JP2012052962A - 電池パックの残存容量調整方法及び電池パック - Google Patents
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Abstract
【解決手段】並列に接続されたN個の素電池を備えた組電池が直列にk組接続された電池モジュールをD個備えた電池パックにおいて、ある素電池が異常状態となって切り離された際に、各電池モジュールに0.5〜1.0の範囲の容量補正率を設定し、容量補正率に応じて組電池の使用容量範囲を決めて、残存している各組電池の容量を算出してこれを用いて各組電池を単独でそれぞれ所定量放電させることにより残存容量を均等になるように調整する。
【選択図】図11
Description
異常状態となった電池とは、劣化や内部短絡等により充放電が不可能になったり、容量が初期の状態に比較して1/3未満になったりした電池のことをいう。
自動車や機械の駆動電源や生活用電源として二次電池を使用する際には、高出力と高容量の両方が必要となるため、複数のセルを直列及び並列の双方の接続を行って一つの電池パックを構成する必要がある。ここで最小単位の組電池を、特許文献1乃至3に開示されている複数のセルを直列接続した構成のものとすると、一つの組電池を高電圧の電池とみなすことができるが、1つのセルが内部短絡してしまうと組電池そのものが使用不可となり、例えばこのような組電池からなる電池パックを電気自動車の電源として用いると、走行中に突然電源が使用不可となって走行ができなくなるという危険な事態が生じるおそれがある。
実施形態1に係る電池パックの基本的な構成は、図3に示すように、二次電池である素電池10がN個(図3ではN=4)並列に接続された組電池20を最小単位とし、組電池20がk組(図3ではk=3)直列に接続された電池モジュール30と中間の単位としている。そして、D個(D≧1)の電池モジュール30が直列に接続されて電池パック40を構成している。このような電池パック40は、1つの素電池10が異常状態になって電気的に接続が断たれても、電池パック40全体としては使用し続けることができる。電池パック40に含まれる素電池10の数が多ければ、複数の素電池10が異常状態となっても電池パック40は使用可能である。
図13は、正常な素電池ばかりの電池パックにおいて、全ての組電池が満充電の際に、一つの素電池に異常が発生して電気的に接続が断たれた例である。組電池は4本の素電池が並列に接続されてなり、1本の素電池の容量は2Ahである。素電池としてリチウムイオン電池を使用している。
実施例2は実施例1と同様な構成の電池パックにおいて、全ての組電池が完全放電の際に一つの素電池に異常が発生して電気的に接続が断たれた例である。図14に示すように、各組電池を4Ahまで充電してそれから残存容量調整を行っている。
上述の実施形態及び実施例は本発明の例示であって、本発明はこれらの例に限定されない。一つの組電池における並列素電池数Nは複数であれば構わない。上記実施形態のようにN=4であると必要並列セル数Nrは3とする場合がほとんどであり、一つの組電池においては切り離し素電池の数は1本しか許されないが、例えばN=20であれば切り離し素電池の数は2本から3本は許される場合がある。電池モジュール中の組電池数も1以上であればよいし、電池パック中の電池モジュール数も複数出ればよい。またこのような電池パックを複数組み合わせて一つの電源にしてもよい。素電池の種類はリチウムイオン電池に限定されず、他の二次電池であっても構わない。
12 切断部材
14 スイッチ
16 抵抗
20 組電池
30 電池モジュール
40 電池パック
50 組電池監視部
52 電圧計測回路
70 制御部
71 電流計測部
72 残存容量算出部
73 残存容量調整部
Claims (3)
- 二次電池である素電池を複数備えた電池パックの残存容量調整方法であって、
前記電池パックは、D個の電池モジュールが直列に接続された構成を有しており、
前記電池モジュールは、並列に接続されたN個の前記素電池を備えた組電池が直列にk組接続された構成を有しており、
各前記組電池において、異常状態となった前記素電池であって隣接する他の素電池と電気的接続を断たれた前記素電池の数Cm,b(mは電池モジュールの配置番号、bは組電池の配置番号)を検出する工程と、
各前記組電池の容量Vm,bをそれぞれ算出し、前記容量Vm,bのうち最小の容量Vminを算出する工程と、
各前記電池モジュールにおいて、前記容量Vm,bを用いて容量補正率Rm(mは電池モジュールの配置番号)を算出する容量補正率算出工程と、
各前記組電池において、オフセット容量Ym,b=(Vm,b−Vmin)×Rmを算出する工程と、
各前記組電池の現時点での残存容量Xm,bをそれぞれ算出しこれを用いて調整残存容量Zm,b=Xm,b−Ym,bと当該調整残存容量Zm,bのうち最小の調整残存容量Zminとを算出する工程と、
各前記組電池において、前記調整残存容量Zm,bと前記最小の調整残存容量Zminとを比較して、Zm,b−Zmin>αである場合にのみ(αは所定の数値)、当該組電池を残存容量調整のために単独でZm,b−Zmin<β(βはβ<αである所定の数値)となるまで放電させる残存容量調整工程と
を含み、
前記容量補正率算出工程では、
前記最小の容量Vminを有する組電池を含んでいる電池モジュールの配置番号m’を算出して、この組電池の容量補正率Rm’を1とするサブステップSB1と、
前記Cm,bの最大値Cmaxを算出し、N−Cmaxが所定の必要素電池数Nr以上であるか否かを判定するサブステップSB2と、
前記サブステップSB2にて、N−Cmax≧Nrであれば、0.5以上1.0以下の範囲のRmと前記容量Vm,bとを用いて、この時点で出力可能な電力量Whgの範囲を算出し、前記Whgの範囲には所定の必要電力量Whr以上である部分が含まれるか否かを判定するサブステップSB3と、
前記サブステップSB3にて前記Whgの範囲がWhr以上である部分が含まれると判定されれば、Whg≧WhrとなるWhgを算出するのに用いられたRmの値のうち最小の値を、m’以外の配置番号を有する組電池の前記容量補正率RmとするサブステップSB4と、
前記サブステップSB2にてN−Cmax<Nrである、あるいは前記サブステップSB3にてWhgの最大値がWhrよりも小さい、と判定されたときには、m’以外の配置番号を有する組電池の容量補正率Rm=1とするサブステップSB5と
を含む、電池パックの残存容量調整方法。 - 前記サブステップSB2にてN−Cmax<Nrである、あるいは前記サブステップSB3にてWhgの最大値がWhr未満である、と判定されたときには、前記配置番号m’の電池モジュールを交換することを促す信号を発生させる、請求項1に記載されている電池パックの残存容量調整方法。
- D個の電池モジュールが直列に接続された構成を有し、該電池モジュールはk組の組電池が直列に接続された構成を有し、該組電池はN個の素電池が並列に接続された構成を有しており、
各前記組電池の電圧を計測する電圧計測回路を含む組電池監視部と、各前記組電池の残存容量の最適値を算出する残存容量算出回路及び各前記組電池に対して残存容量の調整を行う残存容量調整回路を含む制御部と、出力電流を計測する電流計測部とをさらに有し、
各前記組電池には、当該組電池を放電させる放電回路と、異常状態となった素電池に対して隣接する他の素電池との電気的接続を断つ切断部材とが設置されており、
前記組電池監視部が、前記組電池内の前記素電池が異常状態になって前記切断部材によって隣接する他の素電池との電気的接続を断たれたことを検出したときには、前記残存容量算出回路が前記電圧計測回路及び前記電流計測部からの信号を利用して各前記組電池の残存容量の最適値を算出して、各前記組電池の残存容量が前記最適値になるまで前記制御部が前記放電回路を作動させて当該組電池を放電させる、電池パック。
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JP2010196988A JP2012052962A (ja) | 2010-09-02 | 2010-09-02 | 電池パックの残存容量調整方法及び電池パック |
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2014115513A1 (ja) * | 2013-01-22 | 2014-07-31 | 三洋電機株式会社 | 電池モジュールの故障推定システム |
WO2014155412A1 (ja) * | 2013-03-25 | 2014-10-02 | 三洋電機株式会社 | 蓄電池管理システム |
CN110068765A (zh) * | 2018-01-19 | 2019-07-30 | 新盛力科技股份有限公司 | 电池容量的预估方法 |
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