JP2012209994A - Charge control device for lithium ion battery pack, control method and lithium ion battery pack system - Google Patents

Charge control device for lithium ion battery pack, control method and lithium ion battery pack system Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To more appropriately charge a lithium ion secondary battery when the same is used for an assembled battery.SOLUTION: A charge control device for a lithium ion battery pack comprises: voltmeters 4 to monitor charging voltage of each lithium ion cell 2; balance circuits 3 which are installed on each lithium ion cell 2 and individually discharges the same; and a controller 6 which activates, when the charging voltage of one portion of the lithium ion cells 2 is lower than a lower limit voltage of an appropriate charging voltage range and the charging voltage of the other portion of the lithium ion cells 2 continues to be in a state higher than the lower limit voltage for a predetermined period, the balance circuits 3 for a portion of the other lithium ion cells 2.

Description

この発明は、リチウムイオン二次電池が複数直列に接続されたリチウムイオン組電池の充電を制御するリチウムイオン組電池充電制御装置、制御方法および、この装置を備えたリチウムイオン組電池システムに関する。   The present invention relates to a lithium ion assembled battery charge control device that controls charging of a plurality of lithium ion secondary batteries connected in series, a control method, and a lithium ion assembled battery system including the device.

リチウムイオン二次電池は、エネルギー密度が高い、自己放電量が少ない、などという利点を有し、自動車用蓄電池や電気・電子機器用蓄電池などとして広く使用されている。また、使用目的に応じた電圧や容量を得るために、単電池であるリチウムイオンセルを複数接続して組電池を構成し、使用する場合がある。一方、リチウムイオン二次電池は、過充電などによって異常発熱が生じ、さらには、電解液が有機溶剤であるために発火事故が発生するおそれがある。   Lithium ion secondary batteries have advantages such as high energy density and low self-discharge, and are widely used as storage batteries for automobiles, storage batteries for electric / electronic devices, and the like. In addition, in order to obtain a voltage and capacity according to the purpose of use, a battery pack may be configured and used by connecting a plurality of single-cell lithium ion cells. On the other hand, in the lithium ion secondary battery, abnormal heat generation occurs due to overcharge or the like, and furthermore, an ignition accident may occur because the electrolytic solution is an organic solvent.

このため、組電池として使用する場合に、各リチウムイオンセルを適正に充電するために、バイパス回路を設けた技術が知られている(例えば、特許文献1参照。)。この技術は、複数のリチウムイオンセルを直列に接続して電池回路列を構成し、この電池回路列を複数並列に接続する。また、各リチウムイオンセルにバイパス回路を設け、それぞれのリチウムイオンセルが適正な充電電圧範囲(許容充電電圧範囲)の上限を超えた際に、対応するバイパス回路で充電電流をバイパスし、さらに、同一電池回路列内のすべてのリチウムイオンセルが充電完了電圧に達した場合に、この電池回路列を充電回路から切り離す。これにより、リチウムイオンセルの過充電を防止する、というものである。   For this reason, when using as an assembled battery, in order to charge each lithium ion cell appropriately, the technique which provided the bypass circuit is known (for example, refer patent document 1). In this technique, a plurality of lithium ion cells are connected in series to form a battery circuit array, and a plurality of battery circuit arrays are connected in parallel. In addition, each lithium ion cell is provided with a bypass circuit, and when each lithium ion cell exceeds the upper limit of the appropriate charging voltage range (allowable charging voltage range), the charging current is bypassed with the corresponding bypass circuit, When all the lithium ion cells in the same battery circuit row reach the charge completion voltage, the battery circuit row is disconnected from the charging circuit. This prevents overcharging of the lithium ion cell.

特開2006−318843号公報JP 2006-318843 A

ところで、本発明者は、リチウムイオンセルを複数直列に接続して組電池を構成し、この組電池をフロート充電(浮動充電)状態で使用・運用した場合に、次のような事象が生じる場合があることを発見、確認した。すなわち、第1の事象として、図4に示すように、製造上のバラツキや運用前の保管状態のバラツキなどにより、長時間運用した場合に充電状態にバラツキが生じ、特定のリチウムイオンセル2−1のみが適正な充電電圧範囲(図中、平均値±20mV)に達せず、その他のリチウムイオンセル群2−2の充電電圧は、適正な充電電圧範囲内で安定している、というものである。   By the way, the present inventor configures an assembled battery by connecting a plurality of lithium ion cells in series, and the following event occurs when the assembled battery is used / operated in a float charge (floating charge) state. Found and confirmed that there is. That is, as a first event, as shown in FIG. 4, due to variations in manufacturing, storage conditions before operation, and the like, there is a variation in the state of charge when operated for a long time, and the specific lithium ion cell 2- Only 1 does not reach the proper charging voltage range (average value ± 20 mV in the figure), and the charging voltages of the other lithium ion cell groups 2-2 are stable within the appropriate charging voltage range. is there.

また、第2の事象として、例えば、組電池内に不良なリチウムイオンセルが存在する場合、これを新たなリチウムイオンセルと交換する。この場合、新たなリチウムイオンセルは、通常安全性を考慮して、放電状態あるいは部分充電状態(満充電でない状態)で工場から出荷され、組電池に組み込まれる。このような場合に、図5に示すように、交換した新たなリチウムイオンセル2−1が適正な充電電圧範囲に達せず、その他のリチウムイオンセル群2−2の充電電圧は、適正な充電電圧範囲内で安定している、というものである。   As a second event, for example, when a defective lithium ion cell exists in the assembled battery, it is replaced with a new lithium ion cell. In this case, the new lithium ion cell is usually shipped from the factory in a discharged state or a partially charged state (not fully charged) in consideration of safety, and is incorporated into the assembled battery. In such a case, as shown in FIG. 5, the replaced new lithium ion cell 2-1 does not reach the proper charging voltage range, and the charging voltage of the other lithium ion cell group 2-2 is set to the appropriate charging voltage. It is stable within the voltage range.

このような事象が生じた場合、バイパス回路を設けた上記従来の技術では、充電電圧が低いリチウムイオンセルを適正な充電電圧範囲まで充電させることができない。すなわち、従来の技術では、適正な充電電圧範囲の上限を超えたリチウムイオンセルに対して、充電電流をバイパスしたり、放電させたりすることで、当該セルの過充電を防止するとともに、充電状態が低いリチウムイオンセルの充電促進を図るものである。従って、上限を超えたリチウムイオンセルが存在しない場合、つまり充電電圧が低いリチウムイオンセル以外のセルが適正な充電電圧範囲内で安定している場合には、バイパスや放電が行われない。このため、充電状態が低いリチウムイオンセルの充電を促進して、適正な充電電圧範囲まで充電させることができない。   When such an event occurs, the conventional technology provided with a bypass circuit cannot charge a lithium ion cell with a low charging voltage to an appropriate charging voltage range. That is, in the conventional technology, the lithium ion cell that exceeds the upper limit of the appropriate charging voltage range is bypassed or discharged, thereby preventing overcharging of the cell and charging state. It is intended to promote charging of a lithium ion cell having a low level. Therefore, when there is no lithium ion cell exceeding the upper limit, that is, when cells other than the lithium ion cell having a low charging voltage are stable within an appropriate charging voltage range, bypassing and discharging are not performed. For this reason, the charge of the lithium ion cell with a low charge state is accelerated, and it cannot be charged to an appropriate charge voltage range.

そして、このような不適正な充電状態が継続すると、組電池全体としての放電容量が、充電状態の低いリチウムイオンセルの放電容量によって制限されるため(当該セルが所定の電圧に達すると組電池全体の放電を終了させるため)、商用電源が停電した際のバックアップ時において、設計通りの所定の放電時間を確保できないおそれが高い。   If such an improper charging state continues, the discharge capacity of the assembled battery as a whole is limited by the discharge capacity of the lithium ion cell with a low charging state (when the cell reaches a predetermined voltage, the assembled battery In order to terminate the overall discharge), there is a high possibility that a predetermined discharge time as designed cannot be secured at the time of backup when the commercial power supply fails.

そこでこの発明は、複数のリチウムイオン二次電池を組電池として使用する場合に、より適正に充電することを可能にするリチウムイオン組電池充電制御装置、制御方法およびリチウムイオン組電池システムを提供することを目的とする。   Accordingly, the present invention provides a lithium ion assembled battery charge control device, a control method, and a lithium ion assembled battery system that enable more appropriate charging when a plurality of lithium ion secondary batteries are used as an assembled battery. For the purpose.

上記目的を達成するために請求項1に記載の発明は、リチウムイオン二次電池が複数直列に接続されたリチウムイオン組電池の充電を制御するリチウムイオン組電池充電制御装置であって、前記各リチウムイオン二次電池の充電電圧を監視する監視手段と、前記各リチウムイオン二次電池に設けられ、前記リチウムイオン二次電池を個別に放電させる個別放電手段と、一部のリチウムイオン二次電池の充電電圧が適正な充電電圧範囲の下限電圧よりも低く、その他のリチウムイオン二次電池の充電電圧が前記下限電圧以上である状態が所定時間継続した場合に、前記その他のリチウムイオン二次電池の一部に対して前記個別放電手段を動作させる処理手段と、を備えることを特徴とする。   In order to achieve the above object, the invention described in claim 1 is a lithium ion assembled battery charge control device for controlling charging of a plurality of lithium ion secondary batteries connected in series. Monitoring means for monitoring the charging voltage of the lithium ion secondary battery; individual discharge means provided in each lithium ion secondary battery for individually discharging the lithium ion secondary battery; and some lithium ion secondary batteries When the charging voltage of the other lithium ion secondary battery is lower than the lower limit voltage of the appropriate charging voltage range and the charging voltage of the other lithium ion secondary battery is equal to or higher than the lower limit voltage for a predetermined time, the other lithium ion secondary battery And a processing means for operating the individual discharge means for a part thereof.

この発明によれば、監視手段によって、各リチウムイオン二次電池の充電電圧が監視され、一部のリチウムイオン二次電池の充電電圧が、適正な充電電圧範囲の下限電圧よりも低く、その他のリチウムイオン二次電池の充電電圧が、適正な充電電圧範囲の下限電圧以上にある状態が所定時間継続すると、処理手段によって、その他のリチウムイオン二次電池の一部に対して個別放電手段が動作される。すなわち、充電電圧が適正なリチウムイオン二次電池の一部に対して、放電が行われ、これにより、充電電圧が低いリチウムイオン二次電池の充電が促進される。   According to the present invention, the monitoring means monitors the charging voltage of each lithium ion secondary battery, the charging voltage of some of the lithium ion secondary batteries is lower than the lower limit voltage of the appropriate charging voltage range, When the state where the charging voltage of the lithium ion secondary battery is equal to or higher than the lower limit voltage of the appropriate charging voltage range continues for a predetermined time, the individual discharging means operates for some of the other lithium ion secondary batteries by the processing means. Is done. That is, a part of the lithium ion secondary battery having an appropriate charging voltage is discharged, thereby promoting the charging of the lithium ion secondary battery having a low charging voltage.

請求項2に記載の発明は、請求項1に記載のリチウムイオン組電池充電制御装置において、前記処理手段は、前記その他のリチウムイオン二次電池のなかで、充電電圧が最も高いリチウムイオン二次電池に対して前記個別放電手段を動作させる、ことを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, in the lithium ion assembled battery charge control device according to the first aspect, the processing means is a lithium ion secondary battery having the highest charging voltage among the other lithium ion secondary batteries. The individual discharge means is operated with respect to the battery.

請求項3に記載の発明は、リチウムイオン二次電池が複数直列に接続されたリチウムイオン組電池の充電を制御するリチウムイオン組電池充電制御方法であって、前記各リチウムイオン二次電池の充電電圧を監視し、一部のリチウムイオン二次電池の充電電圧が適正な充電電圧範囲の下限電圧よりも低く、その他のリチウムイオン二次電池の充電電圧が前記下限電圧以上である状態が所定時間継続した場合に、前記その他のリチウムイオン二次電池の一部に対して放電を行う、ことを特徴とする。   The invention according to claim 3 is a lithium ion battery charge control method for controlling charging of a plurality of lithium ion secondary batteries connected in series, the charging of each lithium ion secondary battery. The voltage is monitored, and the state in which the charging voltage of some lithium ion secondary batteries is lower than the lower limit voltage of the appropriate charging voltage range and the charging voltage of other lithium ion secondary batteries is equal to or higher than the lower limit voltage for a predetermined time. When it continues, it discharges with respect to a part of said other lithium ion secondary battery, It is characterized by the above-mentioned.

請求項4に記載の発明は、リチウムイオン二次電池が複数直列に接続されたリチウムイオン組電池システムであって、前記各リチウムイオン二次電池の充電電圧を監視する監視手段と、前記各リチウムイオン二次電池に設けられ、前記リチウムイオン二次電池を個別に放電させる個別放電手段と、一部のリチウムイオン二次電池の充電電圧が適正な充電電圧範囲の下限電圧よりも低く、その他のリチウムイオン二次電池の充電電圧が前記下限電圧以上である状態が所定時間継続した場合に、前記その他のリチウムイオン二次電池の一部に対して前記個別放電手段を動作させる処理手段と、を備えることを特徴とする。   The invention according to claim 4 is a lithium ion battery pack system in which a plurality of lithium ion secondary batteries are connected in series, the monitoring means for monitoring the charging voltage of each lithium ion secondary battery, and each lithium ion Provided in the ion secondary battery, the individual discharge means for individually discharging the lithium ion secondary battery, the charging voltage of some lithium ion secondary batteries is lower than the lower limit voltage of the appropriate charging voltage range, Processing means for operating the individual discharge means for a part of the other lithium ion secondary batteries when a state where the charging voltage of the lithium ion secondary battery is equal to or higher than the lower limit voltage continues for a predetermined time; It is characterized by providing.

請求項1、3および4に記載の発明によれば、上記の第1の事象や第2の事象のように、一部のリチウムイオン二次電池の充電電圧が適正な充電電圧よりも低く、その他のリチウムイオン二次電池の充電電圧が適正な充電電圧範囲内にある状態(非適正充電状態)が所定時間継続した場合であっても、充電電圧が適正なリチウムイオン二次電池の一部に対して、放電が行われる。このため、充電電圧が低いリチウムイオン二次電池の充電が促進され、リチウムイオン組電池全体をより適正に充電することが可能となる。   According to the invention described in claims 1, 3 and 4, as in the first event and the second event, the charging voltage of some of the lithium ion secondary batteries is lower than the appropriate charging voltage, Some lithium-ion secondary batteries with the correct charging voltage even when the charging voltage of other lithium-ion secondary batteries is within the appropriate charging voltage range (inappropriate charging state) continues for the specified time In contrast, discharge is performed. For this reason, charging of the lithium ion secondary battery having a low charging voltage is promoted, and the entire lithium ion assembled battery can be charged more appropriately.

しかも、非適正充電状態が所定時間継続した場合に、充電電圧が適正なリチウムイオン二次電池に対する放電が行われる。すなわち、非適正充電状態が一時的に生じた場合には、放電が行われないため、不必要な放電が回避され、充電電圧が適正なリチウムイオン二次電池の充電状態を適正に維持することが可能となる。また、非適正充電状態が所定時間継続した時点で放電を行うことで、非適正充電状態が長時間継続することによるリチウムイオン二次電池の過充電状態や低充電状態などを回避して、リチウムイオン組電池全体を適正かつ早期に充電することが可能となる。   In addition, when the improper charging state continues for a predetermined time, the lithium ion secondary battery having an appropriate charging voltage is discharged. In other words, if an improper charge state occurs temporarily, no discharge is performed, so unnecessary discharge is avoided and the charge state of the lithium ion secondary battery with an appropriate charge voltage is maintained appropriately. Is possible. In addition, by discharging when the improper charging state continues for a predetermined time, the lithium ion secondary battery is prevented from being overcharged or undercharged due to the improper charging state being continued for a long time. It becomes possible to charge the entire ion assembled battery appropriately and quickly.

請求項2に記載の発明によれば、充電電圧が適正なリチウムイオン二次電池のなかで、充電電圧が最も高いリチウムイオン二次電池に対して放電を行うため、放電を行っても、当該リチウムイオン二次電池の充電電圧を、適正な充電電圧範囲内に維持することがより可能となる。また、充電電圧が最も高いリチウムイオン二次電池は、充電受け入れ性が良好なため、充電電圧が適正な充電電圧範囲の下限電圧よりも低くなったとしても、早期に適正な充電電圧範囲まで充電され、リチウムイオン組電池全体を適正かつ早期に充電することが可能となる。   According to invention of Claim 2, in order to discharge with respect to a lithium ion secondary battery with the highest charge voltage among the lithium ion secondary batteries with appropriate charge voltage, even if it discharges, It becomes possible to maintain the charging voltage of the lithium ion secondary battery within an appropriate charging voltage range. In addition, since the lithium ion secondary battery with the highest charging voltage has good charge acceptance, even if the charging voltage becomes lower than the lower limit voltage of the appropriate charging voltage range, it can be quickly charged to the appropriate charging voltage range. Therefore, it becomes possible to charge the entire lithium ion assembled battery appropriately and quickly.

この発明の実施の形態に係るリチウムイオン組電池システムを整流装置に適用した状態を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the state which applied the lithium ion assembled battery system which concerns on embodiment of this invention to the rectifier. 図1のシステムのフロート充電状態における制御フローを示す図である。It is a figure which shows the control flow in the float charge state of the system of FIG. 図2の続きを示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a continuation of FIG. 2. リチウムイオン組電池のフロート充電時において、特定のリチウムイオンセルの電圧のみが、適正な充電電圧範囲よりも下がってしまう事象を示す図である。It is a figure which shows the phenomenon where only the voltage of a specific lithium ion cell falls from the appropriate charge voltage range at the time of the float charge of a lithium ion assembled battery. リチウムイオン組電池内のリチウムイオンセルを交換した場合に、交換した新たなリチウムイオンセルの電圧のみが、適正な充電電圧範囲に達しない事象を示す図である。When a lithium ion cell in a lithium ion assembled battery is replaced, only the voltage of the replaced new lithium ion cell is a diagram illustrating an event that does not reach an appropriate charging voltage range.

以下、この発明を図示の実施の形態に基づいて説明する。   The present invention will be described below based on the illustrated embodiments.

図1は、この発明の実施の形態に係るリチウムイオン組電池システム1を整流装置に適用した状態を示す概略構成図である。このリチウムイオン組電池システム1は、単電池であるリチウムイオンセル(リチウムイオン二次電池)2が複数直列に接続されてリチウムイオン組電池20が構成され、このようなリチウムイオン組電池20の充電を制御するリチウムイオン組電池充電制御装置(以下、単に「制御装置」という)を備えるものである。   FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a state in which a lithium ion assembled battery system 1 according to an embodiment of the present invention is applied to a rectifier. In this lithium ion assembled battery system 1, a plurality of lithium ion cells (lithium ion secondary batteries) 2, which are single cells, are connected in series to form a lithium ion assembled battery 20, and charging of such a lithium ion assembled battery 20 is performed. A lithium ion battery charge control device (hereinafter simply referred to as “control device”).

この制御装置は、主として、各リチウムイオンセル2に設けられたバランス回路(個別放電手段)3および電圧計(監視手段)4と、単一の主スイッチ5、コントローラ(処理手段)6とを備えている。また、各バランス回路3、各電圧計4および主スイッチ5は、それぞれコントローラ6と通信(データ伝送)可能に接続されている。   This control device mainly includes a balance circuit (individual discharge means) 3 and a voltmeter (monitoring means) 4 provided in each lithium ion cell 2, a single main switch 5, and a controller (processing means) 6. ing. Each balance circuit 3, each voltmeter 4 and the main switch 5 are connected to the controller 6 so as to be able to communicate (data transmission).

バランス回路3は、対応するリチウムイオンセル2への充電電流をバイパスするとともに、このリチウムイオンセル2を放電させて電圧を下げる回路である。具体的には、放電用抵抗31と放電スイッチ32とが直列に接続された回路であり、リチウムイオンセル2と並列に接続されている。そして、後述するように、通常の充電時においては、放電スイッチ32がオフ(開)状態で、コントローラ6からの閉指令を受けて放電スイッチ32をオンする(閉じる)。これにより、充電電流が放電用抵抗31側にバイパスされるとともに、負荷としての放電用抵抗31によってリチウムイオンセル2が放電し、電圧が下がるものである。従って、バランス回路3・放電スイッチ32がオンの状態では、放電用抵抗31には、放電電流と充電電流の双方が流れる。   The balance circuit 3 is a circuit that bypasses the charging current to the corresponding lithium ion cell 2 and discharges the lithium ion cell 2 to lower the voltage. Specifically, the discharge resistor 31 and the discharge switch 32 are connected in series, and are connected in parallel with the lithium ion cell 2. As will be described later, during normal charging, the discharge switch 32 is turned off (opened) in response to a close command from the controller 6 while the discharge switch 32 is turned off (opened). Thereby, the charging current is bypassed to the discharging resistor 31 side, and the lithium ion cell 2 is discharged by the discharging resistor 31 as a load, and the voltage is lowered. Therefore, when the balance circuit 3 and the discharge switch 32 are on, both the discharge current and the charge current flow through the discharge resistor 31.

電圧計4は、対応するリチウムイオンセル2に並列に接続され、充電中や放電中に限らず常時、リチウムイオンセル2の電圧を計測、監視し、計測結果をリアルタイムにコントローラ6に送信するものである。また、図示していないが、リチウムイオン組電池20の総電圧や充電電流、放電電流、および各リチウムイオンセル2の温度を測定する測定器をそれぞれ備え、これらの測定器からの測定結果が、リアルタイムにコントローラ6に送信されるようになっている。   The voltmeter 4 is connected in parallel to the corresponding lithium ion cell 2, and always measures and monitors the voltage of the lithium ion cell 2 not only during charging or discharging, and transmits the measurement result to the controller 6 in real time. It is. Although not shown in the figure, each has a measuring device for measuring the total voltage, charging current, discharging current, and temperature of each lithium ion cell 2 of the lithium ion assembled battery 20, and the measurement results from these measuring devices are It is transmitted to the controller 6 in real time.

主スイッチ5は、リチウムイオン組電池20への充電電流を制御するスイッチであり、リチウムイオン組電池20に電力を供給する充電回路に設けられている。すなわち、交流直流変換器101とリチウムイオン組電池20との間(充電回路)に接続され、商用電源100からの電力が交流直流変換器101で直流に変換され、主スイッチ5を介してリチウムイオン組電池20に供給されるようになっている。この主スイッチ5は、後述するように、通常時においてはオン(閉)状態で、コントローラ6からの開指令を受けてオフする(開く)ようになっている。   The main switch 5 is a switch that controls a charging current to the lithium ion assembled battery 20, and is provided in a charging circuit that supplies power to the lithium ion assembled battery 20. That is, it is connected between the AC / DC converter 101 and the lithium ion assembled battery 20 (charging circuit), the electric power from the commercial power source 100 is converted into DC by the AC / DC converter 101, and the lithium ion is passed through the main switch 5. It is supplied to the assembled battery 20. As will be described later, the main switch 5 is normally turned on (closed), and is turned off (opened) in response to an opening command from the controller 6.

また、主スイッチ5と並列にバイパスダイオード7が接続されている。このバイパスダイオード7は、リチウムイオン組電池20からの電流の流れのみを許容する機能を有し、リチウムイオン組電池20へは電流が流れないようになっている。これにより、リチウムイオン組電池20からの放電が常時可能で、バイパスダイオード7を介してリチウムイオン組電池20から負荷設備102に電力が供給されるようになっている。ここで、交流直流変換器101と負荷設備102とは接続され、通常時においては、商用電源100からの電力が、交流直流変換器101で直流に変換されて、負荷設備102に供給されるようになっている。   A bypass diode 7 is connected in parallel with the main switch 5. The bypass diode 7 has a function of allowing only a current flow from the lithium ion assembled battery 20 and prevents a current from flowing to the lithium ion assembled battery 20. Thereby, the discharge from the lithium ion assembled battery 20 is always possible, and power is supplied from the lithium ion assembled battery 20 to the load facility 102 via the bypass diode 7. Here, the AC / DC converter 101 and the load facility 102 are connected, and in normal times, the power from the commercial power supply 100 is converted into direct current by the AC / DC converter 101 and supplied to the load facility 102. It has become.

コントローラ6は、各電圧計4からの計測結果などに基づいて、各バランス回路3や主スイッチ5を制御などする装置である。その制御として、フロート充電状態において、一部のリチウムイオンセル2の充電電圧が適正な充電電圧範囲の下限電圧よりも低く、その他のリチウムイオンセル2の充電電圧が下限電圧以上である状態(非適正充電状態)が所定時間継続した場合に、充電電圧が適正なリチウムイオンセル2の一部に対して、バランス回路3を動作させる制御を含む。   The controller 6 is a device that controls each balance circuit 3 and the main switch 5 based on the measurement result from each voltmeter 4. As the control, in the float charge state, the charge voltage of some lithium ion cells 2 is lower than the lower limit voltage of the proper charge voltage range, and the charge voltage of other lithium ion cells 2 is equal to or higher than the lower limit voltage (non- The control includes operating the balance circuit 3 for a part of the lithium ion cell 2 having an appropriate charging voltage when the appropriate charging state is continued for a predetermined time.

具体的には、図2、3に示すように、まず、制御回路の動作が正常であるか否かを判断する(ステップS1)。そして、正常でない場合には、警報部(図示せず)から警報を発生させるとともに、主スイッチ5をオフして充電を停止し、さらに、すべてのバランス回路3をオフする(ステップS2)。一方、制御回路の動作が正常な場合には、充電電流がゼロ以上であるか否かを判断し(ステップS3)、充電電流がゼロ以上でない場合には、後述する放電モードに移り、ゼロ以上の場合には、組電池20の総電圧が許容下限総充電電圧VTmin以上であるか否かを判断する(ステップS4)。 Specifically, as shown in FIGS. 2 and 3, it is first determined whether or not the operation of the control circuit is normal (step S1). If not normal, an alarm is generated from an alarm unit (not shown), the main switch 5 is turned off to stop charging, and all the balance circuits 3 are turned off (step S2). On the other hand, if the operation of the control circuit is normal, it is determined whether or not the charging current is zero or more (step S3). If the charging current is not zero or more, the process proceeds to a discharge mode to be described later. In this case, it is determined whether or not the total voltage of the assembled battery 20 is equal to or higher than the allowable lower limit total charging voltage VT min (step S4).

その結果、許容下限総充電電圧VTmin以上でない場合には、警報部から警報を発生させ(ステップS5)、許容下限総充電電圧VTmin以上の場合には、組電池20の総電圧が許容上限総充電電圧VTmax以下であり(ステップS6)、すべてのリチウムイオンセル2の温度が許容上限温度Th℃以下であり(ステップS7)、かつ充電電流が許容最大充電電流Ic以下(ステップS8)であるか否かを判断する。そして、これらの要件を満たさない場合には、ステップS2と同様にして、組電池20の充電停止やバランス回路3の解放などを行う(ステップS9)。 As a result, if it is not the allowable limit total charge voltage VT min or more, to generate an alarm from the alarm unit (step S5), and in the case of more than the allowable lower limit total charge voltage VT min is allowable upper limit is the total voltage of the assembled battery 20 The total charging voltage VT max or lower (step S6), the temperatures of all lithium ion cells 2 are lower than the allowable upper limit temperature Th ° C. (step S7), and the charging current is lower than the allowable maximum charging current Ic (step S8). Judge whether there is. When these requirements are not satisfied, the charging of the assembled battery 20 is stopped, the balance circuit 3 is released, etc., in the same manner as in step S2 (step S9).

一方、これらの要件を満たす場合には、各リチウムイオンセル2の電圧が許容上限セル分布電圧VAmax以下であるか否かを判断する(ステップS10)。ここで、許容上限セル分布電圧VAmaxとは、実際の充電状態、つまり実際の組電池20の総電圧において、各セル2の充電電圧にバラツキが生じる場合に、そのバラツキが許容される上限の電圧(平均電圧に対する上限の電圧)であり、例えば、次のように算出される。
VAmax=組電池20の総電圧÷セル2の数+許容誤差電圧(例えば、20mV)
On the other hand, when these requirements are satisfied, it is determined whether or not the voltage of each lithium ion cell 2 is equal to or lower than the allowable upper limit cell distribution voltage VA max (step S10). Here, the allowable upper limit cell distribution voltage VA max is an upper limit of the allowable variation when the charging voltage of each cell 2 varies in the actual charge state, that is, in the actual total voltage of the assembled battery 20. The voltage (the upper limit voltage with respect to the average voltage), for example, is calculated as follows.
VA max = total voltage of battery pack 20 / number of cells 2 + allowable error voltage (for example, 20 mV)

そして、いずれかのリチウムイオンセル2の電圧が許容上限セル分布電圧VAmax以下でない場合(ステップS10で「N」の場合)には、このセル2のバイパス回路3をオンしてバイパス放電させる(ステップS11)。このとき、既にバイパス回路3がオンの場合には、オン状態を維持する。 If the voltage of any one of the lithium ion cells 2 is not equal to or lower than the allowable upper limit cell distribution voltage VA max (in the case of “N” in step S10), the bypass circuit 3 of the cell 2 is turned on to perform a bypass discharge ( Step S11). At this time, if the bypass circuit 3 is already on, the on state is maintained.

次に、同一のセル2で、このようなバイパス放電の状態が第1の所定時間T1継続している場合(ステップS12で「Y」の場合)には、ステップS2と同様にして、組電池20の充電停止やバランス回路3の解放などを行う(ステップS20)。一方、所定時間T1継続していない場合(ステップS12で「N」の場合)には、このセル2の電圧が、異常上限セル電圧VEmax以上であるか否かを判断する(ステップS13)。ここで、異常上限セル電圧VEmaxとは、実際の充電状態において、各セル2の充電電圧にバラツキが生じる場合に、セル2に内部異常などのおそれがある電圧閾値であり、例えば、次のように算出される。
VEmax=組電池20の総電圧÷セル2の数+異常電圧差(例えば、80mV)
Next, when such a bypass discharge state continues for the first predetermined time T1 in the same cell 2 (in the case of “Y” in step S12), the assembled battery is performed in the same manner as in step S2. 20 is stopped and the balance circuit 3 is released (step S20). On the other hand, when the predetermined time T1 is not continued (in the case of “N” in step S12), it is determined whether or not the voltage of the cell 2 is equal to or higher than the abnormal upper limit cell voltage VE max (step S13). Here, the abnormal upper limit cell voltage VE max is a voltage threshold that may cause an internal abnormality in the cell 2 when the charging voltage of each cell 2 varies in the actual charging state. Is calculated as follows.
VE max = total voltage of battery pack 20 / number of cells 2 + abnormal voltage difference (for example, 80 mV)

この結果、異常上限セル電圧VEmax以上の場合には、上記ステップS20の処理を行い、異常上限セル電圧VEmax以上でない場合には、ステップS14に移行する。ここで、ステップS12における第1の所定時間T1は、バイパス放電を行っても許容上限セル分布電圧VAmax以下にならない状態が継続した場合に、セル2の内部異常やセル2間の接続異常などのおそれがあると推定される時間、あるいは過充電を回避できる時間であり、セル2の特性、容量などによって設定される。 As a result, when the above abnormality upper cell voltage VE max performs the processing of step S20, if not abnormal upper cell voltage VE max or more, the process proceeds to step S14. Here, the first predetermined time T1 in step S12 is, for example, an internal abnormality in the cell 2 or an abnormality in the connection between the cells 2 when the state where the allowable upper limit cell distribution voltage VA max does not become lower than the allowable upper limit cell distribution voltage VA max continues even when the bypass discharge is performed. This is a time estimated to have a risk of overheating, or a time during which overcharge can be avoided, and is set according to the characteristics and capacity of the cell 2.

次に、セル2の電圧が異常上限セル電圧VEmax以上でない場合(ステップS13で「N」の場合)、および、いずれのセル2の電圧も許容上限セル分布電圧VAmax以下の場合(ステップS10で「Y」の場合)には、次のような制御を行う。まず、過電圧のためにバイパス放電させていたセル2に対しては、そのバイパス回路3をオフして、バイパス放電を停止する(ステップS14)。すなわち、充電電圧が許容上限セル分布電圧VAmaxよりも高いためにバイパス放電していたセル2の電圧が、電圧VAmax以下に下がった場合には、バイパス回路3をオフする。 Next, when the voltage of the cell 2 is not equal to or higher than the abnormal upper limit cell voltage VE max (when “N” in step S13), and when the voltage of any cell 2 is equal to or lower than the allowable upper limit cell distribution voltage VA max (step S10). In the case of “Y”, the following control is performed. First, for the cell 2 that has been subjected to the bypass discharge due to overvoltage, the bypass circuit 3 is turned off to stop the bypass discharge (step S14). That is, the bypass circuit 3 is turned off when the voltage of the cell 2 that has been subjected to bypass discharge because the charge voltage is higher than the allowable upper limit cell distribution voltage VA max falls below the voltage VA max .

続いて、各リチウムイオンセル2の電圧が許容下限セル分布電圧VAmin以上であるか否かを判断する(ステップS15)。ここで、許容下限セル分布電圧VAminとは、実際の充電状態において、各セル2の充電電圧にバラツキが生じる場合に、そのバラツキが許容される下限の電圧(平均電圧に対する下限の電圧)であり、例えば、次のように算出される。
VAmin=組電池20の総電圧÷セル2の数−許容誤差電圧(例えば、20mV)
このように、この実施の形態では、許容下限セル分布電圧VAmin以上で許容上限セル分布電圧VAmax以下が「適正な充電電圧範囲」であり、「組電池20の総電圧÷セル2の数」が平均充電電圧(図4、5中の「平均値」)となる。また、許容下限セル分布電圧VAminが、「適正な充電電圧範囲の下限電圧」となる。
Subsequently, it is determined whether or not the voltage of each lithium ion cell 2 is equal to or higher than the allowable lower limit cell distribution voltage VA min (step S15). Here, the allowable lower limit cell distribution voltage VA min is a lower limit voltage (lower limit voltage with respect to the average voltage) in which the variation is allowed in the actual charging state when the charging voltage of each cell 2 varies. Yes, for example, it is calculated as follows.
VA min = total voltage of battery pack 20 / number of cells 2−allowable error voltage (for example, 20 mV)
Thus, in this embodiment, the “appropriate charging voltage range” is the allowable lower limit cell distribution voltage VA min or more and the allowable upper limit cell distribution voltage VA max or less, and “the total voltage of the assembled battery 20 ÷ the number of cells 2”. "Is an average charging voltage (" average value "in FIGS. 4 and 5). In addition, the allowable lower limit cell distribution voltage VA min becomes the “lower limit voltage of an appropriate charging voltage range”.

そして、許容下限セル分布電圧VAmin以上の場合には、低電圧のために他のセル(選択セル)2をバイパス放電させていた場合には、そのバイパス回路3をオフして、バイパス放電を停止する(ステップS16)。すなわち、後述するように、当該セル2の充電電圧が許容下限セル分布電圧VAminよりも低い場合には、選択セル2をバイパス放電するが、その後、当該セル2の充電電圧が許容下限セル分布電圧VAmin以上に上昇した場合に、選択セル2のバイパス回路3をオフするものである。 When the allowable lower limit cell distribution voltage VA min is higher than or equal to the allowable lower limit cell distribution voltage VA min , if the other cell (selected cell) 2 is subjected to bypass discharge due to low voltage, the bypass circuit 3 is turned off to perform bypass discharge. Stop (step S16). That is, as will be described later, when the charging voltage of the cell 2 is lower than the allowable lower limit cell distribution voltage VA min , the selected cell 2 is bypass-discharged. When the voltage rises to VA min or higher, the bypass circuit 3 of the selected cell 2 is turned off.

一方、いずれかのセル2の充電電圧が許容下限セル分布電圧VAmin以上でない場合には、同一のセル2で、このような低電圧状態が第2の所定時間T2継続しているか否かを判断する(ステップS17)。ここで、第2の所定時間T2は、後述する選択セル2のバイパス放電を行えば、低電圧状態のセル2の電圧を上昇可能な時間であり、かつ、不必要なバイパス放電を回避でき、セル2の過充電状態や低充電状態を防止できる時間であり、セル2の特性、容量などによって設定される。 On the other hand, if the charge voltage of any cell 2 is not equal to or higher than the allowable lower limit cell distribution voltage VA min , it is determined whether or not such a low voltage state continues for the second predetermined time T2 in the same cell 2. Judgment is made (step S17). Here, the second predetermined time T2 is a time during which the voltage of the cell 2 in the low voltage state can be increased if bypass discharge of the selected cell 2 described later is performed, and unnecessary bypass discharge can be avoided. This is a time during which the overcharged state or the low charged state of the cell 2 can be prevented, and is set according to the characteristics and capacity of the cell 2.

この結果、第2の所定時間T2継続している場合には、選択セル2のバイパス回路3をオンして、バイパス放電させる(ステップS18)。ここで、選択セル2とは、充電電圧が適正な充電電圧範囲内にあるセル2のなかで、充電電圧が最も高いセル2であり、既にこのセル2がバイパス放電中の場合には、次に充電電圧が高いセル2とする。このようにして、充電電圧が高いセル2から順次、バイパス放電するものである。また、低電圧状態のセル2の数やその充電電圧に応じて、複数のセル2を選択セル2として同時にバイパス放電してもよい。さらに、この実施の形態では、バイパス放電中の選択セル2の充電電圧が、所定の電圧(例えば、許容下限セル分布電圧VAmin)よりも下がった場合には、その時点でバイパス放電を停止し、別の選択セル2に対してバイパス放電を行う。つまり、適正な充電電圧範囲内で選択セル2のバイパス放電を行うものである。 As a result, when the second predetermined time T2 is continued, the bypass circuit 3 of the selected cell 2 is turned on to cause a bypass discharge (step S18). Here, the selected cell 2 is the cell 2 having the highest charging voltage among the cells 2 whose charging voltage is within an appropriate charging voltage range. When the cell 2 is already undergoing bypass discharge, The cell 2 has a high charging voltage. In this way, the bypass discharge is sequentially performed from the cell 2 having a high charging voltage. In addition, a plurality of cells 2 may be bypass-discharged at the same time as the selected cells 2 in accordance with the number of cells 2 in a low voltage state and their charging voltages. Further, in this embodiment, when the charging voltage of the selected cell 2 during the bypass discharge is lower than a predetermined voltage (for example, the allowable lower limit cell distribution voltage VA min ), the bypass discharge is stopped at that time. Then, bypass discharge is performed on another selected cell 2. That is, bypass discharge of the selected cell 2 is performed within an appropriate charging voltage range.

続いて、同一のセル2のために、選択セル2のバイパス放電を第3の所定時間T3継続して行っているか否かを判断する(ステップS19)。ここで、第3の所定時間T3は、選択セル2のバイパス放電を行っても低電圧状態のセル2の電圧が上昇しない場合に、セル2の内部異常やセル2間の接続異常などのおそれがあると推定される時間、あるいは過剰なバイパス放電を回避できる時間であり、セル2の特性、容量などによって設定される。そして、第3の所定時間T3継続している場合には、ステップS2と同様にして、組電池20の充電停止やバランス回路3の解放などを行う(ステップS20)。   Subsequently, it is determined whether or not the bypass discharge of the selected cell 2 is continued for the third predetermined time T3 for the same cell 2 (step S19). Here, the third predetermined time T3 may cause an internal abnormality of the cell 2 or a connection abnormality between the cells 2 when the voltage of the cell 2 in the low voltage state does not increase even if the bypass discharge of the selected cell 2 is performed. This is a time estimated to be present, or a time during which excessive bypass discharge can be avoided, and is set according to the characteristics and capacity of the cell 2. When the third predetermined time T3 is continued, the charging of the assembled battery 20 is stopped, the balance circuit 3 is released, etc., in the same manner as in step S2 (step S20).

一方、第3の所定時間T3継続していない場合や、ステップS17で第2の所定時間T2継続していない場合、およびステップS16の後に、ステップS3に戻り、同様な処理を繰り返すものである。すなわち、ステップS3以降の処理を定期的にサイクリックに行い、組電池20のすべてのセル2に対して、充電電圧の異常判断、調整を行うものである。   On the other hand, if the third predetermined time T3 is not continued, or if the second predetermined time T2 is not continued in step S17, and after step S16, the process returns to step S3 to repeat the same processing. That is, the processing after step S3 is periodically performed cyclically, and charging voltage abnormality determination and adjustment are performed for all the cells 2 of the assembled battery 20.

この他、コントローラ6による制御として、初期充電制御や回復充電制御、放電制御(放電モード)などがある。初期充電制御は、組電池20の運用開始時に組電池20を充電(初期充電)する際の制御であり、回復充電制御は、組電池20が放電した後に組電池20を充電(回復充電)する際の制御であり、ともに、組電池20の総電圧や充電電流の適否判断、許容上限セル分布電圧VAmaxよりも高い電圧のセル2のバイパス放電などを行うものである。そして、上記のフロート充電状態の制御は、初期充電制御や回復充電制御において、組電池20の総電圧や充電電流が適正と判断された場合に、移行される制御である。 In addition, the control by the controller 6 includes initial charge control, recovery charge control, discharge control (discharge mode), and the like. The initial charge control is control when charging (initial charge) the assembled battery 20 at the start of operation of the assembled battery 20, and the recovery charge control is charging (recovery charging) the assembled battery 20 after the assembled battery 20 is discharged. Both control is performed to determine whether the total voltage and charging current of the assembled battery 20 are appropriate, bypass discharge of the cell 2 having a voltage higher than the allowable upper limit cell distribution voltage VA max , and the like. Then, the control of the float charge state is a control to be transferred when it is determined that the total voltage and the charge current of the assembled battery 20 are appropriate in the initial charge control and the recovery charge control.

また、放電制御は、組電池20が放電する際の制御である。すなわち、商用電源100からの電力供給が停止すると、組電池20が放電を開始し、組電池20からバイパスダイオード7を介して電力が負荷設備102に供給されるとともに、コントローラ6に対して電力が供給される。このような放電モードでは、充電電流がゼロ以上であるか否かを判断し、充電電流がゼロ以上の場合には、回復充電制御に移り、ゼロ以上でない場合には、次の3つの要件を満たすか否かを判断する。すなわち、すべてのリチウムイオンセル2の温度が上限温度Th℃以下であるか、放電電流が許容最大放電電流Id以下であるか、各セル2の電圧が放電終止電圧VL1以上であるか、を判断する。ここで、放電終止電圧VL1とは、放電を終了・停止させる仕様上の電圧であり、リチウムイオンセル2の仕様容量、放電電流などによって設定される。そして、これらの要件をすべて満たす場合には、組電池20の放電を継続し、満たさない場合には、放電を停止するものである。   The discharge control is control when the assembled battery 20 is discharged. That is, when the power supply from the commercial power supply 100 is stopped, the assembled battery 20 starts discharging, and power is supplied from the assembled battery 20 to the load facility 102 via the bypass diode 7 and power is supplied to the controller 6. Supplied. In such a discharge mode, it is determined whether or not the charging current is zero or more. If the charging current is zero or more, the process proceeds to the recovery charging control. If the charging current is not zero or more, the following three requirements are satisfied. Judge whether to meet or not. That is, it is determined whether the temperature of all the lithium ion cells 2 is lower than the upper limit temperature Th ° C., whether the discharge current is lower than the allowable maximum discharge current Id, or whether the voltage of each cell 2 is higher than the discharge end voltage VL1. To do. Here, the end-of-discharge voltage VL1 is a voltage on the specification for ending and stopping the discharge, and is set according to the specified capacity of the lithium ion cell 2, the discharge current, and the like. And when satisfy | filling all these requirements, discharge of the assembled battery 20 is continued, and when not satisfy | filling, discharge is stopped.

次に、このような構成のリチウムイオン組電池システム1の作用や、制御装置によるリチウムイオン組電池充電制御方法などについて、説明する。   Next, the operation of the lithium ion assembled battery system 1 having such a configuration, the lithium ion assembled battery charging control method by the control device, and the like will be described.

まず、フロート充電時においては、主スイッチ5がオンされ、商用電源100からの電力がリチウムイオン組電池20に供給され、電圧計4によって各リチウムイオンセル2の電圧が常時計測され、その計測結果がリアルタイムにコントローラ6に送信される。そして、いずれかのセル2の充電電圧が適正な充電電圧範囲(許容上限セル分布電圧VAmax)よりも高い場合には、そのセル2のバランス回路3に対して、コントローラ6から閉指令が送信され、バランス回路3がオンしてバイパス放電が行われる。これにより、このセル2の充電電圧が下がり、適正な充電電圧範囲内になる。 First, at the time of float charging, the main switch 5 is turned on, the power from the commercial power source 100 is supplied to the lithium ion assembled battery 20, and the voltage of each lithium ion cell 2 is constantly measured by the voltmeter 4. Is transmitted to the controller 6 in real time. When the charge voltage of any cell 2 is higher than the appropriate charge voltage range (allowable upper limit cell distribution voltage VA max ), a close command is transmitted from the controller 6 to the balance circuit 3 of the cell 2. Then, the balance circuit 3 is turned on to perform bypass discharge. As a result, the charging voltage of the cell 2 decreases and falls within an appropriate charging voltage range.

一方、フロート充電時において、いずれかのセル2の充電電圧が適正な充電電圧範囲(許容下限セル分布電圧VAmin)よりも低い状態(非適正充電状態)が、第2の所定時間T2継続した場合には、上記のような選択セル2のバイパス回路3がオンされ、バイパス放電が行われる。これにより、選択セル2以外のセル2、つまり低電圧状態のセル2に対しても充電電流がより流れ、低電圧状態のセル2の充電が促進される。この結果、低電圧状態であったセル2の充電電圧が、適正な充電電圧範囲内に上昇し、その後、選択セル2に対するバイパス放電が停止されるものである。ここで、非適正充電状態には、適正な充電電圧範囲(許容上限セル分布電圧VAmax)よりも充電電圧が高いセル2に対するバイパス放電が行われている場合も含む。つまり、適正な充電電圧範囲よりも充電電圧が高いセル2の有無にかかわらず、低電圧状態のセル2の充電を促進するためのバイパス放電が行われる。 On the other hand, at the time of float charging, the state where the charging voltage of any cell 2 is lower than the appropriate charging voltage range (allowable lower limit cell distribution voltage VA min ) (unsuitable charging state) continues for the second predetermined time T2. In this case, the bypass circuit 3 of the selected cell 2 as described above is turned on, and bypass discharge is performed. As a result, a charging current further flows to the cells 2 other than the selected cell 2, that is, the cells 2 in the low voltage state, and the charging of the cells 2 in the low voltage state is promoted. As a result, the charging voltage of the cell 2 that has been in the low voltage state rises within an appropriate charging voltage range, and then the bypass discharge for the selected cell 2 is stopped. Here, the improper charge state includes a case where bypass discharge is performed on the cell 2 having a charge voltage higher than the proper charge voltage range (allowable upper limit cell distribution voltage VA max ). That is, bypass discharge for promoting the charging of the cell 2 in the low voltage state is performed regardless of the presence or absence of the cell 2 whose charging voltage is higher than the appropriate charging voltage range.

以上のように、このリチウムイオン組電池システム1、制御装置および充電制御方法によれば、上記の第1の事象や第2の事象のように、一部のセル2の充電電圧が適正な充電電圧範囲の下限電圧よりも低い場合には、適正な充電電圧範囲よりも充電電圧が高いセル2の有無にかかわらず、特定の選択セル2に対してバイパス放電が行われる。このため、低電圧状態のセル2の充電が促進され、リチウムイオン組電池20全体をより適正に充電することが可能となる。この結果、組電池20全体の放電容量が適正となり、商用電源100が停電した際のバックアップ時において、設計通りの所定の放電時間を確保することができる。   As described above, according to the lithium ion assembled battery system 1, the control device, and the charge control method, the charging voltage of some cells 2 is appropriately charged as in the first event and the second event. When the voltage is lower than the lower limit voltage of the voltage range, bypass discharge is performed on the specific selected cell 2 regardless of the presence or absence of the cell 2 whose charging voltage is higher than the appropriate charging voltage range. For this reason, charging of the cell 2 in the low voltage state is promoted, and the entire lithium ion assembled battery 20 can be charged more appropriately. As a result, the discharge capacity of the assembled battery 20 as a whole becomes appropriate, and a predetermined discharge time as designed can be ensured at the time of backup when the commercial power supply 100 fails.

しかも、低電圧状態(非適正充電状態)が第2の所定時間T2継続した場合に、充電電圧が適正なセル2に対するバイパス放電が行われる。すなわち、低電圧状態が一時的に生じた場合には、バイパス放電が行われないため、不必要な放電が回避され、充電電圧が適正なセル2の充電状態を適正に維持することが可能となる。また、低電圧状態が第2の所定時間T2継続した時点で放電を行うことで、低電圧状態が長時間継続することによるセル2の過充電状態や低充電状態などを回避して、リチウムイオン組電池20全体を適正かつ早期に充電することが可能となる。   In addition, when the low voltage state (inappropriate charge state) continues for the second predetermined time T2, bypass discharge is performed on the cell 2 having the proper charge voltage. That is, when a low voltage state occurs temporarily, bypass discharge is not performed, so unnecessary discharge can be avoided and the charge state of the cell 2 with the proper charge voltage can be properly maintained. Become. In addition, by discharging when the low voltage state continues for the second predetermined time T2, the overcharge state or the low charge state of the cell 2 due to the low voltage state continuing for a long time can be avoided, so that the lithium ion It becomes possible to charge the entire assembled battery 20 appropriately and quickly.

また、充電電圧が適正なセル2のなかで、充電電圧が最も高いセル2から順にバイパス放電するため、バイパス放電を行っても、このセル2の充電電圧を、適正な充電電圧範囲内に維持することがより可能となる。また、充電電圧が最も高いセル2は、充電受け入れ性が良好なため、充電電圧が適正な充電電圧範囲近くになったとしても、早期に適正な充電電圧範囲まで充電され、リチウムイオン組電池20全体を適正かつ早期に充電することが可能となる。   In addition, since the cell 2 having the proper charge voltage is bypass-discharged in order from the cell 2 having the highest charge voltage, the charge voltage of the cell 2 is maintained within the proper charge voltage range even when the bypass discharge is performed. It is possible to do more. Further, since the cell 2 having the highest charging voltage has good charge acceptability, even if the charging voltage is close to the appropriate charging voltage range, the cell 2 is charged to the appropriate charging voltage range at an early stage, and the lithium ion assembled battery 20 It becomes possible to charge the whole properly and quickly.

以上、この発明の実施の形態について説明したが、具体的な構成は、上記の実施の形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても、この発明に含まれる。例えば、上記の実施の形態では、充電電圧が適正な充電電圧範囲内にあるセル2を、選択セル2としてバイパス放電しているが、適正な充電電圧範囲(許容上限セル分布電圧VAmax)よりも充電電圧が高いセル2がバイパス放電していない場合には、そのセルを選択セル2としてバイパス放電してもよい。また、1組のリチウムイオン組電池20を有するシステムについて説明したが、組電池20を複数接続したシステムにも適用することができる。この場合、上記のような制御装置を組電池20ごとに配設する。さらに、リチウムイオン組電池システム1を整流装置に適用した場合について説明したが、無停電電源装置(UPS:Uninterruptible Power Supply)や自動車用蓄電池などにも適用することができ、かつ、フロート充電以外にも適用することができる。すなわち、一部のセル2の充電電圧が適正な充電電圧範囲の下限電圧よりも低い状態が所定時間継続するすべてのケースに、適用することができる。 Although the embodiment of the present invention has been described above, the specific configuration is not limited to the above embodiment, and even if there is a design change or the like without departing from the gist of the present invention, Included in the invention. For example, in the above embodiment, the cell 2 in which the charging voltage is within the appropriate charging voltage range is bypass-discharged as the selected cell 2, but from the appropriate charging voltage range (allowable upper limit cell distribution voltage VA max ). However, when the cell 2 having a high charging voltage is not bypass-discharged, the cell may be bypass-discharged as the selected cell 2. Moreover, although the system which has one set of lithium ion assembled battery 20 was demonstrated, it is applicable also to the system which connected the assembled battery 20 with two or more. In this case, the control device as described above is provided for each assembled battery 20. Furthermore, although the case where the lithium ion assembled battery system 1 is applied to a rectifier has been described, it can be applied to an uninterruptible power supply (UPS), an automobile storage battery, and the like, and in addition to float charging Can also be applied. That is, the present invention can be applied to all cases in which a state in which the charging voltage of some cells 2 is lower than the lower limit voltage of the appropriate charging voltage range continues for a predetermined time.

1 リチウムイオン組電池システム
2 リチウムイオンセル(リチウムイオン二次電池)
20 リチウムイオン組電池
3 バランス回路(個別放電手段)
4 電圧計(監視手段)
5 主スイッチ
6 コントローラ(処理手段)
7 バイパスダイオード
1 Lithium ion battery system 2 Lithium ion cell (lithium ion secondary battery)
20 Lithium ion battery 3 Balance circuit (individual discharge means)
4 Voltmeter (monitoring means)
5 Main switch 6 Controller (Processing means)
7 Bypass diode

Claims (4)

リチウムイオン二次電池が複数直列に接続されたリチウムイオン組電池の充電を制御するリチウムイオン組電池充電制御装置であって、
前記各リチウムイオン二次電池の充電電圧を監視する監視手段と、
前記各リチウムイオン二次電池に設けられ、前記リチウムイオン二次電池を個別に放電させる個別放電手段と、
一部のリチウムイオン二次電池の充電電圧が適正な充電電圧範囲の下限電圧よりも低く、その他のリチウムイオン二次電池の充電電圧が前記下限電圧以上である状態が所定時間継続した場合に、前記その他のリチウムイオン二次電池の一部に対して前記個別放電手段を動作させる処理手段と、
を備えることを特徴とするリチウムイオン組電池充電制御装置。
A lithium ion assembled battery charge control device for controlling charging of a plurality of lithium ion secondary batteries connected in series,
Monitoring means for monitoring the charging voltage of each of the lithium ion secondary batteries;
Provided in each of the lithium ion secondary batteries, individual discharge means for individually discharging the lithium ion secondary battery,
When the charging voltage of some lithium ion secondary batteries is lower than the lower limit voltage of the appropriate charging voltage range and the state where the charging voltage of other lithium ion secondary batteries is equal to or higher than the lower limit voltage, continues for a predetermined time, Processing means for operating the individual discharge means for a part of the other lithium ion secondary battery;
A lithium ion battery pack charge control device comprising:
前記処理手段は、前記その他のリチウムイオン二次電池のなかで、充電電圧が最も高いリチウムイオン二次電池に対して前記個別放電手段を動作させる、ことを特徴とする請求項1に記載のリチウムイオン組電池充電制御装置。   2. The lithium according to claim 1, wherein the processing unit operates the individual discharge unit with respect to a lithium ion secondary battery having the highest charging voltage among the other lithium ion secondary batteries. Ion battery pack charge control device. リチウムイオン二次電池が複数直列に接続されたリチウムイオン組電池の充電を制御するリチウムイオン組電池充電制御方法であって、
前記各リチウムイオン二次電池の充電電圧を監視し、
一部のリチウムイオン二次電池の充電電圧が適正な充電電圧範囲の下限電圧よりも低く、その他のリチウムイオン二次電池の充電電圧が前記下限電圧以上である状態が所定時間継続した場合に、前記その他のリチウムイオン二次電池の一部に対して放電を行う、
ことを特徴とするリチウムイオン組電池充電制御方法。
A lithium ion assembled battery charge control method for controlling charging of a plurality of lithium ion secondary batteries connected in series,
Monitoring the charging voltage of each lithium ion secondary battery,
When the charging voltage of some lithium ion secondary batteries is lower than the lower limit voltage of the appropriate charging voltage range and the state where the charging voltage of other lithium ion secondary batteries is equal to or higher than the lower limit voltage, continues for a predetermined time, Discharging a part of the other lithium ion secondary battery,
A method for controlling charging of a lithium ion assembled battery.
リチウムイオン二次電池が複数直列に接続されたリチウムイオン組電池システムであって、
前記各リチウムイオン二次電池の充電電圧を監視する監視手段と、
前記各リチウムイオン二次電池に設けられ、前記リチウムイオン二次電池を個別に放電させる個別放電手段と、
一部のリチウムイオン二次電池の充電電圧が適正な充電電圧範囲の下限電圧よりも低く、その他のリチウムイオン二次電池の充電電圧が前記下限電圧以上である状態が所定時間継続した場合に、前記その他のリチウムイオン二次電池の一部に対して前記個別放電手段を動作させる処理手段と、
を備えることを特徴とするリチウムイオン組電池システム。
A lithium ion assembled battery system in which a plurality of lithium ion secondary batteries are connected in series,
Monitoring means for monitoring the charging voltage of each of the lithium ion secondary batteries;
Provided in each of the lithium ion secondary batteries, individual discharge means for individually discharging the lithium ion secondary battery,
When the charging voltage of some lithium ion secondary batteries is lower than the lower limit voltage of the appropriate charging voltage range and the state where the charging voltage of other lithium ion secondary batteries is equal to or higher than the lower limit voltage, continues for a predetermined time, Processing means for operating the individual discharge means for a part of the other lithium ion secondary battery;
A lithium ion assembled battery system comprising:
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