JP2003284253A - 二次電池の容量調整方式 - Google Patents
二次電池の容量調整方式Info
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- JP2003284253A JP2003284253A JP2002079886A JP2002079886A JP2003284253A JP 2003284253 A JP2003284253 A JP 2003284253A JP 2002079886 A JP2002079886 A JP 2002079886A JP 2002079886 A JP2002079886 A JP 2002079886A JP 2003284253 A JP2003284253 A JP 2003284253A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 組電池を構成する二次電池の個数が多い場合
でも各二次電池の容量を略均一に調整することができる
容量調整方式を提供する。 【解決手段】 単電池の個々の開放電圧値を取得し（Ｓ
２０１〜２０４）、目標電圧値＝（最大電圧値Ａ＋最小
電圧値Ｂ）／２を演算し、全単電池について、偏差＝
（開放電圧値−目標電圧値）を演算して、各単電池の調
整量を演算する（Ｓ２０６〜２２０）。所定時間毎に、
調整対象の単電池に対し、演算した調整量の調整を行
う。調整可能範囲で全単電池の容量調整ができる。
でも各二次電池の容量を略均一に調整することができる
容量調整方式を提供する。 【解決手段】 単電池の個々の開放電圧値を取得し（Ｓ
２０１〜２０４）、目標電圧値＝（最大電圧値Ａ＋最小
電圧値Ｂ）／２を演算し、全単電池について、偏差＝
（開放電圧値−目標電圧値）を演算して、各単電池の調
整量を演算する（Ｓ２０６〜２２０）。所定時間毎に、
調整対象の単電池に対し、演算した調整量の調整を行
う。調整可能範囲で全単電池の容量調整ができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は二次電池の容量調整
方式に係り、特に、複数の二次電池の容量を電圧値によ
り調整する容量調整方式に関する。
方式に係り、特に、複数の二次電池の容量を電圧値によ
り調整する容量調整方式に関する。
【０００２】
【従来の技術】リチウム二次電池等の単電池が複数個直
列に接続された組電池では、充放電を繰り返したり放置
すると、各単電池の特性により容量に差が生じてくる。
この状態で組電池を使用すると、過放電、過充電となる
単電池が発生し、組電池全体の寿命が短くなってしま
う。このため、各単電池の容量を調整し、均一化するこ
とが必要となっている。各単電池の容量を均一化するに
は、他より容量の大きい単電池を放電させる方法があ
り、その調整量は、例えば、特開平１１−２３４９１７
号公報に開示されているように、単電池の個々の開放電
圧値と全単電池の平均値との偏差から決定する方式が一
般的であった。
列に接続された組電池では、充放電を繰り返したり放置
すると、各単電池の特性により容量に差が生じてくる。
この状態で組電池を使用すると、過放電、過充電となる
単電池が発生し、組電池全体の寿命が短くなってしま
う。このため、各単電池の容量を調整し、均一化するこ
とが必要となっている。各単電池の容量を均一化するに
は、他より容量の大きい単電池を放電させる方法があ
り、その調整量は、例えば、特開平１１−２３４９１７
号公報に開示されているように、単電池の個々の開放電
圧値と全単電池の平均値との偏差から決定する方式が一
般的であった。
【０００３】具体的には、組電池に充放電電流が流れて
いない休止状態で全単電池の開放電圧値を測定してその
値から全単電池の平均電圧値を演算し、平均電圧値より
高い単電池についてその開放電圧値から残存容量を演算
して単電池の残存容量と全単電池の平均電圧値で定めら
れる残存容量との偏差の電気量を調整量として、当該調
整量に相当する時間の間、単電池を容量調整用のバイパ
ス抵抗に放電させる容量調整方式が採られている。充電
時にバイパス抵抗に放電させると、バイパス抵抗に流れ
る電流分単電池に流れる充電電流が少なくなり、放電時
にバイパス抵抗に放電させると、バイパス抵抗に流れる
電流分単電池に流れる放電電流が多くなるだけであり、
充放電中でも各単電池の残存容量の偏差を少なくする容
量調整を行うことができる。
いない休止状態で全単電池の開放電圧値を測定してその
値から全単電池の平均電圧値を演算し、平均電圧値より
高い単電池についてその開放電圧値から残存容量を演算
して単電池の残存容量と全単電池の平均電圧値で定めら
れる残存容量との偏差の電気量を調整量として、当該調
整量に相当する時間の間、単電池を容量調整用のバイパ
ス抵抗に放電させる容量調整方式が採られている。充電
時にバイパス抵抗に放電させると、バイパス抵抗に流れ
る電流分単電池に流れる充電電流が少なくなり、放電時
にバイパス抵抗に放電させると、バイパス抵抗に流れる
電流分単電池に流れる放電電流が多くなるだけであり、
充放電中でも各単電池の残存容量の偏差を少なくする容
量調整を行うことができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た単電池の個々の開放電圧値と全単電池の平均電圧値と
の偏差から調整量を決定する方式では、組電池を構成す
る単電池の個数が増えると、図６に示すように、全単電
池のうち最大電圧値Ａと最小電圧値Ｂとの電圧差が大き
くなると共に、平均電圧値が（最大電圧値Ａ＋最小電圧
値Ｂ）／２から最大電圧値Ａ側又は最小電圧値Ｂ側に偏
ることで、最大電圧値Ａ又は最小電圧値Ｂと平均電圧値
との電圧差が単電池の調整の可能な調整量の範囲を越え
てしまうため、それらの単電池の容量が調整されず、結
果として特定の単電池の容量が他の単電池の容量と異な
って行く、という問題がある。
た単電池の個々の開放電圧値と全単電池の平均電圧値と
の偏差から調整量を決定する方式では、組電池を構成す
る単電池の個数が増えると、図６に示すように、全単電
池のうち最大電圧値Ａと最小電圧値Ｂとの電圧差が大き
くなると共に、平均電圧値が（最大電圧値Ａ＋最小電圧
値Ｂ）／２から最大電圧値Ａ側又は最小電圧値Ｂ側に偏
ることで、最大電圧値Ａ又は最小電圧値Ｂと平均電圧値
との電圧差が単電池の調整の可能な調整量の範囲を越え
てしまうため、それらの単電池の容量が調整されず、結
果として特定の単電池の容量が他の単電池の容量と異な
って行く、という問題がある。
【０００５】本発明は上記事案に鑑み、組電池を構成す
る二次電池の個数が多い場合でも各二次電池の容量を略
均一に調整することができる容量調整方式を提供するこ
とを課題とする。
る二次電池の個数が多い場合でも各二次電池の容量を略
均一に調整することができる容量調整方式を提供するこ
とを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、複数の二次電池の容量を電圧値により調
整する容量調整方式において、前記二次電池の個々の開
放電圧値と、前記開放電圧値のうち最大電圧値Ａに最小
電圧値Ｂを加えた電池値の１／ｘ（ただし、ｘは（Ａ＋
Ｂ）／Ａと（Ａ＋Ｂ）／Ｂとの間の定数）との偏差から
調整量を演算する。
に、本発明は、複数の二次電池の容量を電圧値により調
整する容量調整方式において、前記二次電池の個々の開
放電圧値と、前記開放電圧値のうち最大電圧値Ａに最小
電圧値Ｂを加えた電池値の１／ｘ（ただし、ｘは（Ａ＋
Ｂ）／Ａと（Ａ＋Ｂ）／Ｂとの間の定数）との偏差から
調整量を演算する。
【０００７】本発明では、二次電池の個々の開放電圧値
が測定され、各二次電池について、測定された当該二次
電池の開放電圧値と、各二次電池の開放電圧値のうち最
大電圧値Ａに最小電圧値Ｂを加えた電圧値の１／ｘとの
偏差が演算され、該偏差から調整量が演算され、演算さ
れた調整量分、当該二次電池の容量の調整がなされる。
ただし、ｘは、｛（Ａ＋Ｂ）／Ａ｝≦ｘ≦｛（Ａ＋Ｂ）
／Ｂ｝の範囲の定数である。本発明によれば、各二次電
池の調整量が当該二次電池の開放電圧値と最大電圧値Ａ
に最小電圧値Ｂを加えた電圧値の１／ｘとの偏差が演算
されるので、平均電圧値が最大電圧値Ａ側又は最小電圧
値Ｂ側に偏った場合でも最大偏差を小さくすることがで
き（図６も参照）、容量調整の可能な範囲とすることが
できるため、組電池を構成する二次電池の個数が多い場
合でも、各二次電池の容量をほぼ均一に調整することが
できる。この場合において、ｘの値は２であることが好
ましい。また、偏差が予め設定された所定値より大きい
二次電池に対して容量を調整すれば、各二次電池の容量
が略均一に調整されると共に、偏差が所定値内の二次電
池は容量が調整されないので、放置時（充放電休止時）
の二次電池の残存容量の低下を防止することができる。
が測定され、各二次電池について、測定された当該二次
電池の開放電圧値と、各二次電池の開放電圧値のうち最
大電圧値Ａに最小電圧値Ｂを加えた電圧値の１／ｘとの
偏差が演算され、該偏差から調整量が演算され、演算さ
れた調整量分、当該二次電池の容量の調整がなされる。
ただし、ｘは、｛（Ａ＋Ｂ）／Ａ｝≦ｘ≦｛（Ａ＋Ｂ）
／Ｂ｝の範囲の定数である。本発明によれば、各二次電
池の調整量が当該二次電池の開放電圧値と最大電圧値Ａ
に最小電圧値Ｂを加えた電圧値の１／ｘとの偏差が演算
されるので、平均電圧値が最大電圧値Ａ側又は最小電圧
値Ｂ側に偏った場合でも最大偏差を小さくすることがで
き（図６も参照）、容量調整の可能な範囲とすることが
できるため、組電池を構成する二次電池の個数が多い場
合でも、各二次電池の容量をほぼ均一に調整することが
できる。この場合において、ｘの値は２であることが好
ましい。また、偏差が予め設定された所定値より大きい
二次電池に対して容量を調整すれば、各二次電池の容量
が略均一に調整されると共に、偏差が所定値内の二次電
池は容量が調整されないので、放置時（充放電休止時）
の二次電池の残存容量の低下を防止することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明が適
用可能な電池モジュールの実施の形態について説明す
る。
用可能な電池モジュールの実施の形態について説明す
る。
【０００９】（構成）図１に示すように、本実施形態の
電池モジュール１０は、二次電池としてのリチウムイオ
ン電池（以下、単電池という。）１１、１２・・・１ｍ
が３２個（ｍ＝３２）直列に接続された組電池１を備え
ている。
電池モジュール１０は、二次電池としてのリチウムイオ
ン電池（以下、単電池という。）１１、１２・・・１ｍ
が３２個（ｍ＝３２）直列に接続された組電池１を備え
ている。
【００１０】各単電池の＋端子には容量調整用のバイパ
ス抵抗Ｒの一端が接続されており、バイパス抵抗Ｒの他
端にはスイッチとして機能するＦＥＴのドレインが接続
されている。一方、各単電池の−端子にはＦＥＴのソー
スが接続されており、ＦＥＴのゲートは後述するマイク
ロコンピュータ（以下、マイコンという。）４の出力ポ
ートに接続されている。従って、マイコン４の出力ポー
トからＦＥＴのゲートに微弱な２値ハイレベル信号が入
力されると、ＦＥＴのドレイン側（単電池の＋端子側）
からソース側（単電池の−端子側）に電流が流れること
で、電流がバイパス抵抗Ｒにより熱消費され各単電池の
容量調整が可能である。
ス抵抗Ｒの一端が接続されており、バイパス抵抗Ｒの他
端にはスイッチとして機能するＦＥＴのドレインが接続
されている。一方、各単電池の−端子にはＦＥＴのソー
スが接続されており、ＦＥＴのゲートは後述するマイク
ロコンピュータ（以下、マイコンという。）４の出力ポ
ートに接続されている。従って、マイコン４の出力ポー
トからＦＥＴのゲートに微弱な２値ハイレベル信号が入
力されると、ＦＥＴのドレイン側（単電池の＋端子側）
からソース側（単電池の−端子側）に電流が流れること
で、電流がバイパス抵抗Ｒにより熱消費され各単電池の
容量調整が可能である。
【００１１】また、電池モジュール１０は、組電池１の
充放電及び休止状態を検出して組電池１の状態をマイコ
ン４に出力する充放電判別部２、各単電池の開放電圧を
測定する電圧測定回路３、電池モジュール１０を制御す
るマイコン４、並びに、電圧測定回路３及びマイコン４
に作動電源を供給する電源部５を備えている。
充放電及び休止状態を検出して組電池１の状態をマイコ
ン４に出力する充放電判別部２、各単電池の開放電圧を
測定する電圧測定回路３、電池モジュール１０を制御す
るマイコン４、並びに、電圧測定回路３及びマイコン４
に作動電源を供給する電源部５を備えている。
【００１２】マイコン４は、演算処理を行うＣＰＵ、Ｃ
ＰＵが実行するプログラム及び種々の設定値等を格納し
たＲＯＭ、ＣＰＵのワークエリアとして働くＲＡＭ、及
び電圧測定回路３からのアナログ電圧をデジタル化する
Ａ／Ｄ変換部とを含んで構成されている。また、マイコ
ン４は、上述した各ＦＥＴにハイレベル信号を出力する
出力ポートの他に、電圧測定回路３に測定対象の単電池
を指定するための単電池指定ポート、電圧測定回路３か
ら指定した単電池の開放電圧が入力されるＡＤ入力ポー
ト、インターフェース（Ｉ／Ｆ）を介して電池モジュー
ル１０を制御する上位システムとの通信を行うためのシ
リアルポートを有している。
ＰＵが実行するプログラム及び種々の設定値等を格納し
たＲＯＭ、ＣＰＵのワークエリアとして働くＲＡＭ、及
び電圧測定回路３からのアナログ電圧をデジタル化する
Ａ／Ｄ変換部とを含んで構成されている。また、マイコ
ン４は、上述した各ＦＥＴにハイレベル信号を出力する
出力ポートの他に、電圧測定回路３に測定対象の単電池
を指定するための単電池指定ポート、電圧測定回路３か
ら指定した単電池の開放電圧が入力されるＡＤ入力ポー
ト、インターフェース（Ｉ／Ｆ）を介して電池モジュー
ル１０を制御する上位システムとの通信を行うためのシ
リアルポートを有している。
【００１３】電圧測定回路３は、各単電池の開放電圧を
個別に測定する回路であり、各単電池の開放電圧を各単
電池の−端子を基準とした電圧に変換する差動増幅回路
や、増幅率１の差動増幅回路とマルチプレクサとを含む
回路等により構成することができる。電圧測定回路３の
入力側は各単電池の＋端子に接続されており、電圧測定
回路３の出力側はマイコン４のＡＤ入力ポートに接続さ
れている。また、電圧測定回路３は、マイコン４から測
定対象の単電池の指定を受けるためにマイコン４の単電
池指定ポートに接続されている。
個別に測定する回路であり、各単電池の開放電圧を各単
電池の−端子を基準とした電圧に変換する差動増幅回路
や、増幅率１の差動増幅回路とマルチプレクサとを含む
回路等により構成することができる。電圧測定回路３の
入力側は各単電池の＋端子に接続されており、電圧測定
回路３の出力側はマイコン４のＡＤ入力ポートに接続さ
れている。また、電圧測定回路３は、マイコン４から測
定対象の単電池の指定を受けるためにマイコン４の単電
池指定ポートに接続されている。
【００１４】従って、マイコン４は、単電池指定ポート
から電圧測定回路３に測定対象の単電池を指定すること
で、ＡＤ入力ポートを介して電圧測定回路３から測定対
象の単電池の開放電圧を取り込み、かつ、Ａ／Ｄ変換す
ることで、指定した単電池の開放電圧値を取得すること
が可能である。
から電圧測定回路３に測定対象の単電池を指定すること
で、ＡＤ入力ポートを介して電圧測定回路３から測定対
象の単電池の開放電圧を取り込み、かつ、Ａ／Ｄ変換す
ることで、指定した単電池の開放電圧値を取得すること
が可能である。
【００１５】充放電判別部２は、最上位側の単電池１１
の＋端子と組電池１の＋外部出力端子との間に挿入され
ており、マイコン４に接続されている。充放電判別部２
は、例えば、シャント（分路）抵抗により組電池１を流
れる電流方向を検出可能に構成することができ、組電池
１が充電、放電、休止のいずれの状態にあるかをマイコ
ン４へ出力するものである。
の＋端子と組電池１の＋外部出力端子との間に挿入され
ており、マイコン４に接続されている。充放電判別部２
は、例えば、シャント（分路）抵抗により組電池１を流
れる電流方向を検出可能に構成することができ、組電池
１が充電、放電、休止のいずれの状態にあるかをマイコ
ン４へ出力するものである。
【００１６】なお、単電池１ｍの−端子は電池モジュー
ル１０の−外部出力端子に接続されており、電池モジュ
ール１０の＋外部出力端子及び−外部出力端子は充電器
又は負荷に接続される。
ル１０の−外部出力端子に接続されており、電池モジュ
ール１０の＋外部出力端子及び−外部出力端子は充電器
又は負荷に接続される。
【００１７】（動作）次に、フローチャートを参照し
て、本実施形態の電池モジュール１０の動作について、
各単電池の容量調整を中心に説明する。なお、初期状態
においてマイコン４に電源が投入されると、ＲＯＭに格
納された種々の設定値はＲＡＭに移行されルーチン処理
が可能な状態となり、以下の容量調整ルーチンが実行さ
れる。
て、本実施形態の電池モジュール１０の動作について、
各単電池の容量調整を中心に説明する。なお、初期状態
においてマイコン４に電源が投入されると、ＲＯＭに格
納された種々の設定値はＲＡＭに移行されルーチン処理
が可能な状態となり、以下の容量調整ルーチンが実行さ
れる。
【００１８】図２に示すように、容量調整ルーチンで
は、まずステップ１０２において、充放電判別部２から
の状態を取り込み、組電池１が休止中か否かを判断す
る。否定判断のときは、各単電池の開放電圧値を取得す
ることができないので、ステップ１０６へ進み、肯定判
断のときは、次のステップ１０４で各単電池の調整量を
演算するための調整量演算処理サブルーチンを実行す
る。
は、まずステップ１０２において、充放電判別部２から
の状態を取り込み、組電池１が休止中か否かを判断す
る。否定判断のときは、各単電池の開放電圧値を取得す
ることができないので、ステップ１０６へ進み、肯定判
断のときは、次のステップ１０４で各単電池の調整量を
演算するための調整量演算処理サブルーチンを実行す
る。
【００１９】図３に示すように、調整量演算処理サブル
ーチンでは、ステップ２０１で１個目の単電池を電圧測
定回路３に指定して指定単電池の開放電圧値を取得し、
次のステップ２０２において、測定が終了したか（３２
個の全ての単電池の開放電圧値を取得したか）否かを判
断する。否定判断のときは、全ての単電池の開放電圧値
を取得するために、ステップ２０４で次の（２個目の）
単電池を指定してステップ２０１に戻る。
ーチンでは、ステップ２０１で１個目の単電池を電圧測
定回路３に指定して指定単電池の開放電圧値を取得し、
次のステップ２０２において、測定が終了したか（３２
個の全ての単電池の開放電圧値を取得したか）否かを判
断する。否定判断のときは、全ての単電池の開放電圧値
を取得するために、ステップ２０４で次の（２個目の）
単電池を指定してステップ２０１に戻る。
【００２０】一方、肯定判断のときは、ステップ２０６
で、全ての単電池の開放電圧値のうち、最大電圧値Ａ及
び最小電圧値Ｂを検索して取得し、次のステップ２０８
において、目標電圧値＝（最大電圧値Ａ＋最小電圧値
Ｂ）／２を演算する。次にステップ２１０では、１個目
の単電池について、偏差＝（当該単電池の開放電圧値−
目標電圧値）を演算し、次のステップ２１２で偏差が所
定範囲内（例えば、±５０ｍＶ以内）か否かを判断す
る。
で、全ての単電池の開放電圧値のうち、最大電圧値Ａ及
び最小電圧値Ｂを検索して取得し、次のステップ２０８
において、目標電圧値＝（最大電圧値Ａ＋最小電圧値
Ｂ）／２を演算する。次にステップ２１０では、１個目
の単電池について、偏差＝（当該単電池の開放電圧値−
目標電圧値）を演算し、次のステップ２１２で偏差が所
定範囲内（例えば、±５０ｍＶ以内）か否かを判断す
る。
【００２１】ステップ２１２での判断が肯定のときは、
当該単電池の偏差が所定範囲内であり容量調整の必要は
ないので、ステップ２１８へ進み、ステップ２１２での
判断が否定のときは、次のステップ２１４において、予
めＲＡＭに展開されている、単電池の偏差と調整量との
テーブルを参照して、又は、単電池の偏差と調整量との
関係式に偏差を代入して、当該（指定）単電池の調整量
を演算する。
当該単電池の偏差が所定範囲内であり容量調整の必要は
ないので、ステップ２１８へ進み、ステップ２１２での
判断が否定のときは、次のステップ２１４において、予
めＲＡＭに展開されている、単電池の偏差と調整量との
テーブルを参照して、又は、単電池の偏差と調整量との
関係式に偏差を代入して、当該（指定）単電池の調整量
を演算する。
【００２２】次いでステップ２１６では、ステップ２１
４で演算した調整量からＦＥＴをオンとする調整時間を
演算し、当該単電池を調整の必要がある調整対象単電池
として当該単電池のＩＤ番号及び調整時間をＲＡＭに記
憶する。すなわち、当該単電池及びバイパス抵抗Ｒで構
成される閉回路について、該閉回路に流れる電流をＩと
し、当該単電池の直流内部抵抗（抵抗Ｒの抵抗値に比べ
て極めて小さい）及びＦＥＴによる電圧降下を無視する
と、抵抗Ｒの抵抗値は既知であるので、調整量は電流Ｉ
と調整時間（ＦＥＴをオン状態とする時間）ｔとの積と
なる。このため、当該単電池の調整量から調整時間ｔを
演算することができる。
４で演算した調整量からＦＥＴをオンとする調整時間を
演算し、当該単電池を調整の必要がある調整対象単電池
として当該単電池のＩＤ番号及び調整時間をＲＡＭに記
憶する。すなわち、当該単電池及びバイパス抵抗Ｒで構
成される閉回路について、該閉回路に流れる電流をＩと
し、当該単電池の直流内部抵抗（抵抗Ｒの抵抗値に比べ
て極めて小さい）及びＦＥＴによる電圧降下を無視する
と、抵抗Ｒの抵抗値は既知であるので、調整量は電流Ｉ
と調整時間（ＦＥＴをオン状態とする時間）ｔとの積と
なる。このため、当該単電池の調整量から調整時間ｔを
演算することができる。
【００２３】次のステップ２１８では、演算が終了した
か（３２個の全ての単電池についてステップ２１０〜ス
テップ２１６の処理が終了したか）否かを判断する。否
定判断のときは、全ての単電池について処理を行うため
に、ステップ２２０で次の（２個目の）単電池を指定し
てステップ２１０に戻り、肯定判断のときは、調整量演
算処理サブルーチンを終了して、図２のステップ１０６
へ進む。
か（３２個の全ての単電池についてステップ２１０〜ス
テップ２１６の処理が終了したか）否かを判断する。否
定判断のときは、全ての単電池について処理を行うため
に、ステップ２２０で次の（２個目の）単電池を指定し
てステップ２１０に戻り、肯定判断のときは、調整量演
算処理サブルーチンを終了して、図２のステップ１０６
へ進む。
【００２４】ステップ１０６では、組電池１を構成する
単電池の容量調整のタイミングか否かを判断する。本実
施形態では、内部時計の容量調整のタイミングが６時間
に設定されており、単電池は６時間毎に調整がなされ
る。否定判断のときは、ステップ１０２へ戻り、肯定判
断のときは、次のステップ１０８において、ステップ２
１６でＲＡＭに記憶した調整対象単電池のＩＤ番号及び
調整時間を読み出し、ステップ１１０で調整対象単電池
のＦＥＴ（スイッチ）をオン状態とするために、調整対
象単電池に対応する出力ポートをハイレベルとする。こ
れにより、調整対象単電池の容量調整が同時に開始され
る。
単電池の容量調整のタイミングか否かを判断する。本実
施形態では、内部時計の容量調整のタイミングが６時間
に設定されており、単電池は６時間毎に調整がなされ
る。否定判断のときは、ステップ１０２へ戻り、肯定判
断のときは、次のステップ１０８において、ステップ２
１６でＲＡＭに記憶した調整対象単電池のＩＤ番号及び
調整時間を読み出し、ステップ１１０で調整対象単電池
のＦＥＴ（スイッチ）をオン状態とするために、調整対
象単電池に対応する出力ポートをハイレベルとする。こ
れにより、調整対象単電池の容量調整が同時に開始され
る。
【００２５】次にステップ１１２では、調整対象単電池
のいずれかの調整時間が経過したが否かを判断し、否定
判断のときは、ステップ１１０へ戻り容量調整を続行
し、肯定判断のときは、ステップ１１４で調整時間が終
了した単電池のＦＥＴ（スイッチ）をオフ状態とするた
めに、当該調整対象単電池に対応する出力ポートをロー
レベルとする。これにより、調整時間が経過した単電池
の容量調整が終了する。
のいずれかの調整時間が経過したが否かを判断し、否定
判断のときは、ステップ１１０へ戻り容量調整を続行
し、肯定判断のときは、ステップ１１４で調整時間が終
了した単電池のＦＥＴ（スイッチ）をオフ状態とするた
めに、当該調整対象単電池に対応する出力ポートをロー
レベルとする。これにより、調整時間が経過した単電池
の容量調整が終了する。
【００２６】次のステップ１１６では、調整対象の全単
電池の容量調整が終了したか否かを判断し、否定判断と
きは、残りの調整対象の単電池の容量調整を続行するた
めにステップ１１０へ戻り、肯定判断のときはステップ
１０２へ戻る。なお、組電池１の充電中に調整対象の単
電池に対応するＦＥＴがオン状態となると充電量が抑え
られ、放電中に調整対象の単電池に対応するＦＥＴがオ
ン状態となると放電量が多くなり、充放電いずれの場合
にも調整対象の単電池の容量が調整されることになる。
電池の容量調整が終了したか否かを判断し、否定判断と
きは、残りの調整対象の単電池の容量調整を続行するた
めにステップ１１０へ戻り、肯定判断のときはステップ
１０２へ戻る。なお、組電池１の充電中に調整対象の単
電池に対応するＦＥＴがオン状態となると充電量が抑え
られ、放電中に調整対象の単電池に対応するＦＥＴがオ
ン状態となると放電量が多くなり、充放電いずれの場合
にも調整対象の単電池の容量が調整されることになる。
【００２７】（作用）次に、本実施形態の電池モジュー
ル１０の作用等について説明する。
ル１０の作用等について説明する。
【００２８】図６に示すように、組電池を構成する単電
池の個数が増えると、バラツキが大きくなるので、最大
電圧値Ａと最小電圧値Ｂとの電圧差Ｖｄが大きくなる。
この場合に、従来の容量調整方式では、単電池の個々の
開放電圧値と全単電池の平均電圧値との偏差から調整量
を決定するため、平均電圧値が最大電圧値Ａ側又は最小
電圧値Ｂ側に偏ると、少数の単電池が最小電圧値Ｂ側又
は最大電圧値Ａに存在することになる。従来の容量調整
方式では、調整が特に必要な当該少数の単電池の開放電
圧値と平均電圧値との電圧差Ｖａが大きくなるので、容
量調整が可能な範囲を越えてしまい、当該少数の単電池
の容量調整がなされなくなる。従って、従来の容量調整
方式では、組電池を構成する単電池の個数が多くなる
と、組電池の寿命が短くなる。これに対し、本実施形態
の電池モジュール１０では、調整量が単電池の開放電圧
値と（最大電圧値Ａ＋最小電圧値Ｂ）／２との偏差の電
圧値Ｖｃを目標電圧値として調整するので、電圧値Ｖｃ
は電圧差Ｖａより小さく対象単電池の調整可能範囲とな
る。このため、本実施形態の電池モジュール１０によれ
ば、単電池の数が多くても各単電池の残存容量をほぼ均
一に調整することがことができ、組電池１の寿命を本来
の設計寿命とほぼ同じとすることができる。
池の個数が増えると、バラツキが大きくなるので、最大
電圧値Ａと最小電圧値Ｂとの電圧差Ｖｄが大きくなる。
この場合に、従来の容量調整方式では、単電池の個々の
開放電圧値と全単電池の平均電圧値との偏差から調整量
を決定するため、平均電圧値が最大電圧値Ａ側又は最小
電圧値Ｂ側に偏ると、少数の単電池が最小電圧値Ｂ側又
は最大電圧値Ａに存在することになる。従来の容量調整
方式では、調整が特に必要な当該少数の単電池の開放電
圧値と平均電圧値との電圧差Ｖａが大きくなるので、容
量調整が可能な範囲を越えてしまい、当該少数の単電池
の容量調整がなされなくなる。従って、従来の容量調整
方式では、組電池を構成する単電池の個数が多くなる
と、組電池の寿命が短くなる。これに対し、本実施形態
の電池モジュール１０では、調整量が単電池の開放電圧
値と（最大電圧値Ａ＋最小電圧値Ｂ）／２との偏差の電
圧値Ｖｃを目標電圧値として調整するので、電圧値Ｖｃ
は電圧差Ｖａより小さく対象単電池の調整可能範囲とな
る。このため、本実施形態の電池モジュール１０によれ
ば、単電池の数が多くても各単電池の残存容量をほぼ均
一に調整することがことができ、組電池１の寿命を本来
の設計寿命とほぼ同じとすることができる。
【００２９】図４に、本実施形態に従って３２個の単電
池を使用し６時間毎に対象単電池の調整を行った実施例
の試験結果を示す。また、図５に、目標電圧値を全単電
池の平均電圧値とし、３２個の単電池を使用して６時間
毎に対象単電池の調整を行った従来の容量調整方式によ
る比較例の試験結果を示す。実施例の電池モジュールで
は各単電池が５０時間程度で均一化されたのに対し、比
較例の電池モジュールでは５０時間以降調整されず、容
量を均一化することができない。なお、これらの試験で
は、実施例及び比較例の組電池を構成する単電池の開放
電圧を意図的にばらつかせたものを用いた。
池を使用し６時間毎に対象単電池の調整を行った実施例
の試験結果を示す。また、図５に、目標電圧値を全単電
池の平均電圧値とし、３２個の単電池を使用して６時間
毎に対象単電池の調整を行った従来の容量調整方式によ
る比較例の試験結果を示す。実施例の電池モジュールで
は各単電池が５０時間程度で均一化されたのに対し、比
較例の電池モジュールでは５０時間以降調整されず、容
量を均一化することができない。なお、これらの試験で
は、実施例及び比較例の組電池を構成する単電池の開放
電圧を意図的にばらつかせたものを用いた。
【００３０】また、本実施形態では、ステップ２１２に
おいて、偏差が所定範囲内の単電池を容量調整の必要の
ない非調整対象単電池とし、ステップ１１０で当該単電
池に対応するＦＥＴをオフ状態のままとしたので、各単
電池の開放電圧は所定範囲（±５０ｍＶ）内の略均一な
電圧が維持されると共に、容量調整がなされないので、
放置時の単電池の容量の低下を防止することができ、組
電池１の長期放置を許容することが可能となる。
おいて、偏差が所定範囲内の単電池を容量調整の必要の
ない非調整対象単電池とし、ステップ１１０で当該単電
池に対応するＦＥＴをオフ状態のままとしたので、各単
電池の開放電圧は所定範囲（±５０ｍＶ）内の略均一な
電圧が維持されると共に、容量調整がなされないので、
放置時の単電池の容量の低下を防止することができ、組
電池１の長期放置を許容することが可能となる。
【００３１】なお、本実施形態では、ステップ２０８、
２１０において、目標電圧値を（最大電圧値Ａ＋最小電
圧値Ｂ）／２とし（ｘ＝２）、偏差＝（当該単電池の開
放電圧値−目標電圧値）として演算する例を示したが、
本発明はこのｘ＝２に限定されるものではなく、所定の
範囲内とすることができる。すなわち、図６に示すよう
に、目標電圧値は、最小電圧値Ｂ≦｛（最大電圧値Ａ＋
最小電圧値Ｂ）／ｘ｝≦最大電圧値Ａの範囲にあり、こ
の式をｘについて変形すれば、｛（最大電圧値Ａ＋最小
電圧値Ｂ）／最大電圧値Ａ｝≦ｘ≦｛（最大電圧値Ａ＋
最小電圧値Ｂ）／最小電圧値Ｂ｝となるので、本発明は
この範囲で適用可能である。
２１０において、目標電圧値を（最大電圧値Ａ＋最小電
圧値Ｂ）／２とし（ｘ＝２）、偏差＝（当該単電池の開
放電圧値−目標電圧値）として演算する例を示したが、
本発明はこのｘ＝２に限定されるものではなく、所定の
範囲内とすることができる。すなわち、図６に示すよう
に、目標電圧値は、最小電圧値Ｂ≦｛（最大電圧値Ａ＋
最小電圧値Ｂ）／ｘ｝≦最大電圧値Ａの範囲にあり、こ
の式をｘについて変形すれば、｛（最大電圧値Ａ＋最小
電圧値Ｂ）／最大電圧値Ａ｝≦ｘ≦｛（最大電圧値Ａ＋
最小電圧値Ｂ）／最小電圧値Ｂ｝となるので、本発明は
この範囲で適用可能である。
【００３２】また、本実施形態では、充放電中に単電池
の容量を調整する例を中心に説明したが、電池モジュー
ル１０は、休止中に単電池の容量調整が可能であること
は論を待たない（ステップ１０２〜ステップ１０６）。
の容量を調整する例を中心に説明したが、電池モジュー
ル１０は、休止中に単電池の容量調整が可能であること
は論を待たない（ステップ１０２〜ステップ１０６）。
【００３３】更に、本実施形態では、所定タイミングと
なるまでステップ１０２〜ステップ１０６を繰り返して
演算している。組電池１の消費電流をより小さくするに
は、ステップ１０４の演算時間を予め測定しておき、該
測定時間に対して余裕のある時間前に（例えば、ステッ
プ１０４の処理時間に３０分掛かる場合を想定すると、
４０分前に）、又は、所定時間毎に（例えば、１時間毎
に）ステップ１０２の判断をするようにすればよい。更
に、電源部５を上位システムで制御して６時間毎にオン
オフ可能に構成すれば、電圧測定回路３、マイコン４で
の消費電流を抑えることができるので、長期間の組電池
１の放置が許容される。
なるまでステップ１０２〜ステップ１０６を繰り返して
演算している。組電池１の消費電流をより小さくするに
は、ステップ１０４の演算時間を予め測定しておき、該
測定時間に対して余裕のある時間前に（例えば、ステッ
プ１０４の処理時間に３０分掛かる場合を想定すると、
４０分前に）、又は、所定時間毎に（例えば、１時間毎
に）ステップ１０２の判断をするようにすればよい。更
に、電源部５を上位システムで制御して６時間毎にオン
オフ可能に構成すれば、電圧測定回路３、マイコン４で
の消費電流を抑えることができるので、長期間の組電池
１の放置が許容される。
【００３４】そして、本実施形態では、全ての単電池の
開放電圧値を取得した後に、ステップ２０６で最大電圧
値Ａと最小電圧値Ｂとを取得する例を示したが、ステッ
プ２０１において、取得した開放電圧値とそれまでの最
大電圧値Ａ及び最小電圧値Ｂとを比較し、逐次最大電圧
値Ａ又は最小電圧値Ｂを変更するようにしてもよい。ま
た、本実施形態では、ステップ１１０〜ステップ１１６
で並行して（パラレルに）単電池の容量を調整する例を
示したが、本例に示した６時間毎のタイミングを考慮す
ると、１個ずつ（シリアルに）単電池の容量を調整する
ようにしてもよい。
開放電圧値を取得した後に、ステップ２０６で最大電圧
値Ａと最小電圧値Ｂとを取得する例を示したが、ステッ
プ２０１において、取得した開放電圧値とそれまでの最
大電圧値Ａ及び最小電圧値Ｂとを比較し、逐次最大電圧
値Ａ又は最小電圧値Ｂを変更するようにしてもよい。ま
た、本実施形態では、ステップ１１０〜ステップ１１６
で並行して（パラレルに）単電池の容量を調整する例を
示したが、本例に示した６時間毎のタイミングを考慮す
ると、１個ずつ（シリアルに）単電池の容量を調整する
ようにしてもよい。
【００３５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
各二次電池の調整量が当該二次電池の開放電圧値と最大
電圧値Ａに最小電圧値Ｂを加えた電圧値の１／ｘとの偏
差が演算されるので、平均電圧値が最大電圧値Ａ側又は
最小電圧値Ｂ側に偏った場合でも最大偏差を小さくする
ことができ、容量調整の可能な範囲とすることができる
ため、組電池を構成する二次電池の個数が多い場合で
も、各二次電池の容量をほぼ均一に調整することができ
る、という効果を得ることができる。
各二次電池の調整量が当該二次電池の開放電圧値と最大
電圧値Ａに最小電圧値Ｂを加えた電圧値の１／ｘとの偏
差が演算されるので、平均電圧値が最大電圧値Ａ側又は
最小電圧値Ｂ側に偏った場合でも最大偏差を小さくする
ことができ、容量調整の可能な範囲とすることができる
ため、組電池を構成する二次電池の個数が多い場合で
も、各二次電池の容量をほぼ均一に調整することができ
る、という効果を得ることができる。
【図１】本発明が適用可能な実施形態の電池モジュール
のブロック回路図である。
のブロック回路図である。
【図２】実施形態の電池モジュールのＣＰＵが実行する
容量調整ルーチンのフローチャートである。
容量調整ルーチンのフローチャートである。
【図３】容量調整ルーチンのステップ１０４の詳細を示
す調整量演算処理サブルーチンのフローチャートであ
る。
す調整量演算処理サブルーチンのフローチャートであ
る。
【図４】実施例の電池モジュールの各単電池（セル）電
圧を時間経過に沿って示したグラフである。
圧を時間経過に沿って示したグラフである。
【図５】比較例の電池モジュールの各単電池電圧を時間
経過に沿って示したグラフである。
経過に沿って示したグラフである。
【図６】実施形態の電池モジュールの容量調整原理を説
明するための説明図である。
明するための説明図である。
Ｖｃ 電圧値（偏差）
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 長岡 正樹
東京都中央区日本橋本町二丁目８番７号
新神戸電機株式会社内
Ｆターム(参考） 5G003 AA01 BA03 CA16 CC04 GA01
GC05
5H030 AA03 AA04 AS06 BB00 FF41
Claims (3)
- 【請求項１】 複数の二次電池の容量を電圧値により調
整する容量調整方式において、前記二次電池の個々の開
放電圧値と、前記開放電圧値のうち最大電圧値Ａに最小
電圧値Ｂを加えた電池値の１／ｘ（ただし、ｘは（Ａ＋
Ｂ）／Ａと（Ａ＋Ｂ）／Ｂとの間の定数）との偏差から
調整量を演算することを特徴とする二次電池の容量調整
方式。 - 【請求項２】 前記ｘの値が２であることを特徴とする
請求項１に記載の二次電池の容量調整方式。 - 【請求項３】 前記偏差が予め設定された所定値より大
きい二次電池に対して容量を調整することを特徴とする
請求項１又は請求項２に記載の二次電池の容量調整方
式。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002079886A JP3797254B2 (ja) | 2002-03-22 | 2002-03-22 | 二次電池の容量調整方式 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002079886A JP3797254B2 (ja) | 2002-03-22 | 2002-03-22 | 二次電池の容量調整方式 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003284253A true JP2003284253A (ja) | 2003-10-03 |
| JP3797254B2 JP3797254B2 (ja) | 2006-07-12 |
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ID=29229149
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| WO2018113269A1 (zh) * | 2016-12-20 | 2018-06-28 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | 电池均衡方法 |
-
2002
- 2002-03-22 JP JP2002079886A patent/JP3797254B2/ja not_active Expired - Fee Related
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