JP2011155774A - Control device of power storage element - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電気的に接続された複数の蓄電素子のうち、劣化状態の蓄電素子を他の蓄電素子との接続から外す制御を行う制御装置に関するものである。 The present invention relates to a control device that performs control for removing a degraded storage element from a connection with another storage element among a plurality of electrically connected storage elements.
複数の単電池が電気的に直列に接続された組電池において、いずれかの単電池だけが劣化しているときには、劣化状態の単電池を組電池の電流経路から外す技術が提案されている(例えば、特許文献1,2参照)。特許文献1に記載の技術では、複数の電池モジュールが直列に接続された組電池において、各電池モジュールに対してバイパス回路を並列に接続しておき、電池モジュールに故障が発生したときには、故障した電池モジュールに対応したバイパス回路に電流が流れるようにしている。
In an assembled battery in which a plurality of unit cells are electrically connected in series, when only one of the unit cells is deteriorated, a technique for removing the deteriorated unit cell from the current path of the assembled battery has been proposed ( For example, see
劣化状態の単電池を組電池の電流経路から外す処理(バイパス処理という)を行えば、組電池の充放電によって単電池の劣化が進行してしまうのを阻止することができる。 If the process of removing the deteriorated unit cell from the current path of the assembled battery (referred to as a bypass process) is performed, it is possible to prevent the deterioration of the unit cell due to charging / discharging of the assembled battery.
一方、単電池の充電状態(例えば、SOC:State Of Charge)が高いまま、単電池のバイパス処理を行うと、バイパス処理が行われた単電池の劣化が進行しやすくなってしまうことがある。すなわち、単電池のSOCが高くなるほど、バイパス処理によって単電池を放置したときの単電池の劣化率が大きくなってしまう。 On the other hand, when the bypass process of the single cell is performed while the charge state of the single cell (for example, SOC: State Of Charge) is high, deterioration of the single cell subjected to the bypass process may easily progress. That is, the higher the SOC of the unit cell, the greater the deterioration rate of the unit cell when the unit cell is left by bypass processing.
そこで、本発明の目的は、蓄電素子のバイパス処理を行う場合において、バイパス処理された蓄電素子の劣化を抑制することができる制御装置を提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is to provide a control device that can suppress deterioration of a bypassed power storage element when performing a bypass process of the power storage element.
本願第1の発明は、電気的に直列に接続された複数の蓄電素子の入出力を制御する制御装置であって、各蓄電素子に対して並列に接続され、各蓄電素子を放電させる放電回路と、各蓄電素子に対応して設けられており、対応する蓄電素子を他の蓄電素子との接続から外すバイパス処理を行うバイパス回路と、放電回路およびバイパス回路の動作を制御するコントローラと、を有する。ここで、コントローラは、各蓄電素子の劣化状態に応じて特定された蓄電素子に対して、バイパス回路によるバイパス処理を行わせ、バイパス処理が行われた蓄電素子の蓄電状態を示す値が基準値よりも大きいときには、バイパス処理が行われた蓄電素子に対して、放電回路による放電を行わせる。 1st invention of this application is a control apparatus which controls the input / output of the some electrical storage element electrically connected in series, Comprising: The discharge circuit connected in parallel with respect to each electrical storage element and discharging each electrical storage element A bypass circuit that is provided corresponding to each power storage element, performs a bypass process for removing the corresponding power storage element from connection with another power storage element, and a controller that controls the operation of the discharge circuit and the bypass circuit. Have. Here, the controller causes the power storage element specified according to the deterioration state of each power storage element to perform bypass processing by the bypass circuit, and a value indicating the power storage state of the power storage element subjected to the bypass processing is a reference value. When the value is larger than the value, the storage element subjected to the bypass process is caused to discharge by the discharge circuit.
ここで、蓄電状態を示す値が基準値に到達するまで、バイパス処理された蓄電素子に対して、放電回路による放電を行わせることができる。これにより、蓄電状態を示す値が高いままの状態で蓄電素子が維持されることによる蓄電素子の劣化を、より抑制することができる。 Here, the bypassed storage element can be discharged by the discharge circuit until the value indicating the storage state reaches the reference value. Thereby, deterioration of the electrical storage element by maintaining an electrical storage element in the state where the value which shows an electrical storage state remains high can be suppressed more.
一方、蓄電状態を示す値が基準値よりも小さいときには、バイパス処理された蓄電素子に対して、放電回路による放電を禁止することができる。また、蓄電状態を示す値が基準値よりも小さく、蓄電状態を示す値および基準値の差が所定量以上であるときには、バイパス処理の対象となる蓄電素子に対して充電を行うことができる。 On the other hand, when the value indicating the storage state is smaller than the reference value, discharge by the discharge circuit can be prohibited for the bypassed storage element. In addition, when the value indicating the storage state is smaller than the reference value and the difference between the value indicating the storage state and the reference value is equal to or greater than a predetermined amount, the storage element that is the target of the bypass process can be charged.
また、バイパス処理の対象となる蓄電素子を除く他の蓄電素子の性能が要求性能を満たさないときには、バイパス処理の対象となる蓄電素子の数を制限することができる。これにより、要求性能を満たしつつ、蓄電素子のバイパス処理を行うことができる。 In addition, when the performance of other power storage elements excluding the power storage element that is the target of the bypass process does not satisfy the required performance, the number of power storage elements that are the target of the bypass process can be limited. Thereby, the bypass process of an electrical storage element can be performed, satisfy | filling required performance.
蓄電素子は、複数の発電要素を含む構成とすることができる。例えば、複数の単電池(発電要素)が電気的に直列に接続された電池モジュール(蓄電素子)に対して、上述したバイパス処理や放電を行うことができる。また、蓄電素子としては、例えば、リチウムイオン電池(二次電池)を用いることができる。 The power storage element can include a plurality of power generation elements. For example, the above-described bypass processing and discharge can be performed on a battery module (storage element) in which a plurality of single cells (power generation elements) are electrically connected in series. Moreover, as an electrical storage element, a lithium ion battery (secondary battery) can be used, for example.
本願第2の発明は、電気的に直列に接続された複数の蓄電素子の入出力を制御する制御方法であって、各蓄電素子の劣化状態に応じて特定した蓄電素子に対して、他の蓄電素子との接続から外すバイパス処理を行い、バイパス処理された蓄電素子の蓄電状態を示す値が基準値よりも大きいときには、バイパス処理された蓄電素子の放電を行うことを特徴とする。 A second invention of the present application is a control method for controlling input / output of a plurality of power storage elements electrically connected in series, and for other power storage elements specified according to the deterioration state of each power storage element, A bypass process for removing from the connection with the power storage element is performed, and when the value indicating the power storage state of the bypassed power storage element is greater than a reference value, the bypassed power storage element is discharged.
本発明によれば、劣化状態の蓄電素子に対してバイパス処理を行うことにより、劣化状態の蓄電素子が、充放電によって更に劣化してしまうのを防止することができる。また、バイパス処理された蓄電素子において、蓄電状態を示す値が基準値よりも大きいときには、蓄電素子を放電させることにより、高い蓄電状態が維持されることによる蓄電素子の劣化を抑制することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it can prevent that the electrical storage element in a degradation state deteriorates further by charging / discharging by performing a bypass process with respect to the electrical storage element in a degradation state. Moreover, in the bypassed power storage element, when the value indicating the power storage state is larger than the reference value, the power storage element can be discharged to suppress deterioration of the power storage element due to maintaining a high power storage state. .
以下、本発明の実施例について説明する。 Examples of the present invention will be described below.
本発明の実施例1である電池システムについて説明する。図1は、本実施例の電池システムの構成を示す図である。
A battery system that is
複数の単電池(蓄電素子)10は、電気的に直列に接続されることにより、組電池を構成している。組電池を構成する単電池10の数は、組電池に求められる出力等に基づいて、適宜設定することができる。単電池10としては、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池といった二次電池を用いることができる。また、二次電池の代わりに、電気二重層キャパシタ(コンデンサ)を用いることができる。なお、本実施例では、すべての単電池10を電気的に直列に接続しているが、電気的に並列に接続された単電池10が含まれていてもよい。
The plurality of single cells (electric storage elements) 10 are electrically connected in series to form an assembled battery. The number of the
本実施例の組電池は、例えば、車両に搭載することができ、この車両には、ハイブリッド自動車や電気自動車がある。ハイブリッド自動車は、車両の動力源として、組電池の他に、内燃機関や燃料電池を備えた車両である。電気自動車は、組電池の出力だけを用いて走行する車両である。 The assembled battery of the present embodiment can be mounted on, for example, a vehicle, and examples of the vehicle include a hybrid vehicle and an electric vehicle. A hybrid vehicle is a vehicle provided with an internal combustion engine and a fuel cell in addition to an assembled battery as a power source of the vehicle. An electric vehicle is a vehicle that travels using only the output of an assembled battery.
組電池の正極端子および負極端子は、配線44を介して負荷に接続されている。組電池を車両に搭載する場合には、負荷として、昇圧回路を用いることができる。具体的には、昇圧回路は、組電池の出力電圧を昇圧してインバータに供給する。インバータは、昇圧回路から出力された直流電力を交流電力に変換して、モータ・ジェネレータ(例えば、三相交流モータ)に出力し、モータ・ジェネレータにおいて車両を走行させるための運動エネルギが生成される。
A positive electrode terminal and a negative electrode terminal of the assembled battery are connected to a load via a
一方、車両の制動時に発生する運動エネルギは、モータ・ジェネレータによって電気エネルギ(交流電力)に変換されて、インバータに供給される。インバータは、モータ・ジェネレータからの交流電力を直流電力に変換して、昇圧回路に供給する。昇圧回路は、インバータの出力電圧を降圧して組電池に供給する。 On the other hand, kinetic energy generated during braking of the vehicle is converted into electric energy (AC power) by a motor / generator and supplied to an inverter. The inverter converts AC power from the motor / generator into DC power and supplies it to the booster circuit. The step-up circuit steps down the output voltage of the inverter and supplies it to the assembled battery.
なお、昇圧回路を省略して、組電池およびインバータを直接、接続することもできる。また、組電池を車両に搭載した場合において、車両の外部に配置された電源(外部電源)から組電池に対して電力を供給することもできる。 It is also possible to omit the booster circuit and connect the assembled battery and the inverter directly. Further, when the assembled battery is mounted on a vehicle, power can be supplied to the assembled battery from a power source (external power source) arranged outside the vehicle.
各単電池10には、放電回路20が並列に接続されており、放電回路20は、後述するように、各単電池10のSOCを調整するために用いられる。また、放電回路20は、単電池10が他の単電池10と接続されているときに、単電池10の電圧を均等化させるために用いることができる。SOCは、単電池10の充電状態(蓄電状態)を示す値(割合)である。なお、単電池10の充電状態を示す値であれば、SOC以外のパラメータを用いることもできる。
A
放電回路20は、スイッチ21および抵抗22を有しており、スイッチ21のオンおよびオフの切り替えは、通電制御回路52によって行われる。スイッチ21がオンであれば、対応する単電池10の放電が行われる。
The
また、各単電池10には、電圧センサ31が接続されており、電圧センサ31は、各単電池10の電圧値に関する情報を劣化状態判定回路51に出力する。これにより、劣化状態判定回路51は、単電池10の電圧値を取得する。各単電池10には、温度センサ32が配置されており、温度センサ32は、各単電池10の温度に関する情報を劣化状態判定回路51に出力する。これにより、劣化状態判定回路51は、各単電池10の温度を取得することができる。
In addition, a
温度センサ32は、単電池10の温度を直接的又は間接的に検出することができればよい。単電池10の温度を直接的に検出する構成としては、例えば、単電池10の外面に温度センサ32を接触させたり、単電池10の内部に温度センサ32を配置したりすることができる。単電池10の温度を間接的に検出する構成としては、例えば、単電池10の近傍であって、単電池10の外面から離れた位置に温度センサ32を配置することができる。
The
なお、本実施例では、各単電池10に対して温度センサ32を設けているが、これに限るものではない。すなわち、温度センサ32の数は、組電池を構成する単電池10の数よりも少なくすることができる。例えば、組電池に対して1つの温度センサ32だけを設けることができる。また、1つの温度センサ32を用いて、複数の単電池10の温度をまとめて検出することができる。
In the present embodiment, the
電流センサ33は、組電池(単電池10)に流れる電流値に関する情報を検出し、検出結果を劣化状態判定回路51に出力する。各単電池10の正極端子および負極端子には、スイッチ(バイパス回路の一部)41,42がそれぞれ接続されている。スイッチ41は、単電池10の正極端子に接続される状態と、バイパス線(バイパス回路の一部)43に接続される状態との間で切り替わるようになっており、スイッチ41の切り替えは、通電制御回路52から出力される制御信号によって制御される。スイッチ42は、単電池10の負極端子に接続される状態と、バイパス線43に接続される状態との間で切り替わるようになっており、スイッチ42の切り替えは、通電制御回路52から出力される制御信号によって制御される。
The current sensor 33 detects information related to the current value flowing through the assembled battery (unit cell 10), and outputs the detection result to the deterioration
スイッチ41,42が単電池10の正極端子および負極端子にそれぞれ接続されている場合には、単電池10の通電が許容された状態、言い換えれば、単電池10の充放電が許容された状態となる。また、スイッチ41,42がバイパス線43に接続されている場合には、単電池10の通電が禁止された状態、言い換えれば、単電池10がバイパス処理された状態となる。
When the
劣化状態判定回路51は、後述するように、電圧センサ31、温度センサ32および電流センサ33の出力に基づいて、単電池10の劣化状態を判断する。具体的には、劣化状態判定回路51は、単電池10の劣化量を演算することにより、単電池10の劣化状態を判断する。
As will be described later, the deterioration
劣化状態判定回路51は、各単電池10の劣化状態に関する情報を通電制御回路52に出力する。通電制御回路52は、劣化状態判定回路51からの情報に基づいて、スイッチ41,42のオンおよびオフを切り替える。また、通電制御回路52は、劣化状態判定回路51からの情報に基づいて、各放電回路20におけるスイッチ21のオンおよびオフを切り替える。
The deterioration
次に、本実施例における単電池10のバイパス処理について、図2に示すフローチャートを用いて説明する。
Next, the bypass process of the
ステップS101において、劣化状態判定回路51は、各単電池10に接続された電圧センサ31の出力に基づいて、各単電池10の電圧値を取得する。また、劣化状態判定回路51は、電流センサ33の出力に基づいて組電池(各単電池10)の電流値を取得するとともに、各単電池10に設けられた温度センサ32の出力に基づいて各単電池10の温度を取得する。
In step S <b> 101, the deterioration
ステップS102において、劣化状態判定回路51は、ステップS101で取得した電圧値および電流値に基づいて、各単電池10の内部抵抗およびSOCを算出する。ステップS103において、劣化状態判定回路51は、ステップS101で取得した温度と、ステップS102で算出されたSOCおよび内部抵抗とに基づいて、各単電池10の劣化状態を判断する。
In step S102, the deterioration
本実施例において、単電池10の劣化状態は、内部抵抗に基づいて判断している。具体的には、各単電池10の電圧値および電流値に基づいて、内部抵抗を算出することができる。ここで、単電池10の内部抵抗は、SOCや温度に応じて変動するため、現在の単電池10におけるSOCや温度に応じて、電圧値および電流値から算出された内部抵抗を補正する必要がある。
In this embodiment, the deterioration state of the
図3は、単電池10における内部抵抗およびSOCの関係(例示)を示しており、一般的に、SOCが高くなるほど、内部抵抗が低下する傾向がある。また、図4は、単電池10における内部抵抗および温度の関係(例示)を示しており、一般的に、温度が高くなるほど、内部抵抗が低下する傾向がある。劣化状態判定回路51は、図3および図4に示す情報を用いて、内部抵抗を補正して、単電池10の劣化状態を判断する。
FIG. 3 shows a relationship (example) between the internal resistance and the SOC in the
なお、本実施例では、単電池10の内部抵抗に基づいて、単電池10の劣化状態を判断しているが、これに限るものではない。すなわち、単電池10の劣化状態を判断できるパラメータを予め設定しておき、このパラメータに基づいて単電池10の劣化状態を判断すればよい。例えば、各単電池10の電圧が閾値を超える頻度を、上記パラメータとして用い、この頻度を示すパラメータに基づいて、単電池10の劣化状態を判断することができる。この場合には、単電池10の電圧が閾値を超える頻度が高いほど、単電池10の劣化が進行していると判断することができる。
In this embodiment, the deterioration state of the
ステップS104において、劣化状態判定回路51は、ステップS103で判断した劣化状態に基づいて、単電池10の使用の可否を判別する。ステップS104の処理では、組電池の充放電によって単電池10の劣化が進行してしまうのを阻止する観点から、単電池10の使用可否を判別している。ステップS104の処理の詳細については、後述する(図5参照)。
In step S104, the deterioration
劣化状態判定回路51は、単電池10の使用の可否に関する情報を通電制御回路52に送信する。具体的には、劣化状態判定回路51は、使用が可能な単電池10の情報と、使用を禁止する単電池10の情報とを通電制御回路52に送信する。
The deterioration
ステップS105において、通電制御回路52は、劣化状態判定回路51からの情報に基づいて、使用が禁止された単電池10を特定し、この単電池10への通電を禁止する。具体的には、通電制御回路52は、使用禁止の単電池10に対応したスイッチ41,42をバイパス線43に接続させることにより、使用禁止の単電池10に対してバイパス処理を行う。これにより、劣化していると判断された単電池10への充放電が禁止され、単電池10の更なる劣化を防止することができる。
In step S <b> 105, the
次に、上述したステップS104の処理について、図5に示すフローチャートを用いて説明する。 Next, the process of step S104 described above will be described using the flowchart shown in FIG.
ステップS201において、劣化状態判定回路51は、各単電池10の劣化量が閾値よりも大きいか否かを判別する。劣化量とは、単電池10の劣化状態を示す指標である。ここで、例えば、図2(ステップS103)で説明した内部抵抗を、劣化量として用いることができる。
In step S201, the deterioration
本実施形態では、すべての単電池10の劣化量に基づいて、劣化量の平均値を算出し、算出した平均値に対して許容値を加算した値を、劣化量の閾値として用いている。なお、閾値は、平均値および許容値を加算した値に限るものではなく、適宜設定することができる。例えば、閾値として、劣化量の平均値を用いることもできる。
In the present embodiment, an average value of the deterioration amount is calculated based on the deterioration amount of all the
ステップS201において、閾値よりも大きい劣化量を有する単電池10が存在すれば、ステップS203に進み、そうでなければ、ステップS202に進む。図5の処理では、閾値よりも大きい劣化量を示す単電池10がn個存在しているとする。
In step S201, if there is a
ステップS201の処理について、図6を用いて具体的に説明する。図6は、No.1〜No.5の単電池10における劣化量(一例)を示している。No.2,4,5の単電池10については、劣化量が平均値を超えている。平均値は、5つの単電池10における劣化量の平均値である。また、No.2,5の単電池10の劣化量は、閾値(平均値に許容値を加算した値)よりも大きくなっている。ここで、許容値は、適宜設定することができ、許容値を設けなくてもよい。
The process of step S201 will be specifically described with reference to FIG. FIG. 6 shows the deterioration amount (one example) in the No. 1 to No. 5
図6に示す例では、ステップS201の処理において、No.2,5の単電池10が特定され、ステップS203以降の処理が行われる。ここで、No.1,3,4の単電池10については、使用可能と判断される。
In the example shown in FIG. 6, the No. 2 and No. 5
ステップS202において、劣化状態判定回路51は、すべての単電池10が使用可能であると判断して、本処理を終了する。一方、劣化状態判定回路51は、ステップS203において、カウントiを0に設定し、ステップS204において、カウントiをインクリメントし、ステップS205に進む。
In step S202, the deterioration
ステップS205において、劣化状態判定回路51は、劣化量の大きい側からi個の単電池10を組電池から除いた場合において、残りの単電池10(N−i個の単電池10)の性能を判断する。ここで、“N”は、組電池を構成する単電池10の総数である。
In step S205, the deterioration
例えば、カウントiが“1”であるときには、最も劣化量の大きい単電池10を除いたときの残りの単電池10の性能を判断する。図6に示す例では、No.1〜5の単電池10からNo.2の単電池10を除き、No.1,3〜5の単電池10を用いたときの性能を判断する。ここで、性能としては、例えば、残りの単電池10における出力性能が挙げられる。
For example, when the count i is “1”, the performance of the remaining
ステップS206において、劣化状態判定回路51は、ステップS205で判断された単電池10の性能が、所定の要求性能を満たすか否かを判別する。例えば、i個の単電池10を除いた残りの単電池10を用いたときの出力が、車両の走行に要求される出力よりも高いか否かを判別する。ステップS206において、残りの単電池10(N−i個の単電池10)だけで要求性能を満たさないと判断したときには、ステップS207に進み、そうでなければ、ステップS208に進む。
In step S206, the deterioration
ステップS207において、劣化状態判定回路51は、“i−1”個の単電池10を使用禁止と判断して、本処理を終了する。例えば、4(i=4)個の単電池10を除いた場合において、残りの単電池10だけでは、要求性能を満たさないと判断すれば、3個の単電池10を使用禁止と判断する。ここで、3個の単電池10は、劣化量の大きい側から数えて3個の単電池10となる。
In step S207, the deterioration
ステップS208において、劣化状態判定回路51は、カウントiがnであるか否かを判別する。nとは、ステップS201の処理で説明したように、閾値よりも大きい劣化量を示す単電池10の数である。カウントiがnでなければ、ステップS204の処理に戻り、カウントiがnであれば、ステップS209に進む。
In step S208, the deterioration
ステップS204からステップS208の処理では、単電池10が要求性能を満たす限り、閾値よりも大きい劣化量を有する単電池10を、劣化量の大きい側から順に除くようにしている。ステップS209において、劣化状態判定回路51は、n個の単電池10を使用禁止と判断して、本処理を終了する。ステップS209の処理では、閾値よりも大きい劣化量を有する単電池10のすべてが、使用禁止と判断される。
In the processing from step S204 to step S208, as long as the
図5で説明した処理によれば、組電池に求められる要求性能に応じて、適切な数の単電池10だけについて、バイパス処理を行うことができる。言い換えれば、組電池に対して要求性能を確保しつつ、単電池10の劣化が進行するのを抑制することができる。
According to the process described with reference to FIG. 5, the bypass process can be performed for only an appropriate number of
次に、バイパス処理が行われた単電池10の充放電制御について、図7に示すフローチャートを用いながら説明する。図7に示す処理は、バイパス処理された各単電池10に対して行われる。
Next, charge / discharge control of the
ステップS301において、劣化状態判定回路51は、バイパス処理が行われた単電池10に接続されている電圧センサ31の出力に基づいて、単電池10の電圧を検出する。そして、ステップS302において、検出した電圧値に基づいて、バイパス処理された単電池10のSOCを算出(推定)する。
In step S301, the deterioration
ステップS303において、劣化状態判定回路51は、ステップS302で算出したSOCが第1基準値よりも低いか否かを判別する。第1基準値は、所定のSOCを示す値であり、単電池10における劣化率およびSOCの対応関係に基づいて、適宜設定することができる。図8には、単電池10における劣化率およびSOCの対応関係(例示)を示している。図8に示すように、単電池10のSOCが高いほど、単電池10の劣化率が高くなる傾向がある。そこで、単電池10の劣化率を抑制する観点から、第1基準値としてのSOCを予め設定しておくことができる。
In step S303, the deterioration
ステップS303において、ステップS302で算出したSOCが、第1基準値よりも低ければ、ステップS305に進み、そうでなければ、ステップS304に進む。ステップS304において、通電制御回路52は、放電回路20のスイッチ21をオフからオンに切り替えることにより、バイパス処理された単電池10を放電させる。このとき、単電池10の放電は、単電池10のSOCが第1基準値に到達するまで行われる。
In step S303, if the SOC calculated in step S302 is lower than the first reference value, the process proceeds to step S305, and if not, the process proceeds to step S304. In step S304, the
ここで、単電池10の放電時間と単電池10のSOCとの対応関係を予め求めておき、対応関係を示すマップをメモリに格納しておくことができる。図9には、単電池10における放電時間およびSOCの対応関係(例示)を示している。これにより、通電制御回路52は、単電池10の放電時間を監視することにより、単電池10のSOCを第1基準値に到達させることができる。
Here, a correspondence relationship between the discharge time of the
なお、本実施例におけるステップS304の処理では、バイパス処理された単電池10のSOCを第1基準値まで下げているが、これに限るものではない。図8に示すように、単電池10のSOCを低下させるだけで、単電池10の劣化率を低下させることができるため、単電池10を放電させて、単電池10のSOCを単に低下させるだけでもよい。すなわち、バイパス処理された単電池10のSOCを、第1基準値まで低下させなくてもよい。
In the process of step S304 in the present embodiment, the SOC of the bypassed
ステップS305において、劣化状態判定回路51は、ステップS302で算出したSOCが第2基準値よりも低いか否かを判別する。第2基準値は、所定のSOCを示す値であり、図8に示すように、第1基準値よりも低い値である。単電池10のSOCが低下しすぎると、不具合が生じることがあるため、この観点から、第2基準値が設定されている。
In step S305, the deterioration
例えば、複数の単電池10を一方向に並べて配置し、配列方向の両端から複数の単電池10を拘束している構造では、SOCの低下に伴う単電池10の体積変化(体積減少)によって、単電池10の拘束力が低下してしまうおそれがある。この場合には、単電池10の拘束力が低下するのを抑制する観点から、第2基準値を適宜設定することができる。
For example, in a structure in which a plurality of
ステップS305において、算出したSOCが第2基準値よりも低ければ、ステップS307に進み、そうでなければ、ステップS306に進む。ステップS306では、バイパス処理された単電池10が放置される。言い換えれば、通電制御回路52は、バイパス処理された単電池10に対して、放電回路20を用いた放電を行わない。
In step S305, if the calculated SOC is lower than the second reference value, the process proceeds to step S307, and if not, the process proceeds to step S306. In step S306, the bypassed
ステップS307において、通電制御回路52は、バイパス処理された単電池10を、他の単電池10と再度接続させる。具体的には、バイパス処理された単電池10に対応したスイッチ41,42が、バイパス線43との接続から、単電池10への接続に切り替えられる。これにより、バイパス処理された単電池10に対して、充放電を行うことが可能となる。
In step S <b> 307, the
ステップS308において、通電制御回路52は、組電池の充電を行い、バイパス処理された単電池10のSOCを第1基準値まで上昇させる。ここで、単電池10における充電時間およびSOCの対応関係を予め求めておき、対応関係を示すマップをメモリに格納しておくことができる。これにより、充電時間を監視しておけば、マップを用いて単電池10のSOCを推定することができ、単電池10のSOCを第1基準値に到達させることができる。なお、充電が完了した後に、単電池10の電圧値を検出して、SOCを再度、算出(推定)するようにしてもよい。
In step S308, the
なお、ステップS308の処理では、単電池10のSOCを第1基準値まで上昇させているが、これに限るものではない。すなわち、充電によって単電池10のSOCを上昇させればよく、例えば、単電池10のSOCを、第1基準値および第2基準値の間に位置する任意の値まで上昇させることができる。
In the process of step S308, the SOC of the
一方、ステップS308の処理を行った後に、SOCが第1基準値に到達した単電池10に対して、再度、バイパス処理を行うことができる。
On the other hand, after performing the process of step S308, the bypass process can be performed again on the
本実施例によれば、劣化状態であると判断された単電池10を、バイパス処理によって、充放電の電流経路から外すことにより、充放電によって単電池10の劣化が進行してしまうのを防止することができる。また、バイパス処理を行った単電池10のSOCが第1基準値よりも高いときには、単電池10を放電させてSOCを低下させることにより、SOCが第1基準値よりも高い状態に維持されることによる単電池10の劣化を抑制することができる。
According to the present embodiment, the
なお、本実施例では、各単電池10に対してバイパス処理を行うことができる構成となっているが、これに限るものではない。例えば、複数の単電池10が直列に接続された電池モジュール(蓄電素子)に対してバイパス処理を行うようにしてもよい。そして、各電池モジュールに対して、放電回路20を並列に接続することができる。ここで、複数の電池モジュールは、電気的に直列に接続されることになる。
In addition, in a present Example, although it becomes the structure which can perform a bypass process with respect to each
一方、バイパス処理が行われた単電池10については、バイパス処理が行われていない単電池10の劣化状態に応じて、バイパス処理が行われていない単電池10に再度、接続することができる。具体的には、バイパス処理された単電池10の劣化状態と、バイパス処理されていない単電池10の劣化状態とが略等しい状態になれば、バイパス処理された単電池10を、バイパス処理されていない単電池10に接続して、充放電を行うことができる。これにより、組電池を構成する、すべての単電池10において、劣化状態のバラツキを抑制しつつ、すべての単電池10が寿命に到達するまで組電池を使用し続けることができる。
On the other hand, the
10:単電池(蓄電素子) 20:放電回路
21:スイッチ 22:抵抗
31:電圧センサ 32:温度センサ
33:電流センサ
41,42:スイッチ(バイパス回路の一部)
43:バイパス線(バイパス回路の一部)
51:劣化状態判定回路(コントローラの一部)
52:通電制御回路(コントローラの一部)
10: single cell (electric storage element) 20: discharge circuit 21: switch 22: resistor 31: voltage sensor 32: temperature sensor 33: current sensor
41, 42: Switch (part of bypass circuit)
43: Bypass line (part of bypass circuit)
51: Degradation state determination circuit (part of controller)
52: Energization control circuit (part of controller)
Claims (12)
前記各蓄電素子に対して並列に接続され、前記各蓄電素子を放電させる放電回路と、
前記各蓄電素子に対応して設けられており、対応する前記蓄電素子を他の前記蓄電素子との接続から外すバイパス処理を行うバイパス回路と、
前記放電回路および前記バイパス回路の動作を制御するコントローラと、を有し、
前記コントローラは、
前記各蓄電素子の劣化状態に応じて特定された前記蓄電素子に対して、前記バイパス回路による前記バイパス処理を行わせ、
前記バイパス処理が行われた前記蓄電素子の蓄電状態を示す値が基準値よりも大きいときには、前記バイパス処理が行われた前記蓄電素子に対して、前記放電回路による放電を行わせる、
ことを特徴とする制御装置。 A control device for controlling input / output of a plurality of power storage elements electrically connected in series,
A discharge circuit connected in parallel to each of the storage elements, and discharging each of the storage elements;
A bypass circuit that is provided corresponding to each of the storage elements, and performs a bypass process for removing the corresponding storage element from connection with the other storage element;
A controller for controlling the operation of the discharge circuit and the bypass circuit,
The controller is
For the storage element identified according to the deterioration state of each storage element, the bypass process by the bypass circuit is performed,
When the value indicating the power storage state of the power storage element subjected to the bypass process is greater than a reference value, the power storage element subjected to the bypass process is discharged by the discharge circuit,
A control device characterized by that.
前記各蓄電素子の劣化状態に応じて特定した前記蓄電素子に対して、他の前記蓄電素子との接続から外すバイパス処理を行い、
前記バイパス処理された前記蓄電素子の蓄電状態を示す値が基準値よりも大きいときには、前記バイパス処理された前記蓄電素子の放電を行う、
ことを特徴とする制御方法。 A control method for controlling input / output of a plurality of power storage elements electrically connected in series,
For the power storage element identified according to the deterioration state of each power storage element, perform a bypass process to disconnect from the other power storage elements,
When the value indicating the storage state of the bypassed storage element is larger than a reference value, the bypassed storage element is discharged.
A control method characterized by that.
9. The number of power storage elements to be bypassed is limited when the performance of the other power storage elements excluding the power storage elements to be bypassed does not satisfy required performance. The control method according to any one of 11 to 11.
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