JP5169477B2 - Capacitor control device - Google Patents
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Description
本発明は、蓄電器の制御装置に関し、特に、直列に接続された複数の蓄電池を有する蓄電器の制御装置に関する。 The present invention relates to a storage battery control device, and more particularly, to a storage battery control device having a plurality of storage batteries connected in series.
ＥＶ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ：電気自動車）やＨＥＶ（Ｈｙｂｒｉｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｖｅｈｉｃｌｅ：ハイブリッド電気自動車）等の車両には、モータ等に電力を供給する蓄電器が搭載される。蓄電器には、例えば直列に接続された複数の蓄電セルが設けられている。 A vehicle such as an EV (Electric Vehicle) or a HEV (Hybrid Electric Vehicle) is equipped with a capacitor that supplies electric power to a motor or the like. The storage battery is provided with a plurality of storage cells connected in series, for example.
図２６は、車両に搭載された蓄電器、電気駆動系の一部及び補機の関係を示すブロック図である。図２６に示す車両は、蓄電器１０と、インバータ１１と、モータ１３と、ＤＣ−ＤＣコンバータ１５と、バッテリ１７と、冷却ファン用電動モータ（以下「電動モータ」という。）１９とを備える。蓄電器１０の出力電圧は高電圧（例えば１００〜２００Ｖ）であり、バッテリ１７の出力電圧は補機用電圧（例えば１２Ｖの低電圧）である。モータ１３には、蓄電器１０の出力電圧がインバータ１１によって直流から交流に変換され供給される。バッテリ１７には、蓄電器１０の出力電圧がＤＣ−ＤＣコンバータ１５によって降圧されチャージされる。電動モータ１９はバッテリ１７から電力が供給され、電動モータ１９によって駆動された冷却ファンで発生した風は蓄電器１０を冷却する。
FIG. 26 is a block diagram showing the relationship between the battery mounted on the vehicle, a part of the electric drive system, and auxiliary equipment. The vehicle shown in FIG. 26 includes a
図２６に示す蓄電器１０は、直列に接続された複数の蓄電セル（以下、単に「セル」という。）Ｃ１〜Ｃｍ（ｍは２以上の整数）と、各セルと並列に接続された放電スイッチ部Ｃｃ１〜Ｃｃｍと、各セルと並列に接続された電圧検知部Ｓ１〜Ｓｍと、各放電スイッチ部を制御する制御部２１とを有する。なお、放電スイッチ部Ｃｃ１〜Ｃｃｍ、電圧検知部Ｓ１〜Ｓｍ及び制御部２１は集積化され、ＩＣチップ上に形成されている。
26 includes a plurality of storage cells (hereinafter simply referred to as “cells”) C1 to Cm (m is an integer of 2 or more) connected in series, and a discharge switch connected in parallel to each cell. It has parts Cc1 to Ccm, voltage detection parts S1 to Sm connected in parallel with each cell, and a
各放電スイッチ部は、直列接続された放電抵抗Ｒ及びスイッチＳｗを有する。電圧検知部Ｓ１〜Ｓｍは、並列接続されたセルの両端電圧（セル電圧）を検知する。制御部２１は、電圧検知部Ｓ１〜Ｓｍによる判定結果に応じて、各放電スイッチ部のスイッチをオンオフ制御する。
Each discharge switch unit has a discharge resistor R and a switch Sw connected in series. The voltage detectors S1 to Sm detect both-end voltages (cell voltages) of cells connected in parallel. The
また、蓄電器１０は、図示しない充電制御部を有する。充電制御部は、蓄電器１０の充電時、各セルへの過充電を防ぐための制御（過充電防止制御）を行う。各セルのセル電圧には、蓄電器１０の使用状況や各セルの品質等に応じてバラツキが生じる。このため、充電制御部は、セル電圧が最も高いセルに合わせた過充電防止制御を行う。なお、蓄電器１０に搭載されるセルとしてはリチウムイオン電池やニッケル水素電池等が用いられるが、この過充電防止制御は、リチウムイオン電池が用いられる場合に特に必要である。
In addition, the
このように、蓄電器１０の過充電防止制御はセル電圧が最も高いセルを基準として行われるため、図２７に示すように、充放電の繰り返し等によりセル電圧のバラツキが大きくなると蓄電器１０の容量低下をもたらす。すなわち、蓄電器１０の充電時に行われる過充電防止制御によって蓄電器１０全体の残容量が制限されてしまうため、結果として、図２７中の点線で示すように、蓄電器１０の容量が低下してしまう。蓄電器１０の容量が低下してモータ１３に十分な電力を供給できなくなった場合、蓄電器１０にセルを積み増ししたり、大容量の蓄電器に積み替えたりする等の設計が必要となる。
As described above, the overcharge prevention control of the
このため、図２６に示した蓄電器１０では、制御部２１が、各セルのセル電圧が同レベルとなるよう各放電スイッチ部のスイッチを個別に制御する。例えば、図２８に示すようにセルＣ１のセル電圧が他のセルＣ２〜Ｃｍのセル電圧よりも高いとき、制御部２１は、セルＣ１に対応する放電スイッチ部Ｃｃ１が有するスイッチＳｗ１をオンして、セルＣ１と放電抵抗Ｒ１の回路を閉じる。このとき、セルＣ１から放電抵抗Ｒ１に電流が流れ、この電流は放電抵抗Ｒ１で熱に変換される。その結果、セルＣ１のセル電圧は低下していき、制御部２１は、セルＣ１のセル電圧がセルＣ２〜Ｃｍのセル電圧と同レベルになったとき、スイッチＳｗ１をオフする。このように、各セルのセル電圧を均等化してバラツキを小さくすることによって、蓄電器１０の容量低下を防止することができる。
For this reason, in the
しかしながら、図２６に示した蓄電器１０では、各セルのセル電圧の均等化に伴い熱が発生する。すなわち、組電圧１０では、各セルのセル電圧の均等化によって、セルに蓄えられた電力が無駄に消費されている。したがって、均等化後の各セル電圧は、もとのセル電圧よりも放電抵抗における電力消費に対応する分だけ低くなってしまう。
However, in the
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、蓄電器が有する各蓄電池の残容量を効率良く均等化することのできる蓄電器の制御装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a control device for a capacitor that can efficiently equalize the remaining capacity of each storage battery included in the capacitor.
上記課題を解決して係る目的を達成するために、請求項１に記載の発明の蓄電器の制御装置は、放電時に直列接続される複数の蓄電池（例えば、実施形態での個別電池１ａ〜１ｆ、電池モジュール１Ｍａ〜１Ｍｃ）を有する蓄電器の制御装置であって、前記複数の蓄電池の直列接続をオンオフする第１のスイッチ部（例えば、実施形態での連動型メンテナンススイッチ６およびメンテナンススイッチ４ａ〜４ｆ）と、前記複数の蓄電池の同極同士の短絡接続をオンオフする第２のスイッチ部（例えば、実施形態でのプラス側スイッチ２ａ〜２ｅ、マイナス側スイッチ３ａ〜３ｅ）と、前記複数の蓄電池の各電圧を検知する電圧検知部（例えば、実施形態での電圧センサ５ａ〜５ｆ）と、前記電圧検知部による検知結果に応じて、前記第１のスイッチ部及び前記第２のスイッチ部をオンオフ制御する制御部（例えば、実施形態での制御部７）と、を備え、前記電圧検知部による検知結果が所定の条件を満たさないとき、前記制御部は、前記第１のスイッチ部をオフし、前記蓄電器に含まれる２以上の所定数の蓄電池の同極同士が短絡接続するよう前記第２のスイッチ部をオンオフ制御し、前記所定数の蓄電池の同極同士を短絡接続して所定時間経過した後、前記同極同士が短絡接続された所定数の蓄電池に含まれない蓄電池と、前記同極同士が短絡接続された所定数の蓄電池に含まれる蓄電池とを含む、前記所定数と同数の蓄電池の同極同士が短絡接続するよう前記第２のスイッチ部をオンオフ制御し、前記制御部は、前記第２のスイッチ部をオンオフ制御する前に、所定負荷に接続された所定経路へ前記蓄電池が接続され、かつ、前記所定経路を流れる放電電流の大きさを所定期間が経過するまで所定値以上に維持するよう、前記第１のスイッチ部をオンし、かつ、前記第２のスイッチ部をオフすることを特徴とする。
In order to solve the above-described problems and achieve the object, a storage battery control device according to
さらに、請求項２に記載の発明の蓄電器の制御装置は、前記制御部が、前記電圧検知部による検知結果が所定の条件を満たすまで、前記第１のスイッチ部及び前記第２のスイッチ部のオンオフ制御を行うことを特徴とする。 Furthermore, in the storage battery control device according to the second aspect of the present invention, the control unit includes the first switch unit and the second switch unit until the detection result by the voltage detection unit satisfies a predetermined condition. On-off control is performed.
さらに、請求項３に記載の発明の蓄電器の制御装置は、前記所定の条件が、前記電圧検知部によって検知された前記複数の蓄電池の最大電圧と最小電圧の差が所定値以下であることを特徴とする。 Furthermore, in the storage battery control device according to the third aspect of the present invention, the predetermined condition is that a difference between the maximum voltage and the minimum voltage of the plurality of storage batteries detected by the voltage detection unit is not more than a predetermined value. Features.
さらに、請求項４に記載の発明の蓄電器の制御装置は、前記蓄電池が、１つの電池セル（例えば、実施形態での個別電池１ａ〜１ｆ）であることを特徴とする。
Furthermore, the storage battery control device according to the invention of
さらに、請求項５に記載の発明の蓄電器の制御装置は、前記蓄電池が、直列接続された複数の電池セルを有する蓄電モジュール（例えば、実施形態での電池モジュール１Ｍａ〜１Ｍｂ）であることを特徴とする。
Furthermore, the storage battery control device of the invention according to
さらに、請求項６に記載の発明の蓄電器の制御装置は、前記同極同士が短絡接続された所定数の蓄電池がそれぞれ隣接することを特徴とする。
Furthermore, the storage battery control device according to
さらに、請求項７に記載の発明の蓄電器の制御装置は、前記制御部が、前記第２のスイッチ部をオンオフ制御する前に、所定の電力供給源に接続された所定経路へ前記蓄電池が接続されるよう前記第１のスイッチ部をオンし、かつ、前記第２のスイッチ部をオフすることを特徴とする。 Furthermore, in the storage battery control apparatus according to the seventh aspect of the present invention, the storage battery is connected to a predetermined path connected to a predetermined power supply source before the control unit performs on / off control of the second switch unit. The first switch unit is turned on and the second switch unit is turned off.
さらに、請求項８に記載の発明の蓄電器の制御装置は、前記制御部が、前記第２のスイッチ部をオンオフ制御する前に、前記蓄電池の温度を所定範囲の温度となるよう制御することを特徴とする。 Further, in the storage battery control device according to the eighth aspect of the present invention, the control unit controls the temperature of the storage battery to be within a predetermined range before the on / off control of the second switch unit. Features.
請求項１に記載の発明の蓄電器の制御装置によれば、蓄電器が有する各蓄電池の残容量を効率良く均等化することができる。また、所定の蓄電池の組み合わせについて同時に導通させることで、その組み合わせについて電圧を均等化させることが可能である。また、所定数の蓄電池の組み合わせについて同時に導通させた後、直前に導通された蓄電池と、直前に導通されなかった蓄電池とを含むように所定数の蓄電池の組み合わせを変更することで、より多くの蓄電池について電圧を均等化させることが可能となる。さらに、例えば高出力連続放電を行っているときに電圧バラツキの有無を判断することで、より正確に電圧バラツキの有無を判断することが可能となる。 According to the storage battery control apparatus of the first aspect of the present invention, the remaining capacity of each storage battery included in the storage battery can be equalized efficiently. Moreover, it is possible to equalize a voltage about the combination by making it conduct simultaneously about the combination of a predetermined storage battery. Moreover, after conducting simultaneously about the combination of a predetermined number of storage batteries, by changing the combination of a predetermined number of storage batteries so as to include a storage battery that was turned on immediately before and a storage battery that was not turned on immediately before, It becomes possible to equalize the voltage for the storage battery. Furthermore, for example, by determining the presence or absence of voltage variation during high-power continuous discharge, it is possible to more accurately determine the presence or absence of voltage variation.
請求項２に記載の発明の蓄電器の制御装置によれば、同時に導通させる所定数の蓄電池の組み合わせを順次変更していくことで、蓄電池間の電圧のバラツキが徐々に小さくなり、蓄電池全体が所望の電圧値となるまで組み合わせの変更を行いながら所定数の蓄電池を同時に導通することで、複数の蓄電池全体について電圧を均等化させることが可能である。 According to the storage battery control device of the second aspect of the present invention, by sequentially changing the combination of a predetermined number of storage batteries that are simultaneously conducted, the voltage variation between the storage batteries gradually decreases, and the entire storage battery is desired. It is possible to equalize the voltage for the entire plurality of storage batteries by simultaneously conducting a predetermined number of storage batteries while changing the combination until the voltage value becomes.
請求項３に記載の発明の蓄電器の制御装置によれば、複数の蓄電池のうち最大電圧と最小電圧との差が所定値以上である場合（つまり蓄電池間に電圧バラツキがある場合）には電圧均等化を行わず、所定値以下である場合には電圧均等化を行うことで、複数の蓄電池を所望の電圧値とすることができる。 According to the storage battery control apparatus of the third aspect of the present invention, when the difference between the maximum voltage and the minimum voltage among the plurality of storage batteries is equal to or greater than a predetermined value (that is, when there is voltage variation between the storage batteries), the voltage When equalization is not performed and the voltage is equal to or less than a predetermined value, voltage equalization is performed, whereby a plurality of storage batteries can be set to desired voltage values.
請求項４に記載の発明の蓄電器の制御装置によれば、蓄電器が有する各蓄電セルの残容量を効率良く均等化することができる。
According to the storage battery control device of the invention described in
請求項５に記載の発明の蓄電器の制御装置によれば、蓄電器が有する蓄電セルを直列接続して構成した各蓄電モジュールの残容量を効率良く均等化することができる。
According to the storage battery control device of the invention described in
請求項６に記載の発明の蓄電器の制御装置によれば、隣り合う蓄電池について短絡接続させればよいので、電圧均等化を行うための回路を簡素化することができる。 According to the storage battery control apparatus of the sixth aspect of the present invention, adjacent storage batteries may be short-circuited, so that a circuit for performing voltage equalization can be simplified.
請求項７に記載の発明の蓄電器の制御装置によれば、電圧バラツキを解消するために必要な蓄電池の残容量を確保することで、電圧均等化の処理時の誤作動等を防止し、蓄電池の電圧をより確実に均等化することができる。
According to the storage device control device of the invention described in
請求項８に記載の発明の蓄電器の制御装置によれば、電圧バラツキを解消するために適切な蓄電池の温度に維持することで、電圧均等化の処理時の誤作動等を防止し、蓄電池の電圧をより確実に均等化することができる。
According to the control device for an electric storage device of the invention described in
本発明の実施形態における蓄電器の制御装置について、図面を参照しながら以下に説明する。 A storage device control apparatus according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
本発明の実施形態の蓄電器は、ＥＶ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ：電気自動車）やＨＥＶ（Ｈｙｂｒｉｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｖｅｈｉｃｌｅ：ハイブリッド電気自動車）等の車両に搭載されており、モータ等に電力を供給する。蓄電器は、複数の蓄電池を有している。上記蓄電池としては、１つの蓄電セル（以下、個別電池ともいう、また、電池セルともいう）で構成されるものと、複数の蓄電セルが直列に接続された蓄電モジュールで構成されるものとがある。この制御装置は、蓄電器と同様に車両に搭載される。本発明の実施形態の蓄電器の制御装置は、以下に具体的に説明するように、簡単な回路構成と制御により、各個別電池の電圧バラツキを解消する。なお、個別電池としてリチウムイオン電池を想定して説明するが、他にはニッケル水素電池、電気二重層キャパシタ、コンデンサ等が考えられる。また、上記蓄電池を駆動用電池ともいう。 An electric storage device according to an embodiment of the present invention is mounted on a vehicle such as an EV (Electric Vehicle) or an HEV (Hybrid Electric Vehicle) and supplies electric power to a motor or the like. The storage battery has a plurality of storage batteries. As the above storage battery, there are one configured by one power storage cell (hereinafter also referred to as individual battery or battery cell) and one configured by a power storage module in which a plurality of power storage cells are connected in series. is there. This control device is mounted on the vehicle in the same manner as the battery. As will be described in detail below, the storage battery control apparatus according to the embodiment of the present invention eliminates voltage variations among individual batteries by a simple circuit configuration and control. In addition, although it demonstrates supposing a lithium ion battery as an individual battery, a nickel metal hydride battery, an electric double layer capacitor, a capacitor | condenser etc. can be considered to others. The storage battery is also referred to as a driving battery.
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態における電池のバラツキ解消回路の一例を示す図である。ここでは、３個の個別電池１（１ａ〜１ｃ）を示しているが、数はこれに限らない。各個別電池１は直列に接続されている。
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a battery variation elimination circuit according to the first embodiment of the present invention. Here, three individual batteries 1 (1a to 1c) are shown, but the number is not limited to this. Each
本実施形態の制御装置は、図１に示す構成要素のうち、個別電池１を除く要素で構成される。つまり、本実施形態の制御装置は、プラス側スイッチ２（２ａおよび２ｂ）、マイナス側スイッチ３（３ａおよび３ｂ）、メンテナンススイッチ４（４ａ〜４ｃ）、個別電池の電圧センサー５（５ａ〜５ｃ）、連動型メンテナンススイッチ６、制御部７を備えている。なお、個別電池１の数に応じて、プラス側スイッチ２、マイナス側スイッチ３、メンテナンススイッチ４、電圧センサー５の数は変更可能である。なお、図中の矢印の向きは、電流の向きを示している。
The control apparatus of this embodiment is comprised by the element except the
プラス側スイッチ２は、２つの個別電池１のプラス端子（正極）間に配置され、当該プラス端子間を短絡接続する。また、マイナス側スイッチ３は、２つの個別電池１のマイナス端子（負極）間に配置され、当該マイナス端子間を短絡接続する。２つの個別電池１として、例えば隣り合う個別電池がある。また、プラス側スイッチ２およびマイナス側スイッチ３は、トランジスタ等の電子スイッチであり、制御部７からの指示により、スイッチのオンオフ制御が行われる。このオンオフ制御は、例えばＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御により実施される。ＰＷＭ制御は、例えば以下（１）〜（３）のように行う。
（１）プラス側スイッチ２のみで行う。マイナス側スイッチ３は、ＰＷＭ制御中はオンとする。
（２）マイナス側スイッチ３のみで行う。プラス側スイッチ２は、ＰＷＭ制御中はオンとする。
（３）プラス側スイッチ２およびマイナス側スイッチ２を連動させて行う。
The
(1) Perform only with the
(2) Only the
(3) Interlock the
また、プラス側スイッチ２およびマイナス側スイッチ３は、通常時（車両走行時など）はオフ状態にされており、電圧バラツキ解消処理時にはオンオフ制御される。また、プラス側スイッチ２およびマイナス側スイッチ３は、個別電池間の電圧バラツキを解消し、個別電池１の電圧を揃えるために用いられるものであり、大電流が流れることは想定していない。したがって、プラス側スイッチ２およびマイナス側スイッチ３の近傍に抵抗を挿入する必要はなく、過剰な電力消費を防止することができる。
Further, the
メンテナンススイッチ４は、隣り合う個別電池間において、一方の個別電池のプラス側と他方の個別電池のマイナス側を電気的に接続し、複数の個別電池１を直列接続するためのスイッチである。メンテナンススイッチ４は、後述する連動型メンテナンススイッチ６のオンオフに連動してオンオフされる。このオンオフ制御は、制御部７によって実行される。
The
電圧センサー５は、個別電池１に並列に接続されており、各個別電池１の端子間電圧を測定する。電圧センサー５は、電圧検知部の一例である。
The
連動型メンテナンススイッチ６は、蓄電器内の電池と外部回路とを電気的に接続するためのスイッチである。ここでは、オン状態にすることで、蓄電器内の電池が所定の放電経路を介して図示しないモータに接続される。これにより、車両走行時の高出力連続放電が可能となる。連動型メンテナンススイッチ６は、例えば、図示しないモータの駆動時に個別電池１から所定経路を介してモータへ電力を供給する場合（放電時）や、図示しないモータの発電時にモータから所定経路を介して個別電池１へ電力を供給される場合（充電時）や、図示しない車両外の電力供給源から所定経路を介して個別電池１へ電力を供給される場合（充電時）には、オン状態となり、電圧バラツキ解消処理時などのメンテナンス時には、オフ状態となる。また、連動型メンテナンススイッチ６は、メンテナンススイッチ４と連動するものであり、連動型メンテナンススイッチ６のオンオフに連動してメンテナンススイッチ４はオンオフする。なお、連動型メンテナンススイッチ６のオンオフ制御は制御部７によって実行される。
The interlocked
制御部７は、制御装置７内の各種制御を行う。例えば、プラス側スイッチ２、マイナス側スイッチ３、メンテナンススイッチ４、６のスイッチング制御を行う。スイッチング制御では、個別電池間の電圧の差に基づいて、スイッチング周波数を変更可能である。制御部７は、スイッチングにより蓄電池の電圧を均等化する。
The
また、制御部７は、図示しないモータなど所定負荷への放電時には、所定負荷に接続された所定経路を流れる放電電流の大きさを所定期間が経過するまで所定値以上に維持するよう、連動型メンテナンススイッチ６およびメンテナンススイッチ４に含まれるスイッチをオンオフ制御する。この放電時には、プラス側スイッチ２およびマイナス側スイッチ３はオフとする。
In addition, the
また、制御部７は、個別電池１の温度を制御する温度制御部としての機能を有する。
In addition, the
次に、本実施形態の制御装置の動作について説明する。 Next, the operation of the control device of this embodiment will be described.
図２は、本実施形態の制御装置の全体の動作（全体処理）の一例を示すフローチャートである。まず、制御部７が、状態変位量の入力処理を行う（ステップＳ１）。続いて、制御部７が、運用状況の分析処理を行う（ステップＳ２）。続いて、制御部７が、電池の電圧バラツキ判断処理を行う（ステップＳ３）。続いて、制御部７が、電池の電圧バラツキ解消制御処理を行う（ステップＳ４）。続いて、制御部７が、電池の基準容量復帰処理とリフレッシュ制御処理を行う（ステップＳ５）。続いて、制御部７が、電池の電圧バラツキ値の記憶処理を行う（ステップＳ６）。これらの処理の詳細については、後述する。なお、ステップＳ１〜Ｓ２は、車両走行中に行われる処理であり、車両停車中に行われる処理である。
FIG. 2 is a flowchart showing an example of the overall operation (overall processing) of the control device of the present embodiment. First, the
次に、状態変位量の入力処理について詳細に説明する。図３は、図２のステップＳ１における状態変位量の入力処理の一例を示すフローチャートである。状態変位量として、制御部７が、蓄電器内の電池全体（個別電池が直列接続された電池群）の電圧の情報（ステップＳ１０１）、個別電池１の電圧の情報（ステップＳ１０２）、複数の個別電池間の電圧バラツキの情報（ステップＳ１０３）、蓄電器内の電池から放電時に形成される所定経路を流れる電流の大きさの情報（ステップＳ１０４）、蓄電器内の電池のＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ：残容量）の情報（ステップＳ１０５）、個別電池１の温度情報（ステップＳ１０６）、タイマー情報、つまり時間に関する情報（ステップＳ１０７）などを入力する。ここでは、状態変位量の入力とは、このような状態変位量を参照可能もしくは操作可能な状態にすることをいう。
Next, the state displacement amount input process will be described in detail. FIG. 3 is a flowchart showing an example of state displacement amount input processing in step S1 of FIG. As the state displacement amount, the
蓄電器内の電池全体の電圧の情報および個別電池１の電圧の情報は、電圧センサー５によって検知される。電圧バラツキの情報は、電圧センサー５の検知された各電圧の差異の情報である。放電時に上記所定経路を流れる電流の情報は、図示しない電流センサーにより検知される。ＳＯＣの情報は、例えば電流積算法等により検知する。この場合、放電時の放電電流や充電時の充電電流を上記図示しない電流センサーにより検知し、所定期間毎に積算して積算充電量及び積算放電量を算出し、これらの積算充電量及び積算放電量を初期状態あるいは充放電開始直前の残容量に加算又は減算することで、残容量ＳＯＣを算出する。個別電池１の温度情報は、図示しない温度センサーにより検知される。ステップＳ１０７における情報は、制御部７内の時間情報に基づく。
Information on the voltage of the whole battery in the battery and information on the voltage of the
これらの状態変位量は、図示しないメモリ内に格納されており、または、適宜検知等されるものであり、例えば後述するあらかじめ定められたまたは任意に設定可能な規定値や所定値や基準値と比較される。比較対象の規定値や所定値や基準値についても、メモリ内に格納可能である。状態変位量の入力が終了すると、運用状況の分析処理へ進む。 These state displacement amounts are stored in a memory (not shown), or are detected as appropriate. For example, a predetermined value or a predetermined value or a reference value that is set in advance or can be arbitrarily set, which will be described later, To be compared. The specified value, the predetermined value, and the reference value to be compared can also be stored in the memory. When the input of the state displacement amount is completed, the operation status analysis processing is performed.
次に、運用状況の分析処理について詳細に説明する。図４は、図２のステップＳ２における運用状況の分析処理の一例を示すフローチャートである。まず、制御部７が、運用履歴データを読込む（ステップＳ２０１）。この運用履歴データには、例えば、過去のイグニッション・オン時の時間情報や電圧バラツキ解消制御処理の実行時の時間情報などが含まれる。運用履歴データは、図示しないメモリ内に格納されている。続いて、制御部７が、電圧バラツキ情報に基づいて、各個別電池１の電圧バラツキが所定の制限値（ＶＢＩ_ＬＭＴ）内であるか否かを判定する（ステップＳ２０２）。上記制限値内である場合には、制御部７が、タイマー情報に基づいて、前回のイグニション・オンからの経過時間が規定時間内であるか否かを判定する（ステップＳ２０３）。上記時間内である場合には、制御部７が、タイマー情報に基づいて、前回の電池の電圧バラツキ解消制御処理の実行からの経過時間が規定時間内であるか否かを判定する（ステップＳ２０４）。上記時間内である場合には、全体処理を終了する。一方、ステップＳ２０２において所定の制限値内でない場合には、電池の電圧バラツキ解消制御処理に進む。また、ステップＳ２０３において規定時間内でない場合には、電池のバラツキ判断処理に進む。
Next, operation status analysis processing will be described in detail. FIG. 4 is a flowchart showing an example of the operation status analysis process in step S2 of FIG. First, the
図５および図６は、図２のステップＳ３における電池の電圧バラツキ判断処理の一例を示すフローチャートである。電池の電圧バラツキ判断処理は、満充電付近で行うと、各戸別電池間に顕著な電圧バラツキが発生しなくなるため、容量バラツキを適正に判断、修正することが難しい。また、電池のサイクル寿命上、電池を過度に傷める恐れがある。そこで、本実施形態では、高出力連続放電を行うことで、通常の運用で確認しにくい電圧バラツキを顕在化させる。この高出力連続放電では、連動型メンテナンススイッチ６がオンの状態で、個別電池１と回転型誘導性負荷（図示しないモータ）とが所定の放電経路を介して接続され、この放電経路に連続的に高出力放電が行われる。電圧バラツキは、高出力連続放電で一定時間経過後の各電池間の電圧により求める。なお、高出力連続放電の際には、放電中に電池を過度に痛めることがないよう配慮する。
5 and 6 are flowcharts showing an example of battery voltage variation determination processing in step S3 of FIG. If the battery voltage variation determination process is performed near full charge, there will be no significant voltage variation between the individual batteries, making it difficult to properly determine and correct the capacity variation. In addition, the battery may be excessively damaged due to the cycle life of the battery. Therefore, in the present embodiment, by performing high-power continuous discharge, voltage variations that are difficult to confirm in normal operation are made obvious. In this high power continuous discharge, the
まず、制御部７が、ＳＯＣを規定値（ＳＯＣ＿ＳＴＡＲＴ）へ制御する（ステップＳ３０１）。ステップＳ３０１では、規定値へ制御（規定値に設定）するために電池を充電する充電制御が行われる。この際、制御部７が、各個別電池１の温度が規定値（ＴＢ＿ＣＨＥＣＫ）内か否かを判定する（ステップＳ３０２）。各個別電池１の温度が規定値内でない場合には、制御部７が、各個別電池１の温度を規定値（ＴＢ＿ＣＨＥＣＫ）内へ制御し（ステップＳ３０４）、ステップＳ３０１の充電制御を引き続き行う。ステップＳ３０４の制御では、電池を冷却する電池冷却制御が行われる。また、各個別電池１の温度が上記規定値内である場合には、制御部７が、ＳＯＣが規定値（ＳＯＣ＿ＳＴＡＲＴ）であるか否かを判定する（ステップＳ３０３）。ＳＯＣが規定値でない場合には、ステップＳ３０１の充電制御を引き続き行う。
First, the
ステップＳ３０３においてＳＯＣが規定値である場合には、制御部７が、車両が連続加速状態であるか否かを判定する（ステップＳ３０５）。車両が連続加速状態である場合には、制御部７が、高出力連続放電を行う（ステップＳ３０６）。この高出力連続放電時には、放電電流（ＩＢ＿ＣＨＥＣＫ）が規定電流値（１０Ｃ）以上の状態を維持するように制御する。ここで、１Ｃとは、３時間で満充電状態の電池全てを使い果たすための電流値を示しており、１０Ｃは１Ｃの１０倍の電流値を示すものである。高出力連続放電は、所定時間実行され、通常はステップＳ３０７〜Ｓ３１４においても引き続き高出力放電されている状態である。一方、ステップＳ３０５において車両が連続加速状態でない場合には、ステップＳ３０１に戻る。
When the SOC is the specified value in step S303, the
続いて、制御部７が、各個別電池１の電圧値が制限値（ＶＢＩ＿ＬＭＴ）内であるか否かを判定する（ステップＳ３０７）。上記制限値内である場合には、制御部７が、各個別電池１の電圧値が実行規定値（ＶＢＩ＿ＣＨＥＣＫ）内であるか否かを判定する（ステップＳ３０８）。上記実行規定値内である場合には、制御部７が、各個別電池１の電圧値のバラツキが制限値（ＶＢＩ＿Ｄ＿ＬＭＴ）内であるか否かを判定する（ステップＳ３０９）。上記制限値内である場合には、制御部７が、各個別電池１の電圧値のバラツキが実行規定値（ＶＢＩ＿Ｄ＿ＣＨＥＣＫ）内であるか否かを判定する（ステップＳ３１０）。上記実行規定値内である場合には、制御部７が、ＳＯＣが制限値（ＳＯＣ＿ＬＭＴ）内であるか否かを判定する（ステップＳ３１１）。上記制限値内である場合には、制御部７が、ＳＯＣが規定実行値（ＳＯＣ＿ＣＨＥＣＫ）内であるか否かを判定する（ステップＳ３１２）。上記規定実行値内である場合には、制御部７が、各個別電池１の温度が制限値（ＴＢ＿ＬＭＴ）内であるか否かを判定する（ステップＳ３１３）。上記制限値内である場合には、制御部７が、各個別電池１の温度が実行規定値（ＴＢ＿ＣＨＥＣＫ）であるか否かを判定する（ステップＳ３１４）。上記実行規定値内である場合には、制御部７が、高出力連続放電の開始時から規定時間（ＴＭ＿ＣＨＥＣＫ）経過したか否かを判定する（ステップＳ３１５）。
Subsequently, the
一方、各個別電池１の電圧値、ＳＯＣ、および各個別電池１の温度が、制限値外または実行規定値外である場合には、電池が損傷することを防止するため、全体処理を終了する。また、各個別電池１の電圧値のバラツキが制限値外または実行規定値外である場合には、電池の電圧バラツキ解消制御処理に進む。
On the other hand, if the voltage value of each
なお、上記の制限値とは、電池が損傷してしまう境界点を示している。つまり、制限値外において電池に対する所定操作を行うと、電池に負荷がかかり電池が損傷してしまう可能性がある。また、上記の実行規定値とは、制限値よりも緩和された規定値であり、主にユーザの希望する設定値である。例えば、ＳＯＣの制限値が２０％〜８０％である場合に、ＳＯＣの実行規定値は４０％〜７０％であることが可能である。 In addition, said limit value has shown the boundary point from which a battery is damaged. That is, if a predetermined operation is performed on the battery outside the limit value, the battery may be overloaded and the battery may be damaged. Moreover, said execution regulation value is a regulation value eased rather than the limit value, and is a setting value mainly desired by the user. For example, when the SOC limit value is 20% to 80%, the SOC execution regulation value can be 40% to 70%.
高出力連続放電の開始時から規定時間が経過すると、制御部７が、電池の電圧バラツキ放電結果が許容外か否かを判定する（ステップＳ３１６）。例えば、図７に示すように、各個別電池１について、高出力連続放電の開始からの経過時間と個別電池１の電圧との関係を示す放電曲線を作成し、各個別電池の放電曲線の差異が許容範囲内か許容範囲外かを判定する。許容範囲外である場合には、電池の電圧バラツキ解消制御処理に進む。一方、許容範囲内である場合には、電池の電圧バラツキを解消する必要がないため、全体処理を終了する。
When the specified time has elapsed from the start of the high-power continuous discharge, the
次に、電池の電圧バラツキ解消制御処理について詳細に説明する。図８は、図２のステップＳ４における電池の電圧バラツキ解消制御処理の一例を示すフローチャートである。まず、制御部７が、ＳＯＣを規定値（ＳＯＣ＿ＣＯＮＤ）へ制御する（ステップＳ４０１）。ステップＳ４０１では、規定値へ制御（規定値に設定）するために電池を充電する充電制御が行われる。この際、制御部７が、各個別電池１の温度が規定値（ＴＢ＿ＣＨＥＣＫ）内か否かを判定する（ステップＳ４０２）。各個別電池１の温度が規定値内でない場合には、制御部７が、各個別電池１の温度を規定値（ＴＢ＿ＣＨＥＣＫ）内へ制御し（ステップＳ４０４）、ステップＳ４０１の充電制御を引き続き行う。ステップＳ４０４の制御では、電池を冷却する電池冷却制御が行われる。また、各個別電池１の温度が上記規定値内である場合には、制御部７が、ＳＯＣが規定値（ＳＯＣ＿ＣＯＮＤ）であるか否かを判定する（ステップＳ４０３）。ＳＯＣが規定値でない場合には、ステップＳ４０１の充電制御を引き続き行う。
Next, the battery voltage variation elimination control process will be described in detail. FIG. 8 is a flowchart showing an example of a battery voltage variation elimination control process in step S4 of FIG. First, the
ステップＳ４０３においてＳＯＣが規定値内である場合には、制御部７が、電圧バラツキ解消処理の開始要求を図示しない表示部に表示させる（ステップＳ４０５）。電圧バラツキ解消処理の詳細については後述する。続いて、例えばユーザの指示により、電圧バラツキ解消処理の開始指示が入力されると、電圧バラツキ解消処理を行う（ステップＳ４０６）。電圧バラツキ解消処理は、図１に示すような所定の電圧バラツキ解消回路を用いて実行される。電圧バラツキ解消処理が終了すると、制御部７が、電圧バラツキ解消処理の完了を示す情報を図示しない表示部に表示させる（ステップＳ４０７）。そして、電池の基準容量復帰とリフレッシュ制御処理に進む。
When the SOC is within the specified value in step S403, the
ここで、電圧バラツキ解消処理について詳細に説明する。図９は、図８のステップＳ４０６における電圧バラツキ解消処理の一例を示すフローチャートである。まず、制御部７が、連動型メンテナンススイッチ６がオフ状態（ＯＦＦ ＰＯＳＩＴＩＯＮ）であるか否かを判定する（ステップＳ４１１）。オフ状態でない場合には、制御部７が、警告情報（Ｗａｒｎｉｎｇ）を図示しない表示部に表示させる（ステップＳ４１２）。具体的には、連動型メンテナンススイッチ６をオフ状態とするように開路要求を行う。
Here, the voltage variation elimination process will be described in detail. FIG. 9 is a flowchart showing an example of the voltage variation eliminating process in step S406 of FIG. First, the
連動型メンテナンススイッチ６がオフ状態である場合には、制御部７が、プラス側スイッチ２およびマイナス側スイッチ３の少なくとも一方をスイッチングして、例えば隣り合う２つの個別電池を導通し、導通された個別電池の電圧を均等化する。そして、電圧センサー５が、導通された個別電池について電圧の均等化後の電圧の検知（電圧レベリング）を実行する（ステップＳ４１３）。この電圧均等化の際には、具体的には、制御部７が、連動型メンテナンススイッチ６およびメンテナンススイッチ４をオフ状態とし、２以上の所定数の個別電池の同極同士を短絡接続するようプラス側スイッチ２およびマイナス側スイッチ３をオンオフ制御する。
When the interlocking
この電圧均等化および電圧レベリングは、導通する個別電池を順次変更していき、蓄電器内の全ての個別電池間について行う。この場合、上記所定数の個別電池の同極同士を短絡接続して所定時間経過した後、上記同極同士が短絡接続された所定数の個別電池に含まれない個別電池と、上記同極同士が短絡接続された所定数の個別電池に含まれる個別電池とを含む、上記所定数と同数の蓄電池の同極同士が短絡接続するように、制御部７が、プラス側スイッチ２およびマイナス側スイッチ３をオンオフ制御する。なお、上記スイッチングにおいては、プラス側スイッチ２とマイナス側スイッチ３を同時にスイッチングするか、もしくは、プラス側スイッチ２またはマイナス側スイッチ３のいずれか一方を導通させた状態で他方のスイッチをスイッチングするか、のいずれかを行う。
The voltage equalization and voltage leveling are performed for all the individual batteries in the battery by sequentially changing the individual batteries that are conducted. In this case, the same polarity of the predetermined number of individual batteries is short-circuited to each other, and after a predetermined time has elapsed, the individual batteries not included in the predetermined number of individual batteries in which the same polarity is short-circuited, and the same polarity Including the individual batteries included in the predetermined number of individual batteries that are short-circuited to each other, the
また、上記電圧均等化および電圧レベリングでは、導通される個別電池１の正極同士または負極同士を電気的に接続した場合の接続経路を流れる電流（レベリング電流）の最大許容電流値を予め定めておく。このように定めておくことにより、導通される個別電池間の電圧バラツキが大きい場合であっても、急峻な電流が個別電池間を流れることを防止可能である。図１０は、個別電池１ａおよび１ｂの導通後の経過時間と個別電池１ａの電圧、個別電池１ｂの電圧、レベリング電流との関係の一例を示す図である。
In the voltage equalization and voltage leveling, a maximum allowable current value of a current (leveling current) flowing through a connection path when the positive electrodes or the negative electrodes of the
本実施形態では、例えば隣り合う個別電池など２つの個別電池を同時に導通し、導通する個別電池を順次変更していき、電圧均等化および電圧レベリングを行う。したがって、蓄電器内の全ての個別電池について電圧均等化および電圧レベリングを一巡（１サイクル）させるためには、個別電池がＮ個である場合、Ｎ回の電圧均等化および電圧レベリングを行うことになる。 In the present embodiment, for example, two individual batteries such as adjacent individual batteries are simultaneously conducted, and the individual batteries to be conducted are sequentially changed to perform voltage equalization and voltage leveling. Therefore, in order to make the voltage equalization and voltage leveling complete (one cycle) for all the individual batteries in the battery, when there are N individual batteries, voltage equalization and voltage leveling are performed N times. .
ここで、図１に示すように蓄電器内の個別電池１が３個である場合の具体的なスイッチング順序について説明する。ここでは、隣り合う個別電池間を導通するものとして説明する。なお、直列接続において両端に位置する個別電池については、両端の個別電池同士で電圧均等化および電圧レベリングを行うことが可能である。まず、プラス側スイッチ２ａおよびマイナス側スイッチ３ａをオン状態とし、プラス側スイッチ２ｂおよびマイナス側スイッチ３ｂをオフ状態とする。この状態で個別電池１ａおよび１ｂの電圧均等化および電圧レベリングを行う。続いて、プラス側スイッチ２ｂおよびマイナス側スイッチ３ｂをオン状態とし、プラス側スイッチ２ａおよびマイナス側スイッチ３ａをオフ状態とする。この状態で個別電池１ｂおよび個別電池１ｃの電圧均等化および電圧レベリングを行う。続いて、１サイクルの最後に、直列接続された両端同士の個別電池を導通するためのプラス側スイッチ（不図示）およびマイナス側スイッチ（不図示）をオン状態とし、プラス側スイッチ２ａおよび２ｂ、マイナス側スイッチ３ａおよび３ｂをオフ状態とする。この状態で個別電池１ｃおよび１ａの電圧均等化および電圧レベリングを行う。
Here, a specific switching order when there are three
上記電圧均等化および電圧レベリングが一巡した後、制御部７が、電圧センサー５にて検知した電圧値から、上記２つの個別電池の電圧値の差を算出する（ステップＳ４１４）。例えば、図１に示すように蓄電器内の個別電池１が３個である場合、個別電池１ａおよび１ｂの電位差（ΔＢＡＴ１２＝｜ＢＡＴ１−ＢＡＴ２｜）、個別電池１ｂおよび１ｃの電位差（ΔＢＡＴ２３＝｜ＢＡＴ２−ＢＡＴ３｜）、個別電池１ｃおよび１ａの電位差（ΔＢＡＴ３１＝｜ＢＡＴ３−ＢＡＴ１｜）を算出する。これらの電位差（ΔＢＡＴ）を電圧バラツキ値ともいう。なお、電圧バラツキ値のうちの最大値をΔＢＡＴ＿ＭＡＸとする。
After the voltage equalization and voltage leveling are completed, the
続いて、制御部７が、２つの個別電池間の電位差の最大値、つまり電圧均等化および電圧レベリングの一巡後の電圧バラツキの最大値（ΔＢＡＴ＿ＭＡＸ）が規定電位（ΔＢＡＴ＿ＳＥＴ）内であるか否かを判定する（ステップＳ４１５）。上記規定電位内でない場合には、ステップＳ４１２に戻り、２巡目の電圧均等化および電圧レベリングを実行する。以降、この電圧均等化および電圧レベリングは、電圧バラツキの最大値が規定電位内に収まるまで繰り返して行われる。なお、電圧バラツキの最大値が既定電位内であるということは、何れの電圧バラツキも設定電位内であることを示している。
Subsequently, the
電圧バラツキの最大値が規定電位内である場合には、制御部７が、連動型メンテナンススイッチ６がオン状態（ＯＮ ＰＯＳＩＴＩＯＮ）であるか否かを判定する（ステップＳ４１６）。
オン状態でない場合には、制御部７が、警告情報（Ｗａｒｎｉｎｇ）を図示しない表示部に表示させる（ステップＳ４１７）。具体的には、連動型メンテナンススイッチ６のオン状態とするように閉路要求を行う。オン状態である場合には、電圧バラツキ解消処理を終了する。
When the maximum value of the voltage variation is within the specified potential, the
If not in the on state, the
次に、電池の基準容量復帰とリフレッシュ制御処理について詳細に説明する。図１１は、図２のステップＳ５における電池の基準容量復帰とリフレッシュ制御処理の一例を示すフローチャートである。まず、制御部７が、ＳＯＣを基準値（ＳＯＣ＿ＳＴＤ）へ制御する（ステップＳ５０１）。ステップＳ５０１では、基準値へ制御（基準値に設定）するために電池を充電する充電制御が行われる。この際、制御部７が、各個別電池１の温度が規定値（ＴＢ＿ＣＨＥＣＫ）内か否かを判定する（ステップＳ５０２）。各個別電池１の温度が規定値内でない場合には、制御部７が、各個別電池１の温度を規定値（ＴＢ＿ＣＨＥＣＫ）内へ制御し（ステップＳ５０４）、ステップＳ５０１の充電制御を引き続き行う。ステップＳ５０４の制御では、電池を冷却する電池冷却制御が行われる。また、各個別電池１の温度が上記規定値内である場合には、制御部７が、ＳＯＣが基準値（ＳＯＣ＿ＳＴＤ）であるか否かを判定する（ステップＳ５０３）。ＳＯＣが基準値でない場合には、ステップＳ５０１の充電制御を引き続き行う。
Next, the battery standard capacity recovery and refresh control processing will be described in detail. FIG. 11 is a flowchart illustrating an example of battery reference capacity recovery and refresh control processing in step S5 of FIG. First, the
ＳＯＣが基準値となった場合、制御部７が、各個別電池１についてリフレッシュ処理を実行する。つまり、各個別電池１を充電するための充電電流を小さくして、ＳＯＣがリフレッシュ値（ＳＯＣ＿ＦＬＳＨ）となるまで充電制御を行う（ステップＳ５０５）。この際、制御部７が、各個別電池１の温度が規定値（ＴＢ＿ＣＨＥＣＫ）内か否かを判定する（ステップＳ５０６）。各個別電池１の温度が規定値内でない場合には、制御部７が、各個別電池１の温度を規定値（ＴＢ＿ＣＨＥＣＫ）内へ制御し（ステップＳ５０８）、ステップＳ５０５の充電制御を引き続き行う。ステップＳ５０８の制御では、電池を冷却する電池冷却制御が行われる。また、各個別電池１の温度が上記規定値内である場合には、制御部７が、ＳＯＣがリフレッシュ値（ＳＯＣ＿ＦＬＳＨ）であるか否かを判定する（ステップＳ５０７）。ＳＯＣがリフレッシュ値でない場合には、ステップＳ５０５の充電制御を引き続き行う。
When the SOC becomes the reference value, the
ＳＯＣがリフレッシュ値となった場合、制御部７が、リフレッシュ実績（リフレッシュされた各個別電池１の電圧値の情報など）を図示しないメモリに格納する（ステップＳ５０９）。そして、電池の電圧バラツキ値の記憶処理に進む。
When the SOC reaches the refresh value, the
次に、電池の電圧バラツキ値の記憶処理について詳細に説明する。図１２は、図２のステップＳ６における電池の電圧バラツキ値の記憶処理の一例を示すフローチャートである。ここでは、制御部７が、電圧バラツキ解消処理の実行時刻に関する時刻情報と、電圧バラツキ解消処理の終了時点における電圧バラツキ値の情報とを、図示しないメモリに格納する（ステップＳ６０１）。図１３に電圧バラツキ値の記憶処理の概念の一例を示す。蓄電器内に個別電池がＮ個ある場合には、Ｎ個のバラツキ値が記憶される。図１３では、初期（初期値の情報）と現在（今回の格納分）についてのみ示しているが、電圧バラツキ解消処理が行われる毎にメモリに格納してもよいし、所定の電池対の格納領域に新たな情報を上書きしてもよい。これにより、電圧バラツキに関する情報を履歴として残し、必要時に参照することが可能となる。
Next, the battery voltage variation value storage process will be described in detail. FIG. 12 is a flowchart showing an example of the battery voltage variation value storage process in step S6 of FIG. Here, the
次に、電圧バラツキ解消処理により電圧バラツキが収束する様子について説明する。図１４は、電圧バラツキ解消処理により電圧バラツキが収束する様子を示すシミュレーションデータの一例を示す図である。図１４は、直列に接続された個別電池を１３個（個別電池＃０〜＃１２）備え、隣り合う２つの個別電池を順次導通させ、導通する個別電池を順次１つずつ移行させた結果を示している。１サイクル（ｃｙｃｌｅ）を実行するには、１３回（ｔｉｍｅ）の移行が必要となる。太線枠内の２つの個別電池を所定のタイミングで導通させている。電圧バラツキ解消処理を開始する前（初期段階）においては個別電池の電圧値の最大値は１．５（Ｖ）、最小値は１．１（Ｖ）であり、最大値と最小値の差（Ｄｉｆ．）は０．４（Ｖ）であるが、電圧均等化および電圧レベリングを２巡（２サイクル）実行することで、個別電池の電圧値の最大値は１．３１（Ｖ）、最小値は１．２５（Ｖ）、最大値と最小値の差（Ｄｉｆ．）は０．０６１（Ｖ）となり、電圧バラツキが収束していることが理解できる。
Next, how the voltage variation converges by the voltage variation elimination process will be described. FIG. 14 is a diagram illustrating an example of simulation data showing how voltage variation converges due to voltage variation elimination processing. FIG. 14 shows the result of having 13 individual batteries connected in series (
次に、電圧バラツキ解消処理の実行結果について説明する。図１５および図１６は、個別電池が１３個の場合の電圧レベリングの効果推移の一例を示す図である。図１５では、個別電池１の電圧は、初期値の最大値が１．５Ｖ、初期値の最小値が１．１Ｖ、初期値の電圧バラツキは０．４Ｖであり、電圧レベリングを６巡目（６サイクル）まで実行した結果、電圧値がおおよそ収束したことを示している。また、図１６では、個別電池間の電圧の電位差（電圧バラツキ）が、初期値において０．４Ｖ、６サイクルの実行後において０．０１４Ｖまで収束したことを示している。
Next, the execution result of the voltage variation elimination process will be described. FIG. 15 and FIG. 16 are diagrams showing an example of the transition of the effect of voltage leveling when there are 13 individual batteries. In FIG. 15, the voltage of the
このような本実施形態の制御装置によれば、蓄電器が有する各蓄電池の残容量を効率良く均等化することのできる。 According to such a control device of the present embodiment, it is possible to efficiently equalize the remaining capacity of each storage battery included in the battery.
（第２の実施形態）
図１７は、本発明の第２の実施形態における電池のバラツキ解消回路の一例を示す図である。ここでは、６個の個別電池１（１ａ〜１ｆ）を示しているが、数はこれに限らない。各個別電池１は直列に接続されている。
(Second Embodiment)
FIG. 17 is a diagram illustrating an example of a battery variation elimination circuit according to the second embodiment of the present invention. Here, six individual batteries 1 (1a to 1f) are shown, but the number is not limited to this. Each
本実施形態の制御装置は、図１７に示す構成要素のうち、個別電池１を除く要素で構成される。つまり、本実施形態の制御装置は、プラス側スイッチ２（２ａ〜２ｅ）、マイナス側スイッチ３（３ａ〜３ｅ）、メンテナンススイッチ４（４ａ〜４ｆ）、個別電池の電圧センサー５（５ａ〜５ｆ）、連動型メンテナンススイッチ６、制御部７を備えている。なお、個別電池１の数に応じて、プラス側スイッチ２、マイナス側スイッチ３、メンテナンススイッチ４、電圧センサー５の数は変更可能である。なお、図中の矢印の向きは、電流の向きを示している。各構成要素の詳細については第１の実施形態において説明した通りであるので、ここでは説明を省略する。
The control apparatus of this embodiment is comprised by the element except the
次に、本実施形態の制御装置の動作について説明する。 Next, the operation of the control device of this embodiment will be described.
基本的には第１の実施形態において説明した動作と同じであるが、電圧バラツキ解消処理の内容が異なる。ここでは、電圧バラツキ解消処理における第１の実施形態と異なる部分について説明する。 The operation is basically the same as that described in the first embodiment, but the content of the voltage variation elimination process is different. Here, the difference from the first embodiment in the voltage variation elimination process will be described.
第１の実施形態の電圧バラツキ解消処理では、２つの個別電池間をスイッチングによって導通させ、この導通された２つの個別電池間で電圧均等化および電圧レベリングを行うことを説明したが、本実施形態の電圧バラツキ解消処理では、６個の個別電池を同時に導通させ、この導通された６個の個別電池間で電圧均等化および電圧レベリングを行う。この６個の個別電池は、例えば連続した６個の個別電池とすることができる。そして、導通する６つの個別電池を順次変更していく。この変更方法について、ここでは２通りの方法を説明する。 In the voltage variation elimination processing of the first embodiment, it has been described that two individual batteries are made conductive by switching, and voltage equalization and voltage leveling are performed between the two individual batteries that are made conductive. In this voltage variation elimination process, six individual batteries are made to conduct at the same time, and voltage equalization and voltage leveling are performed between the six individual batteries that are conducted. The six individual batteries can be, for example, six consecutive individual batteries. Then, the six individual batteries that are conducted are sequentially changed. Regarding this changing method, two methods will be described here.
まず、第１の変更方法について説明する。ここでは、蓄電器内の個別電池が１ａ、１ｂ、１ｃ、・・・の順に直列に接続されているものとする。第１の変更方法では、まず個別電池１ａ〜１ｆについて電圧均等化および電圧レベリングを行い、続いて個別電池１ｂ〜１ｇについて電圧均等化および電圧レベリングを行い、続いて個別電池１ｃ〜１ｈについて、続いて個別電池１ｄ〜１iについて、順次行う。つまり、連続する個別電池を１つずつ移行して電圧均等化および電圧レベリングを行う。そして、蓄電器内の個別電池の全ての組み合わせについて電圧均等化および電圧レベリングが終了すると、一巡（１サイクル）することになる。したがって、蓄電器内の全ての個別電池について電圧均等化および電圧レベリングを一巡させるためには、個別電池がＮ個である場合、Ｎ回の電圧均等化および電圧レベリングを行うことになる。
First, the first changing method will be described. Here, it is assumed that the individual batteries in the battery are connected in series in the order of 1a, 1b, 1c,. In the first change method, first, voltage equalization and voltage leveling are performed on the
図１８は、電圧バラツキ解消処理の第１の変更方法により電圧バラツキが収束する様子を示すシミュレーションデータの一例を示す図である。図１８は、直列に接続された個別電池を１３個（個別電池＃０〜＃１２）備え、連続する６つの個別電池を順次導通させ、導通する個別電池を順次１つずつ移行させた結果を示している。１サイクル（ｃｙｃｌｅ）を実行するには、１３回（ｔｉｍｅ）の移行が必要となる。太線枠内の６つの個別電池を所定のタイミングで導通させている。電圧バラツキ解消処理を開始する前（初期段階）においては個別電池の電圧値の最大値は１．５（Ｖ）、最小値は１．１（Ｖ）であり、最大値と最小値の差（Ｄｉｆ．）は０．４（Ｖ）であるが、電圧均等化および電圧レベリングを２巡（２サイクル）実行することで、個別電池の電圧値の最大値は１．２９（Ｖ）、最小値は１．２９（Ｖ）、最大値と最小値の差（Ｄｉｆ．）は０．００１（Ｖ）となり、電圧バラツキが収束していることが理解できる。
FIG. 18 is a diagram illustrating an example of simulation data showing how voltage variations converge by the first changing method of voltage variation elimination processing. FIG. 18 shows results of including 13 individual batteries connected in series (
また、図１９および図２０は、個別電池が１３個の場合における電圧バラツキ解消処理の第１の変更方法による電圧レベリングの効果推移の一例を示す図である。図１９では、個別電池１の電圧は、初期値の最大値が１．５Ｖ、初期値の最小値が１．１Ｖ、初期値の電圧バラツキは０．４Ｖであり、電圧レベリングを３巡目（３サイクル）まで実行した結果、電圧値がおおよそ収束したことを示している。また、図２０では、個別電池間の電圧の電位差（電圧バラツキ）が、初期値において０．４Ｖ、１サイクルの実行後において０．０１８Ｖまで急速に収束したことを示している。
FIGS. 19 and 20 are diagrams illustrating an example of the transition of the effect of voltage leveling according to the first change method of the voltage variation elimination process when there are 13 individual batteries. In FIG. 19, the voltage of the
このような本実施形態の電圧バラツキ解消処理における第１の変更方法によれば、より高速に電圧バラツキを解消させることが可能である。 According to the first change method in the voltage variation elimination process of the present embodiment, it is possible to eliminate the voltage variation at a higher speed.
次に、第２の変更方法について説明する。ここでは、蓄電器内の個別電池が１ａ、１ｂ、１ｃ、・・・の順に直列に接続されているものとする。第２の変更方法では、まず個別電池１ａ〜１ｆについて電圧均等化および電圧レベリングを行い、続いて個別電池１ｆ〜１ｋについて電圧均等化および電圧レベリングを行い、続いて個別電池１ｋ〜１ｐについて、順次行う。つまり、スイッチングにより同時に導通する個別電池が６個の場合、連続する個別電池を５個ずつ移行して電圧均等化および電圧レベリングを行う。すなわち、ここでは同時に導通させる所定数（６個）―１個＝５個ずつ移行している。そして、蓄電器内の個別電池の全ての組み合わせについて電圧均等化および電圧レベリングが終了すると、一巡（１サイクル）することになる。なお、同時に導通する個別電池がＮ個の場合、個別電池をＮ−１個移行させていくことになる。
Next, the second changing method will be described. Here, it is assumed that the individual batteries in the battery are connected in series in the order of 1a, 1b, 1c,. In the second modification method, voltage equalization and voltage leveling are first performed on the
図２１は、個別電池が１３個の場合における電圧バラツキ解消処理の第２の変更方法による電圧レベリングの効果推移の一例を示す図である。破線は第１の変更方法による効果推移の一例を示しており、実線は第２の変更方法による効果推移の一例を示している。第２の変更方法（実線）では、電圧均等化および電圧レベリングのための移行回数が３回程度で、ほぼ電圧バラツキが解消されていることが理解できる。 FIG. 21 is a diagram illustrating an example of the transition of the effect of voltage leveling according to the second change method of the voltage variation elimination process when there are 13 individual batteries. The broken line shows an example of effect transition by the first change method, and the solid line shows an example of effect transition by the second change method. In the second change method (solid line), it can be understood that the voltage variation is almost eliminated when the number of transitions for voltage equalization and voltage leveling is about three.
このような本実施形態の電圧バラツキ解消処理における第１の変更方法によれば、更により高速に電圧バラツキを解消させることが可能である。 According to the first change method in the voltage variation elimination processing of the present embodiment as described above, it is possible to eliminate the voltage variation even faster.
（第３の実施形態）
個別電池１は、電池となりうる構成材料の物性によって起電力が決定されるが、この起電力は数ボルトであり所望の電圧よりも低いものである。ある程度扱い易い電圧とするためには、個別電池を直列接続することでモジュール化し、所望の起電力を確保することが望ましい。そこで、本実施形態では、複数の個別電池１を一まとめにしてモジュール単位として扱う。蓄電器内の電池はモジュール単位で取り扱われることで、車両走行時の実際の運用環境における電池の温度に近くなる。
(Third embodiment)
The electromotive force of the
図２２は、本発明の第３の実施形態における電池のバラツキ解消回路の一例を示す図である。本実施形態では、複数の個別電池を１つの電池モジュールとする。電池モジュールは、蓄電モジュールの一例である。ここでは、６個の個別電池１を１つの電池モジュール１Ｍ（１Ｍａ〜１Ｍｃ）としている。ただし、１つの電池モジュールに含まれる個別電池の数はこれに限らない。各個別電池１は直列に接続されており、各電池モジュール１Ｍも直列に接続されている。
FIG. 22 is a diagram illustrating an example of a battery variation eliminating circuit according to the third embodiment of the present invention. In the present embodiment, a plurality of individual batteries are set as one battery module. The battery module is an example of a power storage module. Here, six
本実施形態の制御装置は、図２２に示す構成要素のうち、個別電池１を除く要素で構成される。つまり、本実施形態の制御装置は、プラス側スイッチ２（２ａおよび２ｂ）、マイナス側スイッチ３（３ａおよび３ｂ）、メンテナンススイッチ４（４ａ〜４ｃ）、個別電池の電圧センサー５（５ａ〜５ｃ）、連動型メンテナンススイッチ６、制御部７を備えている。なお、電池モジュール１Ｍの数に応じて、プラス側スイッチ２、マイナス側スイッチ３、メンテナンススイッチ４、電圧センサー５の数は変更可能である。なお、図中の矢印の向きは、電流の向きを示している。各構成要素の詳細について、第１の実施形態と同様のものについては説明を省略または簡略化する。
The control apparatus of this embodiment is comprised by the element except the
プラス側スイッチ２は、２つの電池モジュール１Ｍの一端のプラス端子（正極）間に配置され、当該プラス端子間を短絡接続する。また、マイナス側スイッチ３は、２つの電池モジュール１の他端のマイナス端子（負極）間に配置され、当該マイナス端子間を短絡接続する。２つの電池モジュール１Ｍとして、例えば隣り合う電池モジュールがある。
The
メンテナンススイッチ４は、隣り合う電池モジュール間において、一方の電池モジュールの一端であるプラス側と他方の電池モジュールの他端であるマイナス側を電気的に接続し、複数の電池モジュールを直列接続するためのスイッチである。
The
電圧センサー５は、電池モジュール１Ｍに並列に接続されており、各電池モジュール１Ｍの端子間電圧を測定する。
The
連動型メンテナンススイッチ６は、蓄電器内の電池モジュールと外部回路とを電気的に接続するためのスイッチである。また、連動型メンテナンススイッチ６は、メンテナンススイッチ４と連動するものであり、連動型メンテナンススイッチ６のオンオフに連動してメンテナンススイッチ４はオンオフする。
The interlocked
次に、本実施形態の制御装置の動作について説明する。 Next, the operation of the control device of this embodiment will be described.
基本的には、第１の実施形態で説明した動作と同じであるが、第１の実施形態においては個別電池単位であり、本実施形態においては電池モジュール単位であることが異なり、また、電圧バラツキ解消処理の内容が異なる。ここでは、電圧バラツキ解消処理における第１の実施形態と異なる部分について説明する。 Basically, the operation is the same as that described in the first embodiment, but in the first embodiment, the unit is an individual battery unit, and in the present embodiment, the unit is a battery module unit. The content of the variation elimination process is different. Here, the difference from the first embodiment in the voltage variation elimination process will be described.
第１の実施形態の電圧バラツキ解消処理では、２つの個別電池間をスイッチングによって導通させ、この導通された２つの個別電池間で電圧均等化および電圧レベリングを行うことを説明したが、本実施形態の電圧バラツキ解消処理では、２つの電池モジュール間をスイッチングによって導通させ、この導通された２つの電池モジュール間で電圧均等化および電圧レベリングを行う。この２つの電池モジュールは、例えば隣り合う電池モジュールとすることができる。そして、導通する２つの電池モジュールを順次変更していく。 In the voltage variation elimination processing of the first embodiment, it has been described that two individual batteries are made conductive by switching, and voltage equalization and voltage leveling are performed between the two individual batteries that are made conductive. In the voltage variation elimination process, the two battery modules are made conductive by switching, and voltage equalization and voltage leveling are performed between the two battery modules that are made conductive. The two battery modules can be adjacent battery modules, for example. Then, the two battery modules that are conducted are sequentially changed.
本実施形態では、蓄電器内の個別電池が１Ｍａ、１Ｍｂ、１Ｍｃ、・・・の順に直列に接続されているものとする。まず、電池モジュール１ａ、１ｂについて電圧均等化および電圧レベリングを行い、続いて個別電池１ｂ、１ｃについて電圧均等化および電圧レベリングを行い、続いて個別電池１ｃ、１ｄについて、続いて個別電池１ｄ、１ｅについて、順次行う。つまり、隣り合う電池モジュールを１つずつ移行して電圧均等化および電圧レベリングを行う。そして、蓄電器内の電池モジュールの全ての組み合わせについて電圧均等化および電圧レベリングが終了すると、一巡（１サイクル）することになる。したがって、蓄電器内の全ての電池モジュールについて電圧均等化および電圧レベリングを一巡させるためには、電池モジュールがＮ個である場合、Ｎ回の電圧均等化および電圧レベリングを行うことになる。
In this embodiment, it is assumed that the individual batteries in the battery are connected in series in the order of 1Ma, 1Mb, 1Mc,. First, voltage equalization and voltage leveling are performed for the
図２３は、電圧バラツキ解消処理により電圧バラツキが収束する様子を示すシミュレーションデータの一例を示す図である。図２３は、直列に接続された電池モジュールを１３個（電池モジュール＃０〜＃１２）備え、隣り合う２つの電池モジュールを順次導通させ、導通する電池モジュールを順次１つずつ移行させた結果を示している。１サイクル（ｃｙｃｌｅ）を実行するには、１３回（ｔｉｍｅ）の移行が必要となる。太線枠内の電池モジュールを所定のタイミングで導通させている。電圧バラツキ解消処理を開始する前（初期段階）においては電池モジュールの電圧値の最大値は１０．５（Ｖ）、最小値は７．７（Ｖ）であり、最大値と最小値の差（Ｄｉｆ．）は２．８（Ｖ）であるが、電圧均等化および電圧レベリングを２巡（２サイクル）実行することで、個別電池の電圧値の最大値は９．２（Ｖ）、最小値は８．８（Ｖ）、最大値と最小値の差（Ｄｉｆ．）は０．４３（Ｖ）となり、電圧バラツキが収束していることが理解できる。
FIG. 23 is a diagram illustrating an example of simulation data indicating a state in which the voltage variation converges by the voltage variation eliminating process. FIG. 23 shows the result of having 13 battery modules (
また、図２４および図２５は、電池モジュールが１３個の場合における電圧バラツキ解消処理による電圧レベリングの効果推移の一例を示す図である。図２４では、電池モジュール１Ｍの電圧は、初期値の最大値が１０．５Ｖ、初期値の最小値が７．７Ｖ、初期値の電圧バラツキは２．８Ｖであり、電圧レベリングを５巡目（５サイクル）まで実行した結果、電圧値がおおよそ収束したことを示している。また、図２５では、電池モジュール間の電圧の電位差（電圧バラツキ）が、初期値において２．８Ｖ、５サイクルの実行後において０．１Ｖまで収束したことを示している。 FIG. 24 and FIG. 25 are diagrams showing an example of the transition of the effect of voltage leveling by the voltage variation elimination process when there are 13 battery modules. In FIG. 24, the voltage of the battery module 1M has a maximum initial value of 10.5V, a minimum initial value of 7.7V, a voltage variation of the initial value of 2.8V, and voltage leveling in the fifth round ( As a result of executing up to 5 cycles), it is shown that the voltage value has roughly converged. FIG. 25 shows that the voltage difference (voltage variation) between the battery modules converged to 2.8 V at the initial value and 0.1 V after the execution of 5 cycles.
このような本実施形態の電圧バラツキ解消処理によれば、蓄電器内の個別電池をより実際の運用状態に近い条件で、電圧バラツキを解消させることが可能である。また、電圧
均等化および電圧レベリングをモジュール単位で行うことで、モジュールを構成している個別電池間で電圧バラツキが大きくなる前に、電圧バラツキを簡易に解消することが可能となる。
According to such a voltage variation elimination process of the present embodiment, it is possible to eliminate the voltage variation under the condition that the individual battery in the battery is closer to the actual operation state. In addition, by performing voltage equalization and voltage leveling in units of modules, it is possible to easily eliminate voltage variations before voltage variations increase between individual batteries constituting the module.
なお、ここでは電池モジュールを１つずつ移行させることを説明したが、第２の実施形態と同様に、複数の電池モジュールを同時に導通させ、導通させる所定数―１個ずつ電池モジュールを移行させるようにしてもよい。これにより、より早く電池モジュールのばらつきを解消することが可能である。 Here, it has been described that the battery modules are transferred one by one. However, as in the second embodiment, a plurality of battery modules are made to conduct at the same time, and the predetermined number of conduction-one battery module is made to move one by one. It may be. Thereby, it is possible to eliminate the variation of the battery modules more quickly.
本発明は、蓄電器が有する各蓄電池の残容量を効率良く均等化することのできる蓄電器の制御装置等として有用である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is useful as a control device for a storage device that can efficiently equalize the remaining capacity of each storage battery included in the storage device.
１、１ａ〜１ｆ 個別電池
１Ｍ、１Ｍａ〜１Ｍｃ 電池モジュール
２、２ａ〜２ｅ プラス側スイッチ
３、３ａ〜３ｅ マイナス側スイッチ
４、４ａ〜４ｆ メンテナンススイッチ
５、５ａ〜５ｆ 電圧センサー
６ 連動型メンテナンススイッチ
７ 制御部
1, 1a to 1f Individual battery 1M, 1Ma to
Claims (8)
前記複数の蓄電池の直列接続をオンオフする第１のスイッチ部と、
前記複数の蓄電池の同極同士の短絡接続をオンオフする第２のスイッチ部と、
前記複数の蓄電池の各電圧を検知する電圧検知部と、
前記電圧検知部による検知結果に応じて、前記第１のスイッチ部及び前記第２のスイッチ部をオンオフ制御する制御部と、を備え、
前記電圧検知部による検知結果が所定の条件を満たさないとき、
前記制御部は、
前記第１のスイッチ部をオフし、
前記蓄電器に含まれる２以上の所定数の蓄電池の同極同士が短絡接続するよう前記第２のスイッチ部をオンオフ制御し、
前記所定数の蓄電池の同極同士を短絡接続して所定時間経過した後、前記同極同士が短絡接続された所定数の蓄電池に含まれない蓄電池と、前記同極同士が短絡接続された所定数の蓄電池に含まれる蓄電池とを含む、前記所定数と同数の蓄電池の同極同士が短絡接続するよう前記第２のスイッチ部をオンオフ制御し、
前記制御部は、
前記第２のスイッチ部をオンオフ制御する前に、
所定負荷に接続された所定経路へ前記蓄電池が接続され、かつ、前記所定経路を流れる放電電流の大きさを所定期間が経過するまで所定値以上に維持するよう、前記第１のスイッチ部をオンし、かつ、前記第２のスイッチ部をオフすることを特徴とする蓄電器の制御装置。 A storage device control device having a plurality of storage batteries connected in series at the time of discharging,
A first switch unit for turning on and off a series connection of the plurality of storage batteries;
A second switch section for turning on and off the short-circuit connection between the same polarities of the plurality of storage batteries;
A voltage detector for detecting each voltage of the plurality of storage batteries;
A control unit that controls on / off of the first switch unit and the second switch unit according to a detection result of the voltage detection unit ,
When the detection result by the voltage detector does not satisfy a predetermined condition,
The controller is
Turning off the first switch;
ON / OFF control of the second switch unit so that the same polarity of two or more predetermined number of storage batteries included in the capacitor are short-circuited,
After a predetermined time has elapsed after the same number of the same number of storage batteries are short-circuited, a storage battery not included in the predetermined number of storage batteries in which the same polarity is short-circuited, and a predetermined number in which the same polarity is short-circuited Including the storage batteries included in the number of storage batteries, the second switch unit is on-off controlled so that the same number of the same number of storage batteries have the same polarity connected to each other,
The controller is
Before the on / off control of the second switch part,
The first switch unit is turned on so that the storage battery is connected to a predetermined path connected to a predetermined load and the magnitude of the discharge current flowing through the predetermined path is maintained at a predetermined value or more until a predetermined period elapses. And the control apparatus of the electrical storage device characterized by turning off the said 2nd switch part .
前記制御部は、前記電圧検知部による検知結果が所定の条件を満たすまで、前記第１のスイッチ部及び前記第２のスイッチ部のオンオフ制御を行うことを特徴とする蓄電器の制御装置。 The storage battery control device according to claim 1 ,
The control unit for a storage battery, wherein the control unit performs on / off control of the first switch unit and the second switch unit until a detection result by the voltage detection unit satisfies a predetermined condition.
前記所定の条件は、前記電圧検知部によって検知された前記複数の蓄電池の最大電圧と最小電圧の差が所定値以下であることを特徴とする蓄電器の制御装置。 The storage battery control device according to claim 1 or 2 ,
The predetermined control condition is that the difference between the maximum voltage and the minimum voltage of the plurality of storage batteries detected by the voltage detection unit is equal to or less than a predetermined value.
前記蓄電池は、１つの電池セルであることを特徴とする蓄電器の制御装置。 The storage battery control device according to claim 1 ,
The storage battery is one battery cell, and the storage battery controller.
前記蓄電池は、直列接続された複数の電池セルを有する蓄電モジュールであることを特徴とする蓄電器の制御装置。 The storage battery control device according to claim 1 ,
The storage battery is a storage module having a plurality of battery cells connected in series.
前記同極同士が短絡接続された所定数の蓄電池はそれぞれ隣接することを特徴とする蓄電器の制御装置。 The storage battery control device according to claim 1 ,
A control device for a storage battery, wherein a predetermined number of storage batteries in which the same polarity is short-circuited are adjacent to each other.
前記制御部は、
前記第２のスイッチ部をオンオフ制御する前に、
所定の電力供給源に接続された所定経路へ前記蓄電池が接続されるよう前記第１のスイッチ部をオンし、かつ、前記第２のスイッチ部をオフすることを特徴とする蓄電器の制御装置。 The storage battery control device according to claim 1 ,
The controller is
Before the on / off control of the second switch part,
An apparatus for controlling a battery, wherein the first switch unit is turned on and the second switch unit is turned off so that the storage battery is connected to a predetermined path connected to a predetermined power supply source.
前記制御部は、
前記第２のスイッチ部をオンオフ制御する前に、
前記蓄電池の温度を所定範囲の温度となるよう制御することを特徴とする蓄電器の制御装置。 The storage battery control device according to claim 1 ,
The controller is
Before the on / off control of the second switch part,
A control device for a storage battery, wherein the temperature of the storage battery is controlled to be within a predetermined range.
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