JP2012138979A - Output equalization system of battery pack - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an output equalization system of a battery pack in which overdischarge prevention of each unit cell in a battery pack for an electric car such as a hybrid car, and extension of the distance traveled can be combined.SOLUTION: A supervisory control unit 80 controls a voltage monitoring circuit 60 to detect the cell voltage of all cells 11 (step 110) when the output of a battery pack 10 exceeds a predetermined value during acceleration of a vehicle (step 100). When the voltage variation of the cell voltage exceeds a threshold (ΔV) (step 120), the cell voltages thus detected are stored in a storage unit 90, and a predetermined time for performing equalization continuously is set (step 130). Thereafter, an equalization circuit 70 equalizes the cell voltages of the cells 11 stored in the storage unit 90 (step 140). Equalization is performed until a predetermined set time elapses.

Description

本発明は、組電池を構成する複数のセルの出力を均等化する組電池の出力均等化システムに関し、特にハイブリッド車等の電気自動車の走行距離を伸ばすことにおいて有効である。   The present invention relates to an assembled battery output equalizing system for equalizing outputs of a plurality of cells constituting an assembled battery, and is particularly effective in extending the travel distance of an electric vehicle such as a hybrid vehicle.

従来より、単位セルが複数直列に接続されて構成された組電池の充電状態調整装置が、例えば特許文献1で提案されている。具体的に、特許文献1では、各単位セルの両端電圧に応じた電圧信号を出力する電圧検出部と、コンデンサと、両端に接続された単位セルの両端電圧を昇圧してコンデンサに供給する電圧コンバータと、を備えた充電状態調整装置が提案されている。   Conventionally, for example, Patent Literature 1 proposes an assembled battery state-of-charge adjusting device configured by connecting a plurality of unit cells in series. Specifically, in Patent Document 1, a voltage detection unit that outputs a voltage signal corresponding to a voltage across each unit cell, a capacitor, and a voltage that boosts the voltage across the unit cell connected to both ends and supplies the voltage to the capacitor A charge state adjusting device including a converter has been proposed.

このような構成では、複数の単位セルのうち、電圧検出部で検出された両端電圧が最大となるものを最大単位セル、両端電圧が最小となるものを最小単位セルとする。そして、各単位セルの充電状態(State of Charge;SOC)に基づく両端電圧にばらつきが生じた場合、コンデンサの電圧が最大単位セルの両端電圧より高くなるように、電圧コンバータを介して最大単位セルからコンデンサに電荷を移動させる。さらに、コンデンサから最小単位セルに電荷を移動させて、各単位セルの両端電圧を均等化する。これにより、各単位セルの充電状態(SOC)が均等化される。なお、充電状態とは、組電池に電流が流れていないときの開路電圧に相当する。   In such a configuration, among the plurality of unit cells, the unit cell with the maximum voltage detected by the voltage detector is the maximum unit cell, and the unit cell with the minimum voltage is the minimum unit cell. When the voltage between both ends based on the state of charge (SOC) of each unit cell varies, the maximum unit cell is passed through the voltage converter so that the voltage of the capacitor becomes higher than the voltage across the maximum unit cell. The charge is transferred from the capacitor to the capacitor. Further, the charge is transferred from the capacitor to the minimum unit cell, and the voltage across each unit cell is equalized. Thereby, the state of charge (SOC) of each unit cell is equalized. The state of charge corresponds to the open circuit voltage when no current is flowing through the assembled battery.

特開2004−120871号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2004-120871

組電池を構成する各単位セルは、経時劣化に伴って内部抵抗が変化することが分かっている。しかしながら、上記従来の技術では、各単位セルの充電状態(SOC)を均等化するように制御している。このため、組電池に大電流を流して各単位セルを充放電した場合、単位セルの内部抵抗による電圧上昇・電圧降下が生じ、内部抵抗が大きな電池程、充電状態(SOC)が高くても、下限電圧以下になる可能性がある。したがって、内部抵抗が大きい単位セルの劣化が更に進むという問題があった。また、単位セルの劣化が進むと、車両の加速に必要な電力が得られず、通常走行ができなくなるという問題があった。   It is known that the internal resistance of each unit cell constituting the assembled battery changes with time. However, in the above conventional technique, control is performed so that the state of charge (SOC) of each unit cell is equalized. For this reason, when charging / discharging each unit cell by passing a large current through the assembled battery, a voltage rise / voltage drop occurs due to the internal resistance of the unit cell, and a battery with a larger internal resistance has a higher state of charge (SOC). There is a possibility that the voltage is lower than the lower limit voltage. Therefore, there is a problem that the unit cell having a large internal resistance is further deteriorated. Further, when the unit cell is further deteriorated, there is a problem that electric power necessary for accelerating the vehicle cannot be obtained, and normal traveling cannot be performed.

本発明は上記点に鑑み、ハイブリット車等の電気自動車用の組電池の単位セル毎の過放電防止と、走行距離を伸ばすこと、との両立を図ることができる組電池の出力均等化システムを提供することを目的とする。   In view of the above points, the present invention provides an assembled battery output equalization system capable of achieving both the prevention of overdischarge for each unit cell of an assembled battery for an electric vehicle such as a hybrid vehicle and the extension of a travel distance. The purpose is to provide.

上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明では、セル(11)が複数直列に接続されて構成されていると共に車両に搭載されて駆動源となる組電池(10)において、セル(11)の間で電力を移動させることにより複数のセル(11)のセル電圧を均等化する均等化手段(70)を備えた組電池の出力均等化システムであって、以下の点を特徴としている。   To achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, a plurality of cells (11) are connected in series and are mounted on a vehicle and used as a drive source. 11) An assembled battery output equalization system comprising equalization means (70) for equalizing cell voltages of a plurality of cells (11) by moving electric power between them, characterized by the following points Yes.

すなわち、複数のセル(11)毎に設けられると共に、セル(11)のセル電圧を検出する電圧監視手段(60)を備えている。また、電圧監視手段(60)にて検出されたセル(11)のセル電圧を記憶する記憶手段(90)を備えている。   That is, a voltage monitoring means (60) for detecting the cell voltage of the cell (11) is provided for each of the plurality of cells (11). Moreover, the memory | storage means (90) which memorize | stores the cell voltage of the cell (11) detected by the voltage monitoring means (60) is provided.

さらに、車両の加速時に組電池(10)の出力が所定値を超えたときの複数のセル(11)のセル電圧を電圧監視手段(60)に検出させ、当該検出させたセル電圧を記憶手段(90)に記憶させ、記憶手段(90)に記憶させた複数のセル(11)のセル電圧がそれぞれ等しくなるように均等化手段(70)に均等化を行わせる監視制御手段(80)を備えていることを特徴とする。   Further, the voltage monitoring means (60) detects the cell voltages of the plurality of cells (11) when the output of the assembled battery (10) exceeds a predetermined value during acceleration of the vehicle, and the detected cell voltages are stored in the storage means. Monitoring control means (80) that stores the data in (90) and causes the equalization means (70) to equalize so that the cell voltages of the plurality of cells (11) stored in the storage means (90) are equal to each other. It is characterized by having.

これによると、組電池(10)に電流が流れていないときの充電状態を均等化するのではなく、車両の加速時に組電池(10)の出力が所定値を超えたとき、すなわち組電池(10)に所定の電流が流れるときの各セル(11)のセル電圧に基づいて均等化を行っている。このため、劣化したセル(11)のセル電圧が、組電池(10)に所定の電流が流れるときに高くなるように均等化されるので、劣化したセル(11)を高充電状態に維持することができる。したがって、劣化したセル(11)のセル電圧が車両の加速の際に下限電圧を下回らずに済むので、劣化したセル(11)の過放電を防止することができる。   According to this, instead of equalizing the state of charge when no current flows through the assembled battery (10), when the output of the assembled battery (10) exceeds a predetermined value during vehicle acceleration, that is, the assembled battery ( The equalization is performed based on the cell voltage of each cell (11) when a predetermined current flows through 10). For this reason, since the cell voltage of the deteriorated cell (11) is equalized so as to increase when a predetermined current flows through the assembled battery (10), the deteriorated cell (11) is maintained in a high charge state. be able to. Therefore, since the cell voltage of the deteriorated cell (11) does not need to fall below the lower limit voltage when the vehicle is accelerated, overdischarge of the deteriorated cell (11) can be prevented.

そして、劣化したセル(11)の過放電を防止でき、さらに過放電によるセル(11)のさらなる劣化を防止できるので、組電池(10)から車両の加速に必要な電力を得ることができ、組電池(10)を用いた車両の走行可能時間すなわち走行距離を長くすることができる。   And, since it is possible to prevent overdischarge of the deteriorated cell (11) and further prevent further deterioration of the cell (11) due to overdischarge, it is possible to obtain electric power necessary for acceleration of the vehicle from the assembled battery (10), The travelable time of the vehicle using the assembled battery (10), that is, the travel distance can be increased.

以上により、ハイブリット車等の電気自動車用の組電池(10)のセル(11)毎の過放電防止と、車両の走行距離を伸ばすこと、との両立を図ることができる。   From the above, it is possible to achieve both the prevention of overdischarge for each cell (11) of the assembled battery (10) for an electric vehicle such as a hybrid vehicle and the extension of the travel distance of the vehicle.

請求項2に記載の発明では、監視制御手段(80)は、電圧監視手段(60)に検出させたセル(11)のセル電圧の最大値と最小値との差が閾値を超えた場合に電圧監視手段(60)に検出させた複数のセル(11)のセル電圧を記憶手段(90)に記憶させ、記憶手段(90)に記憶させた複数のセル(11)のセル電圧がそれぞれ等しくなるように均等化手段(70)に均等化を行わせることを特徴とする。   In the invention according to claim 2, the monitoring control means (80) is configured to detect when the difference between the maximum value and the minimum value of the cell voltage of the cell (11) detected by the voltage monitoring means (60) exceeds a threshold value. The cell voltages of the plurality of cells (11) detected by the voltage monitoring unit (60) are stored in the storage unit (90), and the cell voltages of the plurality of cells (11) stored in the storage unit (90) are equal to each other. In this way, the equalization means (70) performs equalization.

このように、セル電圧のばらつきが閾値を超えるほど大きい場合にセル電圧の均等化を行うことで、劣化したセル(11)の充電状態を高く維持し、過放電にならないようにすることができる。   In this way, when the cell voltage variation is so large that it exceeds the threshold, the cell voltage is equalized, so that the state of charge of the deteriorated cell (11) can be maintained high, and overdischarge can be prevented. .

請求項3に記載の発明では、監視制御手段(80)は、記憶手段(90)にセル電圧を記憶させた際に所定時間を設定し、この所定時間が経過するまでは継続して均等化手段(70)に均等化を行わせることを特徴とする。   In the invention according to claim 3, the monitoring control means (80) sets a predetermined time when the storage means (90) stores the cell voltage, and continues to equalize until the predetermined time elapses. The means (70) is characterized by performing equalization.

これにより、劣化したセル(11)のセル電圧を確実に底上げすることができる。したがって、劣化したセル(11)の過放電を防止でき、組電池(10)から車両の加速に必要な電力を得ることができるようにすることができる。   Thereby, the cell voltage of the deteriorated cell (11) can be surely raised. Therefore, it is possible to prevent overdischarge of the deteriorated cell (11), and to obtain electric power necessary for accelerating the vehicle from the assembled battery (10).

また、請求項4に記載の発明のように、監視制御手段(80)は、電圧監視手段(60)にて検出されたセル(11)のセル電圧の最大値と最小値との差が閾値を超えない場合、均等化手段(70)に均等化を行わせないようにすることもできる。   According to a fourth aspect of the present invention, the monitoring control means (80) is configured such that the difference between the maximum value and the minimum value of the cell voltage of the cell (11) detected by the voltage monitoring means (60) is a threshold value. If it does not exceed, it is possible to prevent the equalization means (70) from performing equalization.

請求項5に記載の発明では、監視制御手段(80)は、組電池(10)の出力が所定値を下回った場合、記憶手段(90)に記憶させたセル電圧に基づいて均等化手段(70)に均等化を行わせることを特徴とする。   In the invention according to claim 5, when the output of the assembled battery (10) falls below a predetermined value, the monitoring control means (80) is based on the cell voltage stored in the storage means (90). 70), equalization is performed.

これにより、各セル(11)は車両の加速時に組電池(10)で電力が消費される際のセル電圧に均等化されるので、劣化したセル(11)を高充電状態に維持することができ、ひいてはセル(11)の過放電防止と車両の走行距離を伸ばすこととの両立を図ることができる。   Thereby, each cell (11) is equalized to the cell voltage when power is consumed by the assembled battery (10) during acceleration of the vehicle, so that the deteriorated cell (11) can be maintained in a high charge state. As a result, it is possible to achieve both the prevention of overdischarge of the cell (11) and the extension of the travel distance of the vehicle.

なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。   In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each means described in this column and the claim shows the correspondence with the specific means as described in embodiment mentioned later.

本発明の一実施形態に係る出力均等化システムを含んだ組電池制御システムの全体構成図である。1 is an overall configuration diagram of an assembled battery control system including an output equalization system according to an embodiment of the present invention. 均等化回路の一例を示した図である。It is the figure which showed an example of the equalization circuit. 監視制御部の均等化処理の内容を示したフローチャートである。It is the flowchart which showed the content of the equalization process of a monitoring control part. (a)は本発明による組電池の放電時におけるセル電圧の均等化を示した図であり、(b)は従来の組電池の放電時における充電状態(開路電圧)に基づくセル電圧の均等化を示した図である。(A) is the figure which showed equalization of the cell voltage at the time of discharge of the assembled battery by this invention, (b) is equalization of the cell voltage based on the charge condition (open circuit voltage) at the time of discharge of the conventional assembled battery FIG. 組電池の充電時におけるセル電圧の均等化を示した図である。It is the figure which showed equalization of the cell voltage at the time of charge of an assembled battery.

以下、本発明の一実施形態について図に基づいて説明する。図1は、本実施形態に係る出力均等化システムを含んだ組電池制御システムの全体構成図である。この図に示されるように、組電池制御システムは、組電池10と、インバータ20(図1のINV)と、モータジェネレータ30(図1のMG)と、出力均等化システム40と、を備えて構成されている。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is an overall configuration diagram of an assembled battery control system including an output equalization system according to the present embodiment. As shown in this figure, the assembled battery control system includes an assembled battery 10, an inverter 20 (INV in FIG. 1), a motor generator 30 (MG in FIG. 1), and an output equalization system 40. It is configured.

組電池10は、最小単位であるセル11が直列に複数接続されて構成された電池群である。セル11として充電可能なリチウムイオン二次電池が用いられる。組電池10はハイブリッド車等の電気自動車に搭載されて駆動源となると共に、モータジェネレータ30等の負荷を駆動するための電源や電子機器の電源等に用いられる。「ハイブリッド車」には、組電池10を搭載したハイブリッド車と、外部から充電可能なプラグインハイブリッド車と、の両方が含まれる。そして、組電池10の正側出力端子12および負側出力端子13は、インバータ20を介してモータジェネレータ30に接続されている。   The assembled battery 10 is a battery group configured by connecting a plurality of cells 11 as a minimum unit in series. A rechargeable lithium ion secondary battery is used as the cell 11. The assembled battery 10 is mounted on an electric vehicle such as a hybrid vehicle to serve as a drive source, and is used as a power source for driving a load such as the motor generator 30 or a power source for an electronic device. The “hybrid vehicle” includes both a hybrid vehicle equipped with the assembled battery 10 and a plug-in hybrid vehicle that can be charged from the outside. The positive output terminal 12 and the negative output terminal 13 of the assembled battery 10 are connected to the motor generator 30 via the inverter 20.

インバータ20は、組電池10から出力される直流電力を交流電力に変換してモータジェネレータ30に供給する機能と、モータジェネレータ30から出力される交流電力を直流電力に変換して組電池10に供給する機能と、を有する電力変換装置である。   The inverter 20 converts DC power output from the assembled battery 10 into AC power and supplies it to the motor generator 30, and converts AC power output from the motor generator 30 into DC power and supplies it to the assembled battery 10. A power conversion device having the function of:

モータジェネレータ30は上記の車両の車輪軸に連結されたモータであり、車両の走行の動力源となる機能と発電機となる機能とを備えている。すなわち、車輪軸の回生動力がモータジェネレータ30で交流電力に変換され、インバータ20で直流電力に変換されて組電池10の各セル11にエネルギーとして蓄えられる。また、組電池10による車両走行中は、組電池10の各セル11のエネルギーがインバータ20で交流電力に変換されてモータジェネレータ30に供給され、車輪軸を駆動する。   The motor generator 30 is a motor connected to the wheel shaft of the vehicle, and has a function as a power source for running the vehicle and a function as a generator. That is, the regenerative power of the wheel shaft is converted to AC power by the motor generator 30, converted to DC power by the inverter 20, and stored as energy in each cell 11 of the assembled battery 10. Further, during traveling of the vehicle by the assembled battery 10, the energy of each cell 11 of the assembled battery 10 is converted into AC power by the inverter 20 and supplied to the motor generator 30 to drive the wheel shaft.

出力均等化システム40は、組電池10の各セル11を監視すると共に、各セル11の出力(電力)を均等化するシステムである。このような出力均等化システム40は、電流センサ50と、電圧監視回路60と、均等化回路70と、監視制御部80と、を備えている。   The output equalization system 40 is a system that monitors each cell 11 of the assembled battery 10 and equalizes the output (power) of each cell 11. Such an output equalization system 40 includes a current sensor 50, a voltage monitoring circuit 60, an equalization circuit 70, and a monitoring control unit 80.

電流センサ50は、組電池10とインバータ20との間に流れる電流の大きさを検出するセンサである。組電池10とインバータ20との間に流れる電流とは組電池10を充放電する電流であり、組電池10からインバータ20への流出電流またはインバータ20から組電池10への流入電流である。   The current sensor 50 is a sensor that detects the magnitude of the current flowing between the assembled battery 10 and the inverter 20. The current flowing between the assembled battery 10 and the inverter 20 is a current that charges and discharges the assembled battery 10, and is an outflow current from the assembled battery 10 to the inverter 20 or an inflow current from the inverter 20 to the assembled battery 10.

電圧監視回路60はセル11のセル電圧を検出する回路である。電圧監視回路60はセル11に対して並列に接続されていると共に、複数のセル11毎に設けられている。このような電圧監視回路60は、図示しないが、例えば分圧回路、選択回路、および比較回路を備えて構成されている。   The voltage monitoring circuit 60 is a circuit that detects the cell voltage of the cell 11. The voltage monitoring circuit 60 is connected in parallel to the cell 11 and is provided for each of the plurality of cells 11. Such a voltage monitoring circuit 60 includes, for example, a voltage dividing circuit, a selection circuit, and a comparison circuit (not shown).

分圧回路は、各セル11の正極側と負極側との間に抵抗が複数直列に接続されて構成されている。各抵抗の接続点にはセル電圧に抵抗分圧比を乗じた分圧が発生する。   The voltage dividing circuit is configured by connecting a plurality of resistors in series between the positive electrode side and the negative electrode side of each cell 11. A voltage dividing the cell voltage multiplied by the resistance voltage dividing ratio is generated at the connection point of each resistor.

選択回路は、一端が各抵抗の接続点にそれぞれ接続され、他端が1つの接点に集約された複数のスイッチで構成されている。そして、各スイッチの切り替えにより各抵抗の分圧が比較回路に出力されるようになっている。各スイッチの切り換えは、監視制御部80によって制御される。なお、各スイッチの切り替えは、選択回路側で自動的に切り換えて導通中のスイッチの番号を監視制御部80に出力してもよい。   The selection circuit is composed of a plurality of switches having one end connected to a connection point of each resistor and the other end integrated into one contact. The divided voltage of each resistor is output to the comparison circuit by switching each switch. Switching of each switch is controlled by the monitoring control unit 80. Each switch may be switched automatically on the selection circuit side, and the number of the switch being conducted may be output to the monitoring control unit 80.

比較回路は、コンパレータと基準電源とにより構成されている。コンパレータの非反転入力端子には選択回路が接続されて分圧回路で得られた分圧が印加され、反転入力端子には基準電源で生成された基準電圧が印加される。これにより、コンパレータの非反転入力端子に印加される分圧が反転入力端子に印加される基準電圧を超える場合にはコンパレータの出力端子にハイレベルの比較結果が出力され、分圧が基準電圧を超えない場合にはローレベルの比較結果が出力される。この比較結果は、監視制御部80に出力される。   The comparison circuit includes a comparator and a reference power source. A selection circuit is connected to the non-inverting input terminal of the comparator to apply a voltage divided by the voltage dividing circuit, and a reference voltage generated by a reference power supply is applied to the inverting input terminal. As a result, when the divided voltage applied to the non-inverting input terminal of the comparator exceeds the reference voltage applied to the inverting input terminal, a high-level comparison result is output to the output terminal of the comparator, and the divided voltage is reduced to the reference voltage. If not, a low level comparison result is output. The comparison result is output to the monitoring control unit 80.

このような電圧監視回路60の構成では、分圧回路の分圧の最小値が過充電判定値に対応し、分圧の最大値が過放電判定値に対応するように設定されている。そして、スイッチの切り替えにより、通常はいずれかのスイッチのオンでコンパレータの比較結果が反転する。すなわち、どのスイッチでコンパレータの比較結果が反転したかを調べることによりセル電圧を取得することができる。このように、セル電圧は過充電判定値と過放電判定値との間で多段階に判定される。   In such a configuration of the voltage monitoring circuit 60, the minimum value of the divided voltage of the voltage dividing circuit corresponds to the overcharge determination value, and the maximum value of the divided voltage corresponds to the overdischarge determination value. When the switch is switched, the comparison result of the comparator is normally inverted when any one of the switches is turned on. In other words, the cell voltage can be acquired by examining which switch has inverted the comparison result of the comparator. Thus, the cell voltage is determined in multiple stages between the overcharge determination value and the overdischarge determination value.

均等化回路70は、セル11の間で電力を移動させることにより複数のセル11のセル電圧を均等化する回路である。セル11の間で電力を移動させるアクティブ均等化の方式はいくつか知られている。   The equalization circuit 70 is a circuit that equalizes the cell voltages of the plurality of cells 11 by moving power between the cells 11. Several active equalization schemes for transferring power between cells 11 are known.

例えば、セル11とセル11との間に図示しないコイルを設け、図示しないスイッチを操作することでコイルに接続するセル11を切り替えることにより、一方のセル11の電力を一時的にコイルに蓄積した後、他方のセル11に移動させるコンバータ方式が知られている。また、コイルではなく図示しないコンデンサにセル11の電力を蓄積する方式もある。   For example, by providing a coil (not shown) between the cells 11 and 11 and switching the cell 11 connected to the coil by operating a switch (not shown), the power of one cell 11 is temporarily stored in the coil. A converter system for moving to the other cell 11 later is known. There is also a method of storing the power of the cell 11 in a capacitor (not shown) instead of a coil.

そして、本実施形態では、トランス方式を採用している。図2は、均等化回路70の一例としてトランス方式を採用した場合の模式図である。この図に示されるように、組電池10の正側出力端子12と負側出力端子13との間に1次巻線71が接続され、各セル11の両極に2次巻線72がそれぞれ接続されている。1次巻線71および各2次巻線72は共通の鉄心73にそれぞれ巻かれている。また、1次巻線71および各2次巻線72にはスイッチ74がそれぞれ設けられており、このスイッチ74が監視制御部80によって制御されるようになっている。なお、図1に示される均等化回路70には2次巻線72が備えられており、図1には1次巻線71は図示されていない。   In this embodiment, a transformer method is employed. FIG. 2 is a schematic diagram when a transformer system is adopted as an example of the equalization circuit 70. As shown in this figure, a primary winding 71 is connected between the positive output terminal 12 and the negative output terminal 13 of the battery pack 10, and a secondary winding 72 is connected to both poles of each cell 11. Has been. The primary winding 71 and each secondary winding 72 are wound around a common iron core 73. The primary winding 71 and each secondary winding 72 are each provided with a switch 74, and the switch 74 is controlled by the monitoring controller 80. The equalizing circuit 70 shown in FIG. 1 includes a secondary winding 72, and the primary winding 71 is not shown in FIG.

このようなトランス方式の構成では、1次巻線71に接続されたスイッチ74をオンすると、組電池10と1次巻線71とによるループ回路が形成され、1次巻線71に1次電流が流れて鉄心73にエネルギーが蓄積される。そして、セル電圧が低いセル11に対応するスイッチ74をオンすることで、鉄心73に蓄積されたエネルギーに基づいて、セル電圧が低いセル11に2次電流が流れる。このようにして、電力が高いセル11から電力が低いセル11に電力が移動することでセル電圧の均等化が図られる。   In such a transformer-type configuration, when the switch 74 connected to the primary winding 71 is turned on, a loop circuit is formed by the assembled battery 10 and the primary winding 71, and the primary current is generated in the primary winding 71. Flows and energy is accumulated in the iron core 73. Then, by turning on the switch 74 corresponding to the cell 11 having a low cell voltage, a secondary current flows through the cell 11 having a low cell voltage based on the energy accumulated in the iron core 73. In this way, the cell voltage is equalized by moving the power from the cell 11 with high power to the cell 11 with low power.

もちろん、図2に示されるトランス方式の均等化回路70の構成は一例であり、トランス方式であっても他の構成を採用しても良い。また、トランス方式だけでなく、各方式の組み合わせても良い。   Of course, the configuration of the transformer-type equalization circuit 70 shown in FIG. 2 is merely an example, and other configurations may be adopted even if the transformer method is used. Further, not only the transformer method but also a combination of each method may be used.

監視制御部80は、セル電圧を監視する電圧監視機能、セル11の過充電または過放電を検出する過充放電検出機能、組電池10に流れる電流を検出する電流検出機能、組電池10の充電状態検出機能、各セル11のセル電圧を均等化する均等化機能等の各機能を有する装置である。   The monitoring control unit 80 is a voltage monitoring function for monitoring the cell voltage, an overcharge / discharge detection function for detecting overcharge or overdischarge of the cell 11, a current detection function for detecting a current flowing through the assembled battery 10, and a charging of the assembled battery 10 It is a device having various functions such as a state detection function and an equalization function for equalizing cell voltages of the respective cells 11.

電圧検出機能は、上述のように、監視制御部80が電圧監視回路60の選択回路の各スイッチを切り換えながら、電圧監視回路60から比較回路のコンパレータの比較結果を取得する機能である。これにより、各セル11の反転結果に基づいて各セル11のセル電圧を取得することができる。また、過充放電検出機能は、コンパレータの比較結果に基づいてセル11の過充電または過放電を判定する機能である。   As described above, the voltage detection function is a function in which the monitoring control unit 80 acquires the comparison result of the comparator of the comparison circuit from the voltage monitoring circuit 60 while switching each switch of the selection circuit of the voltage monitoring circuit 60. Thereby, the cell voltage of each cell 11 can be acquired based on the inversion result of each cell 11. The overcharge / discharge detection function is a function for determining overcharge or overdischarge of the cell 11 based on the comparison result of the comparator.

電流検出機能は、電流センサ50により組電池10に流れる電流を検出する機能である。また、充電状態検出機能は、電圧監視回路60によって取得された各セル11のセル電圧と電流センサ50によって取得された組電池10に流れる電流とに基づいて組電池10の充電状態(SOC)を取得する機能である。   The current detection function is a function of detecting a current flowing through the assembled battery 10 by the current sensor 50. The charge state detection function also determines the state of charge (SOC) of the assembled battery 10 based on the cell voltage of each cell 11 acquired by the voltage monitoring circuit 60 and the current flowing through the assembled battery 10 acquired by the current sensor 50. It is a function to acquire.

均等化機能は、電圧監視回路60により取得された各セル11のセル電圧に基づいて均等化回路70のスイッチを切り替えることにより、セル電圧が高いセル11からセル電圧が低いセル11に電力を移動させ、各セル11のセル電圧を均等化する機能である。例えば、監視制御部80は、組電池10の所定電力放電時は全てのセル11のセル電圧が同時に下限電圧に当たるように制御する。下限電圧はセル11の過放電を示す電圧である。   The equalization function moves power from the cell 11 having a higher cell voltage to the cell 11 having a lower cell voltage by switching the switch of the equalization circuit 70 based on the cell voltage of each cell 11 acquired by the voltage monitoring circuit 60. This is a function of equalizing the cell voltage of each cell 11. For example, the monitoring control unit 80 controls so that the cell voltages of all the cells 11 simultaneously reach the lower limit voltage when the assembled battery 10 is discharged at a predetermined power. The lower limit voltage is a voltage indicating overdischarge of the cell 11.

上記のような各機能を備えた監視制御部80として、例えば、CPU等により構成されたマイクロコンピュータが採用される。このような監視制御部80は、電圧監視回路60にて検出された各セル11のセル電圧をそれぞれ記憶する記憶部90を備えている。記憶部90としては、例えばRAM等のメモリが採用される。   As the monitoring control unit 80 having the above functions, for example, a microcomputer constituted by a CPU or the like is employed. Such a monitoring control unit 80 includes a storage unit 90 that stores the cell voltage of each cell 11 detected by the voltage monitoring circuit 60. As the storage unit 90, for example, a memory such as a RAM is employed.

後で詳しく説明するが、監視制御部80は車両の加速時に組電池10から所定の電力が出力されたときの各セル11のセル電圧を電圧監視回路60にそれぞれ検出させ、電圧監視回路60に検出させたセル電圧を記憶部90に記憶させるようになっている。そして、監視制御部80は、記憶部90にセル電圧を記憶させた後にセル電圧の均等化を行う際には、記憶部90に記憶させた各セル11のセル電圧がそれぞれ等しくなるように均等化回路70に均等化放電を行わせるようになっている。   As will be described in detail later, the monitoring control unit 80 causes the voltage monitoring circuit 60 to detect the cell voltage of each cell 11 when predetermined power is output from the assembled battery 10 during acceleration of the vehicle. The detected cell voltage is stored in the storage unit 90. When the monitor control unit 80 equalizes the cell voltages after storing the cell voltages in the storage unit 90, the monitor control unit 80 equalizes the cell voltages of the cells 11 stored in the storage unit 90 to be equal to each other. The equalizing circuit 70 is made to perform equalizing discharge.

以上が、本実施形態に係る出力均等化システム40および組電池制御システムの全体構成である。   The above is the overall configuration of the output equalization system 40 and the assembled battery control system according to the present embodiment.

次に、上記の出力均等化システム40において、監視制御部80の均等化機能について図3を参照して説明する。図3は、監視制御部80の均等化処理の内容を示したフローチャートである。図3に示されるフローチャートは、車両の電源がオンされるとスタートする。これに伴い、均等化処理を継続するか否かを判定するための均等化継続判定定数がリセットされる。ここで、「均等化継続判定定数」とは、均等化を継続して行う所定時間であり、均等化継続判定定数をKeepとするとKeep=0とされる。   Next, the equalization function of the monitoring control unit 80 in the output equalization system 40 will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a flowchart showing the content of the equalization process of the monitoring control unit 80. The flowchart shown in FIG. 3 starts when the vehicle is turned on. Along with this, the equalization continuation determination constant for determining whether or not to continue the equalization process is reset. Here, the “equalization continuation determination constant” is a predetermined time during which equalization is continued, and when the equalization continuation determination constant is Keep, Keep = 0.

そして、ステップ100では、車両の加速時に組電池10の出力が所定値を超えたか否かが判定される。「組電池10の出力」とは、車両が一定以上の加速を行うために必要な出力である。また、所定値は例えば10kWであり、車種等によって異なる値が設定されている。したがって、電流センサ50により、現在の組電池10に流れる電流が検出され、組電池10の出力が演算され、その演算結果と所定値とが比較される。   In step 100, it is determined whether or not the output of the assembled battery 10 exceeds a predetermined value during acceleration of the vehicle. The “output of the assembled battery 10” is an output necessary for the vehicle to accelerate beyond a certain level. The predetermined value is, for example, 10 kW, and a different value is set depending on the vehicle type. Therefore, the current flowing through the current assembled battery 10 is detected by the current sensor 50, the output of the assembled battery 10 is calculated, and the calculation result is compared with a predetermined value.

なお、「組電池10の出力」は上記のように通常は組電池10の電圧と組電池10に流れる電流との積で得られる電力である。しかしながら、「組電池10の出力」は単に組電池10に流れる電流を指しても良い。この場合、組電池10に流れる電流が例えば20Aを超えるか否かが判定される。   The “output of the assembled battery 10” is electric power that is normally obtained as a product of the voltage of the assembled battery 10 and the current flowing through the assembled battery 10 as described above. However, “the output of the assembled battery 10” may simply refer to the current flowing through the assembled battery 10. In this case, it is determined whether or not the current flowing through the assembled battery 10 exceeds 20A, for example.

ステップ100で組電池10の出力が所定値を超えると判定されるとステップ110に進む。ステップ110では、全てのセル11のセル電圧がそれぞれ測定される。本実施形態では、ステップ110で測定された各セル電圧をVCとする。   If it is determined in step 100 that the output of the assembled battery 10 exceeds a predetermined value, the process proceeds to step 110. In step 110, the cell voltages of all the cells 11 are measured. In the present embodiment, each cell voltage measured in step 110 is referred to as VC.

続いて、ステップ120では、ステップ110で取得された全てのセル11のセル電圧のうちの最大値(VCmax)と最小値(VCmin)との差(VCmax−VCmin)が閾値(ΔV)を超えるか否かが判定される。「セル電圧のうちの最大値(VCmax)と最小値(VCmin)との差」は各セル11の電圧バラツキであり、各セル11のセル電圧の均等化が必要か否かが本ステップで判定される。   Subsequently, in step 120, whether the difference (VCmax−VCmin) between the maximum value (VCmax) and the minimum value (VCmin) among the cell voltages of all the cells 11 acquired in step 110 exceeds the threshold value (ΔV). It is determined whether or not. The “difference between the maximum value (VCmax) and the minimum value (VCmin) of the cell voltages” is the voltage variation of each cell 11, and it is determined in this step whether or not the cell voltage of each cell 11 needs to be equalized. Is done.

例えば、セル11としてリチウムイオン電池が採用された場合のセル電圧は3.0V〜4.1V程度であり、電圧バラツキは例えば0.1V〜0.5V程度である。どれくらいの電圧差を電圧バラツキとするかにより、閾値(ΔV)の値が設定される。閾値(ΔV)が大きい値の場合には均等化の頻度は低くなるが、閾値(ΔV)が小さい値の場合には頻繁に均等化を行うこととなる。   For example, when a lithium ion battery is adopted as the cell 11, the cell voltage is about 3.0V to 4.1V, and the voltage variation is about 0.1V to 0.5V, for example. The threshold value (ΔV) is set depending on how much voltage difference is considered as voltage variation. When the threshold value (ΔV) is a large value, the frequency of equalization is low, but when the threshold value (ΔV) is a small value, the equalization is frequently performed.

ステップ130では、均等化継続判定定数KeepがKeep=60に設定される。図3に示される制御フロー周期を1秒とすると、Keep=60の「60」は、60秒の均等化継続時間を意味する。本実施形態では、均等化継続判定定数Keepは固定値だが、可変値としても良い。例えば、均等化継続判定定数Keepをセル電圧の電圧バラツキすなわち閾値(ΔV)に応じてマップ化して監視制御部80に記憶することができる。具体的には、電圧バラツキが0.1Vの場合は均等化継続時間が60秒に設定され、電圧バラツキが0.5Vの場合は均等化継続時間が120秒に設定される。このように、電圧バラツキが大きいほど均等化継続時間が長くなる。   In step 130, the equalization continuation determination constant Keep is set to Keep = 60. If the control flow period shown in FIG. 3 is 1 second, “60” of Keep = 60 means an equalization duration of 60 seconds. In the present embodiment, the equalization continuation determination constant Keep is a fixed value, but may be a variable value. For example, the equalization continuation determination constant Keep can be mapped according to the voltage variation of the cell voltage, that is, the threshold value (ΔV), and stored in the monitoring control unit 80. Specifically, when the voltage variation is 0.1 V, the equalization duration is set to 60 seconds, and when the voltage variation is 0.5 V, the equalization duration is set to 120 seconds. Thus, equalization continuation time becomes long, so that voltage variation is large.

また、ステップ130では、ステップ110で取得された全てのセル11のセル電圧が記憶部90にそれぞれ記憶される。すなわち、組電池10の出力が10kWを超えたときの全てのセル11のセル電圧VCがVCmとして記憶される(VCm=VC)。   In step 130, the cell voltages of all the cells 11 acquired in step 110 are stored in the storage unit 90. That is, the cell voltages VC of all the cells 11 when the output of the assembled battery 10 exceeds 10 kW are stored as VCm (VCm = VC).

このように、ステップ130では、記憶部90にセル電圧VCmが記憶され、この際に均等化を継続して行うための均等化継続時間(一定時間)が設定される。   As described above, in step 130, the cell voltage VCm is stored in the storage unit 90, and at this time, an equalization duration (a constant time) for continuously performing equalization is set.

次に、ステップ140では、セル電圧VCmに基づく均等化処理が行われる。すなわち、ステップ130にて記憶部90に記憶された各セル11のセル電圧VCmがそれぞれ等しくなるように、均等化回路70によってセル電圧の均等化が行われる。セル電圧の均等化は、記憶部90に記憶されたセル電圧VCmに基づき、上述のように、セル電圧が高いセル11からセル電圧が低いセル11に電力を移動させるトランス方式によって行われる。   Next, in step 140, equalization processing based on the cell voltage VCm is performed. That is, the equalization circuit 70 equalizes the cell voltages so that the cell voltages VCm of the cells 11 stored in the storage unit 90 in step 130 are equal. The equalization of the cell voltage is performed by a transformer method that moves power from the cell 11 having a high cell voltage to the cell 11 having a low cell voltage, as described above, based on the cell voltage VCm stored in the storage unit 90.

そして、ステップ150では、均等化継続判定定数KeepをKeep=Keep−1とする。   In step 150, the equalization continuation determination constant Keep is set to Keep = Keep-1.

この後、ステップ160では、車両の走行が終了したか否かが判定される。すなわち、車両の電源がオフされたか否かが判定される。車両の電源がオフされた場合は図3に示される監視制御部80の均等化処理は終了する。一方、電源がオフされていない場合、ステップ100に戻る。このようにして、図3に示される制御フローが1周する。上述のように、ステップ100からステップ160までの制御フロー周期は1秒である。   Thereafter, in step 160, it is determined whether or not the vehicle has finished traveling. That is, it is determined whether or not the vehicle is powered off. When the power of the vehicle is turned off, the equalization process of the monitoring control unit 80 shown in FIG. 3 ends. On the other hand, if the power is not turned off, the process returns to step 100. In this way, the control flow shown in FIG. As described above, the control flow cycle from step 100 to step 160 is 1 second.

上記のように、ステップ100にて組電池10の出力が所定値を超えたと判定され、ステップ110にて全てのセル11のセル電圧が測定された後、ステップ120において各セル11のセル電圧の最大値(VCmax)と最小値(VCmin)との差(VCmax−VCmin)が閾値(ΔV)を超えない場合、ステップ150に進む。すなわち、セル電圧の電圧バラツキが小さい場合には均等化回路70による均等化は行われず、この後のステップ150にて均等化継続判定定数Keepの値が1つ減らされる。   As described above, after it is determined in step 100 that the output of the assembled battery 10 has exceeded a predetermined value and the cell voltages of all the cells 11 are measured in step 110, the cell voltage of each cell 11 is measured in step 120. When the difference (VCmax−VCmin) between the maximum value (VCmax) and the minimum value (VCmin) does not exceed the threshold value (ΔV), the process proceeds to step 150. That is, when the voltage variation of the cell voltage is small, equalization by the equalization circuit 70 is not performed, and the value of the equalization continuation determination constant Keep is decreased by one in step 150 thereafter.

また、上記ステップのうち、ステップ100において組電池10の出力が所定値を下回った場合、ステップ170に進む。ステップ170では、Keepが0を超えているか否かが判定される。すなわち、均等化処理が継続中であるか否かが判定される。そして、Keepが0を超えていると判定されるとステップ140に進み、均等化処理が行われる。この後、ステップ150にてKeepの値が1つ減らされ、ステップ160にて車両の電源がオフされていないと判定されると、再びステップ100に戻る。組電池10の出力が所定値を下回っておらず、Keepの値が0より大きな値であれば、Keepの値が0になるまで、ステップ100、ステップ170、ステップ140、ステップ150、ステップ160のループを繰り返す。このように、ステップ130で設定された均等化継続判定定数がカウントされるまで、すなわち所定時間が経過するまでは継続して均等化回路70による均等化が行われる。   If the output of the assembled battery 10 falls below a predetermined value in step 100 among the above steps, the process proceeds to step 170. In step 170, it is determined whether or not Keep is greater than zero. That is, it is determined whether or not the equalization process is continuing. If it is determined that Keep is greater than 0, the process proceeds to step 140 where equalization processing is performed. Thereafter, the value of Keep is decremented by 1 in step 150, and if it is determined in step 160 that the vehicle is not turned off, the process returns to step 100 again. If the output of the assembled battery 10 is not lower than the predetermined value and the value of Keep is greater than 0, the values of Step 100, Step 170, Step 140, Step 150, and Step 160 are kept until the value of Keep is 0. Repeat the loop. Thus, equalization by the equalization circuit 70 is continued until the equalization continuation determination constant set in step 130 is counted, that is, until a predetermined time elapses.

そして、Keepの値が0になり、ステップ170にてKeepが0を超えていないと判定されるとステップ160に進み、セル電圧の均等化処理は終了する。そして、再びステップ100に戻り、組電池10の出力が所定値を超えない限り、ステップ100、ステップ170、ステップ160のループを繰り返す。   Then, when the value of Keep becomes 0 and it is determined in Step 170 that the Keep does not exceed 0, the process proceeds to Step 160, and the cell voltage equalization process ends. And it returns to step 100 again, and the loop of step 100, step 170, and step 160 is repeated unless the output of the assembled battery 10 exceeds a predetermined value.

一方、ステップ120にて電圧バラツキが閾値(ΔV)を超える場合はステップ130にて均等化継続判定定数であるKeepが「60」が設定されるので、ステップ130に進む度にKeepには「60」が設定される。したがって、Keepの値は車両の加速が終了して組電池10の出力が所定値を下回った後にステップ150にて減算されていくことになる。   On the other hand, if the voltage variation exceeds the threshold value (ΔV) in step 120, the equalization continuation determination constant Keep is set to “60” in step 130. Therefore, every time the process proceeds to step 130, “60” Is set. Therefore, the value of Keep is subtracted in step 150 after the acceleration of the vehicle ends and the output of the assembled battery 10 falls below a predetermined value.

また、Keep=0に設定されると共に図3に示されるフローチャートがスタートし、ステップ100にて組電池10の出力が所定値を超えたとしても、その後のステップ120にて電圧バラツキが閾値(ΔV)を超えないと判定された場合は、ステップ150にてKeepの値が「−1」とされる。この場合、再びステップ100に戻って組電池10の出力が所定値を下回ったと判定されれば、ステップ170にてKeepが0を超えていないと判定される。このため、組電池10の出力が所定値を超えるまで、ステップ100、ステップ170、ステップ160のループを繰り返すこととなり、均等化回路70による均等化は行われない。   3 is started and the flowchart shown in FIG. 3 is started, and even if the output of the assembled battery 10 exceeds a predetermined value in step 100, the voltage variation in the subsequent step 120 becomes the threshold value (ΔV ), It is determined in step 150 that the value of Keep is “−1”. In this case, returning to step 100 again, if it is determined that the output of the assembled battery 10 has fallen below a predetermined value, it is determined in step 170 that Keep is not greater than zero. For this reason, the loop of step 100, step 170, and step 160 is repeated until the output of the assembled battery 10 exceeds a predetermined value, and equalization by the equalization circuit 70 is not performed.

なお、車両の電源がオンされた後、ステップ100で組電池10の出力が所定値を超えないと判定された場合は、ステップ130でKeepが設定されないので、ステップ100、ステップ170、ステップ160のループを繰り返すだけである。   If it is determined in step 100 that the output of the assembled battery 10 does not exceed the predetermined value after the vehicle power is turned on, the Keep is not set in step 130, so that the steps 100, 170, and 160 are performed. Just repeat the loop.

上記の均等化処理による効果について、図4を参照して説明する。図4(a)は本発明によるセル電圧の均等化を示した図であり、図4(b)は従来の充電状態(開路電圧)に基づくセル電圧の均等化を示した図である。なお、図4(a)および図4(b)の横軸は正の方向が組電池10に流れる充電電流、負の方向が組電池10に流れる放電電流を示しており、縦軸はセル電圧を示している。   The effect of the equalization process will be described with reference to FIG. 4A is a diagram showing cell voltage equalization according to the present invention, and FIG. 4B is a diagram showing cell voltage equalization based on a conventional charge state (open circuit voltage). 4A and 4B, the horizontal axis indicates the charging current flowing through the assembled battery 10 in the positive direction, the discharging current flowing through the assembled battery 10 in the negative direction, and the vertical axis indicates the cell voltage. Is shown.

また、図4では、セルA、セルB、セルCの3つのセル11のセル電圧を示している。これらの各セル11は、それぞれ劣化にばらつきがあり、電流に対するセル電圧の傾きがそれぞれ異なる。劣化したセル11は内部抵抗が高くなるので、電流に対するセル電圧の傾きが大きくなる。図4に示される3つのセル11の中では、セルAの劣化が最も進んでいる。   Further, FIG. 4 shows cell voltages of three cells 11 of cell A, cell B, and cell C. Each of these cells 11 varies in deterioration, and the gradient of the cell voltage with respect to the current is different. Since the deteriorated cell 11 has a high internal resistance, the gradient of the cell voltage with respect to the current increases. Among the three cells 11 shown in FIG. 4, the deterioration of the cell A is the most advanced.

そして、組電池10から電力が取り出されているとき、すなわち組電池10に放電電流が流れると、図4(a)に示されるように等電力ライン13が表れる。この等電力ライン13の位置はドライバがアクセルを踏み込む量によって異なる。アクセルの踏み込み量が大きい場合、等電力ライン13は図4(a)に示される等電力ライン13の位置よりも左側に表れる。   And when electric power is taken out from the assembled battery 10, that is, when a discharge current flows through the assembled battery 10, an equal power line 13 appears as shown in FIG. The position of the equal power line 13 varies depending on the amount that the driver steps on the accelerator. When the amount of depression of the accelerator is large, the equal power line 13 appears on the left side of the position of the equal power line 13 shown in FIG.

また、均等化処理を行う前に3つのセル電圧に電圧バラツキがある場合、3つのセル11のセル電圧は等電力ライン13上にばらばらに位置している。したがって、図3に示される均等化処理では、等電力ライン13上のセル電圧をそれぞれ測定し(ステップ110)、記憶部90に記憶し(ステップ130)、記憶した各セル電圧がそれぞれ等しくなるように均等化を行っている(ステップ140)。これにより、内部抵抗が大きいすなわち傾きが大きいセルAについては、「組電池10に放電電流が流れるとき」のセル電圧が高くなるように均等化される。例えば、セルAは劣化が進んでいないセルCから電力を受け取る。   In addition, when there are voltage variations in the three cell voltages before the equalization process is performed, the cell voltages of the three cells 11 are scattered on the equal power line 13. Therefore, in the equalization process shown in FIG. 3, each cell voltage on the equal power line 13 is measured (step 110), stored in the storage unit 90 (step 130), and the stored cell voltages are made equal. Is equalized (step 140). As a result, the cell A having a large internal resistance, that is, a large inclination is equalized so that the cell voltage when “the discharge current flows through the assembled battery 10” becomes high. For example, the cell A receives power from the cell C that has not deteriorated.

このように、車両の加速を想定した組電池10の電力使用時のセル電圧が均等になるように均等化処理を行っているので、均等化された各セル11のセル電圧は、「組電池10に放電電流が流れるとき」に、過放電を示す下限電圧よりも高くなる。言い換えると、劣化が進んだセル11については、均等化処理によって「組電池10に放電電流が流れるとき」のセル電圧が底上げされるので、車両の加速の際に下限電圧を下回りにくくなる。このため、「組電池10に放電電流が流れるとき」に、劣化が進んだセルAの過放電を防止することができる。過放電によるセル11のさらなる劣化も防止することができる。また、図4(a)に示されるように、「組電池10に放電電流が流れるとき」のセル電圧が均等化されることで、各セル11のセル電圧が等電力ライン13の同じ位置に揃うので、各セル11の劣化にばらつきがあったとしても各セル11の出力(電力)を均等化することができる。   In this way, since the equalization process is performed so that the cell voltages when using the power of the assembled battery 10 assuming the acceleration of the vehicle are equalized, the cell voltage of each equalized cell 11 is “the assembled battery. When the discharge current flows through 10, the voltage becomes higher than the lower limit voltage indicating overdischarge. In other words, for the cell 11 that has deteriorated, the cell voltage when the discharge current flows through the assembled battery 10 is raised by the equalization process, so that it becomes difficult to fall below the lower limit voltage when the vehicle is accelerated. For this reason, when the discharge current flows through the assembled battery 10, it is possible to prevent over-discharge of the cell A that has deteriorated. Further deterioration of the cell 11 due to overdischarge can also be prevented. Further, as shown in FIG. 4A, the cell voltage of “when the discharge current flows through the assembled battery 10” is equalized, so that the cell voltage of each cell 11 is at the same position on the equal power line 13. As a result, the output (power) of each cell 11 can be equalized even if the deterioration of each cell 11 varies.

一方、従来では、図4(b)に示されるように、組電池10に電流が流れていないときの開路電圧(SOC)が均等になるように均等化処理を行っている。このため、「組電池10に放電電流が流れるとき」には劣化が進んだ傾きが大きいセルAのセル電圧は下限電圧を下回り、過放電となってしまう。このように過放電のセル11が1つでも発生すると、監視回路等によって組電池10から加速に必要な出力を出せなくなったと判定され、組電池10に放電電流を流せなくなる。つまり、1つのセル11が使用できなくなったことで組電池10から加速に必要な出力を出せなくなり、車両の加速度が著しく低下する恐れがある。このため、車両の走行距離が伸びなくなるのである。   On the other hand, conventionally, as shown in FIG. 4B, equalization processing is performed so that the open circuit voltage (SOC) when current does not flow through the assembled battery 10 is equalized. For this reason, when “a discharge current flows through the assembled battery 10”, the cell voltage of the cell A having a large slope of deterioration is less than the lower limit voltage, resulting in overdischarge. When even one overdischarged cell 11 occurs in this way, it is determined by the monitoring circuit or the like that the output required for acceleration cannot be output from the assembled battery 10, and no discharge current can flow through the assembled battery 10. That is, when one cell 11 cannot be used, an output necessary for acceleration cannot be output from the assembled battery 10, and the acceleration of the vehicle may be significantly reduced. For this reason, the travel distance of the vehicle does not increase.

本実施形態では、車両の加速に必要な組電池10の出力がある場合の各セル電圧を用いて均等化を実施しているため、従来のようにセル11の充電状態(開路電圧)は均等化されない。しかしながら、図4(a)に示されるように、組電池10に流れる電流が0のときのセル電圧すなわち開路電圧については、劣化が進んだセルAの開路電圧を他のセルBやセルCよりも高くしているので、劣化したセルAを長持ちさせることが可能となる。したがって、組電池10から車両の加速に必要な電力を得ることができ、組電池10を用いた車両の走行可能時間すなわち走行距離を伸ばすことができる。   In this embodiment, since equalization is performed using each cell voltage when there is an output of the assembled battery 10 necessary for vehicle acceleration, the charged state (open circuit voltage) of the cell 11 is equal as in the prior art. It is not converted. However, as shown in FIG. 4A, for the cell voltage when the current flowing through the assembled battery 10 is 0, that is, the open circuit voltage, the open circuit voltage of the cell A that has deteriorated more than the other cells B and C. Therefore, the deteriorated cell A can be maintained for a long time. Therefore, it is possible to obtain electric power necessary for accelerating the vehicle from the assembled battery 10, and it is possible to extend the travelable time of the vehicle using the assembled battery 10, that is, the travel distance.

以上により、ハイブリット車等の電気自動車用の組電池10のセル11毎の過放電防止と、ハイブリット車等の電気自動車が組電池10のみを使用して走行する距離を伸ばすこと、との両立を図ることができる。   As described above, both overdischarge prevention for each cell 11 of the assembled battery 10 for an electric vehicle such as a hybrid vehicle and the extension of the distance traveled by the electric vehicle such as the hybrid vehicle using only the assembled battery 10 are achieved. Can be planned.

また、本実施形態では、セル電圧の電圧バラツキが閾値(ΔV)を超えるほど大きい場合にセル電圧の均等化を行っているので、劣化したセル11の充電状態を高く維持することができ、劣化が進んだセル11が過放電にならないようにすることができる。また、劣化が進んだセル11の出力を他のセル11と同じにすることができる。さらに、均等化処理を所定時間継続して行い、組電池10の出力が所定値を下回った後も所定時間が経過するまでは継続して均等化を行っているので、劣化したセル11のセル電圧を確実に底上げすることができる。したがって、劣化したセル11の過放電の防止がされ、車両の走行距離を伸ばすことができる。   In the present embodiment, since the cell voltage is equalized when the voltage variation of the cell voltage exceeds the threshold (ΔV), the charged state of the deteriorated cell 11 can be maintained high, and the deterioration It is possible to prevent the cell 11 having progressed from being overdischarged. Further, the output of the cell 11 that has deteriorated can be made the same as that of the other cells 11. Further, the equalization process is continuously performed for a predetermined time, and even after the output of the assembled battery 10 falls below a predetermined value, the equalization is continuously performed until the predetermined time elapses. The voltage can be reliably raised. Therefore, the overdischarge of the deteriorated cell 11 is prevented, and the travel distance of the vehicle can be extended.

なお、本実施形態の記載と特許請求の範囲の記載との対応関係については、均等化回路70が特許請求の範囲の「均等化手段」に対応し、電圧監視回路60が特許請求の範囲の「電圧監視手段」に対応する。また、記憶部90が特許請求の範囲の「記憶手段」に対応し、監視制御部80が特許請求の範囲の「監視制御手段」に対応する。   As for the correspondence between the description of the present embodiment and the description of the claims, the equalization circuit 70 corresponds to the “equalization means” in the claims, and the voltage monitoring circuit 60 corresponds to the claims. Corresponds to “voltage monitoring means”. The storage unit 90 corresponds to “storage means” in the claims, and the monitoring control unit 80 corresponds to “monitoring control means” in the claims.

(他の実施形態)
上記実施形態で示された出力均等化システム40の構成は一例であり、上記で示した構成に限定されることなく、本発明の特徴を含んだ他の構成とすることもできる。例えば、記憶部90は監視制御部80の一部とされていたが、監視制御部80とは別体で設けられていても良い。また、電圧監視回路60の構成や均等化回路70の構成は上記実施形態で示された構成に限られず、他の構成でも構わない。
(Other embodiments)
The configuration of the output equalization system 40 shown in the above embodiment is an example, and the configuration is not limited to the configuration shown above, and other configurations including the features of the present invention may be adopted. For example, the storage unit 90 is a part of the monitoring control unit 80, but may be provided separately from the monitoring control unit 80. In addition, the configuration of the voltage monitoring circuit 60 and the configuration of the equalization circuit 70 are not limited to the configurations shown in the above embodiment, and other configurations may be used.

また、上記実施形態では、監視制御部80は組電池10の放電時における各セル11のセル電圧を均等化する場合について説明したが、組電池10を充電する場合についても同様のことが言える。図5は、組電池10の充電時におけるセル電圧の均等化を示した図である。組電池10の充電の場合は、監視制御部80は、インバータ20から組電池10に例えば10Aの充電電流が流れたときの各セル11のセル電圧を電圧監視回路60に測定させ、記憶部90に記憶させる。そして、セル電圧の均等化は、記憶部90に記憶されたセル電圧VCmに基づき、上述のように、セル電圧が高いセルAからセル電圧が低いセルCに電力を移動させる。この場合、監視制御部80は、例えば組電池10の充電時に全てのセル11のセル電圧が同時に上限電圧に当たるように均等化制御する。上限電圧はセル11の過充電を示す電圧である。これにより、図5に示されるように、セル電圧が低いセルCのセル電圧を底上げすることができる。   Further, in the above embodiment, the case where the monitoring control unit 80 equalizes the cell voltage of each cell 11 when the assembled battery 10 is discharged has been described, but the same applies to the case where the assembled battery 10 is charged. FIG. 5 is a diagram showing equalization of the cell voltage during charging of the battery pack 10. In the case of charging the assembled battery 10, the monitoring control unit 80 causes the voltage monitoring circuit 60 to measure the cell voltage of each cell 11 when a charging current of, for example, 10 A flows from the inverter 20 to the assembled battery 10, and the storage unit 90. Remember me. And equalization of a cell voltage moves electric power from the cell A with a high cell voltage to the cell C with a low cell voltage as mentioned above based on the cell voltage VCm memorize | stored in the memory | storage part 90. FIG. In this case, for example, the monitoring control unit 80 performs equalization control so that the cell voltages of all the cells 11 simultaneously reach the upper limit voltage when the assembled battery 10 is charged. The upper limit voltage is a voltage indicating overcharge of the cell 11. Thereby, as shown in FIG. 5, the cell voltage of the cell C having a low cell voltage can be raised.

10 組電池
11 セル
60 電圧監視回路(電圧監視手段)
70 均等化回路(均等化手段)
80 監視制御部(監視制御手段)
90 記憶部(記憶手段)
10 assembled battery 11 cell 60 voltage monitoring circuit (voltage monitoring means)
70 Equalization circuit (equalization means)
80 Monitoring control unit (monitoring control means)
90 storage unit (storage means)

Claims (5)

セル(11)が複数直列に接続されて構成されていると共に車両に搭載されて駆動源となる組電池(10)において、前記セル(11)の間で電力を移動させることにより前記複数のセル(11)のセル電圧を均等化する均等化手段(70)を備えた組電池の出力均等化システムであって、
前記複数のセル(11)毎に設けられると共に、前記セル(11)のセル電圧を検出する電圧監視手段(60)と、
前記電圧監視手段(60)にて検出された前記セル(11)のセル電圧を記憶する記憶手段(90)と、
前記車両の加速時に前記組電池(10)の出力が所定値を超えたときの前記複数のセル(11)のセル電圧を前記電圧監視手段(60)に検出させ、当該検出させたセル電圧を前記記憶手段(90)に記憶させ、前記記憶手段(90)に記憶させた前記複数のセル(11)のセル電圧がそれぞれ等しくなるように前記均等化手段(70)に均等化を行わせる監視制御手段(80)と、を備えていることを特徴とする組電池の出力均等化システム。
In the assembled battery (10) which is configured by connecting a plurality of cells (11) in series and is mounted on a vehicle and serving as a drive source, the plurality of cells are moved by moving power between the cells (11). An output equalization system for an assembled battery comprising equalization means (70) for equalizing the cell voltage of (11),
Voltage monitoring means (60) provided for each of the plurality of cells (11) and detecting a cell voltage of the cells (11);
Storage means (90) for storing the cell voltage of the cell (11) detected by the voltage monitoring means (60);
The voltage monitoring means (60) detects the cell voltages of the plurality of cells (11) when the output of the assembled battery (10) exceeds a predetermined value during acceleration of the vehicle, and the detected cell voltages are Monitoring that causes the storage means (90) to perform equalization so that the cell voltages of the plurality of cells (11) stored in the storage means (90) are equal to each other. And an output equalizing system for the assembled battery, comprising: a control means (80).
前記監視制御手段(80)は、前記電圧監視手段(60)に検出させた前記セル(11)のセル電圧の最大値と最小値との差が閾値を超えた場合に前記電圧監視手段(60)に検出させた前記複数のセル(11)のセル電圧を前記記憶手段(90)に記憶させ、前記記憶手段(90)に記憶させた前記複数のセル(11)のセル電圧がそれぞれ等しくなるように前記均等化手段(70)に均等化を行わせることを特徴とする請求項1に記載の組電池の出力均等化システム。   When the difference between the maximum value and the minimum value of the cell voltage of the cell (11) detected by the voltage monitoring means (60) exceeds a threshold value, the monitoring control means (80) The cell voltages of the plurality of cells (11) detected in (4) are stored in the storage means (90), and the cell voltages of the plurality of cells (11) stored in the storage means (90) are equal to each other. The output equalization system for an assembled battery according to claim 1, wherein the equalization means (70) performs equalization as described above. 前記監視制御手段(80)は、前記記憶手段(90)に前記セル電圧を記憶させた際に所定時間を設定し、この所定時間が経過するまでは継続して前記均等化手段(70)に均等化を行わせることを特徴とする請求項1または2に記載の組電池の出力均等化システム。   The monitoring control means (80) sets a predetermined time when the storage means (90) stores the cell voltage, and continues to the equalization means (70) until the predetermined time elapses. 3. The battery pack output equalization system according to claim 1 or 2, wherein equalization is performed. 前記監視制御手段(80)は、前記電圧監視手段(60)にて検出された前記セル(11)のセル電圧の最大値と最小値との差が閾値を超えない場合、前記均等化手段(70)に均等化を行わせないことを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1つに記載の組電池の出力均等化システム。   When the difference between the maximum value and the minimum value of the cell voltage of the cell (11) detected by the voltage monitoring means (60) does not exceed a threshold value, the monitoring control means (80) 70) The equalization system for an assembled battery according to any one of claims 1 to 3, wherein equalization is not performed in 70). 前記監視制御手段(80)は、前記組電池(10)の出力が前記所定値を下回った場合、前記記憶手段(90)に記憶させた前記セル電圧に基づいて前記均等化手段(70)に均等化を行わせることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1つに記載の組電池の出力均等化システム。   When the output of the assembled battery (10) falls below the predetermined value, the monitoring control means (80) causes the equalization means (70) to be based on the cell voltage stored in the storage means (90). 5. The assembled battery output equalization system according to claim 1, wherein equalization is performed.
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