JP5361594B2 - Lithium ion secondary battery system and power supply method to management device - Google Patents
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Description
この発明は、リチウムイオン二次電池を監視などする管理装置を備えたリチウムイオン二次電池システムおよび、この管理装置への電力供給方法に関する。 The present invention relates to a lithium ion secondary battery system including a management device that monitors a lithium ion secondary battery and a method for supplying power to the management device.
例えば、鉛蓄電池(セル)を複数接続した組電池に対して、各鉛蓄電池の状態や組電池全体の状態を監視、解析する管理装置が知られている(例えば、特許文献1参照。)。また、近年、鉛蓄電池などに比べてエネルギー密度が高い、自己放電量が少ない、などという利点を有するリチウムイオン二次電池が、自動車用蓄電池や電気・電子機器用蓄電池などとして広く使用されている。このような鉛蓄電池やリチウムイオン二次電池などでは、その特性、容量および放電電流などに応じて、放電を終了させるべき仕様上の放電終止電圧が規定、設定され、この放電終止電圧で放電を終了させることで、電池の過放電を防止して、電池を適正に運用できるようになっている。 For example, a management device is known that monitors and analyzes the state of each lead storage battery and the state of the entire assembled battery with respect to the assembled battery in which a plurality of lead storage batteries (cells) are connected (see, for example, Patent Document 1). In recent years, lithium ion secondary batteries having advantages such as higher energy density and less self-discharge than lead storage batteries have been widely used as storage batteries for automobiles and storage batteries for electric and electronic devices. . For such lead-acid batteries and lithium-ion secondary batteries, a discharge end voltage is specified and set according to the characteristics, capacity, and discharge current, and the discharge should be terminated. By terminating the operation, overdischarge of the battery can be prevented and the battery can be operated properly.
ところで、商用電源からの電力供給が停止する停電時などにおいて、上記のような管理装置の電源を確保するために、電池から管理装置に電力を供給することが望ましい。しかしながら、地震などの災害によって商用電源の復旧に長時間を要する場合や、管理装置の設置場所に赴いて管理装置を停止できない場合などには、長時間にわたって電池から管理装置に電力が供給されることが想定される。このような場合、電池の電圧が放電終止電圧を超え、さらに低い電圧まで電池が放電する。つまり、電池が過放電状態となり、その後に回復充電を行っても電池が回復、充電されない場合が生じる。 By the way, it is desirable to supply power from the battery to the management apparatus in order to ensure the power supply of the management apparatus as described above at the time of a power failure in which power supply from the commercial power supply stops. However, when it takes a long time to restore commercial power due to a disaster such as an earthquake, or when the management device cannot be stopped by visiting the installation location of the management device, power is supplied from the battery to the management device for a long time. It is assumed that In such a case, the battery voltage exceeds the discharge end voltage, and the battery is discharged to a lower voltage. That is, there are cases where the battery is overdischarged, and even if recovery charging is performed thereafter, the battery recovers and is not charged.
殊に、リチウムイオン二次電池では、ある一定の電圧まで過放電すると、正極のコバルトが溶出したり、陰極(負極)の集電体の銅が溶出したりして、二次電池として機能しなくなり、さらには異常発熱に至るおそれがある。このため、電池から管理装置に電力を供給する場合に、特にリチウムイオン二次電池では、いつ電池から管理装置に電力を供給し、どの程度まで電池を放電させるかを適正に規制、制御する必要があると、本出願人は考えるに至った。 In particular, in a lithium ion secondary battery, if the battery is over-discharged to a certain voltage, cobalt from the positive electrode or copper from the current collector of the cathode (negative electrode) will elute and function as a secondary battery. Further, there is a risk of abnormal heat generation. For this reason, when power is supplied from the battery to the management device, it is necessary to properly regulate and control when power is supplied from the battery to the management device and to what extent the battery is discharged, especially in lithium ion secondary batteries. Applicants have come to think of that.
そこでこの発明は、停電時などにおいて管理装置の電源を確保しつつ、リチウムイオン二次電池の過放電による不具合を適正に防止することが可能なリチウムイオン二次電池システムおよび管理装置への電力供給方法を提供することを目的とする。 Accordingly, the present invention provides a power supply to a lithium ion secondary battery system and a management device that can appropriately prevent a problem due to overdischarge of the lithium ion secondary battery while securing the power supply of the management device in the event of a power failure, etc. It aims to provide a method.
上記目的を達成するために請求項1に記載の発明は、放電して負荷設備に電力を供給するリチウムイオン二次電池と、前記リチウムイオン二次電池の少なくとも充電電圧を調整するとともにセル状態を監視するセルコントローラと、前記リチウムイオン電池が複数直列に接続されて構成される組電池の状態を前記セルコントローラからの受信により監視する組電池管理ユニットと、前記組電池管理ユニットからのセル状態や組電池状態を含むデータを蓄積する監視装置と、を備えたリチウムイオン二次電池システムであって、少なくとも前記リチウムイオン二次電池が前記負荷設備に電力を供給する際に、前記リチウムイオン二次電池から前記セルコントローラと前記組電池管理ユニットと前記監視装置に電力を供給し、前記リチウムイオン二次電池の電圧が前記放電終止電圧より低く設定された第1の保護電圧よりも低下した場合に、前記リチウムイオン二次電池から前記監視装置への電力供給を停止し、前記リチウムイオン二次電池の電圧が前記放電終止電圧および前記第1の保護電圧よりも低く前記リチウムイオン二次電池を保護するために必要な最低限の電圧である第2の保護電圧に達した場合に、前記リチウムイオン二次電池から前記セルコントローラと前記組電池管理ユニットへの電力供給を停止するように、前記リチウムイオン二次電池と前記管理装置とが接続されている、ことを特徴とする。
In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 is a lithium ion secondary battery that discharges and supplies power to load equipment, and adjusts at least a charging voltage of the lithium ion secondary battery and changes a cell state. A cell controller for monitoring, a battery pack management unit for monitoring a state of a battery pack configured by connecting a plurality of the lithium ion batteries in series by receiving from the cell controller, a cell state from the battery pack management unit, a lithium ion secondary battery system including a monitoring device, the accumulating data including assembled battery state, when at least the lithium ion secondary battery to supply power to the load equipment, the lithium ion secondary supplying power from the battery to the monitoring device and the battery pack management unit and the cell controller, the lithium-ion When the voltage of the next battery is lower than a first protection voltage set lower than the discharge end voltage, the power supply to the monitoring device from the lithium-ion secondary battery is stopped, the lithium ion secondary battery If the voltage of the reaches the second guard voltage is a minimum voltage necessary for protecting the lithium ion secondary battery lower than the discharge end voltage and the first guard voltage, the lithium ion The lithium ion secondary battery and the management device are connected so that power supply from the secondary battery to the cell controller and the assembled battery management unit is stopped.
この発明によれば、リチウムイオン二次電池から負荷設備に電力を供給する際には、リチウムイオン二次電池から管理装置にも電力が供給され、リチウムイオン二次電池の電圧が放電終止電圧に達すると、負荷設備への電力供給が停止される一方、管理装置への電力供給は継続される。さらに、リチウムイオン二次電池の電圧が保護電圧に達すると、管理装置への電力供給が停止される。 According to the present invention, when power is supplied from the lithium ion secondary battery to the load facility, power is also supplied from the lithium ion secondary battery to the management device, and the voltage of the lithium ion secondary battery is changed to the discharge end voltage. When it reaches, the power supply to the load facility is stopped, while the power supply to the management device is continued. Furthermore, when the voltage of the lithium ion secondary battery reaches the protection voltage, power supply to the management device is stopped.
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載のリチウムイオン二次電池システムにおいて、前記リチウムイオン二次電池はフロート充電運用され、前記リチウムイオン二次電池がフロート充電時においては、フロート充電の充電源から前記管理装置に電力を供給するように、前記充電源と前記管理装置とが接続されている、ことを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the lithium ion secondary battery system according to the first aspect, the lithium ion secondary battery is float-charged, and when the lithium ion secondary battery is float charged, float charging is performed. The charging source and the management device are connected so that power is supplied from the charging source to the management device.
この発明によれば、リチウムイオン二次電池のフロート充電時には、フロート充電の充電源からリチウムイオン二次電池と管理装置とに電力が供給され、リチウムイオン二次電池から負荷設備に電力を供給する際には、リチウムイオン二次電池から管理装置に電力が供給される。 According to the present invention, at the time of float charging of the lithium ion secondary battery, power is supplied from the charging source of the float charging to the lithium ion secondary battery and the management device, and power is supplied from the lithium ion secondary battery to the load facility. In this case, power is supplied from the lithium ion secondary battery to the management device.
請求項3に記載の発明は、放電して負荷設備に電力を供給するリチウムイオン二次電池の少なくとも充電電圧を調整するとともにセル状態を監視するセルコントローラと、前記リチウムイオン電池が複数直列に接続されて構成される組電池の状態を前記セルコントローラからの受信により監視する組電池管理ユニットと、前記組電池管理ユニットからのセル状態や組電池状態を含むデータを蓄積する監視装置と、を備えた管理装置への電力供給方法であって、少なくとも前記リチウムイオン二次電池が前記負荷設備に電力を供給する際に、前記リチウムイオン二次電池から前記セルコントローラと前記組電池管理ユニットと前記監視装置に電力を供給し、前記リチウムイオン二次電池の電圧が前記放電終止電圧より低く設定された第1の保護電圧よりも低下した場合に、前記リチウムイオン二次電池から前記監視装置への電力供給を停止し、前記リチウムイオン二次電池の電圧が前記放電終止電圧および前記第1の保護電圧よりも低く前記リチウムイオン二次電池を保護するために必要な最低限の電圧である第2の保護電圧に達した場合に、前記リチウムイオン二次電池から前記セルコントローラと前記組電池管理ユニットへの電力供給を停止する、ことを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, there is provided a cell controller that adjusts at least a charging voltage of a lithium ion secondary battery that discharges and supplies power to load equipment and monitors a cell state, and a plurality of the lithium ion batteries are connected in series. It includes a assembled battery management unit that monitors the reception from the cell controller a state constructed battery pack being, and a monitoring device for storing data including the cell state and the assembled battery status from the battery pack management unit A method of supplying power to a management device, wherein at least when the lithium ion secondary battery supplies power to the load facility, the cell controller, the assembled battery management unit, and the monitoring from the lithium ion secondary battery device supplies power to, the first protection by the voltage of the lithium ion secondary battery is set lower than the discharge end voltage When lower than pressure, the power supply to the monitoring device stops, wherein the lower than the voltage of the lithium ion secondary battery wherein discharge cutoff voltage and the first guard voltage from the lithium-ion secondary battery When the second protection voltage, which is the minimum voltage necessary to protect the lithium ion secondary battery, is reached, power is supplied from the lithium ion secondary battery to the cell controller and the assembled battery management unit . It is characterized by stopping.
請求項1および3に記載の発明によれば、商用電源の停電などにより、リチウムイオン二次電池から負荷設備に電力を供給する際には、リチウムイオン二次電池から管理装置にも電力が供給されるため、管理装置の電源を確保することができる。また、リチウムイオン二次電池の電圧が放電終止電圧に達して、負荷設備への電力供給が停止されても、管理装置への電力供給は継続されるため、管理装置の電源を確保してリチウムイオン二次電池の監視等を継続することができる。さらに、リチウムイオン二次電池の電圧が保護電圧に達すると、管理装置への電力供給が停止されるため、リチウムイオン二次電池の過放電による不具合を適正、確実に防止することが可能となる。 According to the first and third aspects of the invention, when power is supplied from the lithium ion secondary battery to the load facility due to a power failure of the commercial power supply, the power is also supplied from the lithium ion secondary battery to the management device. Therefore, the power supply of the management device can be secured. Even if the voltage of the lithium ion secondary battery reaches the discharge end voltage and the power supply to the load facility is stopped, the power supply to the management device is continued. Monitoring of the ion secondary battery can be continued. In addition, when the voltage of the lithium ion secondary battery reaches the protection voltage, the power supply to the management device is stopped, so that it is possible to appropriately and reliably prevent problems due to overdischarge of the lithium ion secondary battery. .
請求項2に記載の発明によれば、リチウムイオン二次電池のフロート充電時には、フロート充電の充電源から管理装置に電力が供給されるため、リチウムイオン二次電池の容量を消費することなく、管理装置の電源を確保することができる。 According to the second aspect of the present invention, when the lithium ion secondary battery is float-charged, power is supplied from the charge source of the float charge to the management device without consuming the capacity of the lithium-ion secondary battery, The power supply of the management device can be secured.
以下、この発明を図示の実施の形態に基づいて説明する。 The present invention will be described below based on the illustrated embodiments.
図1は、この発明の実施の形態に係るリチウムイオン二次電池システム1を整流装置に適用した状態を示す概略構成図である。このリチウムイオン二次電池システム1は、放電して負荷設備102に電力を供給する単電池であるリチウムイオンセル(リチウムイオン二次電池)2が、複数直列に接続されて組電池3が構成され、この組電池3を監視、管理する管理装置を備える。ここで、組電池3は、フロート充電で使用・運用され、通常時は常に充電状態となっている。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a state in which a lithium ion secondary battery system 1 according to an embodiment of the present invention is applied to a rectifier. In this lithium ion secondary battery system 1, a plurality of lithium ion cells (lithium ion secondary batteries) 2, which are unit cells that discharge and supply power to the
管理装置は、主として、セルコントローラ4と、組電池管理ユニット5と、監視装置6とを備えている。また、この実施の形態では、6〜13個程度のリチウムイオンセル2を直列に接続して組電池3が構成され、このような組電池3が、並列に接続された充電スイッチ71および放電スイッチ72を介して、交流直流変換器101と負荷設備102との間に接続されている。
The management device mainly includes a cell controller 4, an assembled
セルコントローラ4は、各リチウムイオンセル2の電圧や温度などのセル状態を測定、監視するとともに、各リチウムイオンセル2の充電電圧が所定値内になるように調整するものである。具体的には、図2に示すように、各リチウムイオンセル2に配設された測定調整部41と、各測定調整部41と通信可能に接続されたモジュール管理部42とを備えている。測定調整部41は、リチウムイオンセル2の電圧(充電中の電圧、放電中の電圧)や温度、後述するバイパス回路部に流れるバイパス電流などを測定する測定器部と、充電電流をバイパスさせるとともにリチウムイオンセル2を放電させるバイパス回路部とを備えている。そして、測定器部で測定されたリチウムイオンセル2の充電電圧が所定電圧よりも高い場合に、バイパス回路部によって充電電流のバイパスとセル2の放電とを行って電圧を下げ、充電電圧を所定電圧内に調整するようになっている。また、モジュール管理部42は、各測定調整部41を制御するとともに、各測定調整部41で測定されたリチウムイオンセル2の電圧や温度などのセル状態を、リアルタイムに組電池管理ユニット5に送信する機能を備えている。
The cell controller 4 measures and monitors the cell state such as the voltage and temperature of each
組電池管理ユニット5は、セルコントローラ4から受信したセル状態を解析するとともに、組電池3の充電電流や放電電流、総電圧などの組電池状態を監視、解析するものである。具体的には、図3に示すように、主として、計測器群51と、通信部52と、入力部53と、警報部54と、制御部55と、これらを制御などする中央処理部56とを備えている。
The assembled
計測器群51は、組電池3の充電電流や放電電流を計測する電流計や、組電池3の総電圧(充電中の電圧、放電中の電圧)を計測する電圧計などの計器から構成されている。通信部52は、セルコントローラ4および監視装置6とデータ通信を行うための通信インターフェイスであり、セルコントローラ4からセル状態などを受信したり、セル状態や組電池状態などを監視装置6に送信したりするものである。入力部53は、中央処理部56で後述するようにして解析、処理するための判断基準値(閾値)、具体的には、リチウムイオンセル2の仕様容量や許容温度および、組電池3の許容最大放電電流Idや後述する保護電圧VL2、VL3などを入力、設定するものである。なお、これらの値は、予め設定、入力しておいてもよい。
The
警報部54は、中央処理部56によってリチウムイオンセル2の異常あるいは組電池3全体の異常などと判断された場合に、警報を発するものであり、LEDランプや警報ブザーなどで構成されている。また、リチウムイオンセル2が異常の場合には、該当するリチウムイオンセル2を表示するようになっている。制御部55は、中央処理部56による後述するような解析・処理結果に基づいて、充電スイッチ71や放電スイッチ72などに制御信号(開閉信号)を送信するものである。
The
中央処理部56は、セルコントローラ4から受信したセル状態や、計測器群51で計測された組電池状態などに基づいて、警報部54の制御、制御部55(スイッチ71、72、81、82)およびセルコントローラ4への指令送信などを行うものである。具体的には、後述するようにリチウムイオン二次電池システム1が作用、動作し、後述する管理装置への電力供給が行われるように、処理を行う。
The
充電スイッチ71は、組電池3をフロート充電する充電源と組電池3との接続を接離するスイッチである。すなわち、図1に示すように、商用電源100からの電力が交流直流変換器101で直流に変換され、充電スイッチ71を介して組電池3に供給されるようになっている。この充電スイッチ71は、通常、オン(接続)状態となっている。
The charging
放電スイッチ72は、組電池3から電力を供給される負荷設備102と組電池3との接続を接離するスイッチである。すなわち、組電池3からの電力が、放電スイッチ72を介して負荷設備102に供給されるようになっている。この放電スイッチ72は、直列に接続されたスイッチ本体721とダイオード722とから構成され、ダイオード722は、組電池3からの電流の流れのみを許容する機能を有する。そして、通常時はスイッチ本体721がオン状態で、組電池3からの放電が常時可能であり、放電スイッチ72を介して組電池3には電力が供給されないようになっている。
The
これらの充電スイッチ71と放電スイッチ72とは、組電池管理ユニット5によって制御されるようになっている。すなわち、上記のように、組電池管理ユニット5の中央処理部56による解析・処理結果に基づき、制御部55から制御信号が送信されると、これを受けて充電スイッチ71および放電スイッチ72が開閉するものである。
The
監視装置6は、組電池管理ユニット5からセル状態や組電池状態、および中央処理部56による解析・処理結果などを受信、収集し、これらのデータを蓄積する装置である。また、この監視装置6は、蓄積したデータを出力(表示、印刷等)したり、集計したりする機能を備えている。さらに、監視装置6は、LAN回線、公衆回線等を利用してデータを遠隔地の監視センタ等に転送できる機能を備えている。
The monitoring device 6 is a device that receives and collects the cell state and the assembled battery state from the assembled
以上のようなセルコントローラ4、組電池管理ユニット5および監視装置6には、組電池3がフロート充電時においては、フロート充電の充電源から電力が供給され、組電池3から負荷設備102に電力を供給する際には、組電池3から電力が供給されるようになっている。すなわち、組電池3と並列に直流直流変換器8が接続され、この直流直流変換器8に対してセルコントローラ4、組電池管理ユニット5および監視装置6が並列に接続されている。直流直流変換器8は、交流直流変換器101および組電池3からの直流電力をセルコントローラ4などに適した直流電力に調整する変換器であり、セルコントローラ4と組電池管理ユニット5は第1のスイッチ81を介して接続され、監視装置6は第1のスイッチ81と第2のスイッチ82を介して接続されている。そして、後述するようにして、中央処理部56によってスイッチ81、82が開閉され、フロート充電時には商用電源100から電力が供給され、停電時には組電池3から電力が供給されるようになっている。
When the assembled
次に、このような構成のリチウムイオン二次電池システム1の作用、動作および、管理装置への電力供給方法について、説明する。 Next, the operation and operation of the lithium ion secondary battery system 1 having such a configuration and a method of supplying power to the management device will be described.
まず、組電池3のフロート充電時では、充電スイッチ71と放電スイッチ72および第1のスイッチ81と第2のスイッチ82が、すべてオン(閉)状態となっており、商用電源100から電力が、交流直流変換器101および充電スイッチ71を介して組電池3に供給される。同時に、商用電源100から電力が、交流直流変換器101、充電スイッチ71、直流直流変換器8および第1のスイッチ81を介してセルコントローラ4と組電池管理ユニット5に供給され、さらに第2のスイッチ82を介して監視装置6に供給される。また、負荷設備102には、商用電源100からの電力が交流直流変換器101を介して供給される。
First, at the time of float charging of the assembled
次に、商用電源100からの電力供給が停止(停電)すると、組電池3が放電を開始し、組電池3から放電スイッチ72を介して電力が負荷設備102に供給される。同時に、直流直流変換器8と第1のスイッチ81を介して、組電池3からセルコントローラ4と組電池管理ユニット5に電力が供給され、さらに第2のスイッチ82を介して監視装置6に電力が供給される。
Next, when the power supply from the
このような放電モードでは、図4、5に示すように、まず、組電池管理ユニット5の中央処理部56において、充電電流がゼロ以上であるか否かが判断され(ステップS1)、充電電流がゼロ以上の場合、つまり商用電源100が回復して組電池3に電力が供給された場合には、充電モードに移り、上記のようなフロート充電が行われる。一方、充電電流がゼロ以上でない場合、つまり放電が継続中の場合には、次の3つの要件を満たすか否かが判断される。すなわち、すべてのリチウムイオンセル2の温度が上限温度Th℃以下であるか(ステップS2)、放電電流が許容最大放電電流Id以下であるか(ステップS3)、各セル2の電圧が放電終止電圧VL1以上であるか(ステップS4)、が判断される。
In such a discharge mode, as shown in FIGS. 4 and 5, first, the
ここで、上限温度Th℃とは、セル2を安全に使用、運用できる上限の温度であり、許容最大放電電流Idとは、セル2の特性、仕様容量に応じて許容できる最大の放電電流である。また、放電終止電圧VL1とは、負荷設備102への電力供給を停止すべき仕様上の電圧であり、リチウムイオンセル2の仕様容量、放電電流などによって設定される。そして、これらの要件を満たす場合(ステップS2〜S4で「Y」の場合)には、ステップS1に戻り、同様の処理を繰り返す。
Here, the upper limit temperature Th ° C. is the upper limit temperature at which the
一方、いずれかの要件を満たさない場合(ステップS2〜S4のいずれかで「N」の場合)、例えば、いずれかのセル2の電圧が放電終止電圧VL1よりも低下すると、中央処理部56によって、警報部54から警報が発生されるとともに、放電スイッチ72のスイッチ本体721がオフ(開)さる。同時に、充電スイッチ71がオフされて、負荷設備102への電力供給が停止される(ステップS5)。
On the other hand, when any of the requirements is not satisfied (in the case of “N” in any of Steps S2 to S4), for example, when the voltage of any of the
この状態では、組電池3からセルコントローラ4、組電池管理ユニット5および監視装置6に対する、電力供給は継続される。そして、いずれかのセル2の電圧が第1の保護電圧VL2よりも低くなった場合(ステップS6で「N」の場合)には、中央処理部56によって第2のスイッチ82がオフされ、監視装置6への電力供給が停止される(ステップS7)。その後も、組電池3からセルコントローラ4および組電池管理ユニット5に対する、電力供給は継続される。そして、いずれかのセル2の電圧が第2の保護電圧VL3よりも低くなった場合(ステップS8で「N」の場合)には、中央処理部56によって第1のスイッチ81がオフされ、セルコントローラ4および組電池管理ユニット5への電力供給が停止される(ステップS9)。
In this state, power supply from the assembled
ここで、保護電圧VL2、VL3は、放電終止電圧VL1よりも低く、第2の保護電圧VL3は、リチウムイオンセル2を保護するために必要な最低限の電圧であり、リチウムイオンセル2の特性、周囲温度などによって設定される。すなわち、リチウムイオンセル2の電圧(開放電圧)が第2の保護電圧VL3よりも低くなると、回復充電を行ってもセル2が充電されない、あるいは異常発熱を生じるなどの不具合が生じるおそれがあり、そのような電圧閾値に第2の保護電圧VL3が設定されている。また、第1の保護電圧VL2は、放電終止電圧VL1と第2の保護電圧VL3の中間の値に設定されている。このように、2つの保護電圧VL2、VL3を設け、いずれかのセル2の電圧が第1の保護電圧VL2よりも下がった場合に、監視装置6への電力供給のみを停止するのは、セルコントローラ4と組電池管理ユニット5は、組電池3を監視し、安全に運用・制御する上で重要な装置であるため、できるだけ永く起動を継続することが望ましいからである。
Here, the protection voltages VL2 and VL3 are lower than the end-of-discharge voltage VL1, and the second protection voltage VL3 is a minimum voltage necessary to protect the
ところで、リチウムイオンセル2は、自己放電量が極めて小さいため、放電を終了すれば、その後長時間放置しても開放電圧が大きく下がることがないため、第2の保護電圧VL3で放電を停止させれば、それよりも電圧が下がることによる不具合の発生は少ない。このため、安全性を考慮して、セル2を保護するために必要な最低限の電圧よりも高い電圧に第2の保護電圧VL3を設定する必要性は少ないが、周囲環境などによっては、やや高い電圧に設定してもよい。
By the way, since the
このような処理が充放電のたびに行われ、同時に、組電池管理ユニット5から監視装置6に対して、セル状態や組電池状態、解析・処理結果などが逐次送信され、監視装置6にてこれらのデータが蓄積、集計される。そして、蓄積されたデータを解析することで、二次電池システム1全体をより安全、適正に運用することが可能となるものである。
Such processing is performed every time charging / discharging, and simultaneously, the cell state, the assembled battery state, the analysis / processing result, etc. are sequentially transmitted from the assembled
以上のように、このリチウムイオン二次電池システム1および管理装置への電力供給方法によれば、組電池3のフロート充電時、つまり商用電源100の停電などがない場合には、商用電源100から管理装置に電力が供給される。このため、組電池3の容量を消費することなく、管理装置の電源を確保することができる。一方、商用電源100が停電した場合には、組電池3から負荷設備102に電力が供給されると同時に、組電池3から管理装置にも電力が供給されるため、管理装置の電源を確保することができる。
As described above, according to the method of supplying power to the lithium ion secondary battery system 1 and the management device, when the assembled
また、組電池3の電圧が放電終止電圧VL1に達して、負荷設備102への電力供給が停止されても、管理装置への電力供給は継続されるため、管理装置の電源を確保して組電池3や各セル2の監視、制御などの管理を継続することができる。さらに、いずれかのセル2の電圧が第2の保護電圧VL3よりも低くなると、管理装置全体への電力供給が停止されるため、リチウムイオンセル2の過放電による不具合を適正、確実に防止することが可能となる。
Even if the voltage of the assembled
ここで、組電池3からの放電が継続するケースとして、地震などの災害時が想定される。すなわち、災害時には、商用電源100の復旧に長時間を要するため、組電池3が回復充電されない状態が続き、さらに、作業員などが組電池3や管理装置の設置場所に赴いて、管理装置を停止できない状況が続く。このため、長時間にわたって組電池3から管理装置に電力が供給され続けることが想定される。そして、このような災害時でも、この実施の形態によれば、組電池3や各セル2の管理を継続しつつ、リチウムイオンセル2の過放電による不具合を適正に防止することができるものである。
Here, as a case where the discharge from the assembled
以上、この発明の実施の形態について説明したが、具体的な構成は、上記の実施の形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても、この発明に含まれる。例えば、上記の実施の形態では、リチウムイオン二次電池システム1を整流装置に適用する場合について説明したが、無停電電源装置(UPS:Uniterruptible Power Sypply)や電気自動車など、その他の設備に適用することもできる。このとき、適用する設備に応じて、リチウムイオンセル2や組電池3の数などを調整する。例えば、無停電電源装置に適用する場合、上記のような組電池3を複数並列に接続し、それぞれの組電池3に対して、セルコントローラ4、組電池管理ユニット5、充・放電スイッチ71、72などを配設し、各組電池管理ユニット5と監視装置6とをデータ通信可能に接続して、二次電池システム1を構成する。
Although the embodiment of the present invention has been described above, the specific configuration is not limited to the above embodiment, and even if there is a design change or the like without departing from the gist of the present invention, Included in the invention. For example, in the above-described embodiment, the case where the lithium ion secondary battery system 1 is applied to the rectifier has been described. However, the lithium ion secondary battery system 1 is applied to other facilities such as an uninterruptible power supply (UPS) and an electric vehicle. You can also. At this time, the number of the
また、上記の実施の形態では、商用電源100の停電時にのみ、つまり組電池3から負荷設備102への電力供給時にのみ、組電池3から管理装置に電力を供給しているが、その他のタイミングで、組電池3から管理装置に電力を供給してもよい。例えば、組電池3を電気自動車用蓄電池として使用する場合に、負荷設備である自動車への放電時のみならず、自動車の駐車時や組電池3の充電時などにおいても、組電池3から管理装置に電力を供給してもよい。また、いずれかのセル2の電圧が第2の保護電圧VL3よりも低くなった場合に第1のスイッチ81をオフしているが、直流直流変換器8の最低駆動電圧を第2の保護電圧VL3に設定し、いずれかのセル2の電圧が第2の保護電圧VL3よりも低くなった場合に、直流直流変換器8が駆動しないようにしてもよい。これにより、第1のスイッチ81がオンしているため、商用電源100が復旧した際に、セルコントローラ4および組電池管理ユニット5が自動起動し、セル状態や組電池状態などのデータを保守者などに提供することができる。さらに、リチウムイオンセル2を複数接続して組電池3として使用、運用する場合について説明したが、リチウムイオンセル2を単電池として使用、運用する場合にも、適用できることは勿論である。
In the above embodiment, power is supplied from the assembled
1 リチウムイオン二次電池システム
2 リチウムイオンセル(リチウムイオン二次電池)
3 組電池
4 セルコントローラ(管理装置)
5 組電池管理ユニット(管理装置)
6 監視装置(管理装置)
71 充電スイッチ
72 放電スイッチ
8 直流直流変換器
81 第1のスイッチ
82 第2のスイッチ
100 商用電源
101 交流直流変換器
102 負荷設備
1 Lithium ion
3 Battery pack 4 Cell controller (management device)
5. Battery pack management unit (management device)
6 Monitoring device (management device)
71
Claims (3)
少なくとも前記リチウムイオン二次電池が前記負荷設備に電力を供給する際に、前記リチウムイオン二次電池から前記セルコントローラと前記組電池管理ユニットと前記監視装置に電力を供給し、前記リチウムイオン二次電池の電圧が前記放電終止電圧より低く設定された第1の保護電圧よりも低下した場合に、前記リチウムイオン二次電池から前記監視装置への電力供給を停止し、前記リチウムイオン二次電池の電圧が前記放電終止電圧および前記第1の保護電圧よりも低く前記リチウムイオン二次電池を保護するために必要な最低限の電圧である第2の保護電圧に達した場合に、前記リチウムイオン二次電池から前記セルコントローラと前記組電池管理ユニットへの電力供給を停止するように、前記リチウムイオン二次電池と前記管理装置とが接続されている、
ことを特徴とするリチウムイオン二次電池システム。 A lithium ion secondary battery that discharges and supplies power to load equipment, a cell controller that adjusts at least a charging voltage of the lithium ion secondary battery and monitors a cell state, and a plurality of the lithium ion batteries are connected in series. An assembled battery management unit that monitors the state of the assembled battery by receiving from the cell controller , and a monitoring device that stores data including the cell state and the assembled battery state from the assembled battery management unit A lithium ion secondary battery system,
At least when the lithium ion secondary battery supplies power to the load facility, the lithium ion secondary battery supplies power to the cell controller, the assembled battery management unit, and the monitoring device, and the lithium ion secondary battery When the battery voltage is lower than the first protection voltage set lower than the discharge end voltage , the power supply from the lithium ion secondary battery to the monitoring device is stopped, and the lithium ion secondary battery when the voltage reaches the second guard voltage is a minimum voltage necessary for protecting the lithium ion secondary battery lower than the discharge end voltage and the first guard voltage, the lithium ion secondary to stop the power supply to the assembled battery management unit and the cell controller from the next cell, the management instrumentation and the lithium ion secondary battery Door is connected,
A lithium ion secondary battery system characterized by that.
前記リチウムイオン二次電池がフロート充電時においては、フロート充電の充電源から前記管理装置に電力を供給するように、前記充電源と前記管理装置とが接続されている、ことを特徴とする請求項1に記載のリチウムイオン二次電池システム。 The lithium ion secondary battery is float charged,
The charging source and the management device are connected to supply power to the management device from a float charging source when the lithium ion secondary battery is float charged. Item 2. The lithium ion secondary battery system according to Item 1.
少なくとも前記リチウムイオン二次電池が前記負荷設備に電力を供給する際に、前記リチウムイオン二次電池から前記セルコントローラと前記組電池管理ユニットと前記監視装置に電力を供給し、前記リチウムイオン二次電池の電圧が前記放電終止電圧より低く設定された第1の保護電圧よりも低下した場合に、前記リチウムイオン二次電池から前記監視装置への電力供給を停止し、前記リチウムイオン二次電池の電圧が前記放電終止電圧および前記第1の保護電圧よりも低く前記リチウムイオン二次電池を保護するために必要な最低限の電圧である第2の保護電圧に達した場合に、前記リチウムイオン二次電池から前記セルコントローラと前記組電池管理ユニットへの電力供給を停止する、
ことを特徴とする管理装置への電力供給方法。
A cell controller that adjusts at least a charging voltage of a lithium ion secondary battery that discharges and supplies power to a load facility and monitors a cell state, and a state of an assembled battery configured by connecting a plurality of the lithium ion batteries in series in the assembled battery management unit that monitors the reception from the cell controller, the power supply method to the management device and a monitoring device for storing data including the cell state and the assembled battery status from the battery pack management unit There,
At least when the lithium ion secondary battery supplies power to the load facility, the lithium ion secondary battery supplies power to the cell controller, the assembled battery management unit, and the monitoring device, and the lithium ion secondary battery When the battery voltage is lower than the first protection voltage set lower than the discharge end voltage , the power supply from the lithium ion secondary battery to the monitoring device is stopped, and the lithium ion secondary battery when the voltage reaches the second guard voltage is a minimum voltage necessary for protecting the lithium ion secondary battery lower than the discharge end voltage and the first guard voltage, the lithium ion secondary Stopping power supply from the secondary battery to the cell controller and the assembled battery management unit ;
The power supply method to the management apparatus characterized by the above-mentioned.
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