电池组的充电系统技术方案

本发明专利技术目的在于提供一种充电系统，该充电系统可以防止随着充电发热造成的电池性能降低，同时在满电量充电或接近满电量充电的状态下可对电池充电。电池组的充电系统（１）包括：检测电池温度的温度检测机构（１５）；充电机构（１２）；以及根据电池温度来控制充电机构（１２）的控制机构（１３）；控制机构（１３）进行以“依赖于温度的量”（ΔＴ／Δｔ）作为目标值（Ｙ）的温度反馈充电。由此，可以防止随着充电发热造成的电池性能降低，同时在满电量充电或接近满电量充电的状态下可对电池充电。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及装载于以电动汽车为代表的电动车辆等中的电池的充电技术，特别涉及可以防止随着充电发热造成的电池性能降低，同时在满电量充电或接近满电量充电的状态下可对电池充电的充电系统。
技术介绍
如图1所示，现有的电动汽车的充电系统9包括电池组91；对该电池组91充电的充电机构92；控制机构93；检测电池组91的充电电流的充电电流检测机构94；检测电池组91的温度的电池温度检测机构95；以及检测构成电池组91的单电池的端电压的充电电压检测机构96。如图2所示，电池组91由多个模块M1、M2、…、Mn1构成，而各模块由多个单电池C1、C2、…、Cn2构成。充电机构92由AC/DC转换部921和电流供给部922构成。AC/DC转换部921连接商用电源(这里为单相100[V]电源)GAC。电流供给部922根据来自下述控制机构93的控制信号(充电电流指令CCref)，从AC/DC转换部921的直流输出中生成规定占空率的脉冲IP，将其供给电池组91来进行充电。控制机构93参照充电电流检测机构94检测出的充电电流IC的值，向充电机构92输出所述控制信号(充电电流指令CCref)，以使充电电流IC成为规定值(允许的最大电流值)。此外，控制机构93根据充电电压检测机构96检测出的充电电压VC的ΔV峰值(后述)来判断是否满电量充电，或根据电池温度检测机构95检测出的电池组91的温度T的时间变化率(ΔT/Δt)来判断是否满电量充电。如图3例示，通过检测多个模块的串联电压，充电电压检测机构96可便利地估计每个单电池的充电电压。电池温度检测机构95由传感器951和AD转换器952构成。一般地，在充电开始条件下，通常对电池温度TB规定上限(例如，充电开始被限制在初始温度45℃以上)。因此，需要监视电池温度TB。图4表示用于电动汽车的镍-金属氢化物(Ni-MH)等通常的二次电池从空电量充电状态至满电量充电的充电电压VC和充电电流IC及电池温度TB之间关系的曲线图。随着充电开始(参照图4的t1)，变成充电电压VC上升(将该上升产生的倾斜称为“第1倾斜”)的状态，经过该第1倾斜后(参照图4的t2)，充电电压VC和电池温度TB成为若干渐增状态。继续对电池组91的充电，如果接近满电量充电(比如，如果充电到满电量充电的80～90％左右)，则充电电压VC开始上升(参照图4的t3将该上升产生的倾斜称为“第2倾斜”)，电池温度TB稍迟地开始上升(参照图4的t4)。进而进行充电，充电电压VC达到称为“ΔV峰值”的峰值(参照图4的t5)。在现有的充电系统9中，通常检测ΔV峰值，在该峰值后的电压下降量(该下降量用“-ΔV”表示)达到规定值时，结束充电(参照图4的t6)。另外，也进行不依赖ΔV峰值的检测，在电池温度TB的时间变化(ΔTB/Δt)超过规定值时，结束充电这样的形式。但是，一般地，已知在二次电池中，充电时的过度的电池温度的上升，会对其性能和寿命产生不良影响。在图1所示的现有的充电系统9中，如图4所示，从Δ峰值(t5)到不久的时间(t6)就结束充电，所以在曲线图上，构成电池组91的单电池不会达到成为性能降低原因的电池温度(以下称为“危险温度”)。此外，在充电系统9中，由电池温度检测机构95检测电池温度TB，所以看来单电池(或模块)不会达到危险温度。但是，如上所述，不一定对各个单电池(或各个模块)检测ΔV峰值。因此，比如因单电池(或模块)的制造上的容量的偏差、或基于充电开始时的温度差(这是因将单电池配置在电池组整体的哪个地方而产生)而产生的容量偏差，存在以下问题。即，容易产生未成为测定对象的单电池(或模块)已经达到ΔV峰值，而成为传感器951的测定对象的单电池(或模块)还未达到ΔV峰值的情况。此外，将多个单电池(或模块)串联连接来检测ΔV峰值的情况下，也容易产生下述情况，即尽管成为传感器951的测定对象的单电池(或模块)的一部分早已超过ΔV峰值，但作为单电池(或模块)的串联连接整体还未达到ΔV峰值的情况。如果一个一个观察单电池(或模块)，则只要超过ΔV峰值，其端子电压下降，所以这样的情况更容易产生。此外，实际的单电池的温度还依赖于该单电池是否处于容易冷却的场所，但各个单电池(或各个模块)的温度不一定被电池温度检测机构95检测。在单电池中，还存在实际的温度比电池温度检测机构95检测出的温度高的情况。而且，如图4所示，在现有的充电系统中，在充电结束时(图4的t6)，电池温度TB从初始温度起比如升高10～40℃左右。从这样的情况来看，存在若干单电池在充电结束前超过危险温度的情况。特别是在电动汽车中，电池组由串联连接多个单电池来构成，所以一部分的单电池的故障(恶化)大多直接导致电动汽车本身的功能极度下降，而在产生这种功能下降的情况下，不容易知道哪个单电池发生了故障。如果使进行充电电压检测的模块组(模块的串联连接)的数目为两个或两个以上(即，如果将充电电压检测机构设置多个)，多少可以消除上述的问题。在该解决方法中，用于检测的AD转换器的个数也仅需要充电电压检测机构的个数。“-ΔV”的值在每一个单电池中小至几微伏特左右，所以作为AD转换器，不得不使用价格高的AD转换器(精度高的AD转换器)。在现有的电源装置中，如何降低充电机构的制造成本也是一个研究课题。因此，上述的将进行充电电压检测的模块组的数为两个或两个以上的方法，因AD转换器的个数增加，使充电系统的成本上升不现实。附图说明图1是表示现有的充电系统的说明图。图2是表示在图1的充电系统中使用的电池的图。图3是通过图1的充电系统的充电电流检测机构来检测每一个单电池的充电电压的电池模块的连接图。图4是表示图1的充电系统的从空电量充电状态至满电量充电的充电电流、电池温度和充电电压的关系曲线图。图5是表示本专利技术的充电系统的一实施例的说明图。图6是表示图5的充电系统的实施例中使用的电池组的图。图7是图5的充电系统的温度反馈充电模式的控制方框图。图8是表示图5的充电系统的从空电量充电状态至满电量充电的充电电流、电池温度和充电电压的关系曲线图。图9是表示温度反馈充电模式中的充电电流、充电电压和电池温度的测定结果的曲线图。专利技术的最佳实施例下面通过图5～图9来说明本专利技术的电池组的一实施例。图5是表示本实施例的整体的说明图，在图中，充电系统1包括电池组11、对该电池组11供给充电电流的充电机构12、控制充电机构12的控制机构13、检测电池组11的充电电流的充电电流检测机构14、测定电池组11的温度的电池温度检测机构15、以及充电电压检测机构16。如图6所示，电池组11由多个模块M1、M2、…、Mn1构成，而各模块由多个单电池C1、C2、…、Cn2构成。在本实施例中，作为单电池，使用镍-金属氢化物(Ni-MH)。充电机构12由AC/DC转换部121和电流供给部122构成。在本实施例中，AC/DC转换部121连接商用电源(这里为单相100[V]电源)GAC。电流供给部122根据来自控制机构13的控制信号(充电电流指令CCref)，从AC/DC转换部121的直流输出中生成规定占空率的脉冲IP，将该脉冲供给电池组11来进行充电。控制机构13包括ΔT/Δt计算部131、充电速率运算部132、平均值运算机构133，作为控制模本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电池组的充电系统，包括：检测电池温度的温度检测机构；充电机构；以及根据所述电池温度来控制所述充电机构的控制机构；其特征在于：所述控制机构进行以“依赖于温度的量”作为目标值（Ｙ）的温度反馈充电。

【技术特征摘要】
JP 2000-11-24 357936/001.一种电池组的充电系统，包括检测电池温度的温度检测机构；充电机构；以及根据所述电池温度来控制所述充电机构的控制机构；其特征在于所述控制机构进行以“依赖于温度的量”作为目标值(Y)的温度反馈充电。2.如权利要求1所述的电池组的充电系统，其特征在于，所述控制机构连续地控制所述充电机构的输出电流值。3.如权利要求1或2所述的电池组的充电系统，其特征在于，所述“依赖于温度的量”是温度的时间变化率。4.如权利要求1～3中任一项所述的电池组的充电系统，其特征在于，基于所述电池温度的值是温度的时间变化率。5.如权利要求1～4中任一项所述的电池组的充电系统，其特征在于，所述控制机构在所述温度反馈的控制中进行以下控制控制所述充电机构，使得所述充电电流降低到某一值时，充电电流变成零；控制所述充电机构，使得所述充电电流降低到某一值后经过规定时间时，充电电流变成零；控制所述充电机构，使得所述电池温度达到某一值时，充电电流变成零；或控制所述充电机构，使得所述电池温度达到某一值后以规定量上升时，充电电流变成零。6.如权利要求1～5中任一项所述的电池组的充电系统，其特征在于，在基于所述温度反馈的控制时，进行以下控制控制所述充电机构，使得所述充电电流降低到某一值时进行所述低充电流充...

【专利技术属性】
技术研发人员：大沼伸人，吉川正明，冈口彦和，
申请(专利权)人：东京研发股份有限公司，
类型：发明
国别省市：JP[日本]