均衡化處理。另一方面，在電壓值V2達到基準電壓KV前從計時開始起經(jīng)過了基準時間ST的情況下(S32 :是，S6 :否)，作為均衡化控制部44發(fā)揮功能的CPU30開始第I 二次電池50的放電(S5)。然后，使用存儲器32中所存儲的放電時間HT來設定各二次電池50的放電時間HT(S34)。在圖1中如虛線所示，在本實施方式中，在CPU30的存儲器32中存儲有放電時間HT。如圖8所示，放電時間HT與電壓值V達到了基準電壓KV的二次電池50的位次對應關聯(lián)地被存儲，且被設定為隨著二次電池50的位次變高，放電時間HT變長。CPU30將在存儲器32中對應于各二次電池50的位次而被存儲的放電時間HT設定為各二次電池50的放電時間HT，并歷經(jīng)所設定的放電時間HT來對各二次電池50進行放電(S18、S20)，并結束均衡化處理。在充電系統(tǒng)10中，對電池組12反復充電多次，CPU30每當電池組12的充電時來反復充電控制處理，反復均衡化處理。CPU30在反復均衡化處理的情況下，使用存儲器32中所存儲的放電時間HT來反復均衡化處理。2.本實施方式的效果(I)在本實施方式的BMS20中，由于根據(jù)充電中二次電池50的電壓值V達到基準電壓KV的位次、以及預先存儲于存儲器32中的放電時間HT來設定各二次電池50的放電時間HT，因此能容易且早期地決定各二次電池50的放電時間HT。(2)在本實施方式的BMS20中，通過使用存儲器32中所存儲的放電時間HT來反復均衡化處理，能緩和存儲器32中所存儲的放電時間HT和多個二次電池50間的SOC的參差不齊的差異，從而將多個二次電池50的SOC進行均衡化地來充電。(3)另一方面，在本實施方式的BMS20中，在基準時間ST以內(nèi)全部的二次電池50達到基準電壓KV、且全部的蓄電元件中所充電的SOC幾乎相等的情況下，對全部的二次電池50不進行利用了放電電路26的放電。故而，在存儲器32中存儲有較大的時間來作為放電時間HT那樣的情況下，通過歷經(jīng)存儲器32中所存儲的放電時間HT來使之放電，反而能抑制多個二次電池50中所充電的SOC變得不均勻。<實施方式4>使用圖9和圖10來說明本發(fā)明的實施方式4。在本實施方式中，針對在實施方式3中使用充電系統(tǒng)10而說明的內(nèi)容，使用放電系統(tǒng)10來進行說明。也就是，針對附隨使用了放電系統(tǒng)10的放電控制處理而執(zhí)行的均衡化處理進行說明。在本實施方式中，基準電壓KV被設定為與SOC為小于10%的放電末期對應的電壓值。另外，在本實施方式中，將電壓值V最早達到基準電壓KV的二次電池50設為第I 二次電池50，并將電壓值V最晚達到基準電壓KV的二次電池50設為第2 二次電池50。在以下的說明中，針對與實施方式I以及實施方式3相同的內(nèi)容，省略重復的記載。1.均衡化處理圖9表示在CPU30中所執(zhí)行的本實施方式的均衡化處理的流程圖。在電壓值V2達到基準電壓KV前從計時開始起經(jīng)過了基準時間ST的情況下(S32 是，S6 :否)，作為計時部42發(fā)揮功能的CPU30待機第2 二次電池50的電壓值V2達到基準電壓KV(S42 :否)。然后，若作為均衡化控制部44發(fā)揮功能的CPU30檢測到第2 二次電池50的電壓值V2達到了基準電壓KV(S42 :是)，則開始第2 二次電池50的放電(S24)。而且，設定第2 二次電池50的放電時間HT(S34)。如圖10所示，放電時間HT在CPU30的存儲器32中與電壓值V達到了基準電壓KV的二次電池50的位次對應關聯(lián)地被存儲，且被設定為隨著二次電池50的位次變低，放電時間HT變長。CPU30將在存儲器32中對應于各二次電池50的位次地被存儲的放電時間HT設定為各二次電池50的放電時間HT，并歷經(jīng)所設定的放電時間HT來對各二次電池50進行放電(S18、S20)，并結束均衡化處理。CPU30對電池組12使用存儲器32中所存儲的放電時間HT來反復均衡化處理。2.本實施方式的效果在本實施方式的BMS20中，由于根據(jù)放電中二次電池50的電壓值V達到基準電壓KV的位次、以及預先存儲在存儲器32中的放電時間HT來設定各二次電池50的放電時間HT,因此能早期地決定各二次電池50的放電時間HT。〈其他的實施方式〉本發(fā)明不局限于通過上述記述以及附圖而說明的實施方式，例如以下的各種形態(tài)也包含在本發(fā)明的技術的范圍內(nèi)。(I)在上述實施方式中，示出了充電系統(tǒng)(放電系統(tǒng))10具有I個BMS20、且由BMS20所具有的I個CPU30來執(zhí)行計時部42、均衡化控制部44等的功能的例子，但本發(fā)明不局限于此。例如，既可以由彼此不同的CPU、BMS等來構成各部，又可以使用獨立的設備等來構成這些各部分。(2)在上述實施方式中，對使用石墨系材料用于負極的鐵橄欖石系電池來作為二次電池50的例子進行了說明，但本發(fā)明不局限于此。例如，在具有電壓值相對于SOC的增加/減少而急劇地增加/減少的區(qū)域的其他的電池中也能使用。在此情況下，基于各電池的充放電特性來酌情設定基準電壓KV。
(3)在上述實施方式1、2中，在對經(jīng)過時間A T進行計時時，盡管是從任意一個二次電池50的電壓值V達到了基準電壓KV起開始時間的計測，但也可以從充電控制處理(放電控制處理)的開始起測量時間。也就是，作為計時部42發(fā)揮功能的CPU30從充電控制處理(放電控制處理)的開始起對時間進行計時，測量各二次電池50達到基準電壓KV的達到時間，并將經(jīng)過時間AT作為其達到時間之差進行計時。(4)在上述實施方式1、2中，使用在存儲器32中預先存儲有與各二次電池50對應的放電電路26的均衡化放電電流HI的例子來進行了說明，但存儲器32中所存儲的均衡化放電電流HI既可以根據(jù)放電電路26中所使用的電阻R的常數(shù)來事先計算并存儲，也可以使用放電電路26預先由電流計等測量并存儲。(5)在上述實施方式I中，使用在多個二次電池50的總電壓達到了充電終端電壓的情況下將放電時間HT設定為規(guī)定值KT的例子來進行了說明，但也可以對各二次電池50設定終端電壓，并在任意一個二次電池50達到了終端電壓的情況下將放電時間HT設定為規(guī)定值KT。(6)在上述實施方式3、4中，使用對電池組12反復充放電多次并在此情況下利用存儲器32中所存儲的放電時間HT來反復均衡化處理的例子進行了說明，但在使用放電時間HT來反復均衡化處理的情況下，可以隨時更新存儲器32中所存儲的放電時間HT。也就是，CPU30將電壓值V達到基準電壓KV的二次電池50的位次與從第I 二次電池50的電壓值Vl達到基準電壓KV起至電壓值V達到基準電壓KV為止的經(jīng)過時間對應關聯(lián)地進行檢測。而且，可以基于作為該經(jīng)過時間之差的時間差來更新放電時間HT。CPU30基于在本次的均衡化處理中所檢測出的時間差來更新要在下次的均衡化處理中使用的放電時間HT。由此，能使存儲器32中所存儲的放電時間HT適合包含二次電池50的劣化在內(nèi)的特性，能對多個二次電池50的SOC均衡化地充放電。(7)在對存儲器32中所存儲的放電時間HT進行更新的情況下，既可以按照位次相鄰的二次電池50的經(jīng)過時間的時間差與存儲器32中所存儲的放電時間HT成正比的方式來進行更新，也可以使用統(tǒng)計上的手法來更新放電時間HT。
權利要求
1.一種狀態(tài)管理裝置，對串聯(lián)連接的多個蓄電元件的狀態(tài)進行管理，所述狀態(tài)管理裝置具備電壓測量部，其對各蓄電元件的電壓單獨地測量；放電部，其對所述各蓄電元件單獨地放電；和均衡化控制部，其對所述放電部進行控制，當充放電中的所述各蓄電元件的電壓達到基準電壓時，所述均衡化控制部使蓄電元件的放電開始。
2.根據(jù)權利要求1所述的狀態(tài)管理裝置，其中，所述狀態(tài)管理裝置還具備存儲部，該存儲部與所述各蓄電元件的電壓達到所述基準電壓的位次對應關聯(lián)地存儲有放電時間，所述均衡化控制部歷經(jīng)與所述各蓄電元件的電壓達到所述基準電壓的位次對應關聯(lián)地被存儲了的所述放電時間使該蓄電元件放電。
3.根據(jù)權利要求2所述的狀態(tài)管理裝置，其中，在所述多個蓄電元件處于充電中的情況下，所述放電時間隨所述位次變高而被設定得較長。
4.根據(jù)權利要求2所述的狀態(tài)管理裝置，其中，在所述多個蓄電元件處于放電中的情況下，所述放電時間隨所述位次變低而被設定得較長。
5.根據(jù)權利要求2 4中任一項所述的狀態(tài)管理裝置，其中，對所述多個蓄電元件的充放電反復進行多次，所述均衡化控制部使用所述存儲部中所存儲的所述放電時間來反復進行所述放電部的控制。
6.根據(jù)權利要求5所述的狀態(tài)管理裝置，其中，所述狀態(tài)管理裝置還具備計時部，該計時部對從任一蓄電元件的電壓達到所述基準電壓起至其他的蓄電元件的電壓達到所述基準電壓為止的時間差進行計時，所述均衡化控制部基于在本次的充放電中由所述計時部計時而得到的所述時間差，來對在下次的充放電中所使用的所述存儲部的所述放電時間進行更新。
7.根據(jù)權利要求1所述的狀態(tài)管理裝置，其中，所述狀態(tài)管理裝置還具備計時部，該計時部對從任一蓄電元件的電壓達到所述基準電壓起至其他的蓄電元件的電壓達到所述基準電壓為止的時間差進行計時，所述均衡化控制部歷經(jīng)與所述時間差對應的放電時間使所述蓄電元件放電。
8.根據(jù)權利要求7所述的狀態(tài)管理裝置，其中，所述多個蓄電元件包括第I蓄電元件和第2蓄電元件，在所述多個蓄電元件處于充電中的情況下，所述均衡化控制部歷經(jīng)與從所述第I蓄電元件的電壓達到基準電壓起至所述第2蓄電元件的電壓達到基準電壓為止的第I時間差對應的放電時間使所述第I蓄電元件放電。
9.根據(jù)權利要求7所述的狀態(tài)管理裝置，其中，所述多個蓄電元件包括第I蓄電元件和第2蓄電元件，在所述多個蓄電元件處于放電中的情況下，所述均衡化控制部歷經(jīng)與從所述第I蓄電元件的電壓達到基準電壓起至所述第2蓄電元件的電壓達到基準電壓為止的第I時間差對應的放電時間使所述第2蓄電元件放電。
10.根據(jù)權利要求8或9所述的狀態(tài)管理裝置，其中，所述狀態(tài)管理裝置還具備電流測量部，該電流測量部測量充放電中對所述多個蓄電元件的充放電電流，所述均衡化控制部對所述第I時間差乘以所述充放電電流來計算與所述第I時間差對應的容量差，并將所述容量差除以對應的蓄電元件的均衡化放電電流來設定所述放電時間。
11.根據(jù)權利要求7 10中任一項所述的狀態(tài)管理裝置，其中，所述計時部對從開始所述多個蓄電元件的充放電起至所述各蓄電元件的電壓達到基準電壓為止的達到時間進行測量，并根據(jù)測量出的所述達到時間來對所述時間差進行計時。
12.根據(jù)權利要求1 11中任一項所述的狀態(tài)管理裝置，其中，在所述放電部的控制結束前，即使對所述多個蓄電元件的充放電結束，所述均衡化控制部仍繼續(xù)所述放電部的控制。
13.根據(jù)權利要求1 12中任一項所述的狀態(tài)管理裝置，其中，所述均衡化控制部在從任一蓄電元件的電壓達到基準電壓起經(jīng)過基準時間后使該蓄電元件放電，而在所述多個蓄電元件的電壓在所述基準時間內(nèi)達到所述基準電壓的情況下，使所有的所述多個蓄電元件均不放電。
14.根據(jù)權利要求1所述的狀態(tài)管理裝置，其中，所述蓄電元件是鐵橄欖石系鋰離子二次電池，在所述多個蓄電元件處于充電中的情況下，所述基準電壓被設定為與用于表示所述蓄電元件的剩余容量的SOC的90%以上對應的電壓。
15.根據(jù)權利要求1所述的狀態(tài)管理裝置，其中，所述蓄電元件是鐵橄欖石系鋰離子二次電池，在所述多個蓄電元件處于放電中的情況下，所述基準電壓被設定為與不到用于表示所述蓄電元件的剩余容量的SOC的10%對應的電壓。
16.一種蓄電元件的均衡化方法，對串聯(lián)連接的多個蓄電元件的狀態(tài)進行均衡化，所述蓄電元件的均衡化方法具有電壓測量步驟，對充放電中的各蓄電元件的電壓單獨地測量；和放電步驟，對所述各蓄電元件單獨地放電，在所述放電步驟中，當所述各蓄電元件的電壓達到基準電壓時，使該蓄電元件的放電開始。
17.根據(jù)權利要求16所述的蓄電元件的均衡化方法，其中，在所述放電步驟中，歷經(jīng)與所述各蓄電元件的電壓達到所述基準電壓的位次對應關聯(lián)地被預先設定的放電時間來使該蓄電元件放電。
18.根據(jù)權利要求16所述的蓄電元件的均衡化方法，其中，所述蓄電元件的均衡化方法還具有計時步驟，該計時步驟對從任一蓄電元件的電壓達到所述基準電壓起至其他的蓄電元件的電壓達到所述基準電壓為止的時間差進行計時，在所述放電步驟中， 歷經(jīng)與所述時間差對應的放電時間來使所述蓄電元件放電。
全文摘要
本發(fā)明提供對多個二次電池均衡化地充放電的技術。(BMS20)是一種對串聯(lián)連接的多個二次電池(50)的狀態(tài)進行管理的裝置，具備對二次電池(50)的電壓值V分個地測量的電壓計(24)、對二次電池(50)分個地放電的放電電路(26)、以及對放電電路(26)進行控制的均衡化控制部(44)，當充放電中各二次電池(50)的電壓值V達到基準電壓時，均衡化控制部(44)使該二次電池(50)的放電開始。根據(jù)該(BMS20)，較之于其他的二次電池(50)的電壓值V達到基準電壓之后使作為對象的二次電池(50)的放電開始的情況，能提早作為對象的二次電池(50)的放電開始時期。
文檔編號H02J7/00GK103001276SQ201210323500
公開日2013年3月27日 申請日期2012年9月4日 優(yōu)先權日2011年9月9日
發(fā)明者白石剛之 申請人:株式會社杰士湯淺國際