JP2002101565A - Voltage regulation device for battery pack and method of voltage regulation for battery pack - Google Patents

Voltage regulation device for battery pack and method of voltage regulation for battery pack

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JP2002101565A
JP2002101565A JP2000288767A JP2000288767A JP2002101565A JP 2002101565 A JP2002101565 A JP 2002101565A JP 2000288767 A JP2000288767 A JP 2000288767A JP 2000288767 A JP2000288767 A JP 2000288767A JP 2002101565 A JP2002101565 A JP 2002101565A
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battery pack
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To form and implement with lower cost a device or a method for controlling dispersion of the terminal voltage of a battery pack. SOLUTION: A battery pack 22 in which a plurality of unit cells 23 made up of lithium secondary battery is applied to battery for driving a traction motor of HEV, and a CPU 38 of a battery pack supervisory circuit part 26 controls the drive of the traction motor through a vehicle control circuit part 29 as such that the discharge from or charge to the battery pack 22 is preferentially performed when comparators 31U, 31L of a cell status monitor circuit part 25 exceeds the upper limit voltage Vu or is below the lower limit voltage Vl. Then, when the dispersion of the terminal voltage of each unit cell 23 which composes a sell group 24 is determined to be extended beyond the predetermined level, a mean unit cell voltage VCM charges the upper limit voltage Vu to exceed by the predetermined voltage Δ and the dispersion of the terminal voltage is adjusted.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、二次電池からなる
単位セルを複数個直列に接続して構成される組電池につ
いて、各単位セルの端子電圧のばらつきを調整する組電
池の電圧調整装置及び組電池の電圧調整方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an assembled battery voltage adjusting device for adjusting the variation in terminal voltage of each unit cell in an assembled battery constituted by connecting a plurality of unit cells each composed of a secondary battery in series. And a voltage adjustment method for the battery pack.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、低公害性と高い走行性能との両立
を目的として、電気自動車とガソリンエンジンとのメカ
ニズムを組み合わせたハイブリッド電気自動車(以下、
HEVと称す)が開発されている。HEVのモータを駆
動するためのバッテリとして高電圧の二次電池が必要で
あるが、小型軽量化のニーズから、鉛,ニッカドやニッ
ケル水素電池などに代わるものとして、リチウム電池が
注目されている。リチウム電池は、同容量の鉛やニッカ
ド電池に比して約3〜4倍もの高い重量エネルギ密度を
有しており、小形軽量化が要求されるHEVには好適で
あるとして応用が期待されている。
2. Description of the Related Art In recent years, a hybrid electric vehicle (hereinafter, referred to as a hybrid vehicle) combining a mechanism of an electric vehicle and a gasoline engine has been developed for the purpose of achieving both low pollution and high running performance.
HEV) has been developed. Although a high-voltage secondary battery is required as a battery for driving the HEV motor, a lithium battery is attracting attention as a substitute for a lead, nickel cadmium, nickel-metal hydride battery, or the like because of the need for small size and light weight. Lithium batteries have a weight energy density that is about three to four times higher than lead or nickel cadmium batteries of the same capacity, and are expected to be applied as suitable for HEVs that require small size and light weight. I have.

【0003】しかしながら、リチウム電池は、過充電や
過放電に弱く、定められた電圧範囲内で使用しないと材
料が分解して容量が著しく減少したり、異常に発熱する
などして使用できなくなるおそれがある。そのため、リ
チウム電池を使用する場合は、上限電圧及び下限電圧を
明確に規定して、端子電圧がその範囲内となるように充
放電制御したり、或いは、電圧範囲を制限する保護回路
とセットで使用するのが一般的である。
[0003] However, lithium batteries are susceptible to overcharge and overdischarge, and if not used within a specified voltage range, the material may decompose and the capacity may be significantly reduced, or the battery may become unusable due to abnormal heat generation. There is. Therefore, when using a lithium battery, the upper limit voltage and the lower limit voltage are clearly specified, and charge / discharge control is performed so that the terminal voltage is within the range, or a protection circuit that limits the voltage range is used as a set. It is common to use.

【0004】ところで、電気自動車やHEVに使用され
るバッテリは、モータを駆動するために高い電圧が要求
されるので、通常、複数個の単位セルを直列に接続して
構成されている。例えば、300Vのバッテリ電圧を得
るには、単位セル当たり2Vの鉛電池では150個程
度、単位セル当たり1.2Vのニッケル水素電池では2
50個程度、単位セル当たり3.6Vのリチウム電池で
は80個程度のセルを直列接続する必要がある。
[0004] A battery used in an electric vehicle or an HEV requires a high voltage to drive a motor. Therefore, a battery is usually configured by connecting a plurality of unit cells in series. For example, in order to obtain a battery voltage of 300 V, about 150 batteries are used for a 2 V lead battery per unit cell, and 2 batteries are used for a 1.2 V nickel hydrogen battery per unit cell.
For a lithium battery of about 50 cells and 3.6 V per unit cell, it is necessary to connect about 80 cells in series.

【0005】この場合に問題となるのが、各単位セルの
残存容量(State Of Charge,以下、SOCと称す)に基
づく各単位セル間の端子電圧のばらつきである。直列接
続された状態では各単位セルを流れる電流値は等しい
が、各単位セル毎の残存容量には必ずばらつきがあるた
め、これに起因して各単位セルの端子電圧も異なったも
のとなる。そのような状態において組電池の端子間電圧
を監視して充電制御しても、あくまでも組電池を構成す
る単位セルの平均電圧を制御しているに過ぎず、平均電
圧よりも端子電圧が高い単位セルは過充電気味となり、
平均電圧よりも端子電圧が低い単位セルは過放電気味と
なる。
In this case, a problem is a variation in terminal voltage between the unit cells based on a state of charge (hereinafter, referred to as SOC) of each unit cell. In the state of being connected in series, the current flowing through each unit cell is equal, but the remaining capacity of each unit cell always varies, so that the terminal voltage of each unit cell also differs. In such a state, even if the charge control is performed by monitoring the voltage between the terminals of the battery pack, it is merely controlling the average voltage of the unit cells constituting the battery pack, and the terminal voltage is higher than the average voltage. The cell becomes overcharged,
A unit cell having a terminal voltage lower than the average voltage tends to be over-discharged.

【0006】そして、鉛電池やニッカド或いはニッケル
水素電池のような水溶性電解液を使用する電池では、過
放電や過充電となっても電池の性能が多少劣化するだけ
で使用不能の状態には至らず、また、過充電での水の電
気分解と置換反応(密閉化反応)を利用することで単位
セル毎の電圧ばらつきをある程度解消できることや(均
等充電)、単位セル毎の電圧制御はコストの増加につな
がることから組電池の両端電圧のみを参照して制御する
ことが一般的であった。
In a battery using a water-soluble electrolyte such as a lead battery, a nickel cadmium battery, or a nickel hydride battery, even if overdischarge or overcharge occurs, the performance of the battery is slightly deteriorated and the battery cannot be used. In addition, the use of electrolysis of water and substitution reaction (sealing reaction) in overcharging can eliminate voltage fluctuations per unit cell to some extent (equal charging), and voltage control per unit cell is costly. In general, control is performed with reference to only the voltage between both ends of the battery pack, since this leads to an increase in the battery voltage.

【0007】しかしながら、リチウム電池を多直列組電
池として使用する場合は、過充電や過放電になると前述
したように電池として使用できなくなるおそれがあるこ
とから、各単位セル夫々が過充電または過放電状態とな
らないように対策する必要がある。更に、リチウム電池
は、電解液が有機系であり水溶性ではないことから密閉
化反応が生ぜず、均等充電を促す作用が働かない。従っ
て、単位セル間の電圧ばらつきは解消することなく次第
に拡大して、最終的には全く使用できなくなってしま
う。
However, when a lithium battery is used as a multi-series battery pack, the unit cells may be overcharged or overdischarged because overcharging or overdischarging may render the battery unusable as described above. It is necessary to take countermeasures to prevent the state. Further, in the lithium battery, since the electrolyte is organic and not water-soluble, a sealing reaction does not occur, and the function of promoting uniform charging does not work. Therefore, the voltage variation among the unit cells gradually increases without being eliminated, and eventually becomes completely unusable.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】そこで、上述の問題を
解決する技術として、例えば特開平7−336905号
公報には、各単位セルに抵抗及びスイッチからなる放電
回路を並列に接続し、単位セルの端子電圧にばらつきが
生じると、組電池に対する充電中に充電電流を分流させ
ることで電圧ばらつきを調整するものが開示されてい
る。
As a technique for solving the above-mentioned problem, for example, Japanese Unexamined Patent Publication No. 7-336905 discloses a technique in which a discharge circuit comprising a resistor and a switch is connected in parallel to each unit cell. When the terminal voltage of the battery pack varies, the charging current is divided during charging of the battery pack to adjust the voltage dispersion.

【0009】図7はこの従来技術の具体構成例を示すも
のである。組電池1は、複数(n)個の単位セル2
(1),…,2(n)を直列接続して構成されており、
それらの各単位セル2の両端には、放電用の抵抗3a及
びトランジスタやFETなどからなるスイッチ3bを直
列に接続して構成された放電回路3並びに電圧検出器4
が夫々接続されている。電圧検出器4の出力信号は、マ
ルチプレクサ5及びA/Dコンバータ6を介してCPU
7に与えられる。
FIG. 7 shows a specific configuration example of this prior art. The assembled battery 1 includes a plurality (n) of unit cells 2
(1),..., 2 (n) are connected in series,
At both ends of each unit cell 2, a discharge circuit 3 and a voltage detector 4 are configured by connecting a discharge resistor 3a and a switch 3b composed of a transistor or an FET in series.
Are connected respectively. The output signal of the voltage detector 4 is supplied to the CPU 5 via the multiplexer 5 and the A / D converter 6.
7 given.

【0010】CPU7は、一定時間毎に各単位セル2の
端子電圧を参照してメモリ8に記憶させ、各単位セル2
の内で端子電圧が高くなったものを放電させるため、或
いは、充電電流をバイパスさせるために制御信号をデコ
ーダ9に出力する。当該制御信号はデコーダ9によりデ
コードされ、対応する単位セル2の放電回路3のスイッ
チ3bにフォトカプラ(図示せず)などを介して出力さ
れる。すると、そのスイッチ3bは閉じられ、抵抗3a
を介して単位セル2の放電或いは充電電流のバイパスが
行われる。
The CPU 7 refers to the terminal voltage of each unit cell 2 at regular time intervals and stores the same in the memory 8.
Among them, a control signal is output to the decoder 9 in order to discharge the one having a higher terminal voltage or to bypass the charging current. The control signal is decoded by the decoder 9 and output to the switch 3b of the discharge circuit 3 of the corresponding unit cell 2 via a photocoupler (not shown) or the like. Then, the switch 3b is closed and the resistor 3a
, The discharge of the unit cell 2 or the bypass of the charging current is performed.

【0011】このような構成では、放電回路3,電圧検
出器4やフォトカプラなどが単位セル2の個数分必要と
なり、全体の部品数が多くなってしまうという問題があ
る。加えて、実際に、1つのCPU7によって制御する
ことが可能な単位セル2の数は、絶縁(耐圧)性や制御
性などの制限により10〜20個程度が限度である。従
って、HEV等に適用するには、組電池1全体を10〜
20個程度の単位セル2のグループに分けて各グループ
の制御を夫々対応するCPU7に分担させるように構成
し、更にそれら複数のCPU7を統括制御するための上
位CPU7Hを配置する、という構成にする必要があ
る。
In such a configuration, the discharge circuit 3, the voltage detector 4, the photocoupler, and the like are required for the number of the unit cells 2, and there is a problem that the total number of parts is increased. In addition, the number of unit cells 2 that can be controlled by one CPU 7 is limited to about 10 to 20 due to limitations on insulation (breakdown voltage) and controllability. Therefore, in order to apply to HEV, etc.,
The configuration is such that the control of each group is shared by the corresponding CPUs 7 by dividing them into groups of about 20 unit cells 2, and a higher-level CPU 7H for controlling the plurality of CPUs 7 is arranged. There is a need.

【0012】例えば、組電池1に80個のリチウム電池
を用いた場合には、10個×8グループ,または20個
×4グループの構成となる。その結果、高価な部品であ
るCPU7が5個または9個必要となり、加えて、各C
PU7と上位CPU7Hとの間で通信を行うために通信
インターフェイス10,10Hも必要となって、コスト
アップすることが避けられない。
For example, when 80 lithium batteries are used as the battery pack 1, the configuration is 10 × 8 groups or 20 × 4 groups. As a result, five or nine CPUs 7, which are expensive parts, are required.
In order to perform communication between the PU 7 and the host CPU 7H, the communication interfaces 10 and 10H are also required, so that an increase in cost cannot be avoided.

【0013】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あり、その目的は、組電池を構成する端子電圧のばらつ
きを制御する装置または方法を、より低コストで構成ま
たは実施することにある。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to configure or implement an apparatus or a method for controlling variations in terminal voltages constituting an assembled battery at lower cost.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】請求項1記載の組電池の
電圧調整装置によれば、充放電制御手段は、上限電圧検
出手段が上限電圧を上回った単位セルを検出した場合
は、組電池からの放電が優先して行われるように負荷の
駆動を制御する。そして、充放電制御手段は、セルグル
ープを構成する各単位セルの端子電圧のばらつきが所定
レベル以上に拡大したと判定すると、該セルグループの
平均単位セル電圧が上限電圧を所定電圧だけ上回るまで
充電することで端子電圧のばらつきを調整する。
According to the voltage adjusting device for an assembled battery according to the present invention, the charging / discharging control means is configured such that, when the upper limit voltage detecting means detects a unit cell exceeding the upper limit voltage, the assembled battery is controlled. The drive of the load is controlled so that the discharge from the battery is preferentially performed. When the charge / discharge control means determines that the variation in the terminal voltage of each unit cell constituting the cell group has expanded to a predetermined level or more, the charging / discharging control means charges the unit cell until the average unit cell voltage of the cell group exceeds the upper limit voltage by a predetermined voltage. By doing so, the variation of the terminal voltage is adjusted.

【0015】即ち、端子電圧のばらつきが拡大している
セルグループについて、その平均単位セル電圧が上限電
圧を上回るまで充電を行うと、その状態で端子電圧が上
限電圧を上回っている単位セルは、放電手段が作用する
ことで上限電圧を下回るまで放電されるようになる。そ
の結果、前記セルグループを構成する各単位セルの端子
電圧は何れも上限電圧付近となるように揃えられ、端子
電圧のばらつきは確実に解消される。
That is, when charging is performed until the average unit cell voltage exceeds the upper limit voltage for the cell group in which the variation in the terminal voltage is increased, the unit cell in which the terminal voltage exceeds the upper limit voltage in that state, By the operation of the discharging means, the battery is discharged until the voltage falls below the upper limit voltage. As a result, the terminal voltages of the unit cells constituting the cell group are all set near the upper limit voltage, and the variation in the terminal voltages is surely eliminated.

【0016】そして、電圧検出手段は、電圧検出を単位
セルの幾つかよりなるセルグループ毎に行い、充放電制
御手段は、電圧ばらつきが拡大したことを、上限電圧検
出手段による検出結果と、電圧検出手段により検出され
る電圧より求めるセルグループの平均単位セル電圧とに
基づいて判定するので、従来とは異なり、各単位セル毎
に電圧を検出する必要がない。また、上限電圧検出手段
は、例えば安価なコンパレータ等を用いて構成すること
ができるので、装置全体を小規模に且つ低コストで構成
することが可能となる。
The voltage detecting means performs the voltage detection for each cell group including some of the unit cells, and the charging / discharging controlling means determines that the voltage variation has increased by the detection result by the upper limit voltage detecting means and the voltage. Since the determination is made based on the average unit cell voltage of the cell group obtained from the voltage detected by the detecting means, it is not necessary to detect the voltage for each unit cell, unlike the related art. Further, since the upper limit voltage detecting means can be configured using, for example, an inexpensive comparator or the like, it is possible to configure the entire apparatus on a small scale and at low cost.

【0017】請求項2記載の組電池の電圧調整装置によ
れば、上限電圧検出手段の検出信号を、セルグループ毎
に各単位セルについての論理和信号として充放電制御手
段に出力するので、充放電制御手段に対する出力信号数
が1セルグループにつき1つとなり、信号線の数を削減
することができる。
According to the second aspect of the present invention, the detection signal of the upper limit voltage detection means is output to the charge / discharge control means as a logical sum signal for each unit cell for each cell group. The number of output signals to the discharge control means becomes one for one cell group, and the number of signal lines can be reduced.

【0018】請求項3記載の組電池の電圧調整装置によ
れば、上限電圧検出手段及び放電手段を各単位セルに常
時接続し、上限電圧検出手段に、その電圧検出対象たる
単位セルやセルグループまたは組電池の何れかより動作
用電源を供給するので、電源供給用の配線を極力短くす
ることができる。また、外部からの電源供給が不用なの
で、そのための給電用配線や電源部品が不用であり、構
成を簡単にできコストを低減させることができる。
According to the third aspect of the present invention, the upper limit voltage detecting means and the discharging means are always connected to each unit cell, and the upper limit voltage detecting means supplies the unit cell or the cell group whose voltage is to be detected. Alternatively, since the operation power is supplied from any of the assembled batteries, the power supply wiring can be shortened as much as possible. Further, since power supply from the outside is unnecessary, power supply wiring and power supply components for the power supply are unnecessary, so that the configuration can be simplified and the cost can be reduced.

【0019】請求項4記載の組電池の電圧調整装置によ
れば、充放電制御手段は、下限電圧検出手段が下限電圧
を下回った単位セルを検出した場合は、組電池からの放
電が優先して行われるように負荷の駆動を制御する。そ
して、充放電制御手段は、セルグループを構成する各単
位セルの端子電圧のばらつきが所定レベル以上に拡大し
たと判定した場合にも、該セルグループの平均単位セル
電圧が上限電圧を所定電圧だけ上回るまで充電すること
で端子電圧のばらつきを調整する。
According to the present invention, the charge / discharge control means gives priority to the discharge from the assembled battery when the lower limit voltage detecting means detects a unit cell lower than the lower limit voltage. And control the driving of the load to be performed. Then, even when the charge / discharge control means determines that the variation in the terminal voltage of each unit cell constituting the cell group has expanded to a predetermined level or more, the average unit cell voltage of the cell group increases the upper limit voltage by the predetermined voltage. By charging until the voltage exceeds the threshold, the variation in terminal voltage is adjusted.

【0020】即ち、端子電圧のばらつきが拡大している
状態が下限電圧側において検出された場合でも、請求項
1と同様に、そのセルグループについて平均単位セル電
圧が上限電圧を上回るまで充電を行えば、同様の作用に
よって前記セルグループを構成する各単位セルの端子電
圧は何れも上限電圧付近となるように揃えられる。従っ
て、この場合にも端子電圧のばらつきを確実に解消する
ことができる。
That is, even if the state where the variation of the terminal voltage is increased is detected on the lower limit voltage side, charging is performed until the average unit cell voltage of the cell group exceeds the upper limit voltage as in the first embodiment. For example, the terminal voltage of each unit cell constituting the cell group is adjusted to be near the upper limit voltage by the same operation. Therefore, also in this case, variations in terminal voltage can be reliably eliminated.

【0021】請求項5記載の組電池の電圧調整装置によ
れば、下限電圧検出手段の検出信号を、セルグループ毎
に各単位セルについての論理和信号として充放電制御手
段に出力するので、下限電圧側の検出信号の出力数も1
セルグループにつき1つとなって信号線の数を削減する
ことができる。
According to the fifth aspect of the present invention, the detection signal of the lower limit voltage detector is output to the charge / discharge controller as a logical sum signal for each unit cell for each cell group. The output number of the detection signal on the voltage side is also 1
One cell group is provided, and the number of signal lines can be reduced.

【0022】請求項6記載の組電池の電圧調整装置によ
れば、下限電圧検出手段は、各単位セルに常時接続され
て、単位セル,セルグループまたは組電池の何れかより
動作用電源が供給されるので、請求項3と同様に電源供
給用の配線を極力短くすることができる。
According to the voltage adjusting device for a battery pack of the present invention, the lower limit voltage detecting means is always connected to each unit cell, and supplies power for operation from any of the unit cell, the cell group or the battery pack. Therefore, the power supply wiring can be shortened as much as possible.

【0023】請求項7記載の組電池の電圧調整装置によ
れば、充放電制御手段は、端子電圧のばらつきを調整す
る場合は、所定電圧を、充電の過程において上限電圧検
出手段が上限電圧を上回った単位セルを検出した時点で
の平均単位セル電圧から求めた電圧ばらつきに基づいて
設定する。
According to the battery voltage adjusting device of the present invention, the charging / discharging control means adjusts the predetermined voltage when adjusting the variation of the terminal voltage, and the upper limit voltage detecting means adjusts the upper limit voltage during the charging process. The setting is made based on the voltage variation obtained from the average unit cell voltage at the time when the unit cell exceeding the unit cell is detected.

【0024】即ち、ばらつきの調整動作において平均単
位セル電圧が上限電圧を上回るまで充電した後は、端子
電圧が上限電圧を上回っている単位セルが放電されるこ
とで端子電圧のばらつきが解消される。従って、後で放
電される分のマージンを考慮して、最初の充電において
は平均単位セル電圧が上限電圧を所定電圧だけ上回るよ
うにしている。
That is, after charging until the average unit cell voltage exceeds the upper limit voltage in the dispersion adjustment operation, the unit cells whose terminal voltages are higher than the upper limit voltage are discharged to eliminate the dispersion of the terminal voltages. . Therefore, the average unit cell voltage is set to exceed the upper limit voltage by a predetermined voltage in the first charge in consideration of a margin for discharging later.

【0025】そして、調整動作における充電の過程で何
れかの単位セルが上限電圧に達すれば、その時点におけ
る上限電圧と平均単位セル電圧との差によって電圧のば
らつき度合いを正確に把握することが可能である。従っ
て、前記所定電圧を上記時点で求めた電圧ばらつきに基
づいて設定すれば、各単位セルの端子電圧ばらつきを極
力均等化するように充電を行うことができるので、電圧
ばらつきの調整を一層確実に行うことが可能となる。
If any of the unit cells reaches the upper limit voltage during the charging process in the adjustment operation, the degree of voltage variation can be accurately grasped from the difference between the upper limit voltage and the average unit cell voltage at that time. It is. Therefore, if the predetermined voltage is set based on the voltage variation obtained at the above time, charging can be performed so as to equalize the terminal voltage variation of each unit cell as much as possible. It is possible to do.

【0026】請求項8記載の組電池の電圧調整装置によ
れば、充放電制御手段は、端子電圧のばらつき調整制御
を、負荷の駆動が停止している場合に行う。即ち、負荷
が駆動されている場合は、組電池と負荷との間で大電流
による充放電が行われることになり、単位セルの電圧変
動が大きい。従って、充放電制御手段が、負荷の駆動が
停止している場合にばらつきの調整制御を行うようにす
れば、電圧変動が生じないので正確なばらつきの調整が
可能となる。また、調整の時間を長く取ることができる
ので、放電手段の電流容量を小さく設定することが可能
となりコストをより削減することができる。
According to the voltage adjusting device for a battery pack, the charge / discharge control means performs the terminal voltage variation adjustment control when the driving of the load is stopped. That is, when the load is driven, charging and discharging with a large current is performed between the assembled battery and the load, and the voltage fluctuation of the unit cell is large. Therefore, if the charge / discharge control means performs the adjustment control of the variation when the driving of the load is stopped, the voltage variation does not occur, and the variation can be accurately adjusted. In addition, since the adjustment time can be extended, the current capacity of the discharging means can be set small, and the cost can be further reduced.

【0027】請求項9記載の組電池の電圧調整装置によ
れば、充放電制御手段は、負荷の駆動が開始される場合
に、セルグループの平均単位セル電圧が上限電圧と下限
電圧との間にある制御中心電圧の近傍となるように調整
制御を行う。即ち、負荷の駆動が開始される場合の初期
状態として、セルグループの平均単位セル電圧は、上限
電圧や下限電圧よりある程度離れたレベルにある(例え
ば、両者の略中間のレベル)方がその後の充放電制御が
行い易く有利となる。従って、斯様に制御することで、
組電池の充放電制御をより行い易くすることができる。
[0027] According to the voltage control apparatus for a battery pack according to the ninth aspect, the charge / discharge control means is configured such that when the driving of the load is started, the average unit cell voltage of the cell group falls between the upper limit voltage and the lower limit voltage. The adjustment control is performed so as to be in the vicinity of the control center voltage. In other words, as an initial state when the driving of the load is started, the average unit cell voltage of the cell group is at a level that is somewhat distant from the upper limit voltage and the lower limit voltage (for example, a level approximately intermediate between the two). This is advantageous because charge / discharge control can be easily performed. Therefore, by performing such control,
Charge / discharge control of the assembled battery can be more easily performed.

【0028】請求項10記載の組電池の電圧調整装置に
よれば、高いエネルギ密度を有するが、より厳密な過充
電,過放電対策が必要とされるリチウム電池を単位セル
とする組電池に適用することによって、リチウム電池の
電圧ばらつきを調整して安全に制御した上で、その電池
の性能を十分に引出して活用することができる。
According to the voltage adjusting device for an assembled battery according to the present invention, the present invention is applied to an assembled battery having a high energy density but requiring a stricter countermeasure for overcharge and overdischarge as a unit cell. By doing so, the voltage variation of the lithium battery can be adjusted and safely controlled, and then the performance of the battery can be fully utilized and utilized.

【0029】請求項11記載の組電池の電圧調整装置に
よれば、組電池を電気自動車またはハイブリッド電気自
動車の駆動用バッテリとして用いるので、高い電圧出力
を得るために多くの単位セルを直列接続して構成される
駆動用バッテリの使用効率を十分向上させることができ
る。
According to the battery pack voltage adjusting device of the present invention, since the battery pack is used as a driving battery for an electric vehicle or a hybrid electric vehicle, many unit cells are connected in series to obtain a high voltage output. The use efficiency of the driving battery configured as described above can be sufficiently improved.

【0030】請求項12記載の組電池の電圧調整装置に
よれば、充放電制御手段は、自動車のイグニッションス
イッチがOFFとなった場合に端子電圧のばらつき調整
制御を行うので、請求項8と同様に、負荷たる自動車の
走行用モータの駆動が停止され、組電池との間で大電流
による充放電が行われない期間にばらつきの調整制御を
行うことで精度良く調整することが可能となり、また、
放電手段の電流容量を小さく設定することが可能とな
る。
According to the battery pack voltage adjusting device of the twelfth aspect, the charge / discharge control means performs the terminal voltage variation adjustment control when the ignition switch of the vehicle is turned off. In addition, the driving of the driving motor of the automobile as a load is stopped, and it is possible to perform the adjustment with high accuracy by performing the adjustment control of the variation during a period in which charging and discharging with a large current is not performed with the assembled battery. ,
The current capacity of the discharging means can be set small.

【0031】そして、大半の車両は走行している期間よ
りも停止している期間が長いため、その停止期間にばら
つき調整を十分に行うことが可能であるから、車両の走
行に影響を与えることを防止できる。
In addition, since most vehicles have a longer stopped period than a running period, it is possible to sufficiently perform variation adjustment during the stopped period. Can be prevented.

【0032】[0032]

【発明の実施の形態】以下、本発明をHEVの駆動用バ
ッテリに使用される組電池に適用した一実施例につい
て、図1乃至図6を参照して説明する。図2は、HEV
の走行用モータ21を駆動するための電気的構成を概略
的に示す機能ブロック図である。この場合、組電池22
を構成する複数の単位セル23の内、6個の単位セル2
3を1つのセルグループ24としており、各セルグルー
プ24毎にセル状態監視回路部25を並列に接続してい
る。尚、単位セル23は、リチウム二次電池で構成され
ている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment in which the present invention is applied to an assembled battery used for a HEV drive battery will be described below with reference to FIGS. FIG. 2 shows the HEV
FIG. 2 is a functional block diagram schematically showing an electrical configuration for driving the traveling motor 21 of FIG. In this case, the battery pack 22
Of the plurality of unit cells 23 forming the unit cell 2
3 is one cell group 24, and a cell state monitoring circuit unit 25 is connected in parallel for each cell group 24. Note that the unit cell 23 is formed of a lithium secondary battery.

【0033】セル状態監視回路部25は、対応するセル
グループ24内の何れかの単位セル23が過充電または
過放電状態になったことだけを検出して、その検出信号
を組電池制御回路部26に出力するようになっている。
即ち、過充電検出信号は、信号線27Uを介して組電池
制御回路部26に出力され、過放電検出信号は、信号線
27Lを介して組電池制御回路部26に出力される。ま
た、組電池22の負極側主電源線L(−)には電流セン
サ28が介挿されており、その電流検出信号は組電池制
御回路部(充放電制御手段)26に与えられている。
The cell state monitoring circuit unit 25 detects only that any one of the unit cells 23 in the corresponding cell group 24 has been overcharged or overdischarged, and outputs the detection signal to the battery pack control circuit unit. 26.
That is, the overcharge detection signal is output to the battery pack control circuit unit 26 via the signal line 27U, and the overdischarge detection signal is output to the battery pack control circuit unit 26 via the signal line 27L. A current sensor 28 is inserted in the negative side main power supply line L (−) of the battery pack 22, and the current detection signal is given to a battery pack control circuit unit (charge / discharge control unit) 26.

【0034】組電池制御回路部26は、これらの検出信
号から組電池22の状態を把握して、車両制御回路部2
9に充放電制御指令を出力する。車両制御回路部29
は、その充放電制御指令と、各種センサ等によって与え
られる車両走行情報(車速、エンジントルク、アクセル
開度等)とに基づいて、組電池22を駆動用電源として
走行用モータ21を回転駆動するためのインバータ30
に駆動用信号を出力するようになっている。組電池22
とインバータ30とは、正極側,負極側の電源線L
(+),L(−)によって接続されている。
The assembled battery control circuit section 26 grasps the state of the assembled battery 22 from these detection signals, and controls the vehicle control circuit section 2.
9, a charge / discharge control command is output. Vehicle control circuit 29
Drives the traveling motor 21 using the battery pack 22 as a driving power source based on the charge / discharge control command and vehicle traveling information (vehicle speed, engine torque, accelerator opening, etc.) given by various sensors and the like. Inverter 30 for
The driving signal is output to the CPU. Battery pack 22
And the inverter 30 are connected to the positive and negative power lines L
(+) And L (-).

【0035】図1は、セル状態監視回路部25を中心と
する詳細な電気的構成を示すものであり、組電池22の
内、第i番目のセルグループ24(i)に対応する部分
である。各単位セル23当たり2組のコンパレータ31
U,31Lが配置されている。コンパレータ31U(上
限電圧検出手段)は、抵抗32a,32bにより分圧し
た単位セル23の端子電圧を基準電圧Vu(上限電圧,
例えば端子電圧3.9V相当)と比較するようになって
いる。尚、単位セル23は、後述のように上限電圧を超
えるように充電される場合があることから、上限電圧
は、リチウム二次電池の満充電電圧(SOC100%)
よりも少し低い電圧(例えば、SOC80%に相当する
電圧)に設定する。
FIG. 1 shows a detailed electrical configuration centered on the cell state monitoring circuit section 25, which is a portion of the assembled battery 22 corresponding to the i-th cell group 24 (i). . Two sets of comparators 31 for each unit cell 23
U and 31L are arranged. The comparator 31U (upper limit voltage detecting means) compares the terminal voltage of the unit cell 23 divided by the resistors 32a and 32b with the reference voltage Vu (upper limit voltage,
For example, the terminal voltage is equivalent to 3.9 V). Since the unit cell 23 may be charged to exceed the upper limit voltage as described later, the upper limit voltage is set to the full charge voltage (SOC 100%) of the lithium secondary battery.
(For example, a voltage corresponding to 80% SOC).

【0036】また、コンパレータ31L(下限電圧検出
手段)は、抵抗33a,33bにより分圧した単位セル
23の端子電圧を基準電圧Vl(下限電圧,例えば端子
電圧3.5V相当)と比較するようになっている。この
場合、下限電圧は、リチウム二次電池のSOC0%〜2
0%程度の適当な電圧に設定すれば良い。そして、コン
パレータ31U,31Lは、夫々対応する単位セル23
より動作用電源を得るようになっている。
The comparator 31L (lower limit voltage detecting means) compares the terminal voltage of the unit cell 23 divided by the resistors 33a and 33b with a reference voltage Vl (lower limit voltage, for example, 3.5V). Has become. In this case, the lower limit voltage is SOC 0% to 2 of the lithium secondary battery.
The voltage may be set to an appropriate voltage of about 0%. The comparators 31U and 31L are connected to the corresponding unit cells 23, respectively.
More power for operation is obtained.

【0037】各コンパレータ31U,31Lの出力信号
は、ORゲート34,NANDゲート(負論理入力のO
R)35の入力端子に夫々与えられており、ORゲート
34,NANDゲート35の出力信号は、信号線27
U,27Lを介して組電池制御回路部26に上限電圧検
出信号,下限電圧検出信号として与えられている。組電
池制御回路部26の内部において、信号線27U,27
Lはフォトカプラ36U,36Lの入力側に接続されて
おり、フォトカプラ36U,36Lの出力側は、マルチ
プレクサ37を介してCPU38の入力ポートに接続さ
れている。
The output signals of the comparators 31U and 31L are supplied to an OR gate 34 and a NAND gate (Negative logic input O).
R) 35, and the output signals of the OR gate 34 and the NAND gate 35
The upper limit voltage detection signal and the lower limit voltage detection signal are given to the battery pack control circuit section 26 via U and 27L. Inside the battery pack control circuit section 26, the signal lines 27U, 27
L is connected to the input side of the photocouplers 36U and 36L, and the output side of the photocouplers 36U and 36L is connected to the input port of the CPU 38 via the multiplexer 37.

【0038】即ち、ORゲート34は、何れかの1つ以
上の単位セル23の端子電圧が上限電圧Vuを超えて対
応するコンパレータ31Uがハイレベルになると、出力
端子がハイレベルとなりフォトカプラ36Uを介して上
限電圧検出信号を出力するようになっている。また、N
ANDゲート35は、何れかの1つ以上の単位セル23
の端子電圧が下限電圧Vlを下回り対応するコンパレー
タ31Lがロウレベルになると出力端子がハイレベルと
なり、フォトカプラ36Lを介して下限電圧検出信号を
出力すようになっている。
That is, when the terminal voltage of any one or more unit cells 23 exceeds the upper limit voltage Vu and the corresponding comparator 31U goes high, the OR gate 34 turns the output terminal high and turns the photocoupler 36U on. An upper limit voltage detection signal is output via the switch. Also, N
The AND gate 35 is connected to any one or more of the unit cells 23.
When the terminal voltage falls below the lower limit voltage Vl and the corresponding comparator 31L goes low, the output terminal goes high, and a lower limit voltage detection signal is output via the photocoupler 36L.

【0039】また、セルグループ24の各単位セル23
の両端子には、抵抗39と、その抵抗39にコレクタが
接続されたNPNトランジスタ40との直列回路が並列
に接続されている。そして、各トランジスタ40のベー
スには、各コンパレータ31Uの出力信号が与えられて
いる。これらの抵抗39とトランジスタ40との直列回
路は、バイパス回路(放電手段)41を構成しており、
コンパレータ31Uの出力信号がハイレベルになるとト
ランジスタ40がONとなり、対応する単位セル23
は、抵抗39を介して放電されるようになっている。
Each unit cell 23 of the cell group 24
Are connected in parallel to a resistor 39 and an NPN transistor 40 having a collector connected to the resistor 39. The output signal of each comparator 31U is provided to the base of each transistor 40. A series circuit of the resistor 39 and the transistor 40 forms a bypass circuit (discharge means) 41,
When the output signal of the comparator 31U goes high, the transistor 40 is turned on, and the corresponding unit cell 23
Are discharged through the resistor 39.

【0040】組電池制御回路部26において、セルグル
ープ24の両端子には電圧検出器(電圧検出手段)42
が接続されており、電圧検出器42の出力信号は、マル
チプレクサ43を介してCPU38の入力ポートに接続
されている。
In the battery pack control circuit 26, a voltage detector (voltage detecting means) 42 is provided at both terminals of the cell group 24.
The output signal of the voltage detector 42 is connected to the input port of the CPU 38 via the multiplexer 43.

【0041】組電池制御回路部26のCPU38は、セ
ル状態監視回路部25より出力される上限電圧検出信
号,下限電圧検出信号によって各セルグループ24を構
成する単位セル23の状態(全てが通常の端子電圧範囲
にあるか、また、何れかが上限電圧を超過した状態とな
ったり,下限電圧を下回る状態となったか)を認識する
ことができる。CPU38は、RAM44をワークエリ
アとして使用し、処理に必要なデータ等を記憶させるよ
うになっている。
The CPU 38 of the battery pack control circuit 26 uses the upper limit voltage detection signal and the lower limit voltage detection signal output from the cell state monitoring circuit 25 to determine the state of the unit cells 23 that make up each cell group 24 (all are normal. It is possible to recognize whether the terminal voltage is within the terminal voltage range, and whether any of the terminals has exceeded the upper limit voltage or has fallen below the lower limit voltage. The CPU 38 uses the RAM 44 as a work area, and stores data and the like necessary for processing.

【0042】次に、本実施例の作用について図3乃至図
6をも参照して説明する。図5は、HEVの走行時にお
いて、1つのセルグループ24の単位セル23の電圧が
変化する状態の一例であり、最高セル電圧VCH,最低セ
ル電圧VCL及び平均セル電圧VCMの変化を示す。HEV
が走行する場合、組電池22は、走行用モータ21がガ
ソリンエンジン(図示せず)の駆動力をアシストするた
め駆動される時に放電されて電圧が低下し、逆に、ガソ
リンエンジンの駆動力のみで走行している場合に走行用
モータ21が発生した回生電力を受け入れる時に充電さ
れて電圧が上昇する。そのため、平均セル電圧VCMが、
上限電圧Vuと下限電圧Vlとの間において制御中心電
圧Vmに収束するように充放電を制御する。
Next, the operation of the present embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 5 is an example of a state in which the voltage of the unit cell 23 of one cell group 24 changes when the HEV runs, and shows changes in the highest cell voltage VCH, the lowest cell voltage VCL, and the average cell voltage VCM. HEV
When the vehicle travels, the battery pack 22 is discharged when the traveling motor 21 is driven to assist the driving force of the gasoline engine (not shown), and the voltage decreases. When the vehicle is traveling, the vehicle is charged when the regenerative power generated by the traveling motor 21 is received, and the voltage rises. Therefore, the average cell voltage VCM becomes
Charge / discharge is controlled so as to converge on the control center voltage Vm between the upper limit voltage Vu and the lower limit voltage Vl.

【0043】しかし、各単位セル23には端子電圧のば
らつきがあることから、最高セル電圧VCHと最低セル電
圧VCLとは、概ね平均セル電圧VCMにばらつき分がオフ
セットした状態で推移する。本実施例では、組電池制御
回路部26は、電圧検出器42によって検出されるセル
グループ24の端子電圧から平均セル電圧VCMを求める
ことはできるが、最高セル電圧VCH,最低セル電圧VCL
を直接測定することはできない。
However, since each unit cell 23 has a variation in terminal voltage, the maximum cell voltage VCH and the minimum cell voltage VCL generally change in a state where the variation is offset from the average cell voltage VCM. In the present embodiment, the battery pack control circuit unit 26 can calculate the average cell voltage VCM from the terminal voltages of the cell group 24 detected by the voltage detector 42, but the highest cell voltage VCH and the lowest cell voltage VCL
Cannot be measured directly.

【0044】そこで、組電池制御回路部26のCPU3
8は、予め所定の電圧ばらつきVdが生じているものと
想定し、平均セル電圧VCMが以下の範囲に収まるように
充放電を制御する。 Vl+Vd≦VCM≦Vu−Vd …(1)
Therefore, the CPU 3 of the battery pack control circuit 26
8 controls charging and discharging so that the average cell voltage VCM falls within the following range, assuming that a predetermined voltage variation Vd has occurred in advance. Vl + Vd ≦ VCM ≦ Vu−Vd (1)

【0045】ここで、図3及び図4は、組電池制御回路
部26のCPU38による制御内容を示すフローチャー
トである。CPU38は、実際には以下に述べる処理を
マルチプレクサ43,37を介して各セルグループ24
毎に行うが、以降は1つのセルグループ24のみを対象
として説明する。
FIGS. 3 and 4 are flowcharts showing the contents of control by the CPU 38 of the battery pack control circuit 26. The CPU 38 actually performs the processing described below via the multiplexers 43 and 37 in each cell group 24.
This is performed for each cell group 24, but only one cell group 24 will be described below.

【0046】先ず、CPU38は、電圧検出器42が検
出するセルグループ24の端子電圧を読込み、その端子
電圧を単位セル23の直列接続数“6”で除すことで平
均セル電圧VCMを検出する(ステップS1)。そして、
続くステップS2,S3において、平均セル電圧VCMが
(1)式の範囲内にあるか否かを判定する。
First, the CPU 38 reads the terminal voltage of the cell group 24 detected by the voltage detector 42 and detects the average cell voltage VCM by dividing the terminal voltage by the number of serially connected unit cells 23 "6". (Step S1). And
In subsequent steps S2 and S3, it is determined whether or not the average cell voltage VCM is within the range of the equation (1).

【0047】平均セル電圧VCMが下限電圧Vlに電圧ば
らつきVdを加えたレベルを下回りステップS2におい
て「NO」と判定した場合(図5参照)、CPU38
は、車両制御回路部29に出力制限指令を出力する(ス
テップS20)。すると、車両制御回路部29は走行用
モータ21の駆動を抑制するように制御するので、組電
池22の放電が抑制され、充電が優勢となってセルグル
ープ24の平均セル電圧VCMは上昇する。
If the average cell voltage VCM falls below the level obtained by adding the voltage variation Vd to the lower limit voltage Vl, and the determination in step S2 is "NO" (see FIG. 5), the CPU 38
Outputs an output restriction command to the vehicle control circuit unit 29 (step S20). Then, since the vehicle control circuit unit 29 controls the driving of the traveling motor 21 so as to suppress the driving, the discharge of the assembled battery 22 is suppressed, the charging becomes dominant, and the average cell voltage VCM of the cell group 24 increases.

【0048】一方、平均セル電圧VCMが上限電圧Vuよ
り電圧ばらつきVdを減じたレベルを上回りステップS
3において「NO」と判定した場合(図5参照)、C
PU38は、車両制御回路部29に回生制限指令を出力
する(ステップS21)。すると、車両制御回路部29
は走行用モータ21によって発電された電力が組電池2
2側に回生されないように制御する(例えば、インバー
タ30において回生電力の短絡ループを形成する等)の
で、組電池22の充電が抑制されて放電が優勢となりセ
ルグループ24の平均セル電圧VCMは下降する。
On the other hand, when the average cell voltage VCM exceeds the level obtained by subtracting the voltage variation Vd from the upper limit voltage Vu, the step S
If the determination is “NO” in 3 (see FIG. 5), C
PU 38 outputs a regeneration restriction command to vehicle control circuit unit 29 (step S21). Then, the vehicle control circuit unit 29
Means that the electric power generated by the traveling motor 21 is the battery pack 2
Since control is performed so as not to regenerate to the second side (for example, a short-circuit loop of regenerative power is formed in the inverter 30), charging of the assembled battery 22 is suppressed, and discharge becomes dominant, and the average cell voltage VCM of the cell group 24 decreases. I do.

【0049】平均セル電圧VCMが(1)式の範囲内にあ
る場合(ステップS2,S3で何れも「YES」)、C
PU38は、セル状態監視回路部25より下限電圧検出
信号、または上限電圧検出信号が出力されたか否かを判
断する(ステップS4,S5)。
If the average cell voltage VCM is within the range of the equation (1) (both "YES" in steps S2 and S3), C
The PU 38 determines whether a lower limit voltage detection signal or an upper limit voltage detection signal has been output from the cell state monitoring circuit unit 25 (Steps S4 and S5).

【0050】前述のように、リチウム二次電池を単位セ
ル23に用いると、電圧ばらつきが生じた場合は自然に
解消せず徐々に拡大する傾向を示し、最高セル電圧VC
H,最低セル電圧VCLと平均セル電圧VCMとの差が次第
に大きくなる。すると、平均セル電圧VCMが(1)式の
範囲内にあっても、図5に示すように最低セル電圧V
CLが下限電圧Vlを下回ったり、図5に示すように最
高セル電圧VCHが上限電圧Vuを上回る場合がある。
As described above, when a lithium secondary battery is used for the unit cell 23, when a voltage variation occurs, it tends to gradually expand without naturally canceling, and the maximum cell voltage VC
H, the difference between the minimum cell voltage VCL and the average cell voltage VCM gradually increases. Then, even if the average cell voltage VCM is within the range of the equation (1), as shown in FIG.
CL may be lower than the lower limit voltage Vl, or the highest cell voltage VCH may be higher than the upper limit voltage Vu as shown in FIG.

【0051】図5に示す場合には、セル状態監視回路
部25が下限電圧検出信号を出力するので、CPU38
はステップS4において「YES」と判断してステップ
S20に移行し、車両制御回路部29に出力制限指令を
出力して図5に示す場合と同様の調整を行う。また、
図5に示す場合には、セル状態監視回路部25が上限
電圧検出信号を出力するので、CPU38はステップS
5において「YES」と判断してステップS21に移行
し、車両制御回路部29に回生制限指令を出力して図5
に示す場合と同様の調整を行う。
In the case shown in FIG. 5, since the cell state monitoring circuit section 25 outputs a lower limit voltage detection signal, the CPU 38
Determines "YES" in the step S4, shifts to the step S20, outputs an output restriction command to the vehicle control circuit unit 29, and performs the same adjustment as that shown in FIG. Also,
In the case shown in FIG. 5, since the cell state monitoring circuit unit 25 outputs an upper limit voltage detection signal, the CPU 38
5, “YES” is determined, the process proceeds to step S21, and a regeneration restriction command is output to the vehicle control circuit unit 29, and FIG.
The same adjustment is made as in the case shown in FIG.

【0052】尚、HEVが運転中である場合には、組電
池22に対する充放電電流は大きく変動する。そして、
単位セル23は内部抵抗を有しているので、その内部抵
抗による電圧上昇分が無視できない大きさで現れて、端
子電圧が大きく変動している場合がある。従って、下
限,上限電圧検出信号の出力判定は、単位セル23の一
時的な電圧変化だけで直ちに判定することがないよう
に、例えば、検出信号出力を複数回サンプリングして、
所定の確率で検出信号の出力が得られた場合に有意と判
定する。
When the HEV is operating, the charge / discharge current for the battery pack 22 fluctuates greatly. And
Since the unit cell 23 has an internal resistance, a voltage rise due to the internal resistance appears in a magnitude that cannot be ignored, and the terminal voltage may fluctuate greatly. Therefore, for example, the detection signal output is sampled a plurality of times so that the output determination of the lower limit and upper limit voltage detection signals is not immediately determined only by the temporary voltage change of the unit cell 23.
If the output of the detection signal is obtained with a predetermined probability, it is determined to be significant.

【0053】以上のように調整することで、各単位セル
23の端子電圧は下限電圧Vlと上限電圧Vuとの間に
維持されるが、電圧ばらつきが拡大して行くと、充放電
できる範囲が次第に狭くなってしまう。
By adjusting as described above, the terminal voltage of each unit cell 23 is maintained between the lower limit voltage Vl and the upper limit voltage Vu, but as the voltage variation increases, the chargeable / dischargeable range becomes larger. It gradually narrows.

【0054】そこで、CPU38は、ステップS20,
S21の実行後に再び平均セル電圧VCMを検出し(ステ
ップS22)、単位セル23間の端子電圧のばらつきが
所定レベル以上に拡大しているか否かを判断する(ステ
ップS23)。ここでの判定は、セル状態監視回路部2
5が下限または上限電圧検出信号を出力した場合の出力
確率(一定観測時間内の出力頻度)と、その時の平均セ
ル電圧VCMとに基づいて行う。
Then, the CPU 38 determines in step S20,
After the execution of S21, the average cell voltage VCM is detected again (Step S22), and it is determined whether or not the variation of the terminal voltage between the unit cells 23 has expanded to a predetermined level or more (Step S23). The determination here is made by the cell state monitoring circuit unit 2
5 is based on the output probability (output frequency within a certain observation time) when the lower limit or upper limit voltage detection signal is output and the average cell voltage VCM at that time.

【0055】即ち、下限または上限電圧検出信号の出力
確率が所定の割合を超えた場合、最低セル電圧はVl
に、または最高セル電圧はVuに達したものと見なせる
ので、その時の平均セル電圧VCMとVlまたはVuとの
差から電圧ばらつきを把握することができる。また、平
均セル電圧VCMがVl+VdとVu−Vdとの範囲内で
あるにもかかわらず、上限または下限電圧検出の出力確
率が所定割合を超えたということからばらつきはVdを
上回ったと見なすことができるので、そのような場合に
ばらつき拡大と判定する。
That is, when the output probability of the lower limit or upper limit voltage detection signal exceeds a predetermined ratio, the minimum cell voltage becomes Vl
Or the highest cell voltage can be regarded as having reached Vu, so that the voltage variation can be grasped from the difference between the average cell voltage VCM and Vl or Vu at that time. Further, even though the average cell voltage VCM is within the range of Vl + Vd and Vu-Vd, the variation can be considered to have exceeded Vd since the output probability of the upper limit or lower limit voltage detection has exceeded a predetermined ratio. Therefore, in such a case, it is determined that the variation is enlarged.

【0056】また、ここでのばらつき拡大の判定も、上
述したように単位セル23の内部抵抗による電圧変動の
影響を極力排除することが好ましい。従って、CPU3
8は、電流センサ28によって組電池22に流れる充放
電電流をモニタし、予め把握できる内部抵抗値をデータ
として保持しておくことで内部抵抗による電圧上昇分を
計算して差し引き、単位セル23の純粋な起電力だけに
よって正確にばらつき拡大を判定するようにする。
In this case, it is preferable that the influence of the voltage fluctuation due to the internal resistance of the unit cell 23 is also eliminated as much as possible. Therefore, CPU3
8 monitors the charge / discharge current flowing through the battery pack 22 by the current sensor 28 and holds the internal resistance value that can be grasped in advance as data, thereby calculating and subtracting the voltage rise due to the internal resistance. Variation expansion is accurately determined only by pure electromotive force.

【0057】ステップS23において、CPU38は、
電圧ばらつきが所定レベル以上に拡大したと判定すると
(「YES」)RAM44のフラグ格納領域に調整フラ
グをセットして(ステップS24)、ステップS7に移
行する。ステップS7では、HEVのイグニッションス
イッチがOFFか否かを判断し、OFFではなく運転中
であると判断される場合は(「NO」)ステップS1に
戻る。
In step S23, the CPU 38
If it is determined that the voltage variation has increased to a predetermined level or more ("YES"), an adjustment flag is set in the flag storage area of the RAM 44 (step S24), and the process proceeds to step S7. In step S7, it is determined whether or not the ignition switch of the HEV is OFF. If it is determined that the HEV is not driving but driving ("NO"), the process returns to step S1.

【0058】また、ステップS4,S5において下限,
上限検出信号が何れも出力されていない場合(何れも
「NO」)、CPU38は、その時点で出力制限指令,
回生制御指令を車両制御回路部29に出力していた場合
はその指令を解除してから(ステップS6)ステップS
7に移行する。
In steps S4 and S5, the lower limit,
If none of the upper limit detection signals is output (both are “NO”), the CPU 38 outputs an output limit command,
If the regenerative control command has been output to the vehicle control circuit unit 29, the command is released (step S6), and then step S6
Move to 7.

【0059】即ち、CPU38は、ステップS23にお
いて電圧ばらつきが拡大したと判定しても、HEVが運
転中である場合にはフラグをセットするだけで直ちに調
整動作は行わない。そして、HEVのイグニッションス
イッチがOFFとなり(ステップS7,「YES」)H
EVの運転が停止されると、CPU38は、RAM44
のフラグ格納領域を参照し調整フラグがセットされてい
るか否かを判断する(ステップS8)。調整フラグがセ
ットされていなければ(「NO」)、イグニッションス
イッチが再びONされるまで待機して(ステップS9,
「YES」)、ステップS1に戻る。
That is, even if the CPU 38 determines in step S23 that the voltage variation has increased, if the HEV is in operation, the CPU 38 only sets the flag and does not immediately perform the adjustment operation. Then, the ignition switch of the HEV is turned off (step S7, "YES").
When the operation of the EV is stopped, the CPU 38
It is determined whether or not the adjustment flag is set by referring to the flag storage area (step S8). If the adjustment flag is not set ("NO"), the control waits until the ignition switch is turned on again (step S9,
"YES"), and returns to step S1.

【0060】次に、電圧ばらつきの調整制御について図
6も参照して説明する。図6(a)において、時刻t01
〜t02の期間に最低セル電圧VCL(単位セル23(C
4))が下限電圧Vlを下回った場合に電圧ばらつき拡
大の判定が行われ、ステップS8において調整フラグが
セットされたとする(「YES」)。すると、CPU3
8はステップS10に移行して電圧ばらつきの調整制御
を行う。尚、イグニッションスイッチがOFFされた場
合でも、組電池監視回路部26が以降の調整制御を行う
ことができるようにするため、イグニッションスイッチ
がOFFされても一定期間は各部に電源が供給されるよ
うに、タイマなどが動作するようにHEVが構成されて
いる。
Next, the control for adjusting the voltage variation will be described with reference to FIG. In FIG. 6A, at time t01
The minimum cell voltage VCL (unit cell 23 (C
If 4)) falls below the lower limit voltage Vl, it is assumed that the determination of the voltage variation expansion is made and the adjustment flag is set in step S8 ("YES"). Then, CPU3
8 shifts to step S10 to perform the voltage variation adjustment control. Note that, even when the ignition switch is turned off, in order to allow the battery pack monitoring circuit unit 26 to perform subsequent adjustment control, power is supplied to each unit for a certain period even when the ignition switch is turned off. The HEV is configured so that a timer or the like operates.

【0061】先ず、CPU38は、車両制御回路部29
に充電指令を出力して走行用モータ21に回生電力を発
生させて、組電池22を充電させる(ステップS1
0)。ここで、図6を参照する。図6(a)に示すよう
に、最高セル電圧VCHは単位セル23(C1)であり、
23(C2),23(C3),23(C4)の順に端子
電圧が低くなっている。
First, the CPU 38 controls the vehicle control circuit 29
, A regenerative electric power is generated by the traveling motor 21 to charge the battery pack 22 (step S1).
0). Here, reference is made to FIG. As shown in FIG. 6A, the highest cell voltage VCH is the unit cell 23 (C1),
The terminal voltage decreases in the order of 23 (C2), 23 (C3), and 23 (C4).

【0062】時刻t1において、ステップS10におけ
る充電が開始されると、セルグループ24の平均セル電
圧VCMは上昇する。そして、CPU38は、平均セル電
圧VCMを検出すると(ステップS11)ステップS11
aに移行して、所定電圧Δが確定していれば(「YE
S」)ステップS12に移行し、所定電圧Δが確定して
いなければ(「NO」)ステップS11bに移行する。
At time t1, when the charging in step S10 is started, the average cell voltage VCM of the cell group 24 increases. Then, when detecting the average cell voltage VCM (step S11), the CPU 38 proceeds to step S11.
a, and if the predetermined voltage Δ is determined (“YE
S)) The process proceeds to step S12, and if the predetermined voltage Δ is not determined (“NO”), the process proceeds to step S11b.

【0063】ステップS11b,S11cでは、上記充
電の過程において最高セル電圧VCHが上限電圧Vuに達
した時点での平均セル電圧VCMから所定電圧Δを設定す
る。即ち、図6に示す時刻t11において、最高セル電圧
VCHが上限電圧Vuに達すると、その時点での電圧ばら
つきVxは、上限電圧Vuと平均セル電圧VCMとの差に
よって求めることができる。 Vx=Vu−VCM …(2) そして、所定電圧Δは、例えば電圧ばらつきVxの1/
2に設定する。 Δ=Vx/2=(Vu−VCM)/2 …(3)
In steps S11b and S11c, a predetermined voltage Δ is set from the average cell voltage VCM at the time when the highest cell voltage VCH reaches the upper limit voltage Vu in the charging process. That is, at time t11 shown in FIG. 6, when the maximum cell voltage VCH reaches the upper limit voltage Vu, the voltage variation Vx at that time can be obtained from the difference between the upper limit voltage Vu and the average cell voltage VCM. Vx = Vu−VCM (2) Then, the predetermined voltage Δ is, for example, 1 / (1) of the voltage variation Vx.
Set to 2. Δ = Vx / 2 = (Vu−VCM) / 2 (3)

【0064】以上のようにステップS11cにおいて所
定電圧Δが設定されると、以降、CPU38はステップ
S11aで「YES」と判断してステップS12に移行
し、平均セル電圧VCMが上限電圧Vlに所定電圧Δを加
えた電圧以上となるまで(「YES」)ステップS10
に戻り充電を継続する。
When the predetermined voltage Δ is set in step S11c as described above, the CPU 38 thereafter determines “YES” in step S11a, and proceeds to step S12, in which the average cell voltage VCM is set to the upper limit voltage Vl by a predetermined voltage. Until the voltage becomes equal to or higher than the voltage obtained by adding Δ (“YES”), step S10
Return to and continue charging.

【0065】そして、図6に示す時刻t2において、ス
テップS12で「YES」と判断すると、CPU38
は、車両制御回路部29に充電停止指令を出力して組電
池22に対する充電を停止させる(ステップS13)。
それから、ステップS9と同様にHEVのイグニッショ
ンスイッチがONされるまで待機する(ステップS1
4)。
At time t2 shown in FIG. 6, if "YES" is determined in the step S12, the CPU 38
Outputs a charge stop command to the vehicle control circuit unit 29 to stop charging the battery pack 22 (step S13).
Then, as in step S9, the process waits until the ignition switch of the HEV is turned on (step S1).
4).

【0066】上記のように充電が行われた結果、セルグ
ループ24の単位セル23の内端子電圧が上限電圧Vu
を超えているもの23(C1)〜23(C3)は、対応
するバイパス回路41が作用して放電が行われるので
(図6(c),時刻t11〜t23)端子電圧のばらつきは
次第に収束し、それに伴って平均セル電圧VCMも下降し
て行く。そして、時刻t23において、全ての単位セル2
3の端子電圧が上限電圧Vuを下回った時点で電圧ばら
つきの調整動作は終了する。
As a result of the charging as described above, the inner terminal voltage of the unit cell 23 of the cell group 24 becomes higher than the upper limit voltage Vu.
23 (C1) to 23 (C3) are discharged by the corresponding bypass circuit 41 acting (FIG. 6 (c), time t11 to t23), the variation of the terminal voltage gradually converges. Accordingly, the average cell voltage VCM also decreases. Then, at time t23, all the unit cells 2
When the terminal voltage of the terminal No. 3 falls below the upper limit voltage Vu, the adjustment operation of the voltage variation ends.

【0067】ばらつき調整動作が終了した後、図6に示
す時刻t3において、イグニッションスイッチがONさ
れHEVの運転が再度開始された場合(ステップS1
4,「YES」)、CPU38は、その時点でまた平均
セル電圧VCMを検出する(ステップS15)。そして、
平均セル電圧VCMが制御中心電圧Vmにほぼ等しいか否
かを判断する(ステップS16)。即ち、HEVの運転
開始時には、平均セル電圧VCMが制御中心電圧Vm付近
にある方が、後の充放電制御が行い易くなり望ましいか
らである。
After the variation adjustment operation is completed, at a time t3 shown in FIG. 6, the ignition switch is turned on and the operation of the HEV is started again (step S1).
4, "YES"), and the CPU 38 again detects the average cell voltage VCM at that time (step S15). And
It is determined whether or not the average cell voltage VCM is substantially equal to the control center voltage Vm (Step S16). That is, when the operation of the HEV is started, it is desirable that the average cell voltage VCM be close to the control center voltage Vm because the subsequent charge / discharge control becomes easier.

【0068】ステップS16において、平均セル電圧V
CMと制御中心電圧Vmとの差が大きい場合(VCM>>V
m,「NO」)、CPU38は車両制御回路部29に放
電指令を出力して走行用モータ21を駆動させ組電池2
2を放電させると(ステップS17)ステップS15に
移行し、両者がほぼ等しくなった時点で(ステップS1
6,「YES」)車両制御回路部29に放電停止指令を
出力する(ステップS18)。そして、調整フラグをリ
セットすると(ステップS19)ステップS1に戻る。
In step S16, the average cell voltage V
When the difference between CM and the control center voltage Vm is large (VCM >> V
m, “NO”), the CPU 38 outputs a discharge command to the vehicle control circuit unit 29 to drive the traveling motor 21 to drive the battery pack 2
2 is discharged (step S17), the process proceeds to step S15, and when the two are almost equal (step S1).
6, "YES") A discharge stop command is output to the vehicle control circuit 29 (step S18). When the adjustment flag is reset (step S19), the process returns to step S1.

【0069】尚、本実施例では、端子電圧のばらつき拡
大判定を下限電圧側で行ったが、上限電圧側でばらつき
拡大判定を行った場合も電圧ばらつきの調整制御は全く
同様に行われる。
In this embodiment, the determination of the variation in the terminal voltage is performed on the lower limit voltage side. However, when the determination of the variation on the upper limit voltage is performed, the adjustment control of the voltage variation is performed in exactly the same manner.

【0070】以上のように本実施例によれば、リチウム
二次電池からなる単位セル23を複数個直列に接続した
組電池22を、HEVの走行用モータ21を駆動するた
めの駆動用バッテリに適用し、組電池監視回路部26の
CPU38は、セル状態監視回路部25のコンパレータ
31U,31Lが上限電圧Vuを上回った単位セル2
3、または、下限電圧Vlを下回った単位セル23を検
出した場合に、組電池22からの放電,または充電が優
先して行われるように車両制御回路部29を介して走行
用モータ21の駆動を制御し、セルグループ24を構成
する各単位セル23の端子電圧ばらつきが所定レベル以
上に拡大したと判定すると、その平均単位セル電圧VCM
が上限電圧Vuを所定電圧Δだけ上回るまで充電して端
子電圧のばらつきを調整するようにした。
As described above, according to the present embodiment, the assembled battery 22 in which a plurality of unit cells 23 each composed of a lithium secondary battery are connected in series is used as a driving battery for driving the traveling motor 21 of the HEV. The CPU 38 of the battery pack monitoring circuit unit 26 applies the unit cell 2 whose comparators 31U and 31L of the cell state monitoring circuit unit 25 have exceeded the upper limit voltage Vu.
3 or drive of the traveling motor 21 via the vehicle control circuit 29 so that when the unit cell 23 which is lower than the lower limit voltage Vl is detected, the discharging or charging from the battery pack 22 is performed with priority. Is determined, and it is determined that the terminal voltage variation of each unit cell 23 constituting the cell group 24 has expanded to a predetermined level or more, the average unit cell voltage VCM
Is adjusted to exceed the upper limit voltage Vu by a predetermined voltage Δ to adjust the variation in terminal voltage.

【0071】そして、端子電圧が上限電圧Vuを上回っ
ている単位セル23は、バイパス回路41により上限電
圧Vuを下回るまで放電されるようになり、その結果、
前記セルグループ24を構成する各単位セル23の端子
電圧は何れも上限電圧Vu付近となるように揃えられ
る、従って、端子電圧のばらつきを確実に解消すること
ができる。
Then, the unit cell 23 whose terminal voltage is higher than the upper limit voltage Vu is discharged by the bypass circuit 41 until the terminal voltage becomes lower than the upper limit voltage Vu.
The terminal voltages of the unit cells 23 constituting the cell group 24 are all adjusted so as to be near the upper limit voltage Vu. Therefore, it is possible to surely eliminate the variations in the terminal voltages.

【0072】また、電圧検出器42は、電圧検出をセル
グループ24毎に行い、CPU38は、電圧ばらつきが
拡大したことをコンパレータ31U,31Lによる検出
結果とセルグループ24の平均単位セル電圧VCMとに基
づいて判定するので、従来とは異なり、各単位セル23
毎に電圧を検出する必要がなく装置の規模が大型化する
ことを防止できる。
Further, the voltage detector 42 performs voltage detection for each cell group 24, and the CPU 38 determines that the voltage variation has increased based on the detection results by the comparators 31U and 31L and the average unit cell voltage VCM of the cell group 24. Therefore, unlike the related art, each unit cell 23
It is not necessary to detect the voltage every time, and it is possible to prevent an increase in the size of the device.

【0073】更に、本実施例によれば、組電池22をH
EVの駆動用バッテリとして用いたので、高い電圧出力
を得るために多くの単位セル23を直列接続して構成さ
れる駆動用バッテリの使用効率を十分向上させることが
できる。そして、高いエネルギ密度を有するが、より厳
密な過充電,過放電対策が必要とされるリチウム電池を
単位セル23とする組電池22に適用したので、リチウ
ム電池の電圧ばらつきを調整して安全に制御した上で、
その電池の性能を十分に引出して活用することができ
る。
Further, according to the present embodiment, the battery pack 22 is
Since the drive battery is used as an EV drive battery, the efficiency of use of the drive battery formed by connecting many unit cells 23 in series to obtain a high voltage output can be sufficiently improved. Further, since the present invention is applied to the battery pack 22 having a lithium cell having a high energy density but requiring more strict measures for overcharge and overdischarge as the unit cell 23, the voltage variation of the lithium battery can be adjusted to safely. Under control,
The performance of the battery can be fully utilized and utilized.

【0074】加えて、本実施例によれば、コンパレータ
31U,31Lの検出信号を、セルグループ24毎に各
単位セル23についての論理和信号としてCPU38に
出力するので、CPU38に対する出力信号数が1セル
グループ24につき2つとなり、信号線の数を削減する
ことができる。そして、コンパレータ31U,31L及
びバイパス回路41を各単位セル23に常時接続し、コ
ンパレータ31U,31Lに、単位セル23より動作用
電源を供給するようにした。更に、セル状態監視回路部
25を、コンパレータ,基準電圧源,論理回路素子やト
ランジスタなどで構成したので、動作時の消費電流が小
さく、動作用電源をセルグループ24から十分に得るこ
とが可能である。従って、電源線を外部から長く引回す
必要がなく配線を簡略化することができる。また、通電
電流の容量が比較的大であるバイパス回路41以外はI
C化が可能な部品によって構成したので、IC化するこ
とで装置全体の構成を小さくできコストも削減できる。
In addition, according to the present embodiment, the detection signals of the comparators 31U and 31L are output to the CPU 38 as a logical sum signal for each unit cell 23 for each cell group 24, so that the number of output signals to the CPU 38 is one. The number is two per cell group 24, and the number of signal lines can be reduced. Then, the comparators 31U and 31L and the bypass circuit 41 are always connected to each unit cell 23, and the comparator 31U and 31L are supplied with operating power from the unit cell 23. Further, since the cell state monitoring circuit unit 25 is composed of a comparator, a reference voltage source, a logic circuit element, a transistor, and the like, current consumption during operation is small, and sufficient operation power can be obtained from the cell group 24. is there. Therefore, the power supply line does not need to be extended from the outside for a long time, and the wiring can be simplified. In addition, except for the bypass circuit 41 having a relatively large current carrying capacity, I
Since the components are configured by components that can be converted to C, the configuration of the entire device can be reduced and the cost can be reduced by using an IC.

【0075】また、CPU38は、所定電圧Δを、充電
の過程においてコンパレータ31Uが上限電圧Vuを上
回った単位セル23を検出した時点での平均単位セル電
圧VCMから求めた電圧ばらつきVxに基づいて設定する
ので、電圧のばらつき度合いを正確に把握して単位セル
23の端子電圧ばらつきを極力均等化するように充電を
行うことができ、電圧ばらつきの調整を一層確実に行う
ことが可能となる。
The CPU 38 sets the predetermined voltage Δ based on the voltage variation Vx obtained from the average unit cell voltage VCM at the time when the comparator 31U detects the unit cell 23 exceeding the upper limit voltage Vu in the charging process. Therefore, it is possible to accurately grasp the degree of voltage variation and perform charging so as to equalize the terminal voltage variation of the unit cell 23 as much as possible, and it is possible to more reliably adjust the voltage variation.

【0076】そして、本実施例によれば、CPU38
は、端子電圧のばらつき調整制御を、HEVのイグニッ
ションスイッチがOFFとなり走行用モータ21の駆動
が停止している場合に行うようにした。即ち、大半の車
両は走行している期間よりも停止している期間が長いた
め、その停止期間にばらつき調整を十分に行うことがで
き、バイパス回路41の電流容量を小さく設定すること
が可能となってコストをより削減することができる。ま
た、組電池22と走行用モータ21との間で大電流によ
る充放電が行われない期間にばらつき調整制御を行うこ
とで、組電池22の電圧変動がない状態で正確な調整を
行うことができる。更に、ばらつき調整制御がHEVの
走行に影響を与えることを防止できる。
According to the present embodiment, the CPU 38
In Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-207, the terminal voltage variation adjustment control is performed when the ignition switch of the HEV is turned off and the driving of the traveling motor 21 is stopped. That is, since most vehicles have a longer period of stoppage than a period of travel, variation adjustment can be sufficiently performed during the stop period, and the current capacity of the bypass circuit 41 can be set smaller. Cost can be further reduced. In addition, by performing the variation adjustment control during a period in which charging and discharging with a large current is not performed between the assembled battery 22 and the traveling motor 21, accurate adjustment can be performed without voltage fluctuation of the assembled battery 22. it can. Further, it is possible to prevent the variation adjustment control from affecting the traveling of the HEV.

【0077】更にまた、CPU38は、走行用モータ2
1の駆動が開始される場合に、セルグループ24の平均
単位セル電圧VCMが上限電圧Vuと下限電圧Vlとの間
にある制御中心電圧Vmの近傍となるように調整制御を
行う。即ち、走行用モータ21の駆動が開始される場合
の初期状態として、セルグループ24の平均セル電圧V
CMは、上限電圧Vuや下限電圧Vlよりある程度離れた
レベルにある(例えば、両者の略中間のレベル)方がそ
の後の充放電制御が行い易く有利となる。従って、斯様
に制御することで、組電池22の充放電制御をより行い
易くすることができる。
Further, the CPU 38 controls the driving motor 2
When the driving of No. 1 is started, the adjustment control is performed so that the average unit cell voltage VCM of the cell group 24 becomes close to the control center voltage Vm between the upper limit voltage Vu and the lower limit voltage Vl. That is, the average cell voltage V of the cell group 24 is set as an initial state when the driving of the traveling motor 21 is started.
It is advantageous that the CM is at a level that is somewhat distant from the upper limit voltage Vu and the lower limit voltage Vl (for example, a level approximately intermediate between the two), since subsequent charge / discharge control is easier to perform. Therefore, by performing such control, the charge / discharge control of the battery pack 22 can be more easily performed.

【0078】本発明は上記し且つ図面に記載した実施例
にのみ限定されるものではなく、次のような変形または
拡張が可能である。1セルグループ当たりの単位セルの
直列接続数は“6”に限ることはなく、組電池を構成す
る全ての単位セルを含むものであっても良い。但し、セ
ル状態監視回路部25に使用される素子の耐圧などの問
題から、単位セル23が平均電圧3.6Vのリチウム電
池の場合は、4〜6直列が適当であると考えられる。ま
た、低コスト化や小型化などを目的としてセル情報監視
回路部25等をIC化する場合には、耐圧の点から6直
列が限度であると考えられる。一般に、過充電に比較し
て過放電は問題が大きくないので、コストとのトレード
オフによって過放電に対するコンパレータ31L側の構
成を省略しても良い。この場合でも、ばらつき調整制御
は同様に行うことが可能であり、過放電については、セ
ルグループ電圧のみによってもある程度制御することが
できる。
The present invention is not limited to the embodiment described above and shown in the drawings, and the following modifications or extensions are possible. The number of unit cells connected in series per cell group is not limited to “6”, and may include all unit cells constituting the battery pack. However, when the unit cell 23 is a lithium battery having an average voltage of 3.6 V, it is considered that 4 to 6 series are appropriate in view of the problem of the withstand voltage of the element used in the cell state monitoring circuit unit 25 and the like. In the case where the cell information monitoring circuit unit 25 or the like is formed into an IC for the purpose of cost reduction or miniaturization, it is considered that the limit of six series is from the viewpoint of withstand voltage. In general, overdischarge is not a big problem compared to overcharge, so the configuration of the comparator 31L for overdischarge may be omitted by trade-off with cost. Even in this case, the variation adjustment control can be similarly performed, and overdischarge can be controlled to some extent only by the cell group voltage.

【0079】上限検出信号,下限検出信号の論理レベル
は、例えば、通常状態ではハイレベル,検出時にロウレ
ベルとしても良い。但し、ハイレベルの場合は動作電流
が流れて単位セルを僅かに放電させることになるので、
残存容量が少ない状態にある下限検出の場合は、論理レ
ベルをロウとするのが好ましい。所定電圧Δの設定は
(3)式に限らず、電圧ばらつきVxの範囲内で適宜設
定したり、或いは、電圧ばらつきVxを超える電圧に設
定しても良い。ステップS9において「YES」と判断
した場合も、ステップS15に移行するようにしても良
い。その際、平均セル電圧VCMが制御中心電圧Vmを下
回っている可能性が想定される場合には、ステップS1
6以降で充電指令を出力する処理を追加すれば良い。
The logic levels of the upper limit detection signal and the lower limit detection signal may be, for example, a high level in a normal state and a low level at the time of detection. However, in the case of the high level, the operating current flows to slightly discharge the unit cell.
In the case of the lower limit detection in which the remaining capacity is small, it is preferable to set the logic level to low. The setting of the predetermined voltage Δ is not limited to the expression (3), and may be appropriately set within the range of the voltage variation Vx, or may be set to a voltage exceeding the voltage variation Vx. If it is determined “YES” in step S9, the process may proceed to step S15. At this time, if it is assumed that the average cell voltage VCM may be lower than the control center voltage Vm, step S1
It is sufficient to add a process of outputting a charge command after step 6.

【0080】単位セルは、リチウム電池に限らず、鉛電
池やニッケル系電池であっても同様に適用が可能であ
る。これらの二次電池は、前述したように過充電や過放
電に対して強いためリチウム電池ほど厳密な電圧制御は
不要であるが、本発明を適用することで組電池としての
性能や寿命を向上させることが期待できる。また、複数
の単位セルをの直列接続したグループを複数並列に接続
してなるセルモジュールに適用しても良い。電気自動車
やHEVに限ることなく、その他、ノート型パーソナル
コンピュータや携帯用VTR等の小形民生機器や電力貯
蔵用の二次電池設備などのように、複数の単位セルを直
列に接続して構成されるバッテリを使用するものであれ
ば適用が可能である。
The unit cell is not limited to a lithium battery, but may be a lead battery or a nickel battery as well. As described above, these secondary batteries are more resistant to overcharging and overdischarging, and thus require less strict voltage control than lithium batteries.However, by applying the present invention, the performance and life as an assembled battery are improved. We can expect to do. Further, the present invention may be applied to a cell module in which a plurality of unit cells connected in series are connected in parallel. It is not limited to electric vehicles and HEVs, but is also constructed by connecting a plurality of unit cells in series, such as small consumer devices such as notebook personal computers and portable VTRs, and secondary battery facilities for power storage. Any battery that uses a battery can be applied.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明をHEVの駆動用バッテリに使用される
組電池に適用した一実施例であり、セル状態監視回路部
を中心とする詳細な電気的構成を示す図
FIG. 1 shows an embodiment in which the present invention is applied to an assembled battery used as a driving battery of an HEV, and is a diagram showing a detailed electric configuration centering on a cell state monitoring circuit unit.

【図2】HEVの走行用モータを駆動するための電気的
構成を概略的に示す機能ブロック図
FIG. 2 is a functional block diagram schematically showing an electric configuration for driving a traveling motor of the HEV.

【図3】組電池制御回路部のCPUによる制御内容を示
すフローチャート(その1)
FIG. 3 is a flowchart showing control contents of a CPU of a battery pack control circuit unit (part 1).

【図4】組電池制御回路部のCPUによる制御内容を示
すフローチャート(その2)
FIG. 4 is a flowchart illustrating control performed by a CPU of a battery pack control circuit (part 2);

【図5】HEVの走行時において、1つのセルグループ
における単位セルの電圧が変化する状態の一例を示す図
FIG. 5 is a diagram showing an example of a state in which a voltage of a unit cell in one cell group changes during traveling of an HEV.

【図6】セルグループに対して端子電圧のばらつき調整
制御を行う場合における、各単位セルの端子電圧変化を
示す図
FIG. 6 is a diagram showing a terminal voltage change of each unit cell in a case where terminal voltage variation adjustment control is performed on a cell group.

【図7】従来技術を示す図2相当図FIG. 7 is a diagram corresponding to FIG. 2 showing a conventional technique.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

21は走行用モータ(負荷)、22は組電池、23は単
位セル、24はセルグループ、26は組電池制御回路部
(充放電制御手段)、27U,27Lは信号線、31U
はコンパレータ(上限電圧検出手段)、31Lはコンパ
レータ(下限電圧検出手段)、38はCPU、41はバ
イパス回路(放電手段)、42は電圧検出器(電圧検出
手段)を示す。
21 is a traveling motor (load), 22 is an assembled battery, 23 is a unit cell, 24 is a cell group, 26 is an assembled battery control circuit (charge / discharge control means), 27U and 27L are signal lines, and 31U.
Denotes a comparator (upper limit voltage detecting means), 31L denotes a comparator (lower limit voltage detecting means), 38 denotes a CPU, 41 denotes a bypass circuit (discharging means), and 42 denotes a voltage detector (voltage detecting means).

Claims (17)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 二次電池からなる単位セルを複数個直列
に接続して構成される組電池について、各単位セルの端
子電圧が上限電圧を上回ったことを検出するための上限
電圧検出手段と、 この上限電圧検出手段が上限電圧を上回ったことを検出
した単位セルを放電させるように構成される放電手段
と、 前記組電池を構成する単位セルの幾つかよりなるセルグ
ループの電圧を検出する電圧検出手段と、 前記組電池と負荷との間で行われる充放電を制御する充
放電制御手段とを備え、 前記充放電制御手段は、前記上限電圧検出手段が上限電
圧を上回った単位セルを検出した場合は、前記組電池か
らの放電が優先して行われるように前記負荷の駆動を制
御すると共に、前記上限電圧検出手段による検出結果と
前記電圧検出手段によって検出される電圧より求められ
る前記セルグループの平均単位セル電圧とに基づいて、
該セルグループを構成する各単位セルの端子電圧のばら
つきが所定レベル以上に拡大したと判定した場合は、該
セルグループの平均単位セル電圧が前記上限電圧を所定
電圧だけ上回るまで充電することで前記端子電圧のばら
つきを調整するように制御することを特徴とする組電池
の電圧調整装置。
1. An upper limit voltage detecting means for detecting that a terminal voltage of each unit cell exceeds an upper limit voltage for an assembled battery formed by connecting a plurality of unit cells each formed of a secondary battery in series. A discharge unit configured to discharge the unit cell that has detected that the upper limit voltage has exceeded the upper limit voltage; and a voltage of a cell group including some of the unit cells constituting the battery pack is detected. Voltage detection means, comprising: a charge / discharge control means for controlling charge / discharge performed between the battery pack and the load, wherein the charge / discharge control means includes a unit cell in which the upper limit voltage detection means exceeds an upper limit voltage. If it is detected, the driving of the load is controlled so that the discharging from the battery pack is performed with priority, and the detection result of the upper limit voltage detecting means and the voltage detected by the voltage detecting means are controlled. Based on the average unit cell voltage of more the cell group obtained,
When it is determined that the variation in the terminal voltage of each unit cell constituting the cell group has expanded to a predetermined level or more, the charging is performed until the average unit cell voltage of the cell group exceeds the upper limit voltage by a predetermined voltage. A voltage adjustment device for a battery pack, wherein the voltage adjustment device performs control so as to adjust variation in terminal voltage.
【請求項2】 前記上限電圧検出手段の検出信号は、前
記セルグループ毎に、各単位セルについての論理和信号
として前記充放電制御手段に出力されることを特徴とす
る請求項1記載の組電池の電圧調整装置。
2. The set according to claim 1, wherein the detection signal of said upper limit voltage detection means is output to said charge / discharge control means as a logical sum signal for each unit cell for each of said cell groups. Battery voltage regulator.
【請求項3】 前記上限電圧検出手段及び前記放電手段
は、各単位セルに常時接続されており、 前記上限電圧検出手段は、単位セル,セルグループまた
は組電池の何れかより動作用電源が供給されることを特
徴とする請求項1または2記載の組電池の電圧調整装
置。
3. The upper limit voltage detecting means and the discharging means are always connected to each unit cell, and the upper limit voltage detecting means is supplied with operating power from any of the unit cells, the cell group or the assembled battery. 3. The voltage regulator for a battery pack according to claim 1, wherein the voltage is adjusted.
【請求項4】 各単位セルの端子電圧が下限電圧を下回
ったことを検出するための下限電圧検出手段を備え、 前記充放電制御手段は、前記下限電圧検出手段が下限電
圧を下回った単位セルを検出した場合は、前記組電池に
対する充電が優先して行われるように前記負荷の駆動を
制御すると共に、前記下限電圧検出手段による検出結果
と前記電圧検出手段によって検出される電圧より求めら
れる前記セルグループの平均単位セル電圧とに基づい
て、該セルグループを構成する各単位セルの端子電圧の
ばらつきが所定レベル以上に拡大したと判定した場合に
も、前記端子電圧のばらつきを調整するように制御する
ことを特徴とする請求項1乃至3の何れかに記載の組電
池の電圧調整装置。
4. A charge / discharge control means for detecting that a terminal voltage of each unit cell has fallen below a lower limit voltage, wherein the charge / discharge control means comprises a unit cell having a lower limit voltage fall below the lower limit voltage. Is detected, the drive of the load is controlled so that the charging of the battery pack is performed with priority, and the voltage obtained by the detection result by the lower limit voltage detection means and the voltage detected by the voltage detection means is obtained. Based on the average unit cell voltage of the cell group, even when it is determined that the variation of the terminal voltage of each unit cell constituting the cell group has expanded to a predetermined level or more, the variation of the terminal voltage is adjusted. The voltage controller for a battery pack according to any one of claims 1 to 3, wherein the voltage controller controls the voltage.
【請求項5】 前記下限電圧検出手段の検出信号は、前
記セルグループ毎に、各単位セルについての論理和信号
として前記充放電制御手段に出力されることを特徴とす
る請求項4記載の組電池の電圧調整装置。
5. The set according to claim 4, wherein the detection signal of said lower limit voltage detection means is output to said charge / discharge control means as a logical sum signal for each unit cell for each of said cell groups. Battery voltage regulator.
【請求項6】 前記下限電圧検出手段は、各単位セルに
常時接続されており、単位セル,セルグループまたは組
電池の何れかより動作用電源が供給されることを特徴と
する請求項5または6記載の組電池の電圧調整装置。
6. The apparatus according to claim 5, wherein said lower limit voltage detecting means is always connected to each unit cell, and is supplied with operating power from any one of the unit cell, the cell group and the battery pack. 7. The voltage adjusting device for an assembled battery according to 6.
【請求項7】 前記充放電制御手段は、前記端子電圧の
ばらつきを調整する場合は、前記所定電圧を、充電の過
程において上限電圧検出手段が上限電圧を上回った単位
セルを検出した時点での平均単位セル電圧から求めた電
圧ばらつきに基づいて設定することを特徴とする請求項
1乃至6の何れかに記載の組電池の電圧調整装置。
7. The charge / discharge control means, when adjusting the variation of the terminal voltage, adjusts the predetermined voltage at the time when the upper limit voltage detecting means detects a unit cell exceeding the upper limit voltage in a charging process. 7. The voltage adjusting device for an assembled battery according to claim 1, wherein the voltage is set based on a voltage variation obtained from an average unit cell voltage.
【請求項8】 前記充放電制御手段は、前記端子電圧の
ばらつき調整制御を、前記負荷の駆動が停止している場
合に行うことを特徴とする請求項1乃至7の何れかに組
電池の電圧調整装置。
8. The battery pack according to claim 1, wherein the charge / discharge control means performs the terminal voltage variation adjustment control when the driving of the load is stopped. Voltage regulator.
【請求項9】 前記充放電制御手段は、前記負荷の駆動
が開始される場合に、前記セルグループの平均単位セル
電圧が前記上限電圧と前記下限電圧との間にある制御中
心電圧の近傍となるように調整制御を行うことを特徴と
する請求項8記載の組電池の電圧調整装置。
9. The charge / discharge control means, wherein when the driving of the load is started, an average unit cell voltage of the cell group is set close to a control center voltage between the upper limit voltage and the lower limit voltage. The voltage adjustment device for a battery pack according to claim 8, wherein the adjustment control is performed so as to be as follows.
【請求項10】 前記単位セルは、リチウム電池である
ことを特徴とする請求項1乃至9の何れかに記載の組電
池の電圧調整装置。
10. The voltage adjusting device for an assembled battery according to claim 1, wherein the unit cell is a lithium battery.
【請求項11】 前記組電池は、電気自動車またはハイ
ブリッド電気自動車のの駆動用バッテリとして用いられ
ることを特徴とする請求項1乃至10の何れかに記載の
組電池の電圧調整装置。
11. The voltage adjusting device for an assembled battery according to claim 1, wherein the assembled battery is used as a driving battery of an electric vehicle or a hybrid electric vehicle.
【請求項12】 前記充放電制御手段は、自動車のイグ
ニッションスイッチがOFFとなった場合に、前記端子
電圧のばらつき調整制御を行うことを特徴とする請求項
11記載の電圧調整装置。
12. The voltage adjustment device according to claim 11, wherein the charge / discharge control means performs the terminal voltage variation adjustment control when an ignition switch of the vehicle is turned off.
【請求項13】 二次電池からなる単位セルを複数個直
列に接続して構成される組電池について、端子電圧が上
限電圧を上回ったことを上限電圧検出手段が検出した単
位セルを放電手段により放電させ、前記組電池を構成す
る単位セルの幾つかよりなるセルグループの電圧を電圧
検出手段によって検出し、 前記上限電圧検出手段が上限電圧を上回った単位セルを
検出した場合は、充放電制御手段が前記組電池からの放
電が優先して行われるように該組電池に接続されている
負荷の駆動を制御し、 前記上限電圧検出手段による検出結果と前記電圧検出手
段によって検出される電圧より求められる前記セルグル
ープの平均単位セル電圧とに基づいて、該セルグループ
を構成する各単位セルの端子電圧のばらつきが所定レベ
ル以上に拡大したと前記充放電制御手段が判定した場合
は、該セルグループの平均単位セル電圧が前記上限電圧
を所定電圧だけ上回るまで充電することで前記端子電圧
のばらつきを調整することを特徴とする組電池の電圧調
整方法。
13. A battery pack comprising a plurality of unit cells each comprising a secondary battery connected in series, wherein the unit cell whose upper limit voltage detecting means detects that the terminal voltage has exceeded the upper limit voltage is discharged by the discharging means. Discharging, detecting the voltage of a cell group consisting of some of the unit cells constituting the assembled battery by voltage detecting means, and controlling the charge and discharge when the upper limit voltage detecting means detects the unit cell exceeding the upper limit voltage. The means controls the driving of the load connected to the battery pack so that the discharge from the battery pack is performed preferentially. Based on the calculated average unit cell voltage of the cell group, the variation of the terminal voltage of each unit cell constituting the cell group has expanded to a predetermined level or more. A voltage adjustment method for a battery pack, comprising: adjusting the variation of the terminal voltage by charging until the average unit cell voltage of the cell group exceeds the upper limit voltage by a predetermined voltage when the discharge control unit determines. .
【請求項14】 各単位セルの端子電圧が下限電圧を下
回ったことを下限電圧検出手段によって検出し、 前記下限電圧検出手段が下限電圧を下回った単位セルを
検出した場合は、前記充放電制御手段が前記組電池に対
する充電が優先して行われるように前記負荷の駆動を制
御し、 前記下限電圧検出手段による検出結果と前記電圧検出手
段によって検出される電圧より求められる前記セルグル
ープの平均単位セル電圧とに基づいて、前記充放電制御
手段が該セルグループを構成する各単位セルの端子電圧
のばらつきが所定レベル以上に拡大したと判定した場合
にも、前記端子電圧のばらつきを調整することを特徴と
する請求項13記載の組電池の電圧調整方法。
14. The charge / discharge control, wherein the lower-limit voltage detector detects that the terminal voltage of each unit cell has fallen below the lower-limit voltage, and when the lower-limit voltage detector detects a unit cell having fallen below the lower-limit voltage, Means for controlling the driving of the load so that charging of the battery pack is performed with priority, and an average unit of the cell group obtained from a detection result by the lower limit voltage detection means and a voltage detected by the voltage detection means. Adjusting the variation of the terminal voltage even when the charging / discharging control means determines that the variation of the terminal voltage of each unit cell constituting the cell group has expanded to a predetermined level or more based on the cell voltage. 14. The method for adjusting the voltage of a battery pack according to claim 13, wherein:
【請求項15】 前記充放電制御手段は、前記端子電圧
のばらつきを調整する場合は、前記所定電圧を、充電の
過程において上限電圧検出手段が上限電圧を上回った単
位セルを検出した時点での平均単位セル電圧から求めた
電圧ばらつきに基づいて設定することを特徴とする請求
項13または14記載の組電池の電圧調整方法。
15. The charge / discharge control unit, when adjusting the variation of the terminal voltage, adjusts the predetermined voltage at the time when the upper limit voltage detecting unit detects a unit cell exceeding the upper limit voltage in a charging process. The voltage adjustment method for a battery pack according to claim 13 or 14, wherein the setting is performed based on a voltage variation obtained from the average unit cell voltage.
【請求項16】 前記充放電制御手段は、前記端子電圧
のばらつき調整制御を、前記負荷の駆動が停止している
場合に行うことを特徴とする請求項13乃至15の何れ
かに組電池の電圧調整方法。
16. The assembled battery according to claim 13, wherein said charge / discharge control means performs said terminal voltage variation adjustment control when said driving of said load is stopped. Voltage adjustment method.
【請求項17】 前記充放電制御手段は、前記負荷の駆
動が開始される場合に、平均単位セル電圧が前記上限電
圧と前記下限電圧との間にある制御中心電圧の近傍とな
るように調整制御を行うことを特徴とする請求項16記
載の組電池の電圧調整方法。
17. The charge / discharge control means adjusts an average unit cell voltage to be near a control center voltage between the upper limit voltage and the lower limit voltage when driving of the load is started. The method according to claim 16, wherein the control is performed.
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