JP2015192461A - 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.
現在、直列接続された電池セルから構成される電池モジュールを充電する場合、まずＣＣ（Constant Current）充電により、一定の電流値で全ての電池セルを充電し、複数の電池セルのうち、上限電圧まで達した電池セルが現れると、ＣＶ（Constant Voltage）充電に移行して、上限電圧まで達した電池セルへの供給電力をバイパス回路によって放電しつつ、上限電圧に達していない電池セルを上限電圧まで充電することが行われている。例えば、下記特許文献１には、上記技術が開示されている。 Currently, when charging a battery module composed of battery cells connected in series, first, all the battery cells are charged with a constant current value by CC (Constant Current) charging. When a battery cell that has reached the maximum voltage appears, it shifts to CV (Constant Voltage) charging, and the power supplied to the battery cell that has reached the upper limit voltage is discharged by the bypass circuit. Until it is charged. For example, Patent Literature 1 below discloses the above technique.
しかしながら、上記従来技術では、ＣＣ充電の後に、ＣＶ充電を行っているため、ＣＶ充電を行う時間分だけ、充電に用いられる充電器を占有する時間が長くなってしまう。例えば、複数台のフォークリフトを充電する場合、１台のフォークリフトの充電が完了する毎に充電器を付け替えて充電を行っているが、ＣＶ充電によって、１台のフォークリフトに要する充電時間が長くなってしまうため、充電器の付け替えを行う作業担当者が、待つ時間が長くなっていた。 However, in the above prior art, since CV charging is performed after CC charging, the time for occupying the charger used for charging becomes longer by the time for performing CV charging. For example, when charging multiple forklifts, charging is performed by changing the charger each time charging of one forklift is completed. However, the charging time required for one forklift is increased by CV charging. For this reason, it takes a long time for the worker in charge of changing the charger to wait.
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、従来よりも充電器を占有する時間を短縮しつつ、直列に接続される複数の電池セルの充電率の差を低減することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object thereof is to reduce a difference in charging rates of a plurality of battery cells connected in series while shortening a time for occupying a charger as compared with the conventional case. And
上記目的を達成するために、本発明では、第１の解決手段として、複数の電池セルを直列接続してなる電池モジュールと、スイッチング素子及び抵抗が直列接続してなると共に電池セル各々に設けられる放電回路と、各電池セルの電圧を検出する電圧センサとを具備する電池システムであって、充電時に、複数の電池セルのうち、上限電圧に達する電池セルが現れた場合、充電を停止し、前記上限電圧よりも低い値に設定された電圧しきい値を超える電圧の電池セルを、前記放電回路のスイッチング素子をオン状態にすることによって、前記電圧しきい値まで放電させる充電制御手段を具備する、という手段を採用する。 In order to achieve the above object, in the present invention, as a first solution, a battery module in which a plurality of battery cells are connected in series, a switching element and a resistor are connected in series, and each battery cell is provided. A battery system including a discharge circuit and a voltage sensor that detects a voltage of each battery cell, and when charging, when a battery cell that reaches an upper limit voltage among a plurality of battery cells appears, charging is stopped, Charge control means for discharging battery cells having a voltage exceeding a voltage threshold set to a value lower than the upper limit voltage to the voltage threshold by turning on a switching element of the discharge circuit. Adopt the means to do.
本発明では、第２の解決手段として、上記第１の解決手段において、前記充電制御手段は、前記電池セルの電圧が前記電圧しきい値を超えるか否かを判定する前に、前記上限電圧よりも低い値に設定された固定値である第１しきい値と、複数の電池セルの電圧に基づく平均値あるいは中央値である第２しきい値とを比較し、前記第１しきい値と前記第２しきい値との大きい方を前記電圧しきい値として採用する、という手段を採用する。 In the present invention, as the second solution means, in the first solution means, the charge control means determines whether the voltage of the battery cell exceeds the voltage threshold before the upper limit voltage. A first threshold value, which is a fixed value set to a lower value, and a second threshold value, which is an average value or a median value based on the voltages of a plurality of battery cells, and compares the first threshold value. And the second threshold value is adopted as the voltage threshold value.
本発明では、第３の解決手段として、上記第１または第２の解決手段において、前記充電制御手段は、充電を停止後、前記電圧センサによる検出結果に基づいて各電池セルの電圧変化率を求め、該電圧変化率が予め設定されたしきい値を下回った状態となった電池セルに対して、前記電圧しきい値を超えるか否かの判定を行う、という手段を採用する。 In the present invention, as a third solution means, in the first or second solution means, the charge control means determines the voltage change rate of each battery cell based on the detection result by the voltage sensor after stopping the charge. A means is adopted in which a determination is made as to whether or not the voltage threshold value is exceeded for battery cells whose voltage change rate has fallen below a preset threshold value.
本発明では、第４の解決手段として、上記第１または第２の解決手段において、前記充電制御手段は、充電を停止してから所定の時間が経過した後に、全ての電池セルに対して、前記電圧しきい値を超えるか否か判定する、という手段を採用する。 In the present invention, as a fourth solving means, in the first or second solving means, the charging control means, after a lapse of a predetermined time after stopping charging, for all the battery cells, A means of determining whether or not the voltage threshold is exceeded is adopted.
本発明によれば、充電時に、複数の電池セルのうち、上限電圧に達する電池セルが現れた場合、充電を停止し、上限電圧よりも低い値に設定された電圧しきい値を超える電圧の電池セルを、放電回路のスイッチング素子をオン状態にすることによって、電圧しきい値まで放電させることによって、従来よりも充電器を占有する時間を短縮しつつ、直列に接続される複数の電池セルの充電率の差を低減することができる。 According to the present invention, when a battery cell that reaches the upper limit voltage among a plurality of battery cells appears during charging, the charging is stopped, and a voltage exceeding a voltage threshold set to a value lower than the upper limit voltage is detected. A plurality of battery cells connected in series while shortening the time to occupy the charger than before by discharging the battery cell to the voltage threshold by turning on the switching element of the discharge circuit. The difference in charging rate can be reduced.
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
本実施形態に係る電池システムは、フォークリフト等の各種電動装置に搭載され、充電器Ｊに接続されて充電される際に、従来よりも外部の充電器Ｊを占有する時間を短縮しつつ、後述する内部の電池セルＣ１〜Ｃｎの充電率の差を低減することが可能である。なお、上記充電器Ｊは、電池システムに対して着脱可能である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
The battery system according to the present embodiment is mounted on various electric devices such as forklifts, and is connected to the charger J and charged later, while reducing the time taken to occupy the external charger J than before. It is possible to reduce the difference in charging rate between the internal battery cells C1 to Cn. The charger J is detachable from the battery system.
本電池システムは、図１に示すように、接続端子Ｔ、電池セルＣ１〜Ｃｎ、放電回路Ｈ１〜Ｈｎ、電圧センサＤ１〜Ｄｎ、充電用スイッチング素子ＢＳ及びマイコンＭを備える。なお、充電用スイッチング素子ＢＳ及びマイコンＭは、本実施形態における充電制御手段を構成する。 As shown in FIG. 1, the battery system includes a connection terminal T, battery cells C1 to Cn, discharge circuits H1 to Hn, voltage sensors D1 to Dn, a charging switching element BS, and a microcomputer M. Note that the charging switching element BS and the microcomputer M constitute charge control means in the present embodiment.
接続端子Ｔは、本電池システムに充電器Ｊが装着された際に、該充電器Ｊに電気的に接続される端子である。
電池セルＣ１〜Ｃｎは、ｎ個のリチウムイオン電池等の蓄電池（二次電池）であり、直列に接続されて電池モジュールを構成する。また、直列に接続された電池セルＣ１〜Ｃｎのうち、一方の端に配置された電池セルＣ１は、その正極に、充電用スイッチング素子ＢＳを介して、接続端子Ｔが接続されている。
The connection terminal T is a terminal that is electrically connected to the charger J when the charger J is attached to the battery system.
Battery cells C1 to Cn are storage batteries (secondary batteries) such as n lithium ion batteries, and are connected in series to constitute a battery module. In addition, the battery cell C1 arranged at one end among the battery cells C1 to Cn connected in series has a connection terminal T connected to the positive electrode via the charging switching element BS.
放電回路Ｈ１〜Ｈｎは、各電池セルＣ１〜Ｃｎに設けられ、マイコンＭから入力される制御信号に基づいて電池セルＣ１〜Ｃｎを放電させるものである。このような放電回路Ｈ１〜Ｈｎは、図１に示すように、放電用スイッチング素子ＡＳ１〜ＡＳｎ及び抵抗器Ｒ１〜Ｒｎから構成されている。なお、各放電回路Ｈ１〜Ｈｎは同じ構成であるので、放電回路Ｈ１の放電用スイッチング素子ＡＳ１及び抵抗器Ｒ１についてのみ説明し、放電回路Ｈ２〜Ｈｎについては説明を省略する。 The discharge circuits H1 to Hn are provided in the battery cells C1 to Cn, and discharge the battery cells C1 to Cn based on a control signal input from the microcomputer M. As shown in FIG. 1, such discharge circuits H1 to Hn include discharge switching elements AS1 to ASn and resistors R1 to Rn. Since the discharge circuits H1 to Hn have the same configuration, only the discharge switching element AS1 and the resistor R1 of the discharge circuit H1 will be described, and the description of the discharge circuits H2 to Hn will be omitted.
放電用スイッチング素子ＡＳ１は、例えば、バイポーラトランジスタであり、ベース端子がマイコンＭに接続され、エミッタ端子が電池セルＣ１の正極に接続され、コレクタ端子が抵抗器Ｒ１の一端に接続されている。このような放電用スイッチング素子ＡＳ１は、マイコンＭから電圧値がハイレベルである制御信号がベース端子に入力されるとオン状態となって、電池セルＣ１の電力を抵抗器Ｒ１に放電する。一方、放電用スイッチング素子ＡＳ１は、電圧値がハイレベルである制御信号がベース端子に入力されないと、オフ状態となって、電池セルＣ１から抵抗器Ｒ１への放電を停止する。 The discharging switching element AS1 is, for example, a bipolar transistor, and has a base terminal connected to the microcomputer M, an emitter terminal connected to the positive electrode of the battery cell C1, and a collector terminal connected to one end of the resistor R1. The discharge switching element AS1 is turned on when a control signal having a high voltage value is input from the microcomputer M to the base terminal, and discharges the power of the battery cell C1 to the resistor R1. On the other hand, when a control signal having a high voltage value is not input to the base terminal, the discharging switching element AS1 is turned off and stops discharging from the battery cell C1 to the resistor R1.
また、放電用スイッチング素子ＡＳ１は、バイポーラトランジスタ以外にも、例えばＦＥＴトランジスタ（Field Effect Transistor：電界効果トランジスタ）やＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor：絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）であってもよい。 In addition to the bipolar transistor, the discharge switching element AS1 may be, for example, an FET transistor (Field Effect Transistor) or an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor).
抵抗器Ｒ１は、一端が放電用スイッチング素子ＡＳ１のコレクタ端子に接続され、他端が電池セルＣ１の負極に接続されている。このような抵抗器Ｒ１は、放電用スイッチング素子ＡＳ１がオン状態となると、電池セルＣ１から電力が入力され、該電力を熱エネルギーに変換する、つまり発熱する。 One end of the resistor R1 is connected to the collector terminal of the discharging switching element AS1, and the other end is connected to the negative electrode of the battery cell C1. When the discharge switching element AS1 is turned on, the resistor R1 receives electric power from the battery cell C1 and converts the electric power into heat energy, that is, generates heat.
電圧センサＤ１〜Ｄｎは、各電池セルＣ１〜Ｃｎに設けられ、各電池セルＣ１〜Ｃｎの電圧を検出し、検出した電圧値を示す検出信号をマイコンＭに出力する。 The voltage sensors D1 to Dn are provided in the battery cells C1 to Cn, detect the voltages of the battery cells C1 to Cn, and output a detection signal indicating the detected voltage value to the microcomputer M.
充電用スイッチング素子ＢＳは、例えば、バイポーラトランジスタであり、ベース端子がマイコンＭに接続され、エミッタ端子が接続端子Ｔに接続され、コレクタ端子が電池セルＣ１の正極に接続されている。このような充電用スイッチング素子ＢＳは、マイコンＭから電圧値がハイレベルである制御信号がベース端子に入力されるとオン状態となって、充電器Ｊによる電池セルＣ１〜Ｃｎへの充電を開始する。一方、充電用スイッチング素子ＢＳは、電圧値がハイレベルである制御信号がベース端子に入力されないと、オフ状態となって、充電器Ｊによる電池セルＣ１〜Ｃｎへの充電を停止する。 The charging switching element BS is, for example, a bipolar transistor, and has a base terminal connected to the microcomputer M, an emitter terminal connected to the connection terminal T, and a collector terminal connected to the positive electrode of the battery cell C1. The charging switching element BS is turned on when a control signal having a high voltage value is input from the microcomputer M to the base terminal, and charging of the battery cells C1 to Cn by the charger J is started. To do. On the other hand, when the control signal having a high voltage value is not input to the base terminal, the charging switching element BS is turned off and stops charging the battery cells C1 to Cn by the charger J.
また、充電用スイッチング素子ＢＳは、バイポーラトランジスタ以外にも、例えばＦＥＴトランジスタ（Field Effect Transistor：電界効果トランジスタ）やＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor：絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）であってもよい。 In addition to the bipolar transistor, the charging switching element BS may be, for example, an FET transistor (Field Effect Transistor) or an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor).
マイコンＭは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）及び電気的に相互接続された各部と各種信号の送受信を行うインターフェイス回路等から構成されたＩＣチップである。このマイコンＭは、上記ＲＯＭに記憶された各種演算制御プログラムに基づいて各種の演算処理を行うと共に各部と通信を行うことにより電池システムの全体動作を制御する。 The microcomputer M is an IC chip composed of a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), and an interface circuit that transmits and receives various signals to / from each electrically connected part. is there. The microcomputer M controls the overall operation of the battery system by performing various arithmetic processes based on various arithmetic control programs stored in the ROM and communicating with each unit.
詳細については後述するが、マイコンＭは、従来よりも外部の充電器Ｊを占有する時間を短縮しつつ、電池セルＣ１〜Ｃｎの充電率の差を低減するように、上記演算制御プログラムや電圧センサＤ１〜Ｄｎによる検出結果に基づいて放電用スイッチング素子ＡＳ１や充電用スイッチング素子ＢＳのスイッチングを制御する。 Although details will be described later, the microcomputer M reduces the time for occupying the external charger J more than before, and reduces the difference between the charging rates of the battery cells C1 to Cn so that the calculation control program and the voltage are reduced. Based on the detection results of the sensors D1 to Dn, the switching of the discharging switching element AS1 and the charging switching element BS is controlled.
次に、このように構成された本電池システムの動作について説明する。
本電池システムは、例えば、フォークリフトに搭載されている場合、各電池セルＣ１〜Ｃｎの充電率が低減した状態となると、担当作業者によって、充電器Ｊが装着される。ここで、電池システムは、従来よりも外部の充電器Ｊを占有する時間を短縮しつつ、電池セルＣ１〜Ｃｎの充電率の差を低減するために、以下の特徴的な動作を実行する。
Next, the operation of the battery system configured as described above will be described.
For example, when the battery system is mounted on a forklift, when the charging rate of each of the battery cells C1 to Cn is reduced, the charger J is attached by the worker in charge. Here, the battery system performs the following characteristic operation in order to reduce the difference in the charging rate of the battery cells C1 to Cn while shortening the time for occupying the external charger J as compared with the conventional case.
まず、電池システムにおいて、マイコンＭは、電池セルＣ１〜Ｃｎが上限電圧を下回る場合には、充電用スイッチング素子ＢＳをオン状態にすることによって、充電器Ｊに電池セルＣ１〜Ｃｎへの充電を開始させる（図２のステップＳ１）。続いて、マイコンＭは、充電時に、複数の電池セルＣ１〜Ｃｎのうち、上限電圧に達する電池セルＣ１〜Ｃｎが現れた場合、充電用スイッチング素子ＢＳをオフ状態にすることによって、充電を停止する（図２のステップＳ２）。なお、上限電圧については、電池セルＣ１〜Ｃｎの電圧の上限値として、予め設定されたものである。 First, in the battery system, the microcomputer M charges the battery cell C1 to Cn to the charger J by turning on the charging switching element BS when the battery cells C1 to Cn are below the upper limit voltage. Start (step S1 in FIG. 2). Subsequently, when the battery M C1 to Cn reaches the upper limit voltage among the plurality of battery cells C1 to Cn during charging, the microcomputer M stops charging by turning off the charging switching element BS. (Step S2 in FIG. 2). The upper limit voltage is set in advance as the upper limit value of the voltage of the battery cells C1 to Cn.
そして、マイコンＭは、充電を停止後、上限電圧よりも低い値に設定された固定値である第１しきい値と、複数の電池セルＣ１〜Ｃｎの電圧に基づく平均値あるいは中央値である第２しきい値とを比較し、第１しきい値と第２しきい値との大きい方を電圧しきい値として採用する（図２のステップＳ３）。続いて、マイコンＭは、電圧しきい値を超える電圧の電池セルＣ１〜Ｃｎを、放電回路Ｈ１〜Ｈｎの放電用スイッチング素子ＡＳ１〜ＡＳｎをオン状態にすることによって、電圧しきい値まで放電させる（図２のステップＳ４）。 The microcomputer M is an average value or a median value based on the first threshold value, which is a fixed value set to a value lower than the upper limit voltage, and the voltages of the plurality of battery cells C1 to Cn after stopping charging. The second threshold value is compared, and the larger of the first threshold value and the second threshold value is adopted as the voltage threshold value (step S3 in FIG. 2). Subsequently, the microcomputer M discharges the battery cells C1 to Cn having a voltage exceeding the voltage threshold to the voltage threshold by turning on the discharge switching elements AS1 to ASn of the discharge circuits H1 to Hn. (Step S4 in FIG. 2).
つまり、マイコンＭは、電池セルＣ１〜Ｃｎの電圧が電圧しきい値を超えるか否かを判定する前に、第１しきい値と、第２しきい値とを比較し、第１しきい値と第２しきい値との大きい方を電圧しきい値として採用し、この電圧しきい値を基準に電池セルＣ１〜Ｃｎの電圧を判定し、判定結果に基づいて放電用スイッチング素子ＡＳ１〜ＡＳｎを制御して、電池セルＣ１〜Ｃｎに放電させる。 That is, the microcomputer M compares the first threshold value with the second threshold value before determining whether or not the voltage of the battery cells C1 to Cn exceeds the voltage threshold value. The larger of the value and the second threshold value is adopted as the voltage threshold value, the voltages of the battery cells C1 to Cn are determined based on the voltage threshold value, and the discharge switching elements AS1 to AS1 are determined based on the determination result. ASn is controlled to discharge the battery cells C1 to Cn.
上記第１しきい値は、上述したように予め設定された固定値である。一方、上記第２しきい値は、複数の電池セルＣ１〜Ｃｎの電圧に基づく相加平均値あるいは相乗平均値等の平均値あるいは中央値、つまり複数の電池セルＣ１〜Ｃｎの電圧に応じて浮動する値である。第１しきい値及び第２しきい値の大きい方を電圧しきい値として採用することによって、電池セルＣ１〜Ｃｎ間における最大電圧と最小電圧との差が大きい場合には、第１しきい値が採用され、電池セルＣ１〜Ｃｎ間における最大電圧と最小電圧との差が小さい場合には、第２しきい値が採用される。これによって、電池セルＣ１〜Ｃｎ間における最大電圧と最小電圧との差が小さい場合において、電池セルＣ１〜Ｃｎの放電量をできるだけ少なくすることができる。 The first threshold value is a fixed value set in advance as described above. On the other hand, the second threshold value depends on an average value or median value such as an arithmetic mean value or a geometric mean value based on the voltages of the plurality of battery cells C1 to Cn, that is, the voltage of the plurality of battery cells C1 to Cn. The value to float. By adopting the larger one of the first threshold value and the second threshold value as the voltage threshold value, when the difference between the maximum voltage and the minimum voltage between the battery cells C1 to Cn is large, the first threshold value is set. When the value is adopted and the difference between the maximum voltage and the minimum voltage between the battery cells C1 to Cn is small, the second threshold value is adopted. Thereby, when the difference between the maximum voltage and the minimum voltage between the battery cells C1 to Cn is small, the discharge amount of the battery cells C1 to Cn can be reduced as much as possible.
例えば、電圧しきい値として第１しきい値を採用した場合、電池セルＣ１〜Ｃｎが、３つの電池セルＣ１〜Ｃ３であるとする。一般的に、電池セルＣ１〜Ｃ３の電圧と充電率との関係は、図３に示すようなグラフとなる。図３に示すように、充電率が低いエリアと充電率が高いエリアとでは、傾きが急峻、つまり、電圧の変化に応じて充電率が大きく変化する。一方、充電率が中間のエリアでは、傾きが緩やか、つまり、電圧の変化に応じて充電率の変化が小さくなる。 For example, when the first threshold value is adopted as the voltage threshold value, the battery cells C1 to Cn are assumed to be three battery cells C1 to C3. In general, the relationship between the voltage of the battery cells C1 to C3 and the charging rate is a graph as shown in FIG. As shown in FIG. 3, the slope is steep between an area where the charging rate is low and an area where the charging rate is high, that is, the charging rate changes greatly according to a change in voltage. On the other hand, in the area where the charging rate is intermediate, the slope is gentle, that is, the change in the charging rate becomes smaller according to the change in voltage.
ここで、上述した上限電圧がＸボルトであり、対応する充電率が１００％である場合に、電池セルＣ１が１００％まで充電され、電池セルＣ２が９０％まで充電され、電池セルＣ３が８０％まで充電されたとすると、電池セルＣ１の電圧が、上限電圧Ｘボルトに達するので、電池セルＣ１〜Ｃ３に対する充電が停止される。 Here, when the above-described upper limit voltage is X volts and the corresponding charging rate is 100%, the battery cell C1 is charged to 100%, the battery cell C2 is charged to 90%, and the battery cell C3 is 80%. %, The voltage of the battery cell C1 reaches the upper limit voltage X volts, so that charging of the battery cells C1 to C3 is stopped.
そして、マイコンＭは、充電を停止後、上限電圧Ｘボルトよりも低い値に設定された電圧しきい値Ｙボルトを超えるか否か判定する。例えば、電圧しきい値Ｙボルトは、充電率が９３％に対応するものとする。 Then, after stopping charging, the microcomputer M determines whether or not the voltage threshold Y volts set to a value lower than the upper limit voltage X volts is exceeded. For example, the voltage threshold value Y volts corresponds to a charging rate of 93%.
なお、マイコンＭは、充電を停止後、電池セルＣ１〜Ｃ３に設けられた電圧センサＤ１〜Ｄ３による検出結果に基づいて各電池セルＣ１〜Ｃ３の電圧変化率ｄＶ/ｄｓを求め、該電圧変化率ｄＶ/ｄｓが予め設定されたしきい値を下回った状態となった電池セルＣ１〜Ｃ３に対して、上述した電圧しきい値Ｙボルトを超えるか否かの判定を行う。つまり、マイコンＭは、電池セルＣ１〜Ｃ３の電圧が、充電停止直後の過電圧状態から落ち着いた状態になったら、電圧しきい値Ｙボルトを超えるか否かの判定を行う。 The microcomputer M determines the voltage change rate dV / ds of each of the battery cells C1 to C3 based on the detection results by the voltage sensors D1 to D3 provided in the battery cells C1 to C3 after stopping the charging, and the voltage change. It is determined whether or not the above-described voltage threshold value Y volts is exceeded for the battery cells C1 to C3 in which the rate dV / ds falls below a preset threshold value. That is, the microcomputer M determines whether or not the voltage of the battery cells C <b> 1 to C <b> 3 exceeds the voltage threshold value Y volts when it has settled from the overvoltage state immediately after the charging is stopped.
そして、マイコンＭは、電圧しきい値Ｙボルトを超える電圧の電池セルＣ１を、放電回路Ｈ１の放電用スイッチング素子ＡＳ１をオン状態にすることによって、電圧しきい値Ｙボルトまで放電させる。この結果、電池セルＣ１の充電率が９３％、電池セルＣ２の充電率が９０％、電池セルＣ３の充電率が８０％となる。 Then, the microcomputer M discharges the battery cell C1 having a voltage exceeding the voltage threshold Y volt to the voltage threshold Y volt by turning on the discharge switching element AS1 of the discharge circuit H1. As a result, the charging rate of the battery cell C1 is 93%, the charging rate of the battery cell C2 is 90%, and the charging rate of the battery cell C3 is 80%.
そして、電池システムが使用され、電池セルＣ１〜Ｃ３の充電率の差が維持されたまま放電されると、次の充電時には、電池セルＣ１の充電率が１００％、電池セルＣ２の充電率が９７％、電池セルＣ３の充電率が８７％まで充電された後に、放電回路Ｈ１、Ｈ２の放電用スイッチング素子ＡＳ１、ＡＳ２をオン状態にすることによって、電池セルＣ１及び電池セルＣ２が充電率９３％まで放電される。この結果、電池セルＣ１〜Ｃ３お互いの充電率の差をさらに縮小することができる。 And if a battery system is used and it discharges with the difference of the charge rate of battery cell C1-C3 maintained, the charge rate of battery cell C1 will be 100% and the charge rate of battery cell C2 at the time of next charge. After the charging rate of 97% and the battery cell C3 is charged to 87%, the battery cell C1 and the battery cell C2 are turned on by turning on the discharge switching elements AS1 and AS2 of the discharge circuits H1 and H2. % Discharged. As a result, the difference in charge rate between the battery cells C1 to C3 can be further reduced.
このような本実施形態によれば、充電時に、複数の電池セルＣ１〜Ｃｎのうち、上限電圧に達する電池セルＣ１〜Ｃｎが現れた場合、充電を停止し、上限電圧よりも低い値に設定された電圧しきい値を超える電圧の電池セルＣ１〜Ｃｎを、放電回路Ｈ１〜Ｈｎの放電用スイッチング素子ＡＳ１〜ＡＳｎをオン状態にすることによって、電圧しきい値まで放電させることによって、従来よりも充電器Ｊを占有する時間を短縮しつつ、直列に接続される複数の電池セルＣ１〜Ｃｎの充電率の差を低減することができる。 According to this embodiment, when battery cells C1 to Cn that reach the upper limit voltage among the plurality of battery cells C1 to Cn appear during charging, charging is stopped and set to a value lower than the upper limit voltage. The battery cells C1 to Cn having a voltage exceeding the set voltage threshold are discharged to the voltage threshold by turning on the discharge switching elements AS1 to ASn of the discharge circuits H1 to Hn. Although the time which occupies the charger J can also be shortened, the difference of the charging rate of the some battery cells C1-Cn connected in series can be reduced.
また、本実施形態によれば、第１しきい値及び第２しきい値の大きい方を電圧しきい値として採用することによって、電池セルＣ１〜Ｃｎ間における最大電圧と最小電圧との差が大きい場合には、第１しきい値を採用し、電池セルＣ１〜Ｃｎ間における最大電圧と最小電圧との差が小さい場合には、第２しきい値を採用するので、電池セルＣ１〜Ｃｎ間における最大電圧と最小電圧との差が小さい場合において、電池セルＣ１〜Ｃｎの放電量をできるだけ少なくすることができる。 Further, according to the present embodiment, by adopting the larger of the first threshold value and the second threshold value as the voltage threshold value, the difference between the maximum voltage and the minimum voltage between the battery cells C1 to Cn is increased. When it is large, the first threshold value is adopted, and when the difference between the maximum voltage and the minimum voltage between the battery cells C1 to Cn is small, the second threshold value is adopted, so that the battery cells C1 to Cn. When the difference between the maximum voltage and the minimum voltage is small, the discharge amount of the battery cells C1 to Cn can be reduced as much as possible.
また、本実施形態によれば、充電を停止後、電圧センサＤ１〜Ｄｎによる検出結果に基づいて各電池セルＣ１〜Ｃｎの電圧変化率を求め、該電圧変化率が予め設定されたしきい値を下回った状態となった電池セルＣ１〜Ｃｎに対して、電圧しきい値を超えるか否かの判定を行う、つまり、過充電状態となった電池セルＣ１〜Ｃｎを放電させて、過充電状態を解消させた上で、電池セルＣ１〜Ｃｎの電圧の判定処理を行うので、より正確に電池セルＣ１〜Ｃｎの電圧を判定することができる。 In addition, according to the present embodiment, after the charging is stopped, the voltage change rate of each battery cell C1 to Cn is obtained based on the detection result by the voltage sensors D1 to Dn, and the voltage change rate is a preset threshold value. It is determined whether or not the voltage threshold value is exceeded for the battery cells C1 to Cn that are below the battery level, that is, the overcharged battery cells C1 to Cn are discharged. Since the determination process of the voltage of battery cell C1-Cn is performed after canceling a state, the voltage of battery cell C1-Cn can be determined more correctly.
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されることなく、例えば以下のような変形が考えられる。
（１）本実施形態は、フォークリフト以外の電動装置に搭載されてもよい。
As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to the said embodiment, For example, the following modifications can be considered.
(1) The present embodiment may be mounted on an electric device other than a forklift.
（２）本実施形態において、マイコンＭは、充電を停止後、電圧変化率ｄＶ/ｄｓが予め設定されたしきい値を下回った状態となった電池セルＣ１〜Ｃ３に対して、電圧しきい値Ｙボルトを超えるか否かの判定を行っているが、本発明はこれに限定されない。例えば、マイコンＭは、充電を停止してから所定の時間が経過した後に、全ての電池セルＣ１〜Ｃ３に対して、電圧しきい値を超えるか否か判定するようにしてもよい。本実施形態によれば、充電を停止してから所定の時間が経過した後に、全ての電池セルＣ１〜Ｃ３に対して、電圧しきい値を超えるか否か判定する、つまり、充電直後の活性化している状態でなく、安定した状態で、電池セルＣ１〜Ｃｎの電圧の判定処理を行うので、より正確に電池セルＣ１〜Ｃｎの電圧を判定することができる。 (2) In this embodiment, after stopping charging, the microcomputer M sets a voltage threshold for the battery cells C1 to C3 in which the voltage change rate dV / ds falls below a preset threshold value. Although it is determined whether or not the value Y is exceeded, the present invention is not limited to this. For example, the microcomputer M may determine whether or not a voltage threshold value is exceeded for all the battery cells C1 to C3 after a predetermined time has elapsed since the charging was stopped. According to the present embodiment, after a predetermined time has elapsed since stopping charging, it is determined whether or not the voltage threshold value is exceeded for all the battery cells C1 to C3, that is, the activity immediately after charging. Since the determination process of the voltages of the battery cells C1 to Cn is performed in a stable state, not in the state of being converted, the voltages of the battery cells C1 to Cn can be determined more accurately.
Ｔ 接続端子
Ｃ１〜Ｃｎ 電池セル
Ｈ１〜Ｈｎ 放電回路
Ｄ１〜Ｄｎ 電圧センサ
ＢＳ 充電用スイッチング素子
Ｍ マイコン
Ｊ 充電器
ＡＳ１〜ＡＳｎ 放電用スイッチング素子
Ｒ１〜Ｒｎ 抵抗器
T connection terminal C1 to Cn battery cell H1 to Hn discharge circuit D1 to Dn voltage sensor BS charging switching element M microcomputer J charger AS1 to ASn discharging switching element R1 to Rn resistor
Claims (4)
充電時に、上限電圧に達する電池セルが現れた場合、充電を停止し、前記上限電圧よりも低い値に設定された電圧しきい値を超える電圧の電池セルを、前記放電回路のスイッチング素子をオン状態にすることによって、前記電圧しきい値まで放電させる充電制御手段を具備することを特徴とする電池システム。 A battery comprising a battery module in which a plurality of battery cells are connected in series, a switching element and a resistor connected in series, a discharge circuit provided in each battery cell, and a voltage sensor for detecting the voltage of each battery cell A system,
If a battery cell that reaches the upper limit voltage appears during charging, the charging is stopped, and the battery cell having a voltage exceeding the voltage threshold set to a value lower than the upper limit voltage is turned on. A battery system comprising charge control means for discharging the battery to a voltage threshold value when in a state.
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