JP2009195036A - Control method of pack battery - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、パック電池の制御方法に関する。 The present invention relates to a method for controlling a battery pack.
下記特許文献１には、過電流の原因が解消されないときでも、異常に過熱されることがないパック電池について開示がある。電池と直列に接続されたスイッチ手段と、電池に流れる電流を検出する電流検出手段２と、この電流検出手段２の検出結果に基づいて前記スイッチ手段をオンオフ制御する制御手段５とを備え、この制御手段５は、電池１に所定値以上の電流が流れると過電流検出状態として、前記スイッチ手段をオフ状態とすると共に、このオフ時点から所定時間まで過電流解除状態とし、前記オフ時点から所定時間経過後に前記スイッチ手段を自動的にオン状態に復帰させるものであって、連続して、前記過電流検出状態及び前記過電流解除状態となるとき、連続した前記過電流検出状態又は前記過電流解除状態の回数に応じて、前記所定時間を決定する。また、前記所定時間が、前記回数と正の相関を示して決定される
このようなパック電池において、過電流検出状態にて、以下の問題があることを、本出願人は見出した。 The present applicant has found that such a battery pack has the following problems in the overcurrent detection state.
上述の特許文献１に開示があるように、パック電池においては、一般的に放電の過電流保護動作（前記スイッチ手段をオフ状態とする）後一定時間を経過すると、過電流を生じる状態が解消したとして、過電流保護を解除する（前記スイッチ手段を自動的にオン状態に復帰させること）。この時過電流を生じる状態が解消していないときには再度過電流保護を動作させる（図３参照）。
As disclosed in
しかしこのとき電池電圧が低い場合には、放電の過電流により更に電池電圧が低下して、マイコンからなる制御部（＝制御IC）において、動作保証電圧以下となり、マイコンを備える制御部のＩＣのリセットがかかる可能性がある（動作保証電圧は、一般的には二次電池の過放電状態である過放電保護電圧と同等の電圧であり、詳細には、動作保証電圧は、過放電保護電圧以下となる）。つまり、マイコンは、電池電圧の低下により、シャットダウンされるが、スイッチ手段がオフ状態となり放電の過電流が停止されることにより電池電圧が回復し、マイコンは再起動されることになる（制御ICのリセット）。
マイコンが再起動され、制御手段は正常に動作することになるが、過電流状態になる原因が取り除かれない限り、再度、放電の過電流により電池電圧が低下して、マイコンを備える制御ＩＣのリセットがかかる。これにより、過電流保護、ＩＣのリセット（＝制御手段のシャットダウンと再起動）、過電流保護、ＩＣのリセット…が継続することとなる。
However, if the battery voltage is low at this time, the battery voltage further decreases due to the overcurrent of the discharge, and becomes lower than the operation guarantee voltage in the control unit (= control IC) composed of the microcomputer. (The guaranteed operation voltage is generally the same voltage as the overdischarge protection voltage that is the overdischarge state of the secondary battery. In detail, the guaranteed operation voltage is the overdischarge protection voltage. It becomes the following). In other words, the microcomputer is shut down due to a decrease in the battery voltage, but the switch means is turned off and the discharge overcurrent is stopped, so that the battery voltage is recovered and the microcomputer is restarted (control IC). Reset).
The microcomputer is restarted and the control means operates normally. However, unless the cause of the overcurrent state is removed, the battery voltage drops again due to the discharge overcurrent, and the control IC equipped with the microcomputer Reset takes place. As a result, overcurrent protection, IC reset (= shutdown and restart of control means), overcurrent protection, IC reset, etc. are continued.
本発明のひとつの目的は、過放電状態となったときの情報を、適切に把握することである。 One object of the present invention is to appropriately grasp information when an overdischarge state occurs.
本発明の他の目的は、このような問題点を解決するために成されたものであり、上述のように、過電流保護、ＩＣのリセット（＝制御手段のシャットダウンと再起動）が継続されることを防止するパック電池の制御方法を提供することである。 Another object of the present invention is to solve such problems. As described above, overcurrent protection and IC reset (= shut down and restart of control means) are continued. It is an object of the present invention to provide a method for controlling a battery pack that prevents this phenomenon.
本発明のパック電池の制御方法は、二次電池と直列に接続された放電用制御素子と、前記二次電池に流れる電流値を検出して、この検出結果に基づいて前記放電用制御素子をオンオフ制御する制御部とを備えたパック電池の制御方法において、前記電池に所定値以上の電流が流れる過電流検出状態が検出されたとき、該過電流検出状態の情報を、メモリーに保存することを特徴とする。 The battery pack control method of the present invention includes a discharge control element connected in series with a secondary battery, and a current value flowing through the secondary battery, and the discharge control element is detected based on the detection result. In a battery pack control method comprising a control unit that performs on / off control, when an overcurrent detection state in which a current exceeding a predetermined value flows in the battery is detected, information on the overcurrent detection state is stored in a memory. It is characterized by.
前記メモリーは、不揮発性であることを特徴とする。 The memory is non-volatile.
前記過電流検出状態の情報の回数を、前記不揮発性のメモリーに保存することを特徴とする。 The number of times of information on the overcurrent detection state is stored in the nonvolatile memory.
前記過電流検出状態の情報の回数が、所定回数以上のとき、放電用制御素子をオフ状態とすることを特徴とする。 When the number of times of information on the overcurrent detection state is a predetermined number or more, the discharge control element is turned off.
前記電池に所定値以上の電流が流れて、前記二次電池電圧が制御部動作保証電圧未満または過放電状態となったとき、前記制御部がシャットダウンして、前記放電用制御素子がオフ状態となり、その後、前記二次電池電圧が回復して動作状態となり、前記制御部が再起動するとき、前記不揮発性のメモリーに保存された前記過電流検出状態の情報が存在するとき、または、その回数が、所定回数以上のとき、前記制御部は、前記放電用制御素子をオフ状態とすることを特徴とする。 When a current of a predetermined value or more flows through the battery and the secondary battery voltage is less than the control unit operation guarantee voltage or overdischarged, the control unit is shut down and the discharge control element is turned off. Then, when the secondary battery voltage recovers and becomes an operating state, the control unit restarts, the overcurrent detection state information stored in the nonvolatile memory exists, or the number of times However, when the number of times is greater than or equal to a predetermined number of times, the control unit turns off the discharge control element.
本発明においては、前記電池に所定値以上の電流が流れる過電流検出状態が検出されたとき、該過電流検出状態の情報またはその回数を、メモリー又は不揮発性のメモリーに保存する。よって、過電流状態となったときの情報を、適切に把握することができる。 In the present invention, when an overcurrent detection state in which a current of a predetermined value or more flows through the battery, information on the overcurrent detection state or the number of times is stored in a memory or a nonvolatile memory. Therefore, it is possible to appropriately grasp information when the overcurrent state occurs.
更には、前記過電流検出状態の情報の回数が、所定回数以上のとき、放電用制御素子をオフ状態とする。よって、過電流を生じる状態が解消していないとき、連続して、過電流が流れることを防止することができる。これにより、以下の従来の問題を解消することができる。従来の問題として、過電流を生じる状態が解消していないとき、連続して、過電流が流れることよって、電池、パック電池、またはパック電池を電源とする電子機器内にて、異常に発熱させることになり、パック電池内温度が異常に上昇することになる。 Furthermore, when the number of times of the information on the overcurrent detection state is a predetermined number or more, the discharge control element is turned off. Therefore, it is possible to prevent the overcurrent from continuously flowing when the state causing the overcurrent is not solved. Thereby, the following conventional problems can be solved. As a conventional problem, when an overcurrent condition is not resolved, the overcurrent flows continuously, causing abnormal heat generation in the battery, the battery pack, or the electronic device using the battery pack as a power source. As a result, the temperature inside the battery pack rises abnormally.
また、前記二次電池電圧が回復して動作状態となり、前記制御部が再起動するとき、前記不揮発性のメモリーに保存された前記過電流検出状態の情報が存在するとき、または、その回数が、所定回数以上のとき、前記制御部は、放電用制御素子をオフ状態とすることを特徴とする。過電流検出状態の情報またはその回数が、不揮発性のメモリーに保存されるので、制御部のシャットダウンに際し、消滅することなく、再起動時に、過電流検出状態の情報またはその回数を利用して、過電流検出状態の経歴を、制御部が判定することができる。そして、その情報が存在するとき、または、その回数が所定回数以上のとき、前記制御部は、放電用制御素子をオフ状態とするので、これにより、過電流が流れることを防止することができ、過電流保護、制御部のリセット（＝制御部のシャットダウンと再起動）が継続されることを防止し、更に、上述のように、パック電池内温度が異常に上昇する従来の問題を解消することができる。 In addition, when the secondary battery voltage recovers and enters the operating state, the control unit restarts, the overcurrent detection state information stored in the non-volatile memory exists, or the number of times When the number of times is greater than or equal to the predetermined number, the control unit turns off the discharge control element. Since the information on the overcurrent detection state or the number of times is stored in a non-volatile memory, the information on the overcurrent detection state or the number of times can be used at the time of restart without disappearing when the control unit is shut down. The control unit can determine the history of the overcurrent detection state. When the information is present or when the number of times is equal to or more than a predetermined number, the control unit turns off the discharge control element, thereby preventing an overcurrent from flowing. Overcurrent protection, control unit reset (= shutdown and restart of control unit) is prevented, and further, as described above, the conventional problem that the temperature inside the battery pack rises abnormally is solved. be able to.
本発明の実施例を、図を用いて詳細に説明する。まず、図１を用いて、本発明の実施例のパック電池Ａの回路構成、動作、機能を説明し、その後、本発明の特徴について説明する。図１に示すように、本実施例においては、パック電池Ａと、これを充電する電源を備える電子機器である携帯機器ＰＣとを備えている。携帯機器ＰＣは、ノート型のような携帯型パーソナルコンピュータである。パック電池Ａは、通常、携帯機器ＰＣに着脱自在に装着される構造である。携帯機器ＰＣには、コンセントからの交流商用電力を直流電力に変換するアダプター（図示せず）から出力される直流電力が供給され、この電力を制御し、供給するマイコンを内蔵する制御・電源手段Ｓを備えている。制御・電源手段Ｓからの電力出力は、パック電池Ａを充電するのに利用されたり、携帯機器ＰＣの負荷Ｌに電力供給される。また、商用電力より電力供給がない場合は、パック電池Ａより電力が供給され、電源回路Ｓ及び負荷Ｌを駆動させる。 Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. First, the circuit configuration, operation, and function of the battery pack A according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 1, and then the features of the present invention will be described. As shown in FIG. 1, the present embodiment includes a battery pack A and a portable device PC that is an electronic device including a power source for charging the battery pack A. The portable device PC is a portable personal computer such as a notebook computer. The battery pack A usually has a structure that is detachably attached to the portable device PC. The portable device PC is supplied with DC power output from an adapter (not shown) that converts AC commercial power from the outlet into DC power. S is provided. The power output from the control / power supply means S is used to charge the battery pack A or is supplied to the load L of the portable device PC. When power is not supplied from commercial power, power is supplied from the battery pack A to drive the power supply circuit S and the load L.
パック電池Ａにおいては、リチウムイオン電池又はニッケル水素電池等の二次電池１と、電池１の充放電時の電流を検出する抵抗等からなる電流検出部２と、電池１の充放電を監視、制御するマイクロプロセッサーユニット(以下、ＭＰＵと記す）とを備えている。また、パック電池Ａ内には、電池１に密接して配置されたサーミスタを含む温度検出部３が設けられている。
In the battery pack A, a
本実施例においては、電池１は図示されるように、電池セル11,12,13、電池セル21,22,23、電池セル31,32,33を、３並列に電気接続して、ブロックＰ１、Ｐ２、Ｐ３とし、これらブロックＰ１、Ｐ２、Ｐ３を直列接続している。このような電気接続においては、電池セルの正極、負極に平板状金属片であるタブをスポット溶接等により接続して、電気接続している。電池セルには、リチウムイオン２次電池の場合は、約2000mAh/セル程度の容量のものを使用する。
In the present embodiment, as shown in the figure, the
ＭＰＵにおいては、トータル電池電圧(測定箇所ｄ)、各ブロックＰ１〜Ｐ３の電圧、電流検出部２からの出力、温度検出部３からの出力のアナログ電圧が入力され、デジタル変換し、実電圧［mV］や実電流値［mA］等に換算するＡ／Ｄ変換部４が設けられている。そして、Ａ／Ｄ変換部４からの出力が、マイコンを備える制御部としての充放電制御・演算部５に入力されて、演算、比較、判定等が行われて、この制御・演算部５からの信号で、スイッチングトランジスタ等からなる制御素子７をオンオフ制御する。
In the MPU, the total battery voltage (measurement point d), the voltages of the blocks P1 to P3, the output from the
つまり、制御・演算部５においては、充放電電流を積算して残容量を演算処理したり、電池１の満充電を検出したり、異常電流、異常温度、異常電圧の検出時等に、充放電を制御する。そして、スイッチングトランジスタ等からなるスイッチング素子としての制御素子７は、オンオフ制御され、異常電流、異常温度、異常電圧の検出時に、制御・演算部５からの制御信号で電流を遮断する。周知技術を利用して、制御・演算部５においては、A/D変換部４によって変換された充放電電流に測定単位時間（例えば、２５０ｍsec）を掛け算した値を積算し、放電時においては満充電から積算量を引き算し、或いは、充電時においては充電開始時の残容量より積算量を加算する。このような演算により、電池１の残容量(Ah)を算出している。このような電流積算の残容量に代わって、測定時点での電圧と、電流と、測定単位時間とを掛け算した値を積算した電力の積算量（Ｗｈ） を、残容量としても良い。
In other words, the control /
また、制御・演算部５においては、各種データをメモリーに記録している。マイコンであるＣＰＵ（Central Processing Unit）を含む制御・演算部５は、種々のメモリーを備えている。パック電池Ａの動作を制御するプログラムを保存するプログラムメモリを備え、プログラムメモリは、不揮発性の記憶媒体である。ＲＯＭ（Read Only Memory）には、プログラムの実行時に必要なデータなどがあらかじめ記憶される。ＲＡＭ（Random Access Memory）は、プログラムの一部や、各種データを一時的に記憶する。この他に、不揮発性メモリとしてＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable ＲＯＭ）又はFlashMemoryを備えており、ＥＥＰＲＯＭ又はFlashMemoryには、ＣＰＵに実行させるソフトウェアや設定データや、ＭＰＵのシャットダウンが発生しても保存が必要なデータ（例えば、学習容量、サイクル数、異常時のデータ等）などをシャットダウンより前に記憶するとともに、これらを随時書き換えることが可能となっている。後述するように、本実施例においては、このような不揮発性のメモリーに、過電流検出状態の検出回数を示すカウンタを設ける。
The control /
そして、制御・演算部５においては、上述のＲＡＭにおいて、各種のタイマー、カウンターを備えており、時間計測、回数の計測等に利用される。
The control /
また、制御・演算部５において、満充電の検出については、電池１がニッケル水素電池等の場合は、ピーク電圧を検出したり、電池電圧の−ΔＶ（＝電圧低下）を検出したり、演算された残容量を利用したり等の周知の方法にて検出している。電池１がリチウムイオン電池の場合は、電流、電圧を規制した定電流(MAX電流0.5〜1C程度)・定電圧(MAX4.2V/セル程度)充電を利用し、電圧が所定値以上、電流が所定値以下の条件のとき、満充電とする。満充電を検出したとき、制御・演算部５は残容量を100%とする情報を出力する。満充電の情報は、通信ラインを介して、電子機器に送信されることもできる。
Further, in the control /
ここで、制御・演算部５は、充電電流、放電電流を遮断するために、制御素子７であって、充電用制御素子としてｐチャネル型FETである充電用FET素子７１、放電用制御素子としてｐチャネル型FETである放電用FET素子７２に対して、オンオフ制御する信号を発する。なお、ｐチャネル型FETに代わって、チャージポンプを利用してｎチャネル型FETの充電用FET素子、放電用FET素子を利用することも可能であり、このときは、後述する予備充電用FET素子７４はｐチャネル型FETを利用する。
Here, the control /
制御・演算部５においては、リチウムイオンであるとき電池１の電圧が、過充電電圧以上（例えば、４．２Ｖ以上）になると、充電用FET素子７１をオフ制御するために、オフ信号（素子７１がｐチャネル型FETのゲートに印加するため、オフ信号の電圧は、High電圧の信号に相当する）を、ポートＣＨより発する。また、電池１の電圧が、過放電電圧以下（例えば、２．７Ｖ／Cell以下）になると、放電用FET素子７２をオフ制御するために、オフ信号（素子７２がｐチャネル型FETのゲートに印加するため、オフ信号の電圧は、High電圧の信号に相当する）を、ポートＤＳＣより発する。なお、上述のように、素子７１、７２のｐチャネル型FETのゲートに印加するため、オフ信号の電圧は、High電圧の信号に相当し、オン信号の電圧は、Low電圧の信号に相当する。また、過充電状態においては、制御・演算部５よりポートＣＨにオフ信号が発せられることより、充電は停止される。このときは、携帯機器ＰＣが放電すると、ＤＳＣはオン信号であるので、放電用FET素子７２がオン状態で、オフ状態の充電用FET素子７１の寄生ダイオード７１Ｂを介して、放電できる。また、過放電状態においては、制御部５よりポートＤＳＣにオフ信号が発せられることより、放電は停止される。このときは、携帯機器ＰＣが充電すると、ＣＨはオン信号であるので、充電用FET素子７１がオン状態で、オフ状態の放電用FET素子７２の寄生ダイオード７２Ｂを介して、充電できる。
In the control /
また、MPUにおいては、電池電圧、残容量、充放電電流値等の各種の電池情報、各種指令の情報を、携帯機器ＰＣの制御・電源手段Ｓに伝送する通信部９を備えている。パック電池Ａと携帯機器ＰＣとの通信処理は、以下のように、通信部９にて行われる。通信部９は、電池電圧、残容量、充放電電流値等の各種の電池情報を携帯機器ＰＣが受信できる信号データに作成する通信データ作成部と、実際に通信を行うためのドライバ部と備え、残容量を算出するための各種パラメータの記憶や諸々のデータを記憶する為の制御・演算部５内メモリを利用する。また、電子機器からバッテリパックの各種情報の送信要求をドライバ部にて受け、通信データ作成部にて作成されたデータをドライバ部から電子機器に送信する。通信方式としては、周知技術であるＳＭＢｕｓ方式等が利用でき、２つの通信ラインであるデータラインＳＤＡ、クロックラインＳＣＬを介して、データ信号等を送信、受信する機能を備えている。
The MPU also includes a communication unit 9 that transmits various battery information such as battery voltage, remaining capacity, charge / discharge current value, and various command information to the control / power supply means S of the portable device PC. Communication processing between the battery pack A and the portable device PC is performed by the communication unit 9 as follows. The communication unit 9 includes a communication data generation unit that generates various battery information such as a battery voltage, a remaining capacity, and a charge / discharge current value as signal data that can be received by the portable device PC, and a driver unit that performs actual communication. The memory in the control /
パック電池Ａは、携帯時等の商用電力を利用できないときに利用されるので、通常、携帯機器ＰＣに商用電力が供給できる場合等は、電池１は満充電に近い状態で保管される。また、停電の発生は、通常、非常に少ないので、電池１の残容量の低下は、電池の自己放電及びパック電池Ａ内の電力消費より発生する。充放電制御・演算部５で、電池１の残容量が、自己放電、回路の電力消費等により、再充電容量に到達したら再充電を開始する。そして、再充電容量は、満充電容量から所定時間あたりの電流値の積算を減算して求めても良く、また、再充電容量に対応した電池電圧より求めても良い。また、再充電容量は、再充電容量を９０％としている。
Since the battery pack A is used when the commercial power cannot be used such as when being carried, the
本実施例においては、制御・演算部５では、以下のように処理して、残容量を得る。制御・演算部５は、電池１を放電して、後述する電池１の総容量である総放電量（＝学習容量）から放電容量を減算して、電池１の残量を電流の積算量又は積算量（Ａｈ）として演算する。また、制御・演算部５においては、放電中、（総容量−積算量）／（総容量）＝残存容量率の関係式より、電池１の残存容量率（％）を演算する。充電容量は、電池１の充電電流の積算量で、あるいはこれに充電効率をかけて演算される。放電容量は、放電電流の積算量、あるいは放電効率を考慮して演算される。積算部５は、電流の積算に代わって、電力の積算量（Ｗｈ）で残量を演算することもできる。電力の積算値は、充電電力から放電電力を減算して演算される。
In the present embodiment, the control /
ここでは、その時点での電池の総容量（＝学習容量）としては、満充電した状態から完全に放電されるまでの放電の積算容量（Ａｈ又はＷｈ）でも、電池１を完全に放電した状態から満充電されるまでの充電の積算容量（Ａｈ又はＷｈ）でもよい。 また、これ以外の方法でも、総容量が得られるのであれば、その時点での電池の総容量としても良い。
Here, as the total capacity (= learning capacity) of the battery at that time, the
放電が進んで、制御・演算部５は、Ａ／Ｄ変換部４から入力される電圧信号で、残量を補正する。Ａ／Ｄ変換部４から、電池１の電圧において、各ブロックの電圧で一番低い電圧が第１電圧に到達、低下したことを示す信号が入力されると、制御・演算部５は第1電圧（例えば、リチウムイオン電池３．６Ｖ／セル）に対応して予め設定されている第１残存容量（率）Ｙａ１（例えば、８％）により、算出した残存容量率を補正する。
As the discharge proceeds, the control /
即ち、第１残存容量Ｙａ１を残存容量８％とすると、制御・演算部５は、算出した残存容量が９％になると、二次電池１ の電池電圧が第１電圧Ｖ１に低下するまで、残存容量として９％を保持する。一方、算出した残存容量が９％以上の場合に、二次電池１の電池電圧が第１電圧Ｖ１に低下すると、その時点で、制御・演算部５は、算出した残存容量の値を８％に補正する。
That is, assuming that the first remaining capacity Ya1 is 8%, the control /
さらに、放電が進んで、電池１の電圧が所定の放電終止電圧に低下したことを示す信号が入力されると、制御・演算部５は演算した残量を０に補正する。電池電圧が放電終止電圧まで低下すると、電池１の実際の容量は、下限容量として、０になるからである。そして、制御・演算部５は、放電開始から放電終止電圧までの放電電流積算量を、総放電量（＝総容量）として演算、保存する。
Further, when the discharge progresses and a signal indicating that the voltage of the
そして、制御・演算部５は、総放電量（＝学習容量）の得た後、次の総放電量が得られるまで、この総放電量を利用する。また、第１残存容量（率）に対応した第１電圧に加えて、これより少ない容量（例えば、３％）での第２残存容量（率）に対応した第２電圧でも、算出した残存容量率を補正しても良い。また、上述の残存容量(率)に対応した第1電圧、放電終止電圧等については、電流、温度に依存するので、使用時において電流、温度を基に補正した電圧を利用することも可能である。
After obtaining the total discharge amount (= learning capacity), the control /
以下に、本発明の特徴について説明する。制御部として制御・演算部５は、過電流を遮断する機能を備えている。具体的には、電流検出部２から電流値に基づいて、メモリーに記憶された過電流閾値を比較し、閾値を超えた電流が所定の過電流検出時間（メモリーに記憶され、タイマーにて、カウントされる）検出された場合に過電流検出状態として、放電電流なら、放電用FET素子７２をオフし、充電電流なら、充電用FET素子７１をオフする。また、過電流を検出したら、両方の素子７１、７２をオフ状態しても良い。制御・演算部５は、何らかの原因で過電流閾値以上の電流が、所定の過電流検出時間（２〜７秒の範囲で、例えば、４秒）以上、流れたとき、過電流検出状態として、スイッチ手段をオフして保護し、過電流を遮断する。そして、このオフ時点から所定時間（＝過電流解除時間、１０〜２０Ｓ程度、例えば、約１６秒）まで過電流解除状態とし、オフ状態を維持している。所定時間が経過すると、スイッチ手段をオン状態に復帰させ、保護を解除している。
The features of the present invention will be described below. As a control unit, the control /
また、制御・演算部５は、電池に所定値以上の電流が流れる過電流検出状態が検出されたとき、該過電流検出状態の情報を、不揮発性のメモリーに保存する。つまり、不揮発性のメモリーにおいて、過電流検出状態の検出回数を示すカウンタを、増加させる。なお、これに加え、このような過電流検出状態の検出回数を示すカウンタを、メモリーである上記ＲＡＭに設けることも可能である。
Further, when an overcurrent detection state in which a current of a predetermined value or more flows through the battery is detected, the control /
そして、制御・演算部５は、電池に所定値以上の電流が流れて、二次電池電圧が動作保証電圧未満または過放電状態となったとき、シャットダウンして、放電用制御素子７２がオフ状態となり、その後、電池電圧が回復して動作状態（＝動作保証電圧以上）となり、制御・演算部５が再起動するとき、不揮発性のメモリーに保存された過電流検出状態の情報が存在するとき、または、その回数が、所定回数以上のとき、制御・演算部５は、放電用制御素子７２をオフ状態とする。これにより、過電流保護、ＩＣのリセット（＝制御・演算部５のシャットダウンと再起動）が継続されることを防止する。ここで、動作保証電圧は、一般的には二次電池の過放電状態である過放電保護電圧と同等の電圧であるが、制御・演算部５は、過放電保護電圧にて動作する必要があるので、詳細には、制御・演算部５の動作保証電圧は、過放電保護電圧以下となる。
Then, the control /
次に、本発明の特徴について、図２の動作フローを用いて説明する。上記で説明した図３に示すような電圧、電流波形の過電流が発生するとき、本実施例は、リチウムイオン電池のパック電池Ａにおいて、以下のように動作する。ステップＳ１において、短絡等の原因により、大電流で放電され、大電流により、電池電圧の降下が発生する。 Next, features of the present invention will be described using the operation flow of FIG. When an overcurrent having a voltage and current waveform as shown in FIG. 3 described above occurs, this embodiment operates as follows in the battery pack A of the lithium ion battery. In step S1, the battery is discharged with a large current due to a short circuit or the like, and the battery voltage drops due to the large current.
ステップＳ２において、制御・演算部５は、動作保証電圧（例えば、約２．３Ｖ/cellリチウムイオン電池のとき）以上かどうかを判定する。Yesであるとき、制御・演算部５は、過電流閾値以上の電流が、所定の過電流検出時間以上、流れたとき、過電流検出状態として、放電用FET素子７２をオフし、過電流を遮断する。そして、ステップＳ４において、制御・演算部５は、該過電流検出状態の情報を、不揮発性メモリーに保存する。このとき、過電流検出状態の不揮発性メモリーのカウンタを、増加させることで、過電流検出状態の情報の記録、保存と、過電流検出状態の検出回数とを、保存することができる。
In step S <b> 2, the control /
ステップＳ５においては、制御・演算部５は、カウンタの値が、所定回数以上かどうかを判定する。所定回数は、例えば、２回を利用するが、１回であってもよい。
In step S5, the control /
ステップＳ５において、Ｎｏの場合は、ステップＳ１１に進んで、制御・演算部５は、上述の放電用FET素子７２のオフ時点から、所定時間の過電流解除時間、オフ状態を維持した後、放電用FET素子７２をオン状態として、過電流保護を解除する。
In step S5, in the case of No, the process proceeds to step S11, and the control /
次に、ステップＳ１２においては、制御・演算部５は、電池電圧が、所定のカウンタクリア電圧（例えば、３．０Ｖ／CELL程度）を超えているかを、判定する。そして、Ｙｅｓの場合は、電池電圧が上昇しているので、過電流による電池電圧降下により、動作保証電圧未満となることはないので、ステップＳ１３において、カウンタがクリアされ、ステップＳ１に戻る。このようにステップ１２、１３においては、例えば、パック電池Ａが、携帯機器ＰＣにより充電されて電池電圧が上昇したとき等、カウンタがクリアされる。また、ステップＳ１２において、Ｎｏの場合は、ステップＳ１に戻る。なお、ステップ１３で、カウンタをクリアしているが、過電流検出状態の検出を、継続して保存する場合は、ステップＳ１３のカウンタクリアの工程を省略することもできる。
Next, in step S12, the control /
また、ステップＳ２において、Ｎｏの場合、電池電圧が、動作保証電圧未満であるので、制御・演算部５である制御ＩＣにリセットがかかる。つまり、制御・演算部５がシャットダウンされ、充電用FET素子７１、放電用FET素子７２への電力提供が停止されることより、オフ状態となる。その後、このオフ状態により、電池電圧が回復し、電池電圧が動作状態となるので、制御・演算部５が再起動する。このように、制御・演算部５がシャットダウンし、再起動するのに要する時間は、０．２Ｓ〜１．０Ｓ程度である。その後、ステップＳ７にて、制御・演算部５は、不揮発性メモリーのカウンタの値が、所定回数以上かどうかを判定する。所定回数は、例えば、２回を利用するが、１回であっても良い。ステップＳ７において、Ｙｅｓの場合、制御・演算部５は、パーマネントエラーとして、充電用FET素子７１、放電用FET素子７２のオフを継続する。また、ステップＳ７において、Ｎｏの場合は、充電用FET素子７１、放電用FET素子７２をオン状態として、放電或いは充電ができる状態とし、ステップＳ１に戻る。本実施例では、以上のステップを繰り返すことになる。
In Step S2, in the case of No, since the battery voltage is lower than the operation guarantee voltage, the control IC that is the control /
また、参考例として、図４に示す回路構成を採用することができる。図４は、本参考例の回路構成の要部を示すものであり、図１に示す回路ブロック図において、充電用FET素子７１に並列に、ダイオード７６と充電用FET素子７５を直列に配置した追加充電パスを配置する。パック電池Ａが要求する充電電圧以上で充電する携帯機器ＰＣに接続されたとき、又は、各電池セルの容量（電池電圧）のバランスがくずれたとき、電池セルは安全な充電電圧を超えて充電されることになる。本参考例においては、充電パスを介して充電されることになるので、充電パスのダイオード７６の順方向降下電圧（Ｖｆ約０．５Ｖ）により、その分、二次電池１には、低い電圧が印加され充電されるので、電池セルが安全な充電電圧を超えて充電されることを低減することができる。具体的な制御方法としては、以下のような方法が採用できる。
方法１：充電時は、必ず追加充電パスを使用する。方法２：セル電圧又は全体の電池１電圧が所定値に到達したら、追加充電パスを使用する。
As a reference example, the circuit configuration shown in FIG. 4 can be employed. FIG. 4 shows the main part of the circuit configuration of this reference example. In the circuit block diagram shown in FIG. 1, a diode 76 and a charging
Method 1: Always use an additional charging pass when charging. Method 2: When the cell voltage or the
参考例として、図５に、図１に示すＭＰＵの通信部９からの出力回路の具体例を示す。図５（ａ）に示すように、本体用出力回路２００において、ＭＰＵの出力ポート１からの出力信号Ｓ（Ｈｉｇｈ、Ｌｏｗ信号）は、ＦＥＴ２０１、２０２を備える回路構成を介して、出力端子ＴＸ２より出力される。図５（ａ）の出力端子ＴＸ２には、例えば、携帯用の電子機器が接続される。また、図５（ａ）においては、充電用出力回路２５０において、同様に、ＭＰＵの出力ポート２からの出力信号Ｓは、ＦＥＴ２５１、２５２を備える回路構成を介して、出力端子ＴＸ１より出力される。図５（ａ）の出力端子ＴＸ１には、例えば、充電器が接続される。このように、図５（ａ）に示す出力回路においては、電子機器用出力端子ＴＸ２、充電器用出力端子ＴＸ１を備えることになる。また、図５（ｂ）に示す出力回路においては、電子機器用出力端子ＴＸ２、充電器用出力端子ＴＸ１、出力側ＦＥＴ３０２、３５２を別々に設けるものの、ＭＰＵからの出力ポートを1つとして、ＭＰＵ側ＦＥＴ３０１を共通とすることで、回路構成を簡素化している。これに伴い、ＭＰＵから出力される信号が、電子機器向けか、充電器向けかを識別するために、通信データに識別データを設けることにより、識別することができる。
As a reference example, FIG. 5 shows a specific example of an output circuit from the communication unit 9 of the MPU shown in FIG. As shown in FIG. 5A, in the main
上述のように、ＭＰＵにおいては、各ブロックＰ１〜Ｐ３の電圧を測定しているが、各ブロック間での容量、電圧のバランスがくずれたとき（アンバランスになったとき）、以下のようにして、内部短絡と特性の違いにより発生したアンバランスとを区別することができる。時間に対する電圧変化を測定することで区別し、短時間に電圧変化するときは、電池の内部短絡として検出し、充放電を禁止する。また、長時間に電圧変化するとき、特性の違いによるアンバランスとして検出して、別途設けられるセルバランス補正回路を利用してアンバランスを解消する。 As described above, in the MPU, the voltages of the blocks P1 to P3 are measured. When the balance of the capacity and voltage between the blocks is lost (when the balance is unbalanced), the following is performed. Thus, it is possible to distinguish between an internal short circuit and an imbalance caused by a difference in characteristics. By distinguishing by measuring the voltage change with respect to time, when the voltage changes in a short time, it is detected as an internal short circuit of the battery and charging / discharging is prohibited. Further, when the voltage changes for a long time, it is detected as an imbalance due to a difference in characteristics, and the cell imbalance is provided by using a separately provided cell balance correction circuit.
Ａ 電池パック
ＰＣ 携帯機器（＝電子機器）
Ｓ 制御・電源手段
Ｌ 負荷
ＭＰＵ マイクロプロセッサユニット
１ 電池
２ 抵抗（電流検出部）
３ 温度検出部
４ Ａ／Ｄ変換部
５ 制御・演算部
７ 制御素子 ７１ 充電用FET素子 ７２ 放電用FET素子
・ 通信部
A Battery pack PC Mobile device (= electronic device)
S control / power supply means L load
3 Temperature Detection Unit 4 A /
Claims (5)
前記二次電池に流れる電流値を検出して、この検出結果に基づいて前記放電用制御素子をオンオフ制御する制御部とを備えたパック電池の制御方法において、
前記電池に所定値以上の電流が流れる過電流検出状態が検出されたとき、該過電流検出状態の情報を、メモリーに保存することを特徴とするパック電池の制御方法。 A discharge control element connected in series with the secondary battery;
In a control method of a battery pack comprising a control unit that detects a current value flowing through the secondary battery and controls on / off of the discharge control element based on the detection result,
A method for controlling a battery pack, wherein when an overcurrent detection state in which a current of a predetermined value or more flows through the battery is detected, information on the overcurrent detection state is stored in a memory.
その後、前記二次電池電圧が回復して動作状態となり、前記制御部が再起動するとき、前記不揮発性のメモリーに保存された前記過電流検出状態の情報が存在するとき、または、その回数が、所定回数以上のとき、前記制御部は、前記放電用制御素子をオフ状態とすることを特徴とする請求項３または４のパック電池の制御方法。 When a current of a predetermined value or more flows through the battery and the secondary battery voltage is less than the control unit operation guarantee voltage or overdischarged, the control unit is shut down and the discharge control element is turned off. ,
After that, when the secondary battery voltage recovers and enters the operating state, the control unit restarts, the overcurrent detection state information stored in the non-volatile memory exists, or the number of times 5. The method for controlling a battery pack according to claim 3, wherein the control unit turns off the discharge control element when the predetermined number of times is exceeded.
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Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013516947A (en) * | 2009-12-30 | 2013-05-13 | エルジー・ケム・リミテッド | Battery pack management apparatus and method |
| JP2016158364A (en) * | 2015-02-24 | 2016-09-01 | 三洋電機株式会社 | Power system |
| CN106549469A (en) * | 2017-01-24 | 2017-03-29 | 广州魔思信息科技有限公司 | A kind of lithium battery charged in parallel is used in series circuit structure |
| US9713995B2 (en) | 2012-08-06 | 2017-07-25 | Mitsubishi Electric Corporation | Power conversion device |
| JP2019022292A (en) * | 2017-07-14 | 2019-02-07 | ラピスセミコンダクタ株式会社 | Semiconductor device, battery monitoring system, and control method of booster circuit |
| WO2022035293A1 (en) * | 2020-08-13 | 2022-02-17 | 주식회사 엘지에너지솔루션 | Battery management system, battery management method, battery pack, and electric vehicle |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11283677A (en) * | 1998-03-27 | 1999-10-15 | Fuji Film Celltec Kk | Battery pack and method for controlling its state monitoring operation mode |
| JP2005151697A (en) * | 2003-11-14 | 2005-06-09 | Sony Corp | Battery pack, battery protection processor, and starting method of battery protection processor |
-
2008
- 2008-02-14 JP JP2008033745A patent/JP2009195036A/en active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11283677A (en) * | 1998-03-27 | 1999-10-15 | Fuji Film Celltec Kk | Battery pack and method for controlling its state monitoring operation mode |
| JP2005151697A (en) * | 2003-11-14 | 2005-06-09 | Sony Corp | Battery pack, battery protection processor, and starting method of battery protection processor |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013516947A (en) * | 2009-12-30 | 2013-05-13 | エルジー・ケム・リミテッド | Battery pack management apparatus and method |
| US8633826B2 (en) | 2009-12-30 | 2014-01-21 | Lg Chem, Ltd. | Method and apparatus for managing battery pack |
| US9221348B2 (en) | 2009-12-30 | 2015-12-29 | Lg Chem, Ltd. | Method and apparatus for managing battery pack |
| US9713995B2 (en) | 2012-08-06 | 2017-07-25 | Mitsubishi Electric Corporation | Power conversion device |
| DE112012006781B4 (en) | 2012-08-06 | 2022-06-30 | Mitsubishi Electric Corporation | energy converter device |
| JP2016158364A (en) * | 2015-02-24 | 2016-09-01 | 三洋電機株式会社 | Power system |
| CN106549469A (en) * | 2017-01-24 | 2017-03-29 | 广州魔思信息科技有限公司 | A kind of lithium battery charged in parallel is used in series circuit structure |
| CN106549469B (en) * | 2017-01-24 | 2023-09-15 | 广州魔思信息科技有限公司 | Parallel charging and serial connection using circuit structure for lithium batteries |
| JP2019022292A (en) * | 2017-07-14 | 2019-02-07 | ラピスセミコンダクタ株式会社 | Semiconductor device, battery monitoring system, and control method of booster circuit |
| WO2022035293A1 (en) * | 2020-08-13 | 2022-02-17 | 주식회사 엘지에너지솔루션 | Battery management system, battery management method, battery pack, and electric vehicle |
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