申请/专利权人：株式会社东芝;东芝基础设施系统株式会社

申请日：2017-03-03

公开（公告）日：2021-11-19

公开（公告）号：CN108713274B

主分类号：H01M10/48(20060101)

分类号：H01M10/48(20060101);H01M10/44(20060101);H02J7/00(20060101);H02J7/02(20160101);H02J7/34(20060101)

优先权：["20160303 JP 2016-040668"]

专利状态码：有效-授权

法律状态：2021.11.19#授权;2018.11.20#实质审查的生效;2018.10.26#公开

摘要：提供保障电池的安全性的电池模块、电池系统、及其控制方法，实施方式的电池模块10具备电池BT、对电池BT与主电路布线101、102的电连接进行切换的切换器SW、对电池BT的电压以及流过电池BT的电流进行测定的测定部12、能够与外部通信的通信部16、基于由测定部16测定出的电压值与电流值、以及经由通信部16从外部接收到的值判断是否能够将电池BT与主电路布线101、102电连接并控制切换器SW的控制部14。

主权项：1.一种电池系统的控制方法，该电池系统具备经由切换器以并联的方式连接的多个电池模块，多个所述电池模块分别执行以下步骤：测定自身的电池的电压值与电流值；向1个或者多个其他的所述电池模块发送所述自身的电池的电压值与电流值；从1个或者多个其他的所述电池模块接收其他的电池的电压值与电流值；判断所述其他的电池的电流值的总和或平均值是否为零；在所述总和或平均值非零且在所述其他的电池中有充电电流流过时，在多个所述电池模块的所述电池的电压值的最大值与最小值之差为规定的阈值以下、且所述自身的电池的电压值比所述其他的电池的电压值的最小值低规定的阈值以上时，闭合所述切换器而开始所述自身的电池的充电。

全文数据：电池模块、电池系统以及电池系统的控制方法技术领域[0001]本发明的实施方式涉及电池模块、电池系统以及电池系统的控制方法。背景技术[0002]电池系统例如具备1个或者多个电池模块module。电池模块具备包含多个单电池ce11的电池battery，测定电池的电压、流过电池的电流、电池附近的温度等的传感器，控制电池的充放电等的动作的控制部，以及与外部进行通信的通信部。[0003]在上述那样的电池系统中，例如，各个电池模块能够取下，在故障时或劣化时能够更换。[0004]现有技术文献[0005]专利文献[0006]专利文献1:日本特开平11一234915号公报发明内容[0007]在以并联的方式连接多个电池模块而成的电池系统中，若在多个电池模块的电池电压中存在差异，则在将电池模块与主电路布线连接时有可能在电池模块中流过过大的电流，而成为电池系统停止或故障的原因。[0008]若为了保障电池系统的安全性，而在外部装置中进行使多个电池模块的电池电压一致的处理，则外部装置中的计算变得复杂，需要昂贵的计算机构或部件。因此，希求简易的外部装置也能够搭载的电池系统。[0009]本发明的实施方式鉴于上述情况而做成，目的在于提供保障电池的安全性的电池模块、电池系统以及电池系统的控制方法。[0010]实施方式的电池模块具备:电池;切换器，对所述电池与主电路布线的电连接进行切换；测定部，对所述电池的电压以及流过所述电池的电流进行测定;通信部，能够与外部进行通信；以及控制部，基于由所述测定部测定出的电压值与电流值、以及经由所述通信部从外部接收的值，判断是否能够将所述电池与所述主电路布线电连接并控制所述切换器。附图说明[0011]图1为说明实施方式的电池模块以及电池系统的构成的一例的框图。[0012]图2为说明实施方式的电池模块以及电池系统的控制方法的一例的流程图。[0013]图3为说明图2所示的电池系统的启动处理的一例的流程图。[0014]图4为说明图2所示的电池模块的追加处理的一例的流程图。具体实施方式[0015]以下，参照附图说明实施方式的电池模块，电池系统以及电池系统的控制方法。[0016]图1为说明实施方式的电池模块以及电池系统的构成的一例的框图。[0017]本实施方式的电池系统100具备正极端子pT1、PT2，负极端子MT1、MT2、通信端子CT以及1个或者多个电池模块10。正极端子PT1与负极端子MT1与上位装置200电连接。正极端子PT2与负极端子MT2与负载300电连接。电池系统100经由通信端子CT与上位装置200能够通信地连接。此外，在电池系统100与上位装置200之间也可以通过无线进行通信，在该情况下也可以省略通信端子CT。在本实施方式中，电池系统100与上位装置200之间按CANControllerAreaNetwork:控制器局域网）协议进行通信。[0018]上位装置200例如为搭载电池系统100的设备，包括向电池系统100输出充电电流的充电器。负载300例如为交流负载，包括将从电池系统100输出的直流电流转换为交流电流的逆变器。[0019]1个或者多个电池模块10分别在与正极端子PT1及正极端子PT2电连接的正极侧的主电路布线101、以及与负极端子MT1及负极端子MT2电连接的负极侧的主电路布线102之间，彼此以并联的方式连接。[0020]1个或者多个电池模块10分别具备电池batteryBT、测定部12、控制部14、通信部16、以及切换器SW。[0021]电池BT具备多个未图示的单电池。单电池是能够充电以及放电的二次单电池，例如为锂离子电池、或镍氢电池。[0022]测定部12具备检测电池BT的端子间电压（正极端子的电压与负极端子的电压之差的电压传感器、检测流过电池BT的电流的电流传感器、以及检测电池BT的温度的温度传感器。此外，测定部12也可以检测电池BT所含的单电池的端子间电压，并测定各个单电池的端子间电压的总和作为电池BT的端子间电压。测定部12以规定的周期向控制部14供给检测或测定）出的电压值、电流值、以及温度值。[0023]通信部16例如构成为能够按照CAN协议与外部通信。通信部16从控制部14接收关于自身的电池模块10的电池BT的电压值、电流值、以及温度值，并向上位装置200输出这些值。另外，通信部16将从控制部14接收到的自身的电池模块10的电池BT的电压值以及电流值向其他的电池模块10输出。另外，通信部16从其他的电池模块10接收关于其他的电池模块10的电池BT的电压值以及电流值，并向控制部14输出这些值。[0024]控制部14包括计算机构，该计算机构具备例如CPUcentralprocessingunit或MPUmicroprocessingunit等的至少一个处理器未图示）、以及至少一个存储器（未图示。[0025]控制部14基于由测定部12测定出的电压值与电流值、以及经由通信部16从外部接收的值，判断是否能够将自身的电池BT与主电路布线101、102电连接并控制切换器SW。在本实施方式中，经由通信部16从外部接收的值为关于1个或者多个其他的电池模块10的电池BT的电压值以及电流值。[0026]切换器SW是切换电池BT的正极端子与正极侧的主电路布线101的电连接的机构，例如为电磁接触器contactor。[0027]接下来，参照附图对上述电池模块10以及电池系统100的动作的一例进行说明。以下，对电池模块10启动后、电池模块10的切换器SW断开（电池BT的正极端子与正极侧的主电路布线101未导通的状态下，电池模块10的控制部14进行的动作的一例进行说明。[0028]图2为说明实施方式的电池模块以及电池系统的控制方法的一例的流程图。[0029]首先，控制部14取得在测定部12中检测出的电池BT的电压值以及流过电池BT的电流值。（步骤ST1[0030]接着，控制部14向通信部16发送由测定部12取得的电压值以及电流值，并经由通信部16向其他的电池模块10发送电池BT的电压值与电流值。（步骤ST2[0031]接下来，控制部14经由通信部16接收从其他的电池模块1〇输出的电池BT的电压值与电流值步骤ST3。此外，控制部14也可以在规定期间（例如1分钟）未从通信部16接收到关于其他的电池模块10的电池BT的电压值以及电流值时，判断为其他的电池模块10不存在仅自身的电池模块10搭载于电池系统100，来进行电池系统100的启动处理。[0032]控制部14与以下的处理同时且周期性地从测定部12接收电池BT的电压值以及电流值，经由通信部16向其他的电池模块10接收自身的电池BT的电压值以及电流值并且经由通信部16接收其他的电池模块10的电池的电压值以及电流值。[0033]接下来，控制部14计算从1个或者多个其他的电池模块1〇接收到的电流值的总和或者平均值，判断计算结果是否为零（土检测误差）[A]。（步骤ST4[0034]这里，优选将与电流值进行比较的阈值设为包含电流传感器的检测误差的值。例如，若从其他的电池模块10接收到的电流值的总和为一5[A]以上且5[A]以下的范围，则控制部14判断为1个或者多个其他的电池模块10的流过电池BT的电流为零[A]，在从其他的电池模块10接收到的电流值的总和小于一5[A]或超过5[A]时，控制部14判断为1个或者多个其他的电池模块10的流过电池BT的电流不为零[A]。[0035]此外，电流传感器的检测误差的值不限于上述值，应适当地进行调整。例如，电流传感器的检测误差的值也可以不是恒定的值而是根据由搭载于电池系统100的电池模块10的台数、测定时应考虑的电阻值等表示的函数计算而得的值。[0036]在判断为其他的电池模块10的流过电池BT的电流为零[A]时，控制部14进行电池系统100的启动处理。（步骤ST5[0037]在判断为其他的电池模块10的流过电池BT的电流不为零[A]时，控制部14进行电池模块10的追加处理。（步骤ST6[0038]此外，在电池系统100仅具备一个电池模块1〇时，控制部14能够省略上述步骤ST4，进行电池系统100的启动处理步骤ST5。[0039]以下，对电池系统100的启动处理进行说明。[_0]图3为说明图2所示的电池系统的启动处理的一例的流程图。[0041]此外，在图3中，对电池系统100包括多个电池模块1〇的情况进行说明。在电池系统100具备一个电池模块10时，控制部14只要自身的电池模块1〇的电池BT的电压值为正常的值，便能够进行下述的步骤ST55,启动电池系统100。[0042]控制部14比较经由通信部16接收到的其他的电池模块1〇的全部的电压值、与从测定部12接收到的自身的电池BT的电压值，计算这些值中的最大值与最小值之差，判断计算结果是否为规定的阈值以内（步骤ST51。在本实施方式中，例如设阈值为5[V]，控制部14判断计算结果是否为5[V]以下。[0043]控制部14在计算出的电压的最大值与最小值之差为规定的阈值5[V]以下时，经由通信部16向1个或者多个其他的电池模块10输出表示自身的电池模块1〇的电池BT能够充电以及放电（能够将电池BT与主电路布线101、1〇2电连接的值。（步骤ST52[0044]接着，控制部14经由通信部16接收表示其他的电池模块10的电池BT是否能够充电以及放电的值。（步骤ST53[0045]接下来，控制部14基于经由通信部16接收到的值，判断全部的电池模块1〇是否为能够充电以及放电的状态。（步骤ST54[0046]控制部14在判断为全部的电池模块10为能够充电以及放电的状态时，控制自身的电池模块10的切换器SW，将电池BT与主电路布线101、102电连接。（步骤3了55[0047]控制部14在判断为不处于能够充电以及放电的状态的电池模块10存在1台以上时，返回步骤ST51，计算接收到的全部的电池模块10的电压值的最大值与最小值之差，判断计算结果是否为规定的阈值以内。此外，在步骤ST54中，判断为其他的电池模块10不处于能够充电以及放电的状态是指，例如其他的电池模块10与自身的电池模块10相比后接通电源，尚未开始启动处理的状态时，或在其他的电池模块10产生了某异常、故障的状态时等。[0048]控制部14在计算出的电压的最大值与最小值之差超过规定的阈值5[V]时，进一步判断其他的电池模块10的电压值的最大值与最小值之差是否为阈值以内。（步骤ST56[0049]接着，控制部14在其他的电池模块10的电压值的最大值与最小值之差为阈值以内时，向其他的电池模块10通知表示自身的电池模块10的电池BT不能充电以及放电的值步骤ST57，停止自身的电池模块10。（步骤ST58[0050]如上述那样，在判断为自身的电池模块10的电压值未包含在规定的范围内时，通过停止自身的电池模块10，能够仅在其他的电池模块10中进行启动。此外，控制部14也可以利用例如视觉信息或听觉信息进行对用户通知不能执行启动处理的警告处理。另外，控制部14也可以在停止自身的电池模块10后，例如按照后述的电池模块的追加处理，周期性地判断是否能够启动，在能够启动的定时启动电池模块10。[0051]若如上述那样进行电池系统100的启动处理，则电池模块10能够基于在多个电池模块10之间进行通信的电压值以及电流值，判断是否能够将自身的电池模块10的电池BT与主电路布线101、1〇2电连接。[0052]以下，对电池模块10的追加处理进行说明。[0053]图4为说明图2所示的电池模块的追加处理的一例的流程图。[00M]控制部14基于经由通信部16接收到的其他的电池模块10的流过电池BT的电流值，判断在其他的电池模块10中是否检测出充电电流。（步骤ST61[0055]在其他的电池模块10中检测出充电电流时，控制部14判断自身的电池BT的电压是否比1个或者多个其他的电池模块10的电池BT的电压低规定的阈值以上。例如，控制部14判断是否自身的电池模块10的电池BT的电压值、与1个或者多个其他的电池模块10的电池BT的电压值的最大值之差为规定的阈值例如0.55[V]以下并且自身的电池模块10的电池BT的电压值比1个或者多个其他的电池模块10的电池模块10的电池BT的电压值的最小值低规定的阈值例如90[mV]以上。（步骤ST62[0056]控制部14在判断为自身的电池模块10的电池BT的电压值与1个或者多个其他的电池模块10的电池BT的电压值的最大值之差为规定的阈值以下并且自身的电池模块10的电池BT的电压值比1个或者多个电池模块10的电池模块10的电池BT的电压值的最小值低规定的阈值以上时，控制自身的电池模块10的切换器SW，将电池BT与主电路布线101、102电连接。（步骤ST69[0057]如上述那样，通过在自身的电池BT的电压比其他的电池模块1〇的电池BT低时，将自身的电池BT与主电路布线101、102电连接，能够不使较大的充电电流流过其他的电池模块10的电池BT，避免电池模块10的故障，保护1个或者多个其他的电池模块10的电池BT。[0058]在判断为自身的电池模块10的电池BT的电压值与1个或者多个电池模块10的电池BT的电压值的最大值之差超过规定的阈值的情况、以及自身的电池模块10的电池BT的电压值不比1个或者多个电池模块10的电池模块10的电池BT的电压值的最小值低规定的阈值以上的情况中的至少一方时，控制部14从测定部12周期性地取得自身的电池模块10的电池BT的电压值与电流值步骤ST63，并周期性地从通信部16接收来自其他的电池模块10的电压值与电流值步骤ST64，再次执行步骤ST62。[0059]另外，在其他的电池模块1〇中未检测出充电电流时，控制部14判断在其他的电池模块1〇中是否检测出放电电流步骤ST65。在其他的电池模块10中未检测出放电电流时，控制部14结束电池模块的追加处理步骤6。此时，控制部14也可以构成为向上位控制200通知电池系统100有可能故障中的意思。此外，在不检测电池系统100的故障等的情况下，也可以省略步骤65。[0060]在其他的电池模块10中检测出放电电流时，控制部14判断自身的电池BT的电压是否比1个或者多个其他的电池模块10的电池的电压高规定的阈值以上。例如，控制部14判断是否自身的电池模块10的电池BT的电压值与1个或者多个电池模块10的电池BT的电压值的最大值之差为规定的阈值例如0.55[V]以下并且自身的电池模块10的电池BT的电压值比1个或者多个电池模块10的电池模块10的电池BT的电压值的最大值高规定的阈值例如90[mV]以上。（步骤ST66[0061]控制部14在判断为自身的电池模块10的电池BT的电压值与1个或者多个电池模块10的电池BT的电压值的最大值之差为规定的阈值以下并且自身的电池模块10的电池BT的电压值比1个或者多个电池模块10的电池模块10的电池BT的电压值的最大值高规定的阈值以上时，控制自身的电池模块10的切换器SW，将电池BT与主电路布线101、102电连接。（步骤ST69[0062]如上述那样，通过在自身的电池BT的电压比其他的电池模块10的电池BT高时，将自身的电池BT与主电路布线101、102电连接，能够不使较大的放电电流从其他的电池模块1〇的电池BT流过，避免电池模块10的故障，保护1个或者多个电池模块10的电池BT。[0063]在判断为自身的电池模块10的电池BT的电压值与1个或者多个电池模块10的电池BT的电压值的最大值之差超过规定的阈值的情况、以及自身的电池模块1〇的电池BT的电压值不比1个或者多个电池模块10的电池模块10的电池BT的电压值的最大值高规定的阈值以上的情况中的至少一方时，控制部14从测定部12周期性地取得自身的电池模块10的电池BT的电压值与电流值步骤ST67，并周期性地从通信部16接收来自其他的电池模块10的电压值与电流值步骤ST68，再次执行步骤ST66。[00M]若如上述那样进行电池模块10的追加处理，则电池模块1〇基于在多个电池模块1〇之间进行通信的电压值以及电流值，能够判断是否能够将自身的电池模块10的电池BT与主电路布线101、102电连接。[0065]另外，根据本实施方式的电池模块10、电池系统1〇〇、以及电池系统1〇〇的控制方法，电池模块10能够不受上位装置200的控制地通过自身开始运转。在本实施方式中，上位表置200例如具爸4视从自身％出或者对自身输入的电流值、从电池系统100接收的电池BT的电压值及温度值、以及电池模块10的故障信息等的功能等即可。例如，上位装置200监视自身输出的电流值、以及从电池系统100接收的电池BT的电压值，在电流与电压达到规定的值时，停止电流的输出等的动作即可，无需再进行复杂的控制。[0066]另外，根据本实施方式的电池模块10、电池系统100、以及电池系统100的控制方法，能够保障电池BT的安全性。[0067]虽然说明了本申请的几种实施方式，但这些实施方式是作为例子示出的，无意限定发明的范围。这些新的实施方式能够以其他各种形态实施，在不脱离发明的主旨的范围内，能够进行各种的省略、置换、变更。这些实施方式及其变形包含于发明的范围及主旨内，并且包含于权利要求书所记载的发明与其均等的范围。[0068]例如，根据本实施方式的电池模块10以及电池系统1〇〇,在电池模块1〇的电力供给路径中产生了断线等故障时，也能够检测故障。例如，在从上位装置200向电池系统100供给充电电流时，在多个电池模块10的电池BT中流过大致相等的电流。在该状态下，若成为多个电池模块10的某一个故障，而不能供给充电电流的状态，则在故障的电池模块10中不能检测出电流的值，并且流过其他的电池模块1〇的充电电流的值发生变化。由于多个电池模块10彼此共享流过电池BT的电流的值，因此控制部14能够检测出上述那样的电池值的变化，能够进行故障检测。若控制部14检测出某一电池模块10为不能充电的状态，则例如能够向上位装置200通知故障。[0069]另外，在上述实施方式中，在进行电池系统1〇〇的启动处理时，在任一电池模块10故障的情况下，故障的电池模块1〇的控制部14能够将自身的电池BT的电压值与电流值设为无效值例如正常值的范围外的值，丨6进制的最大值“FFFF”等），经由通信部1响1个或者多个其他的电池模块1〇输出。其他的电池模块10在经由通信部16接收到的电压值以及电流值中存在无效值的情况下，若能够忽略无效值而启动其他的电池模块10,则能够仅利用其他的电池模块10启动。

权利要求：1.一种电池模块，具备：电池；切换器，对所述电池与主电路布线的电连接进行切换；测定部，对所述电池的电压以及流过所述电池的电流进行测定；通信部，能够与外部进行通信；以及控制部，基于由所述测定部测定出的电压值与电流值、以及经由所述通信部从外部接收到的值，判断是否能够将所述电池与所述主电路布线电连接并控制所述切换器。2.如权利要求1所述的电池模块，其中，所述控制部能够经由所述通信部而与上位装置以及其他的电池模块进行通信，所述控制部在启动后，在规定期间未经由所述通信部接收到来自所述其他的电池模块的值时，闭合所述切换器而开始所述电池的充电或者放电。3.—种电池系统，其中，具备多个权利要求1或者权利要求2所述的电池模块，多个所述电池模块以并联的方式与所述主电路布线连接，所述控制部经由所述通信部向1个或者多个其他的所述电池模块发送所述电池的电压值以及电流值。4.一种电池系统的控制方法，该电池系统是以并联的方式连接多个电池模块而成的电池系统，多个所述电池模块分别执行以下步骤：测定自身的电池的电压值与电流值；向1个或者多个其他的所述电池模块发送所述自身的电池的电压值与电流值；从1个或者多个其他的所述电池模块接收其他的电池的电压值与电流值；判断所述其他的电池的电流值的总和或平均值是否为零；在所述总和或平均值为零时，在多个所述电池模块的所述电池的电压值的最大值与最小值之差为规定的阈值以下时，闭合对所述电池与主电路布线的电连接进行切换的切换器，开始所述电池的充电或者放电。5.—种电池系统的控制方法，该电池系统具备经由切换器以并联的方式连接的多个电池模块，多个所述电池模块分别执行以下步骤：测定自身的电池的电压值与电流值；向1个或者多个其他的所述电池模块发送所述自身的电池的电压值与电流值；从1个或者多个其他的所述电池模块接收其他的电池的电压值与电流值；判断所述其他的电池的电流值的总和或平均值是否为零；在所述总和或平均值非零且在所述其他的电池中有充电电流流过时，在多个所述电池模块的所述电池的电压值的最大值与最小值之差为规定的阈值以下、且所述自身的电池的电压值比所述其他的电池的电压值的最小值低规定的阈值以上时，闭合所述切换器而开始所述自身的电池的充电。6.—种电池系统的控制方法，该电池系统具备经由切换器以并联的方式连接的多个电池模块，多个所述电池模块分别执行以下步马聚：测定自身的电池的电压值与电流值；向1个或者多个其他的所述电池模块发送所述自身的电池的电压值与电流值；从1个或者多个其他的所述电池模块接收其他的电池的电压值与电流值；判断所述其他的电池的电流值的总和或平均值是否为零；在所述总和或平均值非零且从所述其他的电池流过放电电流时，在多个所述电池模块的所述电池的电压值的最大值与最小值之差为规定的阈值以下、且所述自身的电池的电压值比所述其他的电池的电压值的最大值高规定的阈值以上时，闭合所述切换器而开始所述自身的电池的放电。

百度查询： 株式会社东芝;东芝基础设施系统株式会社 电池模块、电池系统以及电池系统的控制方法

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