JP2010154720A - Secondary battery device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複数の二次電池を直列接続して高電圧負荷に対する電力供給源として用いられる二次電池装置に関する。 The present invention relates to a secondary battery device that is used as a power supply source for a high voltage load by connecting a plurality of secondary batteries in series.
電気自動車等の大きな電力が要求される電力源として用いられる二次電池装置は、リチウムイオン電池やニッケル水素電池等からなる複数の二次電池をその負荷容量に応じて直列に、並列に、或いは直並列に接続して構成される。具体的には複数の二次電池を直列に接続することで所要とする出力電圧を確保し、また複数の二次電池を並列に接続することで所要とする出力電流を確保するものとなっている。また二次電池の充電電流を検出することで満充電状態を検出して充電制御したり、また放電電流に基づいて二次電池の充電量(電池残容量)を管理し、深放電状態に至る前にその放電を停止制御することもなされている(例えば特許文献1を参照)。
ところで上述したように複数の二次電池を直列接続または並列接続して用いられる二次電池装置においては、二次電池の個体性に起因する特性(電池性能)のバラツキがあるので、その充放電を適切に制御するには個々の二次電池の充放電電流を正確に検出することが重要である。ちなみに二次電池の充放電電流は、その充放電路に電流検出用のセンシング抵抗(シャント抵抗)を直列に介挿し、当該抵抗での電圧降下を測定することにより検出される。しかしながら直列接続して用いられる複数の二次電池のそれぞれにセンシング抵抗(シャント抵抗)を直列に介挿した場合、全体的には複数のセンシング抵抗(シャント抵抗)もまた直列に接続されることになるので、これらのセンシング抵抗(シャント抵抗)での電圧降下が無視できなくなる。 By the way, in the secondary battery device used by connecting a plurality of secondary batteries in series or in parallel as described above, there is a variation in characteristics (battery performance) due to the individuality of the secondary battery. It is important to accurately detect the charge / discharge current of each secondary battery in order to properly control the battery. Incidentally, the charge / discharge current of the secondary battery is detected by inserting a sensing resistor (shunt resistor) for current detection in series in the charge / discharge path and measuring the voltage drop at the resistor. However, when a sensing resistor (shunt resistor) is inserted in series in each of a plurality of secondary batteries used in series, a plurality of sensing resistors (shunt resistors) are also connected in series as a whole. Therefore, the voltage drop at these sensing resistors (shunt resistors) cannot be ignored.
本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、その目的は、複数の二次電池を直列接続して大電力負荷の電力源として用いる場合であっても、その充電制御および放電制御をそれぞれ適切に行うことのできる簡易な構成の二次電池装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and its purpose is to control charging and discharging even when a plurality of secondary batteries are connected in series and used as a power source for a large power load. It is an object of the present invention to provide a secondary battery device having a simple configuration capable of appropriately performing the above.
上述した目的を達成するべく本発明に係る二次電池装置は、複数の二次電池を備え、大電力負荷の電力源として用いるに好適なものであって、
複数の二次電池を複数の電池ブロックに分割すると共に、各電池ブロック毎に充電電流検出用の第1のセンシング抵抗をそれぞれ組み込み、
前記複数の二次電池の充電時には前記複数の電池ブロックを並列接続し、各電池ブロック毎に前記第1のセンシング抵抗を介して検出される充電電流に基づいて二次電池に対する充電を制御し、
一方、複数の二次電池の放電時には前記複数の電池ブロックにおける前記第1のセンシング抵抗をそれぞれバイパスして前記複数の電池ブロックを直列接続すると共に、これらの電池ブロックがなす放電路に放電電流検出用の第2のセンシング抵抗を直列に介挿し、上記第2のセンシング抵抗を介して検出される放電電流に基づいて前記複数の二次電池からの放電を制御することを特徴としている。
In order to achieve the above-described object, the secondary battery device according to the present invention includes a plurality of secondary batteries and is suitable for use as a power source of a large power load,
Dividing a plurality of secondary batteries into a plurality of battery blocks, and incorporating a first sensing resistor for detecting a charging current for each battery block,
At the time of charging the plurality of secondary batteries, the plurality of battery blocks are connected in parallel, and the charging to the secondary battery is controlled based on the charging current detected for each battery block via the first sensing resistor,
On the other hand, when discharging a plurality of secondary batteries, the plurality of battery blocks are connected in series by bypassing the first sensing resistors in the plurality of battery blocks, and a discharge current is detected in a discharge path formed by these battery blocks. The second sensing resistor is inserted in series, and discharge from the plurality of secondary batteries is controlled based on the discharge current detected through the second sensing resistor.
好ましくは前記各電池ブロックは、充放電管理用のCPUユニットを個々に備えたものとして実現される。そして前記複数の二次電池に対する充放電の制御は、前記各電池ブロックのCPUユニットとの間でそれぞれ情報通信するホストCPUユニットの管理の下で前記複数の電池ブロックを並列接続すると共に前記各電池ブロックのCPUユニットを充電管理モードに設定し、または前記複数の電池ブロックを直列接続すると共に前記各電池ブロックのCPUユニットを放電管理モードに設定して行われる。 Preferably, each of the battery blocks is realized as an individual CPU unit for charge / discharge management. The charging / discharging control for the plurality of secondary batteries is performed by connecting the plurality of battery blocks in parallel under the control of a host CPU unit that communicates information with the CPU unit of each battery block. This is done by setting the CPU unit of the block to the charge management mode, or connecting the plurality of battery blocks in series and setting the CPU unit of each battery block to the discharge management mode.
ちなみに前記複数の二次電池に対する充電制御は、前記各電池ブロック毎に前記第1のセンシング抵抗を介して検出される充電電流の変化から満充電を検出して各電池ブロックの充電を個別に停止制御すると共に、全ての電池ブロックの二次電池が満充電に達したときに前記各電池ブロックへの電力供給を停止させることによって行われる。
また前記複数の二次電池に対する放電制御は、前記第2のセンシング抵抗を介して検出される放電電流を前記ホストCPUユニットから前記各電池ブロックのCPUユニットにそれぞれ通知し、各電池部ブロック毎に電池残容量を管理すると共に、電池残容量が下限に達した電池ブロックが生じたとき、前記ホストCPUユニットからの指示の下で全ての電池ブロックからの放電を一括して停止させることによって行われる。
Incidentally, in the charging control for the plurality of secondary batteries, the charging of each battery block is individually stopped by detecting the full charge from the change in the charging current detected through the first sensing resistor for each battery block. Control is performed by stopping power supply to each battery block when the secondary batteries of all the battery blocks have reached full charge.
The discharge control for the plurality of secondary batteries is performed by notifying the discharge current detected via the second sensing resistor from the host CPU unit to the CPU unit of each battery block, and for each battery block. This is done by managing the remaining battery capacity and stopping the discharge from all the battery blocks collectively under the instruction from the host CPU unit when the remaining battery capacity reaches the lower limit. .
上記構成の二次電池装置によれば、充電時には複数の電池ブロックを並列接続し、各電ブロックにそれぞれ組み込んだ第1のセンシング抵抗にて検出される充電電流に応じて前記各電流ブロック毎に個別に二次電池に対する充電を制御するので、二次電池の個体性に拘わることなくその充電を適切に制御することができる。また放電時(大電力負荷への電力供給時)には前記各電池ブロックにおける第1のセンシング抵抗をバイパスして前記複数の電池ブロックを直列接続すると共に、その放電路に第2のセンシング抵抗を直列に介挿して放電電流を検出するので、前記第1のセンシング抵抗の影響を受けることなく電力供給を行い得る。しかも全体的には、複数のセンシング抵抗(シャント抵抗;第1のセンシング抵抗)を各電池ブロックに個別に直列接続することもない。 According to the secondary battery device having the above configuration, a plurality of battery blocks are connected in parallel at the time of charging, and each current block is determined according to the charging current detected by the first sensing resistor incorporated in each power block. Since the charging of the secondary battery is individually controlled, the charging can be appropriately controlled regardless of the individuality of the secondary battery. When discharging (when supplying power to a large power load), the plurality of battery blocks are connected in series by bypassing the first sensing resistor in each battery block, and a second sensing resistor is connected to the discharge path. Since the discharge current is detected by being inserted in series, power can be supplied without being affected by the first sensing resistor. Moreover, overall, a plurality of sensing resistors (shunt resistors; first sensing resistors) are not individually connected in series to each battery block.
以下、図面を参照して本発明の一実施形態に係る二次電池装置について説明する。
この二次電池装置は、例えば図1にその概略構成を示すように、複数の二次電池を複数(n個)の電池ブロック1a,1b〜1nに分割し、充電時にはこれらの電池ブロック1a,1b〜1nを並列接続し、一方、放電時には前記複数の電池ブロック1a,1b〜1nを直列接続するように構成される。尚、二次電池は、例えばニッケル水素電池からなり、前記各電池ブロック1a,1b〜1nは、それぞれ所定個数の電池セル(単位電池)を直並列に接続して所要とする電池電圧と電流容量を確保したものからなる。尚、上記二次電池は、リチウム・イオン電池等であっても良い。
Hereinafter, a secondary battery device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
In this secondary battery device, for example, as shown in FIG. 1, a plurality of secondary batteries are divided into a plurality (n) of
また前記各電池ブロック1a,1b〜1nには、その充電を制御すると共に放電を制御するCPUユニット2a,2b〜2nがそれぞれ個別に組み込まれると共に、充電電流を検出する為の第1のセンシング抵抗(シャント抵抗R1)3a,3b〜3nがその充電路にそれぞれ直列に介挿されて後述するようにユニット化されている。特に各電池ブロック1a,1b〜1nは、充電スイッチ(SW)4a,4b〜4nおよび前記第1のセンシング抵抗3a,3b〜3nをそれぞれ個別に介して一対の充電端子5p,5nに並列接続されている。これらの充電スイッチ(SW)4a,4b〜4nは、その導通(オン)により前記第1のセンシング抵抗3a,3b〜3nを個別に介して前記各電池ブロック1a,1b〜1nに対する充電路をそれぞれ形成するものであって、図示しない直流電源から供給される電力にて前記各電池ブロック1a,1b〜1nを個々に充電する役割を担う。
Each of the
また前記複数の電池ブロック1a,1b〜1nは、複数の放電スイッチ(SW10)6a,6b〜6nをそれぞれ介して一対の放電端子7p,7n間に直列接続されるようになっている。これらの放電スイッチ(SW10)6a,6b〜6nは、一括してオン/オフ制御されるもので、その導通(オン)により前述した第1のセンシング抵抗3a,3b〜3nをそれぞれバイパスした状態で前記電池ブロック1a,1b〜1nを前記一対の放電端子7p,7n間に直列接続してその放電路を形成し、前記放電端子7p,7nに接続される図示しない負荷に対して電力供給する役割を担う。また前記一対の放電端子7p,7n間に複数の電池ブロック1a,1b〜1nを直列接続して形成される放電路には、放電電流検出用の第2のセンシング抵抗(シャント抵抗R2)8が直列に介挿されている。
The plurality of
またこの二次電池装置には、前記複数の電池ブロック1a,1b〜1nに対する充電制御および放電制御を司るホストCPUユニット9が設けられている。このホストCPUユニット9は、基本的には充電時には前述した充電スイッチ(SW1〜7)4a,4b〜4nを導通(オン)させて電池ブロック1a,1b〜1nを並列接続すると共に、放電時には前記放電スイッチ(SW10)6a,6b〜6nを導通(オン)させて電池ブロック1a,1b〜1nを直列接続する役割を担う。
Further, the secondary battery device is provided with a host CPU unit 9 that controls charge control and discharge control for the plurality of
またこのホストCPUユニット9は、前記第2のセンシング抵抗8を介して放電電流を検出する機能を備えると共に、前記各電池ブロック1a,1b〜1nのCPUユニット2a,2b〜2nとの間で相互に情報通信する機能を備える。そしてホストCPUユニット9は、後述するように放電時には前記第2のセンシング抵抗8を介して検出した放電電流の情報を前記各CPUユニット2a,2b〜2nにそれぞれ通知すると共に、各CPUユニット2a,2b〜2nによって管理される電池ブロック1a,1b〜1nの充放電の状態情報を逐次収集して二次電池装置の全体的な動作を制御する役割を担っている。ホストCPUユニット9が前記各CPUユニット2a,2b〜2nからそれぞれ収集する情報は、後述するように充電時には前記各電池ブロック1a,1b〜1nが満充電に達したか否かの情報、また放電時には各電池ブロック1a,1b〜1nにおける二次電池の電池容量(充電残容量)が深放電状態に至る前の予め設定された容量下限値に達したか否かの情報からなる。ホストCPUユニット9は、このような情報を前記各CPUユニット2a,2b〜2nからそれぞれ得ることで、その全体的な充放電をそれぞれ制御する。
The host CPU unit 9 has a function of detecting a discharge current via the
図2(a)(b)は上述した如く構成された二次電池装置の充電時および放電時の等価的な構成を示している。即ち、充電時には前記充電スイッチ(SW1〜7)4a,4b〜4nを導通(オン)によって複数の電池ブロック1a,1b〜1nが第1のセンシング抵抗3a,3b〜3nをそれぞれ介して並列に接続され、一対の充電端子5p,5n間に接続される。この際、放電スイッチ(SW10)6a,6b〜6nを遮断(オフ)状態に保たれており、前記複数の電池ブロック1a,1b〜1nは一対の放電端子7a,7bから切り離されている。
2 (a) and 2 (b) show an equivalent configuration at the time of charging and discharging of the secondary battery device configured as described above. That is, when charging, the plurality of
そして各電池ブロック1a,1b〜1nにそれぞれ組み込まれたCPUユニット2a,2b〜2nは、前記第1のセンシング抵抗3a,3b〜3nをそれぞれ介して個別に検出される前記各電池ブロック1a,1b〜1nへの充電電流を検出して、各電池ブロック1a,1b〜1nのCPUユニット2a,2b〜2nにて、電流を積算する。また各電池ブロック1a,1b〜1nのCPUユニット2a,2b〜2nにおいては電池電圧を監視し、ピーク電圧の検出をしたとき、又は、ΔVの電圧低下を検出したとき、これを満充電として検出している(二次電池がニッケル水素電池の場合)。尚、二次電池がリチウム・イオン電池である場合には、前記第1のセンシング抵抗3a,3b〜3nをそれぞれ介して個別に検出される前記各電池ブロック1a,1b〜1nへの充電電流を監視し、その充電電流が予め設定した電流値まで低下したとき、これを満充電として検出すれば良い。
The
この満充電検出の状態が前記ホストCPUユニット9に通知されて、満充電に至った電池ブロック1(1a,1b〜1n)を前記充電端子5p,5nに接続する充電スイッチ(SW1〜7)4(4a,4b〜4n)が遮断(オフ)され、これによって電池ブロック1(1a,1b〜1n)への充電が停止される。この結果、満充電に至った電池ブロック1(1a,1b〜1n)から順にその充電が停止され、全ての電池ブロック1(1a,1b〜1n)がそれぞれ満充電まで充電されたとき、その充電制御が終了する。
The full charge detection state is notified to the host CPU unit 9, and the charge switches (SW1 to SW7) 4 for connecting the battery blocks 1 (1a, 1b to 1n) reaching the full charge to the
これに対して放電時には前記充電スイッチ(SW1〜7)4a,4b〜4nが遮断(オフ)され、これに代えて前記放電スイッチ(SW10)6a,6b〜6nが導通(オン)される。この放電スイッチ(SW10)6a,6b〜6nの導通(オン)によって前記複数の電池ブロック1a,1b〜1nが、前記第2のセンシング抵抗8を介して直列に接続され、一対の放電端子7a,7b間に接続される。この際、前記充電スイッチ(SW1〜7)4a,4b〜4nの遮断(オフ)に伴って前記第1のセンシング抵抗3a,3b〜3nが前記各電池ブロック1a,1b〜1nからそれぞれ切り離される。つまり放電時には前記第1のセンシング抵抗3a,3b〜3nはそれぞれバイパスされて放電路が形成される。
On the other hand, at the time of discharging, the charge switches (SW1-7) 4a, 4b-4n are cut off (off), and instead, the discharge switches (SW10) 6a, 6b-6n are turned on (on). The plurality of
そしてこの場合には、前記ホストCPUユニット9は前記第2のセンシング抵抗8を介して放電電流を検出しており、その放電電流の情報を前記各電池ブロック1a,1b〜1nのCPUユニット2a,2b〜2nにそれぞれ通知している。すると前記各CPUユニット2a,2b〜2nにおいては、それぞれその放電電流を積算する等して放電量を求め、その満充電容量から放電量を差し引くことで電池残容量(充電残容量)を求めている。そして放電に伴って上記電池残容量が低下し、予め設定した残容量に達したとき、これを放電限界として前記ホストCPUユニット9に通知している。この通知を受けたホストCPUユニット9が前記放電スイッチ(SW10)6a,6b〜6nを遮断(オフ)することによって前記各電池ブロック1a,1b〜1nからの放電が一斉に(一括して)停止され、その放電制御が終了する。
In this case, the host CPU unit 9 detects a discharge current via the
尚、上述した説明は充電スイッチ(SW1〜7)4a,4b〜4nおよび放電スイッチ(SW10)6a,6b〜6nの択一的なオン/オフ制御によってその充電と放電とを制御する場合の例を示しているが、各電池ブロック1a,1b〜1nにそれぞれ設けられたCPUユニット2a,2b〜2nが個別にその充電と放電とをオン/オフ制御する機能を備えている場合には、例えば図3および図4にそれぞれ示すようにその充電と放電とを制御するようにすれば良い。
In the above description, the charging and discharging are controlled by alternative on / off control of the charging switches (SW1-7) 4a, 4b-4n and the discharging switches (SW10) 6a, 6b-6n. In the case where the
即ち、図3は充電時のホストCPUユニット9および各CPUユニット4(4a,4b〜4n)における概略的な制御手順を示している。この場合には、ホストCPUユニット9において前述した充電スイッチ(SW1〜7)4a,4b〜4nを一斉に導通(オン)させ、複数の電池ブロック1a,1b〜1nを並列接続して図示しない充電電源に接続し<ステップS1>、各CPUユニット4にそれぞれ充電管理モードを設定する<ステップS2>。すると各電池ブロック1a,1b〜1nにおけるCPUユニット4においては、充電管理モードの設定に伴ってそれぞれ第1のセンシング抵抗3(3a,3b〜3n)からその充電電流Icを検出し<ステップS3>、充電電流Icの変化から二次電池の満充電の判定を行う<ステップS4>。そして二次電池が満充電に至ったとき、その充電を停止させる<ステップS5>。
That is, FIG. 3 shows a schematic control procedure in the host CPU unit 9 and each CPU unit 4 (4a, 4b to 4n) during charging. In this case, in the host CPU unit 9, the above-described charging switches (SW1 to 7) 4a and 4b to 4n are turned on all at once, and a plurality of
一方、前記ホストCPUユニット9においては、各電池ブロック1a,1b〜1nのCPUユニット4からその充電状態の情報を収集し<ステップS6>、全ての電池ブロック1a,1b〜1nが満充電に至ってその充電を停止したか否かを監視する<ステップS7>。そして全ての電池ブロック1a,1b〜1nが満充電に至ったとき、前述した充電スイッチ(SW1〜7)4a,4b〜4nをそれぞれ遮断(オフ)し<ステップS8>、前記複数の電池ブロック1a,1b〜1nを図示しない充電電源からそれぞれ切り離してその充電制御を停止するようにすれば良い。
On the other hand, the host CPU unit 9 collects information on the state of charge from the
これに対して放電時には、図4に示すように先ずホストCPUユニット9においては前記放電スイッチ6を導通(オン)させ、前記複数の電池ブロック1a,1b〜1nを直列接続して図示しない負荷に接続し<ステップS11>、各CPUユニット4にそれぞれ放電管理モードを設定する<ステップS12>。そしてホストCPUユニット9は、その放電路に直列に介挿された第2のセンシング抵抗8からその放電電流Idcを検出し<ステップS13>、検出した放電電流Idcを複数の電池ブロック1a,1b〜1nの各CPUユニット4にそれぞれ通知する<ステップS14>。しかる後、各CPUユニット4からその放電状態の情報を収集しながら<ステップS15>、放電を停止した電池ブロック1a,1b〜1nがあるか否かを判定する<ステップS16>。全ての電池ブロック1a,1b〜1nが正常に放電している場合には、前述したステップS13に示した放電電流の検出処理からの手順を繰り返し実行する。
On the other hand, at the time of discharging, as shown in FIG. 4, first, in the host CPU unit 9, the
しかし放電を停止した電池ブロック1a,1b〜1nが存在する場合には<ステップS16>、前述した放電スイッチ6を遮断(オフ)して複数の電池ブロック1a,1b〜1nを一斉に負荷から切り離してその放電を停止させると共に<ステップS17>、各CPUユニット4に対して放電停止命令を発して、その放電制御を終了する<ステップS18>。
However, if there are
一方、前記各CPUユニット4においては、前記ホストCPUユニット9から通知される放電電流Idcを取得し<ステップS20>、その放電電流Idcを積算することで二次電池からの放電容量(消費容量)を求める<ステップS21>。そしてその満充電容量から放電容量を差し引くことで、当該電池ブロックにおける二次電池の残容量をそれぞれ求める<ステップS22>。その上で各CPUユニット4においては、その電池残容量が予め設定された限界容量(下限値)まで低下したか否かを判定し<ステップS23>、電池残容量に余裕がある場合には前記ホストCPUユニット9から放電停止指令が発せられているか否かを確認した上で<ステップS24>、前述したステップS20に示す放電電流Idcの取得処理からの手順を繰り返し実行する。これに対して電池残容量が予め設定された限界容量(下限値)まで低下した場合<ステップS23>、或いは前記ホストCPUユニット9から放電停止指令が発せられた場合には<ステップS24>には、その時点で二次電池からの放電を停止して放電制御を停止する<ステップS25>。
On the other hand, each
以上のように本発明に係る二次電池装置においては、充電時には複数の電池ブロック1a,1b〜1nを並列接続して二次電池をそれぞれ充電すると共に、電池ブロック1a,1b〜1n毎に第1のセンシング抵抗3a,3b〜3nにて個別に検出される充電電流に基づいて各電池ブロック1a,1b〜1nに対する充電をそれぞれ制御し、放電時には複数の電池ブロック1a,1b〜1nを直列接続して一斉に放電させると共に、第2のセンシング抵抗8にて検出される放電電流に基づいて各電池ブロック1a,1b〜1n毎に電池残量を監視してその放電を制御するので、複数の電池ブロック1a,1b〜1nを直列接続して大電力負荷に対する高出力電圧を得る場合であっても、その充電と放電とをそれぞれ安定に信頼性良く制御することができる。特に複数の電池ブロック1a,1b〜1n毎に設けられる第1のセンシング抵抗3a,3b〜3nの影響を受けることなくその放電を制御することができ、また複数の第1のセンシング抵抗3a,3b〜3nに起因する電圧降下の問題も生じることがないので、実用的利点が多大である。
As described above, in the secondary battery device according to the present invention, at the time of charging, the plurality of
ところで前述したように複数の二次電池を複数の電池ブロック1a,1b〜1nに分割して二次電池装置を構築する場合、そのメンテナンス性等の観点から、例えば図5に示すように各電池ブロック1a,1b〜1n毎に、前述したCPUユニット3a,3b〜3n等と共に箱形のケース10にそれぞれ収納してバッテリパック(ユニット)化し、これらの複数のバッテリパック(ケース10)BPを所定の筐体(ラック)20に並べて着脱自在に収容して用いるようにすることが望ましい。この場合、一般的には筐体(ラック)20に組み込んだファン21を用いて筐体20内を一括して廃熱冷却することが行われるが、複数のバッテリパックBP間における冷却効率が不均衡となり、二次電池の温度にバラツキが生じることが懸念される。
By the way, as described above, when a secondary battery device is constructed by dividing a plurality of secondary batteries into a plurality of
従ってこのような不具合を防ぐ上で上述した如く電池ブロック1a,1b〜1n毎に、各CPUユニット3a,3b〜3n等と共にケース10に収納してバッテリパック化した二次電池ユニットBPに、例えば図5に示すようにそれぞれ冷却ファン11を組み込み、各二次電池ユニットBP毎に個別に冷却して二次電池の温度を管理することが望ましい。具体的には各二次電池ユニット(バッテリパック)BPのケース10に冷却ファン11を組み込むと共に、二次電池の温度を検出する温度センサ(例えばサーミスタ)を組み込み、前述したCPUユニット4の制御の下で電池温度が一定となるように前記冷却ファン11の風量をそれぞれ制御するようにすれば良い。
Accordingly, in order to prevent such a problem, the secondary battery unit BP, which is housed in the
このような構成を採用すれば前記筐体20内における二次電池ユニット(バッテリパック)BPの収納位置によって、その周囲から受ける熱的影響が異なる場合であっても、個々の二次電池ユニット(バッテリパック)BP毎に冷却ファン11を制御して電池温度を予め設定された一定温度に保つことが可能となるので、複数の二次電池ユニット(バッテリパック)BP間における電池温度のバラツキを抑制することができる。この結果、電池温度の違いに起因する電池性能の変化や電池寿命のバラツキを抑えて、各二次電池ユニット(バッテリパック)BPにおける電池性能を十分に発揮させることが可能となり、前述した充電制御および放電制御をそれぞれ信頼性良く実行することが可能となる。
If such a configuration is adopted, even if the thermal influence received from the surroundings differs depending on the storage position of the secondary battery unit (battery pack) BP in the
またこのようにして複数の電池ブロック1a,1b〜1nをそれぞれケース10に収納してバッテリパックBP化するに際して、例えば図6に示すように上記ケース10に対して二次電池BATを中吊り状に支持し、二次電池BATの周囲に空気層を形成する隙間12を設けることが望ましい。具体的にはケース10の内側に固定したステー13を用いて二次電池BATを中吊り状に支持し、二次電池BATの外周面とケース10の内壁面との間に所定の空間(隙間)を形成するような支持構造とすれば良い。
Further, when the plurality of
このような構造とすれば、仮に前述した筐体20の内部に複数の二次電池ユニット(バッテリパック)BPが互いに密着した状態で並べて収納される場合であっても、前述した隙間12によって各二次電池ユニット(バッテリパック)BPにおける二次電池BATの周囲に空気層を形成することが可能となるので、この空気層によって外部からの不本意な熱の侵入を防ぐと共に、空気の通流によって二次電池BATから発せられる熱を効果的に外部に逃がすことが可能となる。特に前述した冷却ファン11によって二次電池BATの周囲の空気を通流させれば、その廃熱効果・冷却効率を高めることが可能となり、二次電池ユニット(バッテリパック)BPの安定した動作環境を容易に確保することが可能となる。
With such a structure, even if a plurality of secondary battery units (battery packs) BP are arranged and stored in close contact with each other in the
図7は上述した考察の下で実現される二次電池ユニット(バッテリパック)BPの具体的な構成を示す図であって(a)は内部構造を示す平面図、(b)は内部構造を示す断面図、(c)は正面図、(d)は左側面図、そして(d)は右側面図である。尚、ここでは図7(c)を二次電池ユニット(バッテリパック)BPの正面として説明するが、筐体(ラック)20への収納の向き等、その使用時の向きはこれに特定されるものではない。 FIG. 7 is a diagram showing a specific configuration of a secondary battery unit (battery pack) BP realized under the above-described considerations, where (a) is a plan view showing the internal structure, and (b) is an internal structure. (C) is a front view, (d) is a left side view, and (d) is a right side view. Here, FIG. 7C is described as the front surface of the secondary battery unit (battery pack) BP, but the direction of use in the housing (rack) 20 or the like is specified by this. It is not a thing.
この図7に示す二次電池ユニット(バッテリパック)BPについて簡単に説明すると、この二次電池ユニット(バッテリパック)BPは、長方形状の箱形の下ケース10aと、この下ケース10aを覆うカバー(上ケース)10bとからなるケース10内に、前述した電池ブロックを形成した二次電池BATと、前述したCPUユニット4等を搭載した回路基板15とを収納して構成される。ケース10の略右半分は、前記二次電池BATの収納領域Aとして用いられ、また上記ケース10の略左半分は前述した回路基板15の収納領域Bとして用いられる。上記収納領域Aは、例えば36本の筒型電池セルを2段2列に亘って横並びにして、その向きを交互に並べて直列接続した二次電池BATを収納可能な大きさを有する。特にこの収納領域Aには二次電池BATの周囲とケース10aとの間に所定の隙間を形成する為のステー13が設けられており、このステー13を介して前記二次電池BATを支持することで該二次電池BATをケース10内に中吊り状態に収納する構造をなしている。
The secondary battery unit (battery pack) BP shown in FIG. 7 will be briefly described. The secondary battery unit (battery pack) BP includes a rectangular box-shaped
また下ケース10aの右側面部の前記二次電池BATに対峙する位置には冷却ファン11が設けられており、下ケース10aの右側面部に形成された複数のスリット孔16を介してケース10内の空気が熱と共に吐き出されるようになっている。特にケース10内の空気は、二次電池BATの周囲に形成された隙間を通して、該二次電池ABTから発せられる熱を吸収しながら、前記スリット孔16を介してケース10の外部に排出される。尚、前記二次電池BATは、コネクタ16を介して前記回路基板15に電気的に接続されている。また回路基板15はコネクタ17を介してホストCPUユニット9に接続されるようになっている。
Further, a cooling
このようにしてケース10に電池ブロックや回路基板15を収納して構成される二次電池ユニット(バッテリパック)BPによれば、複数の二次電池ユニット(バッテリパック)BPを互いに密着させて並べて配置するような場合であっても、各二次電池ユニット(バッテリパック)BPにおける二次電池BAT間での熱的な干渉を抑えることがでる。従って二次電池BATの温度を一定に保って充電および放電を容易に、しかも安定に制御することが可能となる等の効果が奏せられる。
Thus, according to the secondary battery unit (battery pack) BP configured by housing the battery block and the
尚、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。例えば複数の二次電池を分割して設定される複数の電池ブロック1a,1b〜1n(バッテリパックBPの数)の数は、装置の仕様に応じて定めれば良いものであり、また各電池ブロック1a,1b〜1nを構成する二次電池の数もその仕様に応じて定めれば良いことは言うまでもない。また充電スイッチ4a,4b〜4nおよび放電スイッチ6については、各電池ブロック1a,1b〜1n内にそれぞれ組み込んでも良いが、電池ブロック1a,1b〜1nに対する外付け部品として設けることも可能である。その他、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
The present invention is not limited to the embodiment described above. For example, the number of
1a,1b〜1n 電池ブロック
2a,2b〜2n CPUユニット
3a,3b〜3n 第1のセンシング抵抗
4a,4b〜4n 充電スイッチ
5p,5n 充電端子
6a,6b〜6n 放電スイッチ
7a,7b 放電端子
8 第2のセンシング抵抗
9 ホストCPUユニット
10 二次電池ユニット(バッテリパック)のケース
11 冷却ファン
20 筐体(フレーム)
1a, 1b to 1n
Claims (4)
前記複数の二次電池を複数の電池ブロックに分割すると共に、各電池ブロック毎に充電電流検出用の第1のセンシング抵抗をそれぞれ組み込み、
前記複数の二次電池の充電時には前記複数の電池ブロックを並列接続し、各電池ブロック毎に前記第1のセンシング抵抗を介して検出される充電電流に基づいて二次電池に対する充電を制御し、
一方、複数の二次電池の放電時には前記複数の電池ブロックにおける前記第1のセンシング抵抗をそれぞれバイパスして前記複数の電池ブロックを直列接続すると共に、これらの電池ブロックがなす放電路に放電電流検出用の第2のセンシング抵抗を直列に介挿し、上記第2のセンシング抵抗を介して検出される放電電流に基づいて前記複数の二次電池からの放電を制御することを特徴とする二次電池装置。 A secondary battery device comprising a plurality of secondary batteries,
Dividing the plurality of secondary batteries into a plurality of battery blocks, and incorporating a first sensing resistor for detecting a charging current for each battery block,
At the time of charging the plurality of secondary batteries, the plurality of battery blocks are connected in parallel, and the charging to the secondary battery is controlled based on the charging current detected for each battery block via the first sensing resistor,
On the other hand, when discharging a plurality of secondary batteries, the plurality of battery blocks are connected in series by bypassing the first sensing resistors in the plurality of battery blocks, and a discharge current is detected in a discharge path formed by these battery blocks. A secondary battery, wherein a second sensing resistor is inserted in series, and discharge from the plurality of secondary batteries is controlled based on a discharge current detected through the second sensing resistor. apparatus.
前記複数の二次電池に対する充放電の制御は、前記各電池ブロックのCPUユニットとの間でそれぞれ情報通信するホストCPUユニットの管理の下で前記複数の電池ブロックを並列接続すると共に前記各電池ブロックのCPUユニットを充電管理モードに設定し、または前記複数の電池ブロックを直列接続すると共に前記各電池ブロックのCPUユニットを放電管理モードに設定して行われるものである請求項1に記載の二次電池装置。 Each of the battery blocks individually includes a CPU unit for charge / discharge management,
The charge / discharge control for the plurality of secondary batteries is performed by connecting the plurality of battery blocks in parallel under the control of a host CPU unit that communicates information with the CPU unit of each battery block. The secondary battery according to claim 1, wherein the CPU unit is set in a charge management mode, or the plurality of battery blocks are connected in series and the CPU unit of each battery block is set in a discharge management mode. Battery device.
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