JP2020022342A - Battery system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電池システムに関する。 The present invention relates to a battery system.
従来、上述した電池システムとして、電池の劣化を判定して、劣化した電池を予備電池と交換できる蓄電池システムが知られている(特許文献1)。 Conventionally, as the above-described battery system, there is known a storage battery system capable of determining deterioration of a battery and replacing the deteriorated battery with a spare battery (Patent Document 1).
ところで、上述した電池として、中古電池を搭載することがある。中古電池は、ユーザの使用方法によって劣化状態が異なる。一般的に劣化が進んだ電池は、電池容量が低下しているため、そうでないものと比べて充放電できる電力容量が少なくなる。 By the way, a used battery may be mounted as the above-mentioned battery. Used batteries have different states of deterioration depending on how the user uses them. Generally, a deteriorated battery has a reduced battery capacity, and therefore has a smaller power capacity that can be charged and discharged than a battery that does not.
劣化状態の異なる電池を混在させて直列接続すると、充放電時に劣化の進んだ電池がはじめに満充電又は全放電状態になってしまう。この場合、他の電池に余力が残っていても充放電を停止しなければならず、電池容量を使いきることができない、という問題が生じていた。 If batteries having different states of deterioration are mixed and connected in series, a battery that has advanced during charge / discharge will first be fully charged or fully discharged. In this case, charging / discharging has to be stopped even if there is remaining power in other batteries, and there has been a problem that the battery capacity cannot be used up.
そこで、従来は、劣化状態が同等の電池を選別して新たな電池システムを構成していた。この場合、劣化状態の異なる電池で構成された電池システムは、電池システムとしての電池容量が異なってしまい製品として成立しにくかった。そこで、同製品の製造数をまかなえるだけの劣化状態が同等の電池を集める必要があった。この場合、劣化状態の異なる電池で構成された電池システムも発生してしまうため、これらに対応する別製品を考える必要があった。以上より、電池の選別とプールするための大きな保管庫が必要になり、コストの低減が難しい。 Therefore, conventionally, a new battery system is configured by selecting batteries having the same deterioration state. In this case, a battery system composed of batteries having different states of deterioration has different battery capacities as the battery system, and is difficult to be realized as a product. Therefore, it was necessary to collect batteries having the same deterioration state that could cover the number of products manufactured. In this case, a battery system composed of batteries having different deteriorated states may occur, and it is necessary to consider another product corresponding to these. As described above, a large storage for sorting and pooling batteries is required, and it is difficult to reduce costs.
例えば、図1に記載した構成の電池システムであれば、劣化状態の異なる電池が混在したとしても全ての電池の容量を十分に使用することができる。この電池システムでは、各電池と直列に遮断用のスイッチを配置し、かつ、各電池と並列にバイパス用のスイッチを配置している。このため、充放電時に、満充電状態又は全放電状態になった電池の遮断用のスイッチをオフにし、バイパス用のスイッチにオンすることで、満充電状態又は全放電状態になった電池を他の電池から切り離すことが可能であり、一部の電池が満充電状態又は全放電状態になったとしても、他の電池の充放電を続けることが可能である。 For example, in the battery system having the configuration shown in FIG. 1, even if batteries having different deterioration states are mixed, the capacities of all the batteries can be sufficiently used. In this battery system, a switch for disconnection is arranged in series with each battery, and a switch for bypass is arranged in parallel with each battery. For this reason, at the time of charge / discharge, the battery in the fully charged state or the fully discharged state is turned off by turning off the switch for shutting off the battery in the fully charged state or the fully discharged state, and turned on by the switch for bypass. Can be separated from the other battery, and even if some of the batteries are fully charged or fully discharged, it is possible to continue charging / discharging other batteries.
しかしながら、上述した電池システムでは、放電時に、全放電状態になった電池を切り離す動作をしている間、つまり、遮断用のスイッチをオフにし、バイパス用のスイッチをオンするまでの間、負荷に対する給電が停止してしまう。 However, in the above-described battery system, during the discharging, the operation of disconnecting the fully discharged battery, that is, turning off the switch for shutoff and turning on the switch for bypass, the load on the load. Power supply stops.
本発明は、以上の背景に鑑みてなされたものであり、全放電状態になった電池を切り離す動作をしている間においても、負荷への給電を続けることができる電池システムを提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above background, and it is an object of the present invention to provide a battery system that can continue to supply power to a load even during an operation of disconnecting a battery that has been fully discharged. The purpose is.
本発明の態様である電池システムは、正極端と負極端と電池と切替部と含む電池ユニットが複数個直列に接続された電池回路が複数個並列に接続された電池回路群と、前記電池の蓄電状態を判定し、当該判定された蓄電状態に基づいて、前記切替部を制御する制御部と、を有し、前記電池ユニットの各々において、前記切替部は、前記正極端と前記負極端の間に前記電池が接続された第1の状態と、前記正極端と前記負極端が前記電池を介さずに接続された第2の状態と、の間で、当該電池ユニットの状態を切り替え、前記制御部は、前記電池回路群の放電時に、蓄電状態が全放電状態でないと判定された電池を含む電池ユニットの状態が前記第1の状態になり、蓄電状態が全放電状態であると判定された電池を含む電池ユニットの状態が前記第2の状態になるように、前記切替部を制御し、
前記電池回路の各々は、前記電池の放電方向が順方向となるように、前記複数の電池ユニットと直列に接続されたダイオードを有する。
A battery system according to an aspect of the present invention includes a battery circuit group in which a plurality of battery circuits in which a plurality of battery units including a positive electrode terminal, a negative electrode terminal, a battery, and a switching unit are connected in series are connected in parallel, A control unit that determines a storage state and controls the switching unit based on the determined storage state.In each of the battery units, the switching unit is configured to switch between the positive terminal and the negative terminal. Switching the state of the battery unit between a first state in which the battery is connected therebetween, and a second state in which the positive electrode end and the negative electrode end are connected without interposing the battery, The control unit is configured to determine that the state of the battery unit including the battery whose storage state is not determined to be the fully discharged state is the first state when the battery circuit group is discharged, and that the storage state is determined to be the fully discharged state. The battery unit containing the battery So that the second state, controlling the switching unit,
Each of the battery circuits has a diode connected in series with the plurality of battery units so that a discharge direction of the battery is a forward direction.
また、前記制御部は、前記電池の両端電圧が所定の放電終了電圧より大きいときに、当該電池は全放電状態でないと判定し、前記電池の両端電圧が前記所定の放電終了電圧以下であるときに、当該電池は全放電状態にあると判定するようにしてもよい。 Further, the control unit determines that the battery is not in a fully discharged state when the voltage across the battery is higher than a predetermined discharge end voltage, and determines that the voltage across the battery is equal to or lower than the predetermined discharge end voltage. Alternatively, the battery may be determined to be in a fully discharged state.
また、前記複数の電池回路の各々は、前記ダイオードと並列に接続されたバイパススイッチをさらに有し、前記制御部は、前記電池回路群の充電時に、蓄電状態が満充電状態でないと判定された電池を含む電池ユニットの状態が前記第1の状態になり、蓄電状態が満充電状態であると判定された電池を含む電池ユニットの状態が前記第2の状態になるように、前記切替部を制御するようにしてもよい。 In addition, each of the plurality of battery circuits further includes a bypass switch connected in parallel with the diode, and the control unit determines that the storage state is not the full charge state when charging the battery circuit group. The switching unit is configured such that the state of the battery unit including the battery is the first state, and the state of the battery unit including the battery whose power storage state is determined to be the fully charged state is the second state. You may make it control.
また、前記制御部は、前記電池の両端電圧が所定の充電終了電圧より小さいときに、当該電池は満充電状態でないと判定し、前記電池の両端電圧が前記所定の充電終了電圧以上であるときに、当該電池は満充電状態にあると判定するようにしてもよい。 Further, the control unit determines that the battery is not in a fully charged state when the voltage across the battery is smaller than a predetermined charge end voltage, and determines that the voltage across the battery is equal to or higher than the predetermined charge end voltage. Alternatively, the battery may be determined to be in a fully charged state.
また、前記制御部は、前記電池回路のうちの1つのバイパススイッチのみがオンになるように、前記バイパススイッチを制御し、当該バイパススイッチがオンである電池回路のすべての電池が満充電状態であると判定されたときに、当該バイパススイッチがオフになるように前記バイパススイッチを制御することで、前記複数の電池回路を順次充電するように、前記バイパススイッチを制御するにしてもよい。 Further, the control unit controls the bypass switch such that only one of the battery circuits is turned on, and controls all the batteries of the battery circuit in which the bypass switch is on in a fully charged state. When it is determined that there is, the bypass switch may be controlled so that the bypass switch is turned off, so that the plurality of battery circuits are sequentially charged.
上記で説明した態様によれば、全放電状態になった電池を切り離す動作をしている間においても、負荷への給電を続けることができる電池システムを提供することができる。 According to the aspect described above, it is possible to provide a battery system that can continue to supply power to the load even during the operation of disconnecting the battery that has been fully discharged.
(第1実施形態)
以下、本発明の第1実施形態を、図1に基づいて説明する。図1に示す電池システム1は、例えば電動モータにより駆動するEV又はHEV車に搭載され、電動モータに電源を供給する装置である。
(1st Embodiment)
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The
同図に示すように、電池システム1は、複数の電池ユニット11a〜11eと、複数の電圧計測部12a〜12eと、制御部13と、を備えている。複数の電池ユニット11a〜11eは、同じ構成である。本実施形態では、電池ユニット11aを代表として説明する。なお、電池ユニット11b〜11eについては、電池ユニット11aについての説明中の「a」を「b〜e」に各々置き換えることができ、詳細な説明を省略する。
As shown in FIG. 1, the
電池ユニット11aは各々、電池111aと、切替部112aと、を備えている。
Each of the
電池111aは各々、充放電可能な蓄電池であり、1つのセルから構成されていてもよいし、複数のセルから構成されていてもよい。本実施形態では、複数の電池ユニット11a〜11eが備える電池111a〜111eは、車載利用された中古電池を用いている。車両利用された中古電池の劣化状態を計測し、複数の電池111a〜111eの合計容量が所望の容量となるように、電池111a〜111eを選別する。このとき、電池111a〜111eの電池劣化度は同一でなくてよく、電池111a〜111eの合計容量が所望の容量となればよい。
Each of the
切替部112aは、対応する電池111aの接続を電源として用いる接続状態と、電源として用いない非接続状態と、の間で切り替え可能に設けられている。詳しく説明すると、切替部112a〜112eにより接続状態に切り替えらえた電池同士が直列接続され、切替部112a〜112eにより非接続状態に切り替えられた電池が接続状態の電池から切り離される。
The
切替部112aは、電池111aに直列接続された第1スイッチSW1aと、電池111a及び第1スイッチSW1aに並列接続された第2スイッチSW2aと、から構成されている。今、第1スイッチSW1aは、その一端T11が対応する電池111aの一極(例えば正極)に接続されている。第2スイッチSW2aは、その一端T21が対応する電池111aの他極(例えば負極)に接続され、その他端T22が第1スイッチSW1aの他端T12に接続されている。
The
上述した電池ユニット11a〜11eは、直列接続され、その両端が直流を交流に変換するDC/AC変換器14に接続されている。即ち、電池ユニット11a〜11eの並び方向一方側(図面左側)の電池ユニット11aが備えた第1スイッチSW1a及び第2スイッチSW2aの他端T12が、DC/AC変換器14に接続されている。また、並び方向他端側(図面右側)の電池ユニット11eが備えた電池111eの他極及び第2スイッチSW2eの他端T21が、DC/AC変換器14に接続されている。
The above-mentioned
また、互いに隣接する電池111a及び111b、…、111d及び111e間にそれぞれ、第1スイッチSW1b、…、SW1eが接続されている。また、互いに隣接する電池ユニット11a及び11b、…、11d及び11eの第2スイッチSW2a、…、2dの一端T21と、第2スイッチSW2b、…、2eの他端T22と、が接続されている。
Further, first switches SW1b,..., SW1e are connected between the
以上の構成によれば、第2スイッチSW2aをオフし、この第1スイッチSW1aをオンすると電池111aが接続状態となり、第1スイッチSW1aをオフし、第2スイッチSW2aをオンすると電池111aが非接続状態となる。
According to the above configuration, when the second switch SW2a is turned off and the first switch SW1a is turned on, the
複数の電圧計測部12a〜12eは、対応する電池111a〜111eの両端電圧を測定して、その測定結果を後述する制御部13に対して出力する。
The plurality of
制御部13は、周知のCPU、ROM、RAMから構成され、電池システム1全体の制御を司る。制御部13は、各電池111a〜111eの両端電圧に基づいて第1スイッチSW1a〜SW1e及び第2スイッチSW2a〜SW2eをオンオフする。
The
次に、上述した構成の電池システム1の動作について、図2及び図3のフローチャートを参照して説明する。まず、電池システム1の充電が開始されると、制御部13は、図2に示す充電処理を開始する。まず、制御部13は、全ての電池ユニット11a〜11eの第2スイッチSW2a〜SW2eをオフした後に第1スイッチSW1a〜SW1eをオンする(ステップS10)。これにより、全ての電池111a〜111eが接続状態となり、直列接続されて充電される。
Next, the operation of the
次に、制御部13は、各電圧計測部12a〜12eを用いて電池111a〜111eの両端電圧を計測する(ステップS11)。制御部13は、複数の電池111a〜111eのうち予め定めた充電終了電圧に達した電池111a〜111eがあるか否かを判定する(ステップS12)。充電終了電圧に達した電池がなければ(ステップS12でN)、制御部13は、何れの電池111a〜111eも満充電状態にないと判定し、ステップS11に戻る。
Next, the
一方、充電終了電圧に達した電池111a〜111eがあれば(ステップS12でY)、制御部13は、その電池111a〜111eを満充電状態と判定し、その電池111a〜111eに対応する第1スイッチSW1a〜SW1eをオフすると共に、第2スイッチSW2a〜SW2eをオンする(ステップS13)。これにより、満充電状態の電池111a〜111eは、非接続状態に切り替えられ、充電が停止される。その後、制御部13は、ステップS14に進む。
On the other hand, if any of the
ステップS14において制御部13は、充電が終了したか否か判定する。充電が終了していれば(ステップS14でY)、制御部13は、充電処理を終了する。一方、充電が終了していなければ(ステップS14でN)、制御部13は、再びステップS11に戻る。
In step S14, the
また、電池システム1の放電が開始されると、制御部13は、図3に示す放電処理を開始する。まず、制御部13は、全ての電池ユニット11a〜11eの第2スイッチSW2a〜SW2eをオフした後に、第1スイッチSW1a〜SW1eをオンする(ステップS20)。これにより、全ての電池111a〜111eが直列接続され、接続状態となり、放電される。
When the
次に、制御部13は、各電圧計測部12a〜12eを用いて電池111a〜111eの両端電圧を計測する(ステップS21)。制御部13は、複数の電池111a〜111eのうち予め定めた放電終了電圧に達した電池111a〜111eがあるか否かを判定する(ステップS22)。放電終了電圧に達した電池111a〜111eがなければ(ステップS22でN)、制御部13は、何れの電池111a〜111eも全放電状態にないと判定し、ステップS21に戻る。
Next, the
一方、放電終了電圧に達した電池があれば(ステップS22でY)、制御部13は、その電池111a〜111eを全放電状態と判定し、その電池111a〜111eに対応する第1スイッチSW1a〜SW1eをオフすると共に、第2スイッチSW2a〜SW2eをオンする(ステップS23)。これにより、全放電状態の電池111a〜111eは、非接続状態に切り替えられ、放電が停止される。その後、制御部13は、ステップS24に進む。
On the other hand, if there is a battery that has reached the discharge end voltage (Y in step S22), the
ステップS24において制御部13は、放電が終了したか否か判定する。放電が終了していれば(ステップS24でY)、制御部13は、放電処理を終了する。一方、放電が終了していなければ(ステップS14でN)、制御部13は、再びステップS21に戻る。
In step S24, the
次に、上述した電池システム1の動作の一例を、電池111aから電池111eに向けて劣化が進んでいるとして説明する。電池システム1の充電が行われると、制御部13は、まず全ての電池ユニット11a〜11eの第2スイッチSW2a〜SW2eをオフした後に、第1スイッチSW1a〜SW1eをオンする。これにより、充電開始時は、全ての電池111a〜111eが充電される。その後、劣化の最も進んだ電池111eの両端電圧が充電終了電圧に達するので、制御部13は、第1スイッチSW1eをオフすると共に第2スイッチSW2eをオンする。これにより、電池111eが切り離され、電池111a〜電池111dで構成された電池システム1として、充電が継続される。
Next, an example of the operation of the above-described
次に、電池劣化が2番目に進んだ電池111dの両端電圧が充電終了電圧に達するので、制御部13は、第1スイッチSW1dをオフするとともに第2スイッチSW2dをオンする。これにより、電池111dも切り離され、電池111a〜電池111cで構成された電池システム1として、充電が継続される。これを最大で1つの電池まで繰り返すことで、全ての電池111a〜111eの充電状態SOCが100%(=満充電状態)になるまで充電することができる。
Next, since the voltage between both ends of the
一方、電池システム1の放電が行われると、制御部13は、まず全ての電池ユニット11a〜11eの第2スイッチSW2a〜SW2eをオフした後に第1スイッチSW1a〜SW1eをオンする。これにより、放電開始時は、全ての電池111a〜111eが放電される。その後、劣化の最も進んだ電池111eの両端電圧が放電終了電圧に達するので、制御部13は、第1スイッチSW1eをオフすると共に第2スイッチSW2eをオンする。これにより、電池111eが切り離され、電池111a〜電池111dで構成された電池システム1として、放電が継続される。
On the other hand, when the
次に、電池劣化が2番目に進んだ電池111dの両端電圧が放電終了電圧に達するので、制御部13は、第1スイッチSW1dをオフするとともに第2スイッチSW2dをオンする。これにより、電池111dも切り離され、電池111a〜電池111cで構成された電池システム1として、放電が継続される。これを最大で1つの電池まで繰り返すことで、全ての電池111a〜111eの充電状態SOCが0%(=全放電状態)になるまで放電することができる。
Next, since the voltage across the
上述した第1実施形態によれば、制御部13が、通常時は複数の切替部112a〜112eを接続状態に制御し、充電時に満充電状態又は放電時に全放電状態と判定した電池111a〜111eに対応する切替部112a〜112eを非接続状態に制御する。これにより、上述したように全ての電池111a〜111eを満充電まで充電でき、全ての電池111a〜111eを放電終了まで放電できるので、劣化状態の異なる電池111a〜111eが混在したとしても全ての電池111a〜111eの容量を十分に使用することができる電池システム1を安価に提供することができる。
According to the above-described first embodiment, the
また、上述した第1実施形態によれば、切替部112aが、電池111aに直列接続された第1スイッチSW1aと、電池111a及び第1スイッチSW1aに並列接続された第2スイッチSW2aと、から構成されている(切替部112b〜112eについては、「a」を「b〜e」に読み替える)。これにより、スイッチSW1a〜SW1e、SW2a〜SW2eを用いて容易に電池111a〜111eを接続状態と非接続状態との間で切り替えることができる。
According to the first embodiment, the
(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態を図4に基づいて説明する。第1実施形態と第2実施形態とで大きく異なる点は、切替部112a〜112eの構成である。本実施例では、切替部112aを代表として説明する。なお、切替部112b〜112eについては、切替部112aについての説明中の「a」を「b〜e」に各々置き換えることができ、詳細な説明を省略する。上述した第1実施形態では、切替部112aは2つのオンオフスイッチSW1a、SW2aから構成されていたが、第2実施形態では、切替部112aは1つの切替スイッチSW3aから構成されている。
(2nd Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The major difference between the first embodiment and the second embodiment is the configuration of the switching
なお、図4において、上述した第1実施形態で既に説明した図1と同等の部分については同一符号を付してその詳細を省略する。 In FIG. 4, the same reference numerals are given to the same parts as those in FIG. 1 already described in the first embodiment, and the details are omitted.
切替部112aは、第1接点C1の接続を、電池111aの一極に接続された第2接点C2と、電池111aの他極に接続された第3接点C3と、の間で切り替える切替スイッチSW3aから構成されている。なお、切替スイッチSW3aの第1接点C1は、DC/AC変換器14に接続されている。切替スイッチSW3b〜3cの第1接点C1は、隣接する電池111a、…、111dに接続されている。
The
以上の構成によれば、この切替スイッチSW3a〜SW3eを第2接点C2側に切り替えると接続状態となり、切替スイッチSW3a〜SW3eを第3接点C3側に切り替えると非接続状態となる。 According to the above configuration, when the changeover switches SW3a to SW3e are switched to the second contact C2, the connection state is established, and when the changeover switches SW3a to SW3e are switched to the third contact C3, the connection state is established.
次に、上述した構成の電池システム1の動作について説明する。第2実施形態の動作は、図2及び図3について上述した第1実施形態とほぼ同じである。異なる点は、第1実施形態では、ステップS10、S20において制御部13が、第1スイッチSW1a〜SW1eをオン、第2スイッチSW2a〜SW2eをオフするのに対して、第2実施形態では、切替スイッチSW3a〜SW3eを第2接点C2側に切り替える。また、第1実施形態では、ステップS13、S23において制御部13が、満充電状態又は全放電状態のバッテリ111a〜111eに対応する第1スイッチSW1a〜SW1eをオフ、第2スイッチSW2a〜SW2eをオンするのに対して、第2実施形態では、対応する切替スイッチSW3a〜SW3eを第3接点C3側に切り替える。
Next, the operation of the
また、上述した第2実施形態によれば、切替部112a〜112eが、切替スイッチSW3a〜SW3eから構成されている。これにより、切替スイッチSW3a〜SW3eを用いて容易に電池111a〜111eを接続状態と非接続状態との間で切り替えることができる。また、第1スイッチSW1a〜SW1eと第2スイッチSW2a〜SW2eの誤切替による短絡を防止する。
Further, according to the above-described second embodiment, the switching
(第3実施形態)
次に、第3実施形態を図5に基づいて説明する。第3実施形態は、直列に接続された複数の電池ユニット11a〜11eを有する電池回路510が複数個並列に接続された電池回路群を有する。そして、電池回路510の両端に、充電制御部520と負荷530が並列に接続されている。図5には記載はしていないが、第3実施形態も、第1実施形態、第2実施形態と同様に、電池111a〜111eの両端電圧を測定する電圧計測部12a〜12eを有している。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment will be described with reference to FIG. The third embodiment has a battery circuit group in which a plurality of
電池回路510の各々は、第1実施形態と同様に、第1スイッチSW1a〜SW1eと第2スイッチSW2a〜SW2eからなる切替部112a〜112eを有している。そして、第1実施形態と同様に、電池111a〜111eが満充電状態でも全放電状態でもないときには、第1スイッチSW1a〜SW1eをオンとし、第2スイッチSW2a〜SW2eをオフとすることで、電池ユニット11a〜11eは、電池ユニット11a〜11eの正極端113a〜113eと負極端114a〜114eの間に電池111a〜111eが接続された状態(第1の状態)となり、電池111a〜111eは、他の第1の状態にある電池ユニット11a〜11eの電池111a〜111eと直列に接続され、電源として用いられる。また、電池111a〜111eが満充電状態又は全放電状態に達したと判定されたときには、第1スイッチSW1a〜SW1eをオフとし、第2スイッチSW2a〜SW2eをオンとすることで、電池ユニット11a〜11eの正極端113a〜113eと負極端114a〜114eが電池111a〜111eを介さずに接続された状態(第2の状態)となり、電池111a〜111eは他の第1の状態にある電池ユニット11a〜11eの電池111a〜111eから切り離され、電源として使用されない。
Each of the
なお、図5では、切替部112a〜112eは、第1スイッチSW1a〜SW1eと第2スイッチSW2a〜SW2eで構成されているが、代わりに、第2実施形態と同様に、切替部112a〜112eを、切替スイッチSW3a〜SW3eで構成するようにしても良い。このときは、電池111a〜111eが満充電状態でも全放電状態でもないときには、切替スイッチSW3a〜SW3eにおいて接点C1を接点C2に接続させることで、電池ユニット11a〜11eは、電池ユニット11a〜11eの正極端113a〜113eと負極端114a〜114eの間に電池111a〜111eが接続された状態(第1の状態)となり、電池111a〜111eは他の第1の状態にある電池ユニット11a〜11eの電池111a〜111eと直列に接続され、電源として用いられる。また、電池111a〜111eが満充電状態又は全放電状態に達したと判定されたときには、切替スイッチSW3a〜SW3eにおいて接点C1を接点C3に接続させることで、電池ユニット11a〜11eの正極端113a〜113eと負極端114a〜114eが電池111a〜111eを介さずに接続された状態(第2の状態)となり、電池111a〜111eは他の第1の状態にある電池ユニット11a〜11eの電池111a〜111eから切り離され、電源として使用されない。
In FIG. 5, the switching
第1実施形態では、放電時に、全放電状態になった電池を切り離す動作をしている間、つまり、第1スイッチSW1a〜SW1eをオフにし、第2スイッチSW2a〜SW2eをオンにするまでの間、負荷に対する給電が停止してしまう。また、第2実施形態においても、放電時に、全放電状態になった電池を切り離す動作をしている間、つまり、切替スイッチSW3a〜SW3eを第2接点C2から第3接点C3に切り替えるまでの間、負荷に対する給電が停止してしまう。 In the first embodiment, during discharging, the operation is performed during the operation of disconnecting the fully discharged battery, that is, until the first switches SW1a to SW1e are turned off and the second switches SW2a to SW2e are turned on. Then, the power supply to the load stops. Further, also in the second embodiment, during the operation of disconnecting the fully discharged battery at the time of discharging, that is, until the changeover switches SW3a to SW3e are switched from the second contact C2 to the third contact C3. Then, the power supply to the load stops.
そこで、第3実施形態では、直列に接続された電池111a〜111eを有する複数の電池回路510が並列に接続されている。このため、放電時に、複数の電池回路510のうちの1つで、全放電状態になった電池を切り離す動作をしていたとしても、電流が他の電池回路510を流れるため、全放電状態になった電池を切り離す動作をしている間に、負荷530への給電が停止することがない。
Therefore, in the third embodiment, a plurality of
また、第3実施形態では、複数の電池回路510の各々には、ダイオード511が、電池111a〜111eの放電方向が順方向となるように、複数の電池ユニット11a〜11eと直列に接続されている。例えば、図5では、電池ユニット11aの正極端113aがダイオード510のアノードに接続している。このため、全放電状態になった電池を切り離すことで複数の電池回路510ごとの総電圧が異なることになったとしても、放電時に、総電圧が高い電池回路510から総電圧が低い電池回路510へ電流が流れることを防ぐことが可能である。
In the third embodiment, a
複数の電池回路510を上記のように構成した場合、電池111a〜111eを充電するための電流の向きは、ダイオード511の順方向と逆方向であり、電池111a〜111eを充電するための電流は、ダイオード511を通ることができない。そこで、第3実施形態では、図5に記載したように、複数の電池回路510の各々が、ダイオード511に並列に接続されたバイパススイッチ512を有している。充電時に、バイパススイッチ512をオンにすることで、電池111a〜111eを充電するための電流は、ダイオード511を迂回して流れることができるようになり、電池111a〜111eに充電するための電流を供給することができる。
When the plurality of
また、制御部13は、充電時に、複数の電池回路510が1つずつ順次充電されるように、バイパススイッチ512を制御する。つまり、制御部13は、複数の電池回路510のうちの1つのバイパススイッチ512のみをオンし、他の電池回路510のバイパススイッチ512をオフし、バイパススイッチ512がオンになっている電池回路510のみを充電する。そして、充電が完了したら、バイパススイッチ512をオフにし、他の充電されていない電池回路510うちの1つのバイパススイッチ512のみをオンにし、この電池回路510を充電する。このような制御を続けることにより、制御部13は、電池回路510を順次充電していく。このため、充電時には、電池回路510は互いに接続していない。よって、第3実施形態では、満充電状態になった電池を切り離すことで複数の電池回路510ごとの総電圧が異なることになったとしても、総電圧が高い電池回路510から総電圧が低い電池回路510へ電流が流れることがない。
Further, the
図6は、第3実施形態における放電時の動作を示すフローチャートである。第1スイッチSW1a〜SW1e、第2スイッチSW2a〜SW2e、バイパススイッチ512のすべてのスイッチをオフにする(ステップS601)。第1スイッチSW1a〜SW1eをオンする(ステップS602)。その後、放電を開始する(ステップS603)。 FIG. 6 is a flowchart showing the operation at the time of discharging in the third embodiment. All the switches of the first switches SW1a to SW1e, the second switches SW2a to SW2e, and the bypass switch 512 are turned off (step S601). The first switches SW1a to SW1e are turned on (step S602). Thereafter, discharge is started (step S603).
次に、制御部13は、電池111a〜111eの両端電圧を計測する(ステップS604)。制御部13は、複数の電池111a〜111eのうち予め定めた放電終了電圧に達した電池111a〜111eがあるか否かを判定する(ステップS605)。放電終了電圧に達した電池111a〜111eがなければ(ステップS605でN)、制御部13は、何れの電池111a〜111eも全放電状態にないと判定し、ステップS604に戻る。
Next, the
一方、放電終了電圧に達した電池111a〜111eがあれば(ステップS605でY)、制御部13は、その電池111a〜111eを全放電状態と判定し、その電池111a〜111eに対応する第1スイッチSW1a〜SW1eをオフすると共に、第2スイッチSW2a〜SW2eをオンする(ステップS606)。これにより、全放電状態の電池111a〜111eの接続は、非接続状態に切り替えられ、全放電状態の電池111a〜111eの放電が停止される。その後、制御部13は、ステップS607に進む。
On the other hand, if any of the
ステップS607において、制御部13は、すべての電池111a〜111eの放電が停止されたか否か、つまり、すべての電池111a〜111eの放電が終了したか否かを判定する。すべての電池111a〜111eの放電が終了していれば(ステップS607でY)、制御部13は、放電を停止し(S608)、第1スイッチSW1a〜SW1e、第2スイッチSW2a〜SW2e、バイパススイッチ512のすべてのスイッチをオフにし(ステップS609)、第1スイッチSW1a〜SW1eをオンする(ステップS610)。一方、すべての電池111a〜111eの放電が終了していなければ(ステップS606でN)、制御部13は、再びステップS604に戻る。
In step S607, the
図7は、第3実施形態における充電時の動作を示すフローチャートである。第1スイッチSW1a〜SW1e、第2スイッチSW2a〜SW2e、バイパススイッチ512のすべてのスイッチをオフにする(ステップS701)。第1スイッチSW1a〜SW1eをオンし、まだ充電されていない電池回路510のうちの1つの電池回路510のバイパススイッチ512のみをオンにする(ステップS702)。その後、充電を開始する(ステップS703)。
FIG. 7 is a flowchart illustrating an operation at the time of charging in the third embodiment. All switches of the first switches SW1a to SW1e, the second switches SW2a to SW2e, and the bypass switch 512 are turned off (step S701). The first switches SW1a to SW1e are turned on, and only the bypass switch 512 of one of the
次に、制御部13は、電池111a〜111eの両端電圧を計測する(ステップS704)。制御部13は、複数の電池111a〜111eのうち予め定めた充電終了電圧に達した電池111a〜111eがあるか否かを判定する(ステップS705)。充電終了電圧に達した電池111a〜111eがなければ(ステップS705でN)、制御部13は、何れの電池111a〜111eも満充電状態にないと判定し、ステップS704に戻る。
Next, the
一方、充電終了電圧に達した電池111a〜111eがあれば(ステップS705でY)、制御部13は、その電池111a〜111eを満充電状態と判定し、その電池111a〜111eに対応する第1スイッチSW1a〜SW1eをオフすると共に、第2スイッチSW2a〜SW2eをオンする(ステップS706)。これにより、満充電状態の電池111a〜111eの接続は、非接続状態に切り替えられ、充電が停止される。その後、制御部13は、ステップS707に進む。
On the other hand, if any of the
ステップS707において、制御部13は、バイパススイッチ512がオンになっている電池回路510のすべての電池111a〜111eの充電が停止されてか否か、つまり、バイパススイッチ512がオンになっている電池回路510の充電が終了したか否かを判定する(S707)。バイパススイッチ512がオンになっている電池回路510の充電が終了していれば(ステップS707でY)、制御部13は、ステップS708に進む。バイパススイッチ512がオンになっている電池回路510の充電が終了していなければ(ステップS707でN)、再びステップS704に戻る。
In step S707, the
ステップS708において、制御部は、すべての電池回路510の充電が終了しているか否かを判定する。すべての電池回路510の充電が終了していれば(ステップS708でY)、制御部13は、放電を停止し(S709)、第1スイッチSW1a〜SW1e、第2スイッチSW2a〜SW2e、バイパススイッチ512のすべてのスイッチをオフにし(ステップS710)、第1スイッチSW1a〜SW1eをオンする(ステップS711)。一方、すべての電池111a〜111eの放電が終了していなければ(ステップS708でN)、制御部13は、再びステップS701に戻る。
In step S708, the control unit determines whether charging of all
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。 Note that the present invention is not limited to the above embodiment. That is, various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.
1 電池システム
11a〜11e 電池ユニット
13 制御部
111a〜111e 電池
112a〜112e 切替部
C1 第1接点
C2 第2接点
C3 第3接点
SW1a〜SW1e 第1スイッチ
SW2a〜SW2e 第2スイッチ
SW3a〜SW3e 切替スイッチ
510 電池回路
511 ダイオード
512 バイパススイッチ
520 充電制御部
530 負荷
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記電池の蓄電状態を判定し、当該判定された蓄電状態に基づいて、前記切替部を制御する制御部と、を有し、
前記電池ユニットの各々において、前記切替部は、前記正極端と前記負極端の間に前記電池が接続された第1の状態と、前記正極端と前記負極端が前記電池を介さずに接続された第2の状態と、の間で、当該電池ユニットの状態を切り替え、
前記制御部は、前記電池回路群の放電時に、蓄電状態が全放電状態でないと判定された電池を含む電池ユニットの状態が前記第1の状態になり、蓄電状態が全放電状態であると判定された電池を含む電池ユニットの状態が前記第2の状態になるように、前記切替部を制御し、
前記電池回路の各々は、前記電池の放電方向が順方向となるように、前記複数の電池ユニットと直列に接続されたダイオードを有する、電池システム。 A battery circuit group in which a plurality of battery circuits in which a plurality of battery units including a positive electrode, a negative electrode terminal, a battery, and a switching unit are connected in series are connected in parallel,
A control unit that determines the storage state of the battery and controls the switching unit based on the determined storage state,
In each of the battery units, the switching unit is configured such that the battery is connected between the positive terminal and the negative terminal in a first state, and the positive terminal and the negative terminal are connected without passing through the battery. Switching the state of the battery unit between the second state and
The control unit determines that, when the battery circuit group is discharged, the state of the battery unit including the battery whose storage state is determined not to be the full discharge state is the first state, and the storage state is the full discharge state. Controlling the switching unit so that the state of the battery unit including the performed battery becomes the second state;
A battery system, wherein each of the battery circuits includes a diode connected in series with the plurality of battery units such that a discharge direction of the battery is a forward direction.
前記制御部は、前記電池回路群の充電時に、蓄電状態が満充電状態でないと判定された電池を含む電池ユニットの状態が前記第1の状態になり、蓄電状態が満充電状態であると判定された電池を含む電池ユニットの状態が前記第2の状態になるように、前記切替部を制御する、請求項1または2に記載の電池システム。 Each of the plurality of battery circuits further includes a bypass switch connected in parallel with the diode,
The control unit determines that the state of the battery unit including the battery whose storage state is not determined to be the fully charged state is the first state and the storage state is the fully charged state when the battery circuit group is charged. 3. The battery system according to claim 1, wherein the switching unit is controlled such that a state of a battery unit including the discharged battery becomes the second state. 4.
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Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113098082A (en) * | 2021-03-23 | 2021-07-09 | 三一汽车起重机械有限公司 | Battery system for work machine, control method, and design method |
JP2022001006A (en) * | 2020-06-19 | 2022-01-04 | 矢崎総業株式会社 | Battery control unit and battery system |
JP2022001007A (en) * | 2020-06-19 | 2022-01-04 | 矢崎総業株式会社 | Battery control unit and battery system |
JP2022029299A (en) * | 2020-08-04 | 2022-02-17 | 矢崎総業株式会社 | Charge control device, battery system, and charge control method |
JP2022034656A (en) * | 2020-08-19 | 2022-03-04 | 矢崎総業株式会社 | Power supply control device, power supply system, power supply control method, and program |
JP2022044137A (en) * | 2020-09-07 | 2022-03-17 | 矢崎総業株式会社 | Charge control device, battery system, and charge control method |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH06283210A (en) * | 1993-01-29 | 1994-10-07 | Canon Inc | Storage battery device and power system |
JP2000354333A (en) * | 1999-06-08 | 2000-12-19 | Sony Corp | Power unit and battery unit |
JP2006318843A (en) * | 2005-05-16 | 2006-11-24 | Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial System Corp | Charge/discharge circuit of lithium ion secondary battery |
-
2019
- 2019-05-22 JP JP2019096007A patent/JP2020022342A/en not_active Abandoned
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH06283210A (en) * | 1993-01-29 | 1994-10-07 | Canon Inc | Storage battery device and power system |
JP2000354333A (en) * | 1999-06-08 | 2000-12-19 | Sony Corp | Power unit and battery unit |
JP2006318843A (en) * | 2005-05-16 | 2006-11-24 | Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial System Corp | Charge/discharge circuit of lithium ion secondary battery |
Cited By (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2022001006A (en) * | 2020-06-19 | 2022-01-04 | 矢崎総業株式会社 | Battery control unit and battery system |
JP2022001007A (en) * | 2020-06-19 | 2022-01-04 | 矢崎総業株式会社 | Battery control unit and battery system |
JP7157101B2 (en) | 2020-06-19 | 2022-10-19 | 矢崎総業株式会社 | Battery control unit and battery system |
JP7160862B2 (en) | 2020-06-19 | 2022-10-25 | 矢崎総業株式会社 | Battery control unit and battery system |
JP2022029299A (en) * | 2020-08-04 | 2022-02-17 | 矢崎総業株式会社 | Charge control device, battery system, and charge control method |
JP7220960B2 (en) | 2020-08-04 | 2023-02-13 | 矢崎総業株式会社 | Charge/discharge control device, battery system, and charge/discharge control method |
US12107446B2 (en) | 2020-08-04 | 2024-10-01 | Yazaki Corporation | Charging control device, battery system, and charging control method |
JP2022034656A (en) * | 2020-08-19 | 2022-03-04 | 矢崎総業株式会社 | Power supply control device, power supply system, power supply control method, and program |
JP7136855B2 (en) | 2020-08-19 | 2022-09-13 | 矢崎総業株式会社 | Power supply control device, power supply system, power supply control method, and program |
JP2022044137A (en) * | 2020-09-07 | 2022-03-17 | 矢崎総業株式会社 | Charge control device, battery system, and charge control method |
JP7189182B2 (en) | 2020-09-07 | 2022-12-13 | 矢崎総業株式会社 | Charging control device, battery system, and charging control method |
CN113098082A (en) * | 2021-03-23 | 2021-07-09 | 三一汽车起重机械有限公司 | Battery system for work machine, control method, and design method |
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