JP5842342B2 - Power system - Google Patents
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Description
本発明は、電源システムに関し、特に、電池モジュールが並列接続された電源システムに関する。 The present invention relates to a power supply system, in particular, it relates to a power supply system battery module are connected in parallel.
近年、温室効果ガスの一種である二酸化炭素(CO2)の排出量を低減すべく、モータが動力発生源として盛んに用いられている。例えば、自動車等の車両では、一般的に動力発生源としてエンジン等の内燃機関が用いられていたが、近年では動力発生源としてエンジンとモータとを併用するハイブリッド自動車(HV:Hybrid Vehicle)や動力発生源としてモータのみを用いる電気自動車(EV:Electric Vehicle)の研究・開発が盛んに行われている。 In recent years, motors have been actively used as power generation sources in order to reduce the amount of carbon dioxide (CO 2 ), which is a kind of greenhouse gas. For example, in an automobile or the like, an internal combustion engine such as an engine is generally used as a power generation source. However, in recent years, a hybrid vehicle (HV: Hybrid Vehicle) or a power that uses an engine and a motor together as a power generation source. Research and development of electric vehicles (EVs) that use only a motor as a generation source have been actively conducted.
モータを動力発生源として用いる装置では、直流電力の充放電が可能なリチウムイオン二次電池等の二次電池が電源として用いられる。一般的に、二次電池は、複数の電池モジュールと、これら電池モジュールの状態を統合して管理・制御する管理制御装置とから構成される(例えば、特許文献1〜3参照。)。ここで、上記の電池モジュールは、複数の単電池セルが積層されてなる電池セルと、電池セルの電圧・電流等を監視する監視基板とをモジュール化したものである。また、上記の管理制御装置は、各電池モジュールに設けられる監視基板の監視結果を統合して二次電池全体の電池状態を求め、その電池状態を外部に通知する。 In an apparatus using a motor as a power generation source, a secondary battery such as a lithium ion secondary battery capable of charging and discharging DC power is used as a power source. Generally, a secondary battery is comprised from a some battery module and the management control apparatus which integrates and manages and controls the state of these battery modules (for example, refer patent documents 1-3). Here, the battery module is a module in which a battery cell in which a plurality of single battery cells are stacked and a monitoring board for monitoring the voltage / current of the battery cell and the like are modularized. Moreover, said management control apparatus calculates | requires the battery state of the whole secondary battery by integrating the monitoring result of the monitoring board | substrate provided in each battery module, and notifies the battery state outside.
二次電池を電源とするシステムを構築する場合に、システム設計者は、二次電池、二次電池の充放電を制御するDC/DCコンバータ、及び制御対象の電気機器を駆動するインバータ等の機器を個別に用意し、これらの機器をシステムの仕様に適合するように組み合わせる必要がある。大容量のシステムを構築する場合にも同様に、大容量の二次電池(例えば、数メガワット)と大容量のコンバータとを個別に入手してシステムの仕様に合わせた組み合わせを行う必要がある。 When building a system that uses a secondary battery as a power source, the system designer must use a secondary battery, a DC / DC converter that controls charging / discharging of the secondary battery, and an inverter that drives an electric device to be controlled. Must be prepared separately and these devices must be combined to meet the system specifications. Similarly, when constructing a large-capacity system, it is necessary to separately obtain a large-capacity secondary battery (for example, several megawatts) and a large-capacity converter and combine them according to the specifications of the system.
ところで、二次電池を電源とするシステムを構築する場合には、組み合わせを行う機器が備える主回路の仕様や入出力信号の仕様を詳細に検討する必要がある。例えば、ある機器からどのような信号を出力させ、その信号をどの機器に入力させるか等の信号の取り合いを一つ一つ具体的に検討する必要がある。このため、システム設計に多大な手間及び時間を要するという問題がある。 By the way, when constructing a system using a secondary battery as a power source, it is necessary to examine in detail the specifications of the main circuit and the specifications of the input / output signals provided in the devices to be combined. For example, it is necessary to specifically examine the signal relationship such as what signal is output from a certain device and to which device the signal is input. For this reason, there is a problem that a great deal of time and effort are required for system design.
また、組み合わせの対象となる機器は個別に制御装置を備えているため、これらの機器の組み合わせを行うと制御装置の数が多くなる。例えば、二次電池とDC/DCコンバータとを組み合わせる場合には、DC/DCコンバータに設けられた制御装置を二次電池に設けられた制御装置(管理制御装置)に接続し、DC/DCコンバータに設けられた制御装置が二次電池の管理制御装置で求められる電池状態を参照しつつ、DC/DCコンバータの制御を行うことになる。このように、制御装置の数が増大することによってシステム全体でコストの上昇を招いてしまうという問題があった。 In addition, since the devices to be combined are individually provided with control devices, the number of control devices increases when these devices are combined. For example, when a secondary battery and a DC / DC converter are combined, a control device provided in the DC / DC converter is connected to a control device (management control device) provided in the secondary battery, and the DC / DC converter is connected. The control device provided in the control device controls the DC / DC converter while referring to the battery state required by the secondary battery management control device. Thus, there has been a problem that the cost of the entire system increases due to an increase in the number of control devices.
また、ある大容量のシステムの仕様に合わせて設計された大容量の二次電池は、そのシステムで使用する分には最適の二次電池であると考えられる。しかしながら、仕様が異なる他のシステムに用いることが難しく、汎用性が低いという問題があった。汎用性が低いと、大容量のシステム毎に専用の二次電池を設計する必要があることから、必然的に高コストになるという問題も生ずる。 A large-capacity secondary battery designed to meet the specifications of a certain large-capacity system is considered to be an optimal secondary battery for use in the system. However, it is difficult to use in other systems with different specifications, and there is a problem that versatility is low. If the versatility is low, it is necessary to design a dedicated secondary battery for each large-capacity system, which inevitably increases the cost.
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであって、汎用性が高く低コストであり、システム設計を容易に行うことができる電源システムを提供することを目的とする。 The present invention was made in view of the above circumstances, a high cost is versatile, and an object thereof is to provide a power supply system which can easily perform system design.
本願発明の一態様によれば、電力を充電により蓄えることが可能な二次電池と、二次電池に充電する電力及び二次電池から放電する電力を調整する充放電回路と、充放電回路の直流電力の入出力に使用する電源入出力端子と、力行時の出力電圧指令値及び充電時の充電電力指令値に基づき自己の電池モジュールの充放電を制御し且つ他の電池モジュールとの間で電池残存容量の送受信を行い全ての電池モジュールの電池残存容量を共有させる制御回路とを有し、電源入出力端子が並列接続で配置された複数の電池モジュールと、制御回路に対して出力電圧指令値及び充電電力指令値を送信する上位コントローラとを備え、制御回路は、出力電圧指令値と電池モジュールの検出電圧値との差に対してリミッタ処理を施すことにより電流指令値を算出するリミッタ処理部と、共有された全ての電池モジュールの電池残存容量に基づき、電流指令値に対する自己の電池モジュールが分担する第1分担電流指令値を生成する電流指令値生成部と、第1分担電流指令値と電池モジュールの検出電流値との差を示す電流誤差信号を零とする制御信号を生成するコントローラと、制御信号に基づいてPWMパルス信号を生成して充放電回路に出力するPWM信号発生部とを備えることを要旨とする。 According to one aspect of the present invention, a secondary battery capable of storing electric power by charging, a charging / discharging circuit for adjusting electric power charged in the secondary battery and electric power discharged from the secondary battery, and a charging / discharging circuit Controls charging / discharging of its own battery module based on the power input / output terminal used for DC power input / output, the output voltage command value during power running and the charge power command value during charging, and between other battery modules A control circuit for transmitting and receiving the remaining battery capacity and sharing the remaining battery capacity of all battery modules, and a plurality of battery modules in which power input / output terminals are arranged in parallel connection, and an output voltage command to the control circuit and a host controller for transmitting the value and the charge electric power command value, the control circuit, the current command value by performing limiter processing on the difference between the detected voltage value of the output voltage command value and the battery module A limiter processing unit that outputs, a current command value generation unit that generates a first shared current command value shared by its own battery module with respect to the current command value, based on the remaining battery capacity of all the shared battery modules; A controller that generates a control signal that sets a current error signal that indicates a difference between the shared current command value and the detected current value of the battery module to zero, and a PWM that generates a PWM pulse signal based on the control signal and outputs the PWM pulse signal to the charge / discharge circuit The gist is to include a signal generation unit.
本発明によれば、汎用性が高く低コストであり、システム設計を容易に行うことができる電源システムを提供することができる。 According to the present invention, a high cost is versatile, it is possible to provide a power supply system which can easily perform system design.
以下に図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号で表している。但し、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なる。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を照らし合わせて判断するべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the following description of the drawings, the same or similar parts are denoted by the same or similar reference numerals. However, the drawings are schematic, and the relationship between the thickness and the planar dimensions, the ratio of the thickness of each layer, and the like are different from the actual ones. Therefore, specific thicknesses and dimensions should be determined in light of the following description. Moreover, it is a matter of course that portions having different dimensional relationships and ratios are included between the drawings.
(第1の実施の形態)
本発明の第1の実施の形態に係る電源システムは、図1に示すように、電力を充電により蓄えることが可能な二次電池10と、二次電池10に充電する電力及び二次電池から放電する電力を調整する充放電回路20と、充放電回路20の直流電力の入出力に使用する電源入出力端子P11,P12,・・・・・,Pn1,Pn2とを有し、電源入出力端子P11,P12,・・・・・,Pn1,Pn2が並列接続で配置された複数の電池モジュールM1,M2,・・・・・,Mnと、電池モジュールM1,M2,・・・・・,Mnに対して力行時の出力電圧指令値及び充電時の充電電力指令値を送信する上位コントローラ40とを備え、全ての電池モジュールM1,M2,・・・・・,Mnがそれぞれの電池モジュールM1,M2,・・・・・,Mnの電池残存容量(SOC:State Of Charge)及び放電深度(DOD:Depth Of Discharge)の少なくともいずれかを共有している。
(First embodiment)
As shown in FIG. 1, the power supply system according to the first embodiment of the present invention includes a
二次電池10は、リチウムイオン電池及びニッケル水素電池等の充電を行うことにより電気を蓄えることが可能な電池である。二次電池10には、リチウムイオン二次電池セル等の単電池セルを複数積層したものを用いることができる。二次電池10は、保護回路11とバランス回路12と接続されている。
The
保護回路11は、二次電池10への過電流を検出した場合に、電流を遮断して二次電池10を保護する。また、保護回路11は、過充電となった電池セルの切り離し等を行うことによって、セル電圧のバランスを調整する。保護回路11は、セル電圧のバランス調整で過充電・過放電を回避できないと判断した場合には、充放電回路20へアラームを出して充放電を停止する。
When the overcurrent to the
バランス回路12は、二次電池10の電圧及び温度を検出し、SOCを演算する。バランス回路12は、演算したSOC情報を充放電回路20の制御回路21に送信する。
The
充放電回路20は、制御回路21と接続されている。充放電回路20は、制御回路21からの電力制御の指令に基づいて、入力電力と出力電力の電力変換を行う回路である。充放電回路20としては、DC/DCコンバータや昇降圧チョッパ等を採用することができる。充放電回路20は、センサを有しており、センサにて充放電回路20からの出力する電流及び電圧を検出し、検出した電流検出値Ibat_ad及び検出電圧値Vdc_lpfを制御回路21に送信する。
The charge /
制御回路21は、二次電池10に電力を充電する充電モードと二次電池10から外部機器に電力を放電する放電モードとの切替制御を行う。更に、制御回路21は、二次電池10への入力電力と二次電池10からの出力電力の電力制御を行う。
The
制御回路21は、信号入出力端子C11,C12,・・・・・,C1nを介して、他の電池モジュールM1,M2,・・・・・,MnとSOC情報の送受信を行うことで、全ての電池モジュールM1,M2,・・・・・,Mnがお互いにSOC(%)を共有する。また、制御回路21は、信号入出力端子C11,C12,・・・・・,C1nを介して、上位コントローラ(ECU)40から出力電圧指令値Vdc_ref又は充電電力指令値Wc_refを受信する。
The
制御回路21は、SOC情報、出力電圧指令値Vdc_ref、及び充電電力指令値Wc_refに基づいて、電池モジュールM1,M2,・・・・・,Mnの請け負うべき電流目標値Ibat_refを演算する。制御回路21は、電流目標値Ibat_refと電流検出値Ibat_adの差分を取り、PI(比例・積分)コントローラにより、適切な制御量を演算する。制御回路21は、制御量に見合ったパルス幅変調(PWM:Pulse Width Modulation)信号を充放電回路20に出力する。また、制御回路21は、センサから受信した充放電回路20の電圧値及び電流値に基づき、過電圧保護、過電流保護、及び過温度保護のための制御を行う。
Based on the SOC information, the output voltage command value Vdc_ref, and the charging power command value Wc_ref, the
上位コントローラ(ECU)40と各電池モジュールM1,M2,・・・・・,Mnとは、例えばCAN(Controller Area Network)バス等のシリアルバスによって接続されている。上位コントローラ40は、このシリアルバスを介して各電池モジュールM1,M2,・・・・・,Mnに設けられた制御回路21とシリアル通信を行って監視結果を参照する。尚、上位コントローラ40は、制御回路21の演算結果を示す情報、及び充放電回路20の制御量(例えば、充電電力指令値)を示す情報を含む信号を、信号入出力端子C11,C12,・・・・・,C1nを介して入出力することが可能である。
The host controller (ECU) 40 and each of the battery modules M1, M2,..., Mn are connected by a serial bus such as a CAN (Controller Area Network) bus. The
上位コントローラ40は、ハードウェアにより実現されていても良く、ソフトウェアにより実現されていても良い。ソフトウェアにより実現する場合には、上位コントローラ40を中央処理装置(CPU)、ROM(Read Only Memory )、RAM(Random Access Memory)等を用いて構成し、上述した上位コントローラ40の機能を実現するプログラムをCPUに読み込ませて実行させることにより実現される。尚、上位コントローラ40の機能を実現するプログラムは、ROMに記憶させておいても良く、或いは、信号入出力端子C11,C12,・・・・・,C1nを介した通信を行って上位コントローラ40に入力させるようにしても良い。
The
電源入出力端子P11,P12,・・・・・,Pn1,Pn2は、例えば直流電力を交流電力に変換するインバータ(INV)30に接続される。インバータ30は、負荷としてのモータ(M)50と接続されている。モータ50は、インバータ30により駆動する。
The power input / output terminals P11, P12,..., Pn1, Pn2 are connected to, for example, an inverter (INV) 30 that converts DC power into AC power. The
〔力行運転時の動作〕
第1の実施の形態に係る電源システムの力行運転時(昇圧)の動作について、図2を参照しながら説明する。
[Operation during power running]
An operation during powering operation (step-up) of the power supply system according to the first embodiment will be described with reference to FIG.
まず、各電池モジュールM1,M2,・・・・・,Mnの制御回路21は、信号入出力端子C11,C12,・・・・・,C1nを介して、上位コントローラ40から力行時の出力電圧指令値Vdc_refを通信バスを通じて受信する。また、制御回路21は、信号入出力端子C11,C12,・・・・・,C1nを介して、充放電回路20のセンサにて検出した検出電圧値Vdc_lpfを受信する。
First, the
次に、制御回路21は、出力電圧指令値Vdc_refと検出電圧値Vdc_lpfとの差分を算出し、PIコントローラ60により適切な処理を施した後、リミッタ処理部61により制御量が過多過小にならないようにリミッタをかけた電流指令値Ibat_refを算出する。
Next, the
次に、制御回路21は、電流指令値生成部62にて共有しているSOCに基づいて、電流指令値Ibat_refに対する自ユニットの分担電力を演算する。具体的には、自ユニットの分担電力は、全ユニットの電池残量(SOC)の総和に対する自ユニットの電池残量(SOC)の比とする。電流指令値生成部62は、自ユニットが分担する分担電流指令値Ibat_ref1を生成する。このとき、電流指令値生成部62は、電池モジュールM1の残容量が少なく、電流指令値で示される電流を放電することができない場合には、放電量を制限する電流指令値を生成する(リミッタ処理)。また、電流指令値生成部62は、各ユニットの分担電力は、各ユニットの電池残量が均等になるように算出することが好ましい。
Next, based on the SOC shared by the current command
但し、過電圧や過電流、通信異常など、なんらかの問題が発生し異常停止した電池モジュールM1,M2,・・・・・,Mnがある場合、該当する電池モジュールは、自ユニットの電池残量(SOC)を零であるとして、通信バスに送信する。該当する電池モジュールでは、電池残量が零である場合には、分担電力も零となり、電流を放電しない状態にする。また、他の電池モジュールでは、分担電力が増大するので、自動的に分担電力の最適化が可能となる。 However, if there is a battery module M1, M2,..., Mn that has stopped abnormally due to some problem such as overvoltage, overcurrent, or communication error, the corresponding battery module has its own battery level (SOC) ) Is zero and transmitted to the communication bus. In the corresponding battery module, when the remaining battery level is zero, the shared power is also zero and the current is not discharged. In other battery modules, the shared power increases, so the shared power can be automatically optimized.
次に、演算器C21(C22,・・・・・,C2n)は、電流指令値生成部62で生成した分担電流指令値Ibat_ref1を受信する。また、演算器C21は、充放電回路20のセンサにて検出した電流検出値Ibat_ad1を受信する。演算器C21は、自ユニットの分担電力である分担電流指令値Ibat_ref1から電流検出値Ibat_ad1を減算することにより、これらの差を示す電流誤差信号を求める。電流誤差信号は、PIコントローラ63及びリミッタ処理部64に入力される。PIコントローラ63及びリミッタ処理部64は、演算器C21から出力される電流誤差信号を零とする制御信号を生成して出力する。
Next, the arithmetic unit C21 (C22,..., C2n) receives the shared current command value Ibat_ref1 generated by the current command
次に、PWM信号発生部65は、PIコントローラ63及びリミッタ処理部64からの制御信号に基づいて、制御量に対して適切なデューティー比を持ったPWMパルスを生成する。生成されたPWMパルスによって、DC/DCコンバータに設けられたトランジスタは、スイッチング動作(PWMスイッチング動作)をする。
Next, the PWM
〔回生運転時の動作〕
第1の実施の形態に係る電源システムの回生運転時(降圧)の動作について、図3を参照しながら説明する。
[Operation during regenerative operation]
The operation during the regenerative operation (step-down) of the power supply system according to the first embodiment will be described with reference to FIG.
各電池モジュールM1,M2,・・・・・,Mnは、それぞれの電池残量(SOC)をユニット間の通信バス(図示せず)に送信してあるので、電池残量(SOC)から放電深度(DOD)を算出する。具体的には、DOD=100−SOC・・・・・(1)で算出することができる。降圧(充電)運転時の各ユニットは、算出された放電深度(DOD)を基に分担する電力量を決定する。 Each of the battery modules M1, M2,..., Mn transmits the remaining battery level (SOC) to a communication bus (not shown) between the units, and therefore discharges from the remaining battery level (SOC). Depth (DOD) is calculated. Specifically, DOD = 100−SOC (1) can be calculated. Each unit at the time of step-down (charging) operation determines the amount of power shared based on the calculated depth of discharge (DOD).
まず、各電池モジュールM1,M2,・・・・・,Mnの制御回路21は、信号入出力端子C11,C12,・・・・・,C1nを介して、上位コントローラ40から回生時の充電電力指令値Wc_refを通信バスを通じて受信する。
First, the
次に、制御回路21は、充電電力指令値Wc_refに対する自ユニットの分担電力を演算する。具体的には、自ユニットの分担電力は、全ユニットの放電深度(DOD)の総和に対する自ユニットの放電深度(DOD)の比とする。電流指令値生成部62は、全ユニットの放電深度の総和に対する自己のユニットの放電深度の比を求め、充電電力指令値と前記比とに基づき自ユニットの分担電力を求める。このとき、電流指令値生成部62は、電池モジュールM1の残容量が多く、電流指令値で示される電流を充電することができない場合には、充電量を制限する電流指令値を生成する(リミッタ処理)。また、電流指令値生成部62は、各ユニットの電池残量が均等になるように算出することが好ましい。
Next, the
但し、過電圧や過電流、通信異常など、なんらかの問題が発生し異常停止した電池モジュールM1,M2,・・・・・,Mnがある場合、該当する電池モジュールは、自ユニットの電池残量(SOC)が零であるとして、通信バスに送信する。他の電池モジュールでは、電池残量(SOC)が零の場合には、DODも零であるとして演算する。該当する電池モジュールでは、放電深度が零である場合には、分担電力も零となり、電流を充電しない状態になる。また、他の電池モジュールでは、分担電力が増大するので、自動的に分担電力の最適化が可能となる。 However, if there is a battery module M1, M2,..., Mn that has stopped abnormally due to some problem such as overvoltage, overcurrent, or communication error, the corresponding battery module has its own battery level (SOC) ) Is zero, it is transmitted to the communication bus. In other battery modules, when the remaining battery level (SOC) is zero, the DOD is also assumed to be zero. In the corresponding battery module, when the depth of discharge is zero, the shared power is also zero and the current is not charged. In other battery modules, the shared power increases, so the shared power can be automatically optimized.
次に、除算部66は、電流指令値生成部62で生成した値を、充放電回路20のセンサにて検出した電池電圧検出値Vbatによって除算し、分担電流指令値Ibat_ref1を出力する。
Next, the
次に、演算器C21(C22,・・・・・,C2n)は、除算部66で生成した分担電流指令値Ibat_ref1を受信する。また、演算器C21は、充放電回路20のセンサにて検出した電流検出値Ibat_ad1を受信する。演算器C21は、自ユニットの分担電力である分担電流指令値Ibat_ref1から電流検出値Ibat_ad1を減算することにより、これらの差を示す電流誤差信号を求める。電流誤差信号は、PIコントローラ63及びリミッタ処理部64に入力される。PIコントローラ63及びリミッタ処理部64は、演算器C21から出力される電流誤差信号を零とする制御信号を生成して出力する。
Next, the arithmetic unit C21 (C22,..., C2n) receives the shared current command value Ibat_ref1 generated by the
次に、PWM信号発生部65は、PIコントローラ63及びリミッタ処理部64からの制御信号に基づいて、制御量に対して適切なデューティー比を持ったPWMパルスを生成する。生成されたPWMパルスによって、DC/DCコンバータに設けられたトランジスタは、スイッチング動作(PWMスイッチング動作)をする。
Next, the PWM
第1の実施の形態に係る電源システムによれば、各電池モジュールM1,M2,・・・・・,Mnのそれぞれが同格として並列接続されていて、各電池モジュールM1,M2,・・・・・,Mnが全ての電池モジュールのSOCを共有することで、各々が自らの請け負うべき分担電力を決定し動作することができる。 According to the power supply system according to the first embodiment, each of the battery modules M1, M2,..., Mn is connected in parallel as equal, and the battery modules M1, M2,. .., Mn shares the SOC of all battery modules, so that each can determine and operate its own shared power.
更に、第1の実施の形態に係る電源システムによれば、各電池モジュールM1,M2,・・・・・,Mnのそれぞれが同格であるので、ひとつのシステムで対応することができ、設計、生産共にひとつの工程で完結することができ、コスト、信頼性、開発期間共に大幅に改善することができる。 Furthermore, according to the power supply system which concerns on 1st Embodiment, since each of each battery module M1, M2, ..., Mn is equivalent, it can respond by one system, design, Production can be completed in one process, and cost, reliability, and development time can be greatly improved.
更に、第1の実施の形態に係る電源システムによれば、各電池モジュールM1,M2,・・・・・,Mnは、ユニット化されたものであり、必要に応じて複数を直列接続或いは並列接続することができるため、汎用性を高めることができ、コスト低減を図ることができる。 Furthermore, according to the power supply system according to the first embodiment, each of the battery modules M1, M2,..., Mn is unitized, and a plurality of them are connected in series or in parallel as necessary. Since it can be connected, versatility can be improved and cost reduction can be achieved.
更に、第1の実施の形態に係る電源システムによれば、各電池モジュールM1,M2,・・・・・,Mnの制御システムが、各モジュール内で完結しているので、何らかの問題が発生したとしても、他のモジュールに悪影響を与えず、動作を継続することができる。 Furthermore, according to the power supply system according to the first embodiment, since the control system of each battery module M1, M2,..., Mn is completed in each module, some problem has occurred. However, the operation can be continued without adversely affecting other modules.
(第2の実施の形態)
本発明の第2の実施の形態に係る電源システムは、図4に示すように、図1に示した電源システムと比して、加算演算装置70を更に備える点が異なる。その他に関しては、実質的に同様であるので、重複する記載を省略する。
(Second Embodiment)
As shown in FIG. 4, the power supply system according to the second embodiment of the present invention is different from the power supply system shown in FIG. 1 in that an
加算演算装置70は、全ての電池モジュールM1,M2,・・・・・,Mnの電池残存容量(SOC)を受信し、SOCの総和である総和電池残存容量(ΣSOC)、及び放電深度(DOD)の総和である総和放電深度(ΣDOD)の少なくともいずれかを算出する。加算演算装置70は、通信バスにΣSOC及びΣDODを送信する。
The addition
各電池モジュールM1,M2,・・・・・,Mnは、通信バスから、ΣSOC及びΣDODを受信して、各分担電力の演算を行う。 Each of the battery modules M1, M2,..., Mn receives ΣSOC and ΣDOD from the communication bus, and calculates each shared power.
第2の実施の形態に係る電源システムでも、第1の実施の形態に係る電源システムと同様の効果を得ることができる。 The power supply system according to the second embodiment can obtain the same effects as those of the power supply system according to the first embodiment.
更に、第2の実施の形態に係る電源システムによれば、加算演算装置70を設けることで、各電池モジュールM1,M2,・・・・・,Mn間の情報伝達を簡略化して、よりオブジェクト指向の高いシステム構成とすることができる。
Furthermore, according to the power supply system according to the second embodiment, by providing the
更に、第2の実施の形態に係る電源システムによれば、並列接続される電池モジュールM1,M2,・・・・・,Mnの数が増加しても、SOC通信のためのチャンネル数の増加を防ぐことができる。 Furthermore, according to the power supply system according to the second embodiment, even if the number of battery modules M1, M2,..., Mn connected in parallel increases, the number of channels for SOC communication increases. Can be prevented.
(第3の実施の形態)
本発明の第3の実施の形態に係る電源システムは、図5に示すように、図1に示した電源システムと比して、電圧センサ80を更に備える点が異なる。その他に関しては、実質的に同様であるので、重複する記載を省略する。
(Third embodiment)
As shown in FIG. 5, the power supply system according to the third embodiment of the present invention is different from the power supply system shown in FIG. 1 in that a
電圧センサ80は、電池モジュールM1,M2,・・・・・,Mnの出力電圧を計測するセンサである。電圧センサ80は、全ての電池モジュールM1,M2,・・・・・,Mnの外部に設けられる。電圧センサ80は、充放電回路20に備えるセンサの読み値からノイズをフィルタした値を通信バスに送信する。
The
第3の実施の形態に係る電源システムでも、第1の実施の形態に係る電源システムと同様の効果を得ることができる。 Even in the power supply system according to the third embodiment, the same effect as that of the power supply system according to the first embodiment can be obtained.
更に、第3の実施の形態に係る電源システムによれば、電池モジュールM1,M2,・・・・・,Mnの外部に電圧センサ80が設けられることで、充放電回路20に備えるセンサの読み値からノイズをフィルタした値を通信バスに送信するようなシステムとすることができる。即ち、各モジュール共通の電圧センサ80を備えることにより、充放電回路20に備えるセンサのばらつきに左右されずに、各モジュール間での分担電力の偏りを抑制し、安定性の高いシステムを構成することができる。
Furthermore, according to the power supply system according to the third embodiment, the
更に、第3の実施の形態に係る電源システムによれば、モジュール共通の電圧センサ80を備えることにより、部品数の低減にもつながり、低価格化が可能となる。
Furthermore, according to the power supply system according to the third embodiment, the provision of the
(その他の実施の形態)
上記のように、本発明は実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす記述及び図面はこの発明を限定するものであると理解するべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかになるはずである。
(Other embodiments)
As described above, the present invention has been described according to the embodiment. However, it should not be understood that the description and drawings constituting a part of this disclosure limit the present invention. From this disclosure, various alternative embodiments, examples and operational techniques should be apparent to those skilled in the art.
例えば、実施の形態においては、電源システムの要部構成のみしか記載していないが、当然その他の構成を有することは当然である。 For example, in the embodiment, only the main configuration of the power supply system is described, but it goes without saying that other configurations are naturally included.
このように、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を包含するということを理解すべきである。したがって、本発明はこの開示から妥当な特許請求の範囲の発明特定事項によってのみ限定されるものである。 Thus, it should be understood that the present invention includes various embodiments and the like not described herein. Therefore, the present invention is limited only by the invention specifying matters in the scope of claims reasonable from this disclosure.
C11,C12,…信号入出力端子
C21…演算器
M1,M2,Mn…電池モジュール
P11,P12,…電源入出力端子
10…二次電池
11…保護回路
12…バランス回路
20…充放電回路
21…制御回路
30…インバータ
40…上位コントローラ
50…モータ
60…PIコントローラ
61…リミッタ処理部
62…電流指令値生成部
63…PIコントローラ
64…リミッタ処理部
65…PWM信号発生部
66…除算部
70…加算演算装置
80…電圧センサ
C11, C12,... Signal input / output terminal C21: arithmetic unit M1, M2, Mn ... battery module P11, P12, ... power input /
Claims (4)
前記制御回路に対して前記出力電圧指令値及び前記充電電力指令値を送信する上位コントローラとを備え、
前記制御回路は、前記出力電圧指令値と前記電池モジュールの検出電圧値との差に対してリミッタ処理を施すことにより電流指令値を算出するリミッタ処理部と、
共有された前記全ての電池モジュールの電池残存容量に基づき、前記電流指令値に対する自己の電池モジュールが分担する第1分担電流指令値を生成する電流指令値生成部と、
前記第1分担電流指令値と前記電池モジュールの検出電流値との差を示す電流誤差信号を零とする制御信号を生成するコントローラと、
前記制御信号に基づいてPWMパルス信号を生成して前記充放電回路に出力するPWM信号発生部と、
を備えることを特徴とする電源システム。 A secondary battery capable of storing electric power by charging, a charge / discharge circuit for adjusting power charged in the secondary battery and power discharged from the secondary battery, and input / output of DC power of the charge / discharge circuit Controls charging / discharging of its own battery module based on the power input / output terminal to be used, the output voltage command value during power running and the charge power command value during charging, and transmits / receives remaining battery capacity to / from other battery modules A control circuit that shares the remaining battery capacity of all the battery modules, and a plurality of battery modules in which the power input / output terminals are arranged in parallel,
A host controller that transmits the output voltage command value and the charging power command value to the control circuit;
The control circuit calculates a current command value by performing a limiter process on the difference between the output voltage command value and the detected voltage value of the battery module; and
Based on the battery remaining capacity of all the battery modules shared, a current command value generating unit that generates a first shared current command value shared by the battery module for the current command value;
A controller that generates a control signal that sets a current error signal indicating a difference between the first shared current command value and the detected current value of the battery module to zero;
A PWM signal generator that generates a PWM pulse signal based on the control signal and outputs the PWM pulse signal to the charge / discharge circuit;
A power supply system comprising:
さらに、前記分担電力を前記電池モジュールの検出電圧値により除算することにより第3分担電流指令値を得る除算器を備え、
前記コントローラは、前記第3分担電流指令値と前記電池モジュールの検出電流値との差を示す電流誤差信号を零とする制御信号を生成することを特徴とする請求項1記載の電源システム。 The current command value generation unit calculates the discharge depth of all the battery modules based on the remaining battery capacity of all the battery modules shared, and calculates the discharge depth of all the battery modules based on the calculated discharge depth. Obtain the ratio of the depth of discharge of the own battery module with respect to the sum, determine the shared power of the own battery module based on the charge power command value and the ratio,
And a divider for obtaining a third shared current command value by dividing the shared power by the detected voltage value of the battery module,
The power supply system according to claim 1, wherein the controller generates a control signal that sets a current error signal indicating a difference between the third shared current command value and a detected current value of the battery module to zero.
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