JP2013038884A - Charge/discharge controller - Google Patents

Charge/discharge controller Download PDF

Info

Publication number
JP2013038884A
JP2013038884A JP2011172159A JP2011172159A JP2013038884A JP 2013038884 A JP2013038884 A JP 2013038884A JP 2011172159 A JP2011172159 A JP 2011172159A JP 2011172159 A JP2011172159 A JP 2011172159A JP 2013038884 A JP2013038884 A JP 2013038884A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
power storage
charge
charging
parallel
storage elements
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2011172159A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Naoto Torata
直人 虎太
Naoto Nishimura
直人 西村
Motoyuki Oniki
基行 鬼木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sharp Corp filed Critical Sharp Corp
Priority to JP2011172159A priority Critical patent/JP2013038884A/en
Priority to PCT/JP2012/069912 priority patent/WO2013021956A1/en
Publication of JP2013038884A publication Critical patent/JP2013038884A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/44Methods for charging or discharging
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/64Carriers or collectors
    • H01M4/66Selection of materials
    • H01M4/665Composites
    • H01M4/667Composites in the form of layers, e.g. coatings
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0013Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries acting upon several batteries simultaneously or sequentially
    • H02J7/0014Circuits for equalisation of charge between batteries
    • H02J7/0016Circuits for equalisation of charge between batteries using shunting, discharge or bypass circuits
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0029Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits
    • H02J7/00309Overheat or overtemperature protection
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H01M2010/4271Battery management systems including electronic circuits, e.g. control of current or voltage to keep battery in healthy state, cell balancing
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a charge/discharge controller capable of maintaining supply of rating capacity from a power storage device by constantly making maintenance.SOLUTION: A power storage device 10 includes at least one standby electric cell 2. Respective electric cells 2 in the power storage device 10 are connected in parallel or separated from each other by a switching element 3. During charge, a current measurement unit 5 measures a current value of the respective electric cells 2 and a control unit 9 detects an abnormal electric cell 2 on the basis of this measured value. The control unit 9 separates the abnormal electric cell 2 from parallel connection by controlling the switching element 3 while connecting the standby electric cell 2 in parallel, upon detection of the abnormal electric cell 2.

Description

本発明は、並列接続された複数の蓄電素子を含む蓄電装置の充放電を制御する充放電制御装置に関するものである。   The present invention relates to a charge / discharge control device that controls charge / discharge of a power storage device including a plurality of power storage elements connected in parallel.

ニッケル水素電池やリチウムイオン電池等の二次電池は、放電状態の電池を充電することにより繰り返し使用のできる電池であり、ノート型パソコンをはじめとするモバイル機器、ビデオカメラ等の電源として広く用いられている。   Secondary batteries such as nickel metal hydride batteries and lithium ion batteries can be used repeatedly by charging discharged batteries, and are widely used as power sources for mobile devices such as notebook computers and video cameras. ing.

このような二次電池は、機器に必要な電圧、パワーを取り出すために、複数個が直列または並列に組み合わせて組電池として使用される場合が多い。以下、本明細書においては、二次電池1個のみかなる構成を、組電池に対して単電池と称する。   In order to take out the voltage and power required for the device, a plurality of such secondary batteries are often used in combination as a combined battery in series or in parallel. Hereinafter, in this specification, a configuration including only one secondary battery is referred to as a single battery with respect to the assembled battery.

例えば、特許文献1には、並列に接続された複数の単電池に、並列接続から切り離したり並列に接続したりするスイッチ手段を設けておき、各単電池の電流値および電圧値を検出することで各単電池の状態を検知して、単電池の劣化状態に基づいて上記スイッチ手段を切り替え制御しながら充放電を行う電源制御装置が記載されている。   For example, in Patent Document 1, switch means for disconnecting from parallel connection or connecting in parallel to a plurality of cells connected in parallel is provided, and the current value and voltage value of each cell are detected. Describes a power supply control device that detects the state of each unit cell and performs charging and discharging while switching the switch means based on the deterioration state of the unit cell.

また、特許文献2には、並列接続された複数の単電池を含む蓄電装置に流れる電流値を検出するための第1のセンサと、並列接続された複数の蓄電素子に流れる電流値の差分に関する情報を取得するための第2のセンサと、蓄電装置の充放電を制御するコントローラとを有し、コントローラが、第1および第2のセンサの出力に基づいて、並列接続された複数の蓄電素子に流れる電流値のうち最も高い電流値を算出し、算出された電流値に基づいて蓄電装置の充放電を制御する充放電制御装置が記載されている。   Patent Document 2 relates to a difference between a first sensor for detecting a current value flowing in a power storage device including a plurality of cells connected in parallel and a current value flowing in a plurality of power storage elements connected in parallel. A plurality of power storage elements having a second sensor for acquiring information and a controller for controlling charge / discharge of the power storage device, the controller being connected in parallel based on the outputs of the first and second sensors The charging / discharging control apparatus which calculates the highest current value among the electric current values which flow through and controls charging / discharging of an electrical storage apparatus based on the calculated electric current value is described.

上記特許文献1,2に記載された技術を用いることで、並列接続された各単電池の劣化を均等化し、抑制し、蓄電装置の長寿命化を図ることはできる。   By using the techniques described in Patent Documents 1 and 2, it is possible to equalize and suppress deterioration of the single cells connected in parallel and to extend the life of the power storage device.

特開2007−259612号公報(2007年10月4日公開)JP 2007-259612 A (released on October 4, 2007) 特開2011−24303号公報(2011年2月3日公開)JP 2011-24303 A (published February 3, 2011)

しかしながら、上記特許文献1,2に記載された技術を用いても、蓄電装置より供給できるエネルギー量(電力容量)が徐々に減少していくことは避けられない。これは、劣化した単電池が担うエネルギー供給を、自身もエネルギー供給を行う他の単電池で補うためである。供給できるエネルギー量が減少すると、初期では動作させることができた負荷を、動作させることができなくなるといった問題が発生する。そのため、従来、負荷を動作できないような状態となる前に、蓄電装置の寿命到達と判断し、蓄電装置に含まれる全ての単電池を新しいものに交換するなどの対応が取られている。   However, even if the techniques described in Patent Documents 1 and 2 are used, it is inevitable that the amount of energy (power capacity) that can be supplied from the power storage device gradually decreases. This is to supplement the energy supply of the deteriorated unit cell with another unit cell that also supplies energy. When the amount of energy that can be supplied decreases, there arises a problem that a load that can be operated in the initial stage cannot be operated. For this reason, conventionally, before the load becomes inoperable, it is determined that the life of the power storage device has been reached, and all the cells included in the power storage device are replaced with new ones.

本発明は、メンテナンスを行うことで、蓄電装置から初期と同等のエネルギー量を供給し続けることを可能にする充放電制御装置を提供することにある。   It is an object of the present invention to provide a charge / discharge control device that makes it possible to continue supplying an energy amount equivalent to the initial amount from a power storage device by performing maintenance.

本発明の充放電制御装置は、上記課題を解決するために、並列接続されたN(Nは2以上の整数)個の蓄電素子を含む蓄電装置の充放電を制御する充放電制御装置であって、前記蓄電装置は、定格容量よりも少ない量にて充電されている予備の蓄電素子を少なくとも1つ含み、前記N個の蓄電素子および予備の蓄電素子を含む複数の蓄電素子を、並列接続したり並列接続から切り離したりする複数のスイッチング素子と、前記N個の蓄電素子および予備の蓄電素子を含む複数の蓄電素子に流れる電流値を計測する複数の電流計測部と、並列接続されたN個の蓄電素子の充放電を制御する充放電制御部とを備え、前記充放電制御部は、充電時、前記電流計測部にて計測された各電流値より、並列接続されたN個の蓄電素子の中に異常な蓄電素子がある場合はこれを検出し、検出した異常な蓄電素子を、前記スイッチング素子を制御して並列接続より切り離す一方、前記予備の蓄電素子を並列接続させ、これ以降は、予備の蓄電素子を含むN個の蓄電素子にて、充放電を行うように蓄電装置の充放電を制御することを特徴としている。   In order to solve the above problems, a charge / discharge control device of the present invention is a charge / discharge control device that controls charge / discharge of a power storage device including N power storage elements connected in parallel (N is an integer of 2 or more). The power storage device includes at least one spare power storage element charged in an amount smaller than a rated capacity, and a plurality of power storage elements including the N power storage elements and the spare power storage elements are connected in parallel. A plurality of switching elements that are connected to or disconnected from the parallel connection, a plurality of current measuring units that measure current values flowing through the plurality of power storage elements including the N power storage elements and the spare power storage elements, and N connected in parallel A charge / discharge control unit for controlling charge / discharge of each of the power storage elements, wherein the charge / discharge control unit is configured to connect N power storage units connected in parallel from each current value measured by the current measurement unit during charging. Abnormal power storage element in the element In some cases, this is detected, and the detected abnormal power storage element is disconnected from the parallel connection by controlling the switching element, while the spare power storage element is connected in parallel. It is characterized in that charging / discharging of the power storage device is controlled so as to perform charging / discharging by individual power storage elements.

これによれば、蓄電装置には予備の蓄電素子が準備されている。充放電制御部は、蓄電装置の充電時に、電流計測部より検出される各蓄電素子の電流値に基づいて、並列接続しているN個の蓄電素子の中に異常な蓄電素子がないかどうかを検出する。充放電制御部は、異常な蓄電素子を検出すると、スイッチング素子を制御して、検出した異常な蓄電素子を、並列接続より切り離す一方、予備の蓄電素子を並列接続させる。そして、これ以降は、予備の蓄電素子を含むN個の蓄電素子にて、充放電を行う。   According to this, a spare power storage element is prepared in the power storage device. The charge / discharge control unit determines whether there is an abnormal power storage element among the N power storage elements connected in parallel based on the current value of each power storage element detected by the current measurement unit when the power storage device is charged. Is detected. When detecting the abnormal power storage element, the charge / discharge control unit controls the switching element to disconnect the detected abnormal power storage element from the parallel connection, while connecting the spare power storage element in parallel. Thereafter, charging and discharging are performed with N power storage elements including spare power storage elements.

これにより、蓄電装置を構成する蓄電素子にたとえ異常が発生し、一時的に蓄電装置より供給できるエネルギー量(電力容量)が減少したとしても、次回の充電時に、異常が発生した蓄電素子が、予備の蓄電素子へと切り替えられるので、蓄電装置より供給できるエネルギー量(電力容量)を、初期と同様に維持し続けることができる。そして、次回のメンテナンス時に、異常が発生した蓄電素子を新しい予備の蓄電素子に交換することにより、メンテナンスさえ定期的に行うことを怠らなければ、蓄電装置から蓄電装置の定格容量を供給し続けることが可能となる。   Thereby, even if an abnormality occurs in the power storage element constituting the power storage device, even if the amount of energy (power capacity) that can be temporarily supplied from the power storage device is reduced, Since it is switched to the spare power storage element, the amount of energy (power capacity) that can be supplied from the power storage device can be maintained as in the initial stage. Then, at the next maintenance, by replacing the storage element in which an abnormality has occurred with a new spare storage element, the rated capacity of the storage apparatus will continue to be supplied from the storage apparatus unless regular maintenance is required. Is possible.

ここで、予備の蓄電素子は、定格容量よりも少ない量にて充電されており、この場合、好ましくは、定格容量の10〜50%の範囲に充電されていることである。   Here, the backup power storage element is charged with an amount smaller than the rated capacity, and in this case, it is preferably charged within a range of 10 to 50% of the rated capacity.

予備の蓄電素子が、定格容量まで充分に充電されていると、それ自身がエネルギーを持っているために自己放電の影響がある。逆に、予備の蓄電素子の充電量が、定格容量よりも余りにも少ない場合は、予備の蓄電素子の充電に時間がかかって充電時間が長くなると共に、過放電を起こす恐れもある。このように、定格容量よりも少ない量にて充電されている構成とすることで、予備の蓄電素子を、蓄電素子の劣化の起こりにくい状態で、かつ、充電時間が長くなることを極力抑えることができる。既存の蓄電素子においては、予備の蓄電素子の充電量を定格容量の10〜50%とすればよい。   If the spare power storage element is sufficiently charged up to the rated capacity, it has the energy itself and thus has the effect of self-discharge. On the other hand, if the amount of charge of the spare power storage element is too small than the rated capacity, it takes time to charge the spare power storage element, the charging time becomes longer, and overdischarge may occur. In this way, by configuring the battery to be charged with an amount smaller than the rated capacity, it is possible to minimize the increase in the charging time of the spare power storage element in a state where the deterioration of the power storage element is unlikely to occur. Can do. In the existing power storage element, the charge amount of the spare power storage element may be 10 to 50% of the rated capacity.

本発明の充放電制御装置は、さらに、前記充放電制御部は、並列接続されたN個の蓄電素子の平均電流値を算出し、各蓄電素子の電流値と前記算出した平均電流値との差の絶対値に基づいて異常な蓄電素子を検出する構成とすることもできる。また、この場合、前記充放電制御部は、平均電流値との差の絶対値が平均電流値の10%以上ある蓄電素子を異常な蓄電素子として検出する構成とすることもできる。   In the charge / discharge control device of the present invention, the charge / discharge control unit further calculates an average current value of N power storage elements connected in parallel, and calculates a current value of each power storage element and the calculated average current value. It can also be set as the structure which detects an abnormal electrical storage element based on the absolute value of a difference. In this case, the charge / discharge control unit may be configured to detect a storage element having an absolute value of a difference of 10% or more of the average current value as an abnormal storage element.

蓄電素子の異常の有無を、並列接続されたN個の蓄電素子の平均電流値を求め、各蓄電素子の電流値と平均電流値との差の絶対値に基づいて判定することで、蓄電装置を構成する各蓄電素子の個体差の容量ばらつきやそれぞれの蓄電素子の履歴(充放電回数など)にかかわらず、異常を判定することができる。具体的には、定格容量の10〜50%とすることである。この範囲とすることで、既存の蓄電素子においては、蓄電素子の劣化の起こりにくい状態で、かつ、充電時間が長くなることを極力抑えることができる。既存の蓄電素子においては、平均電流値との差の絶対値が平均電流値の10%以上ある蓄電素子を異常な蓄電素子として検出すればよい。   Whether or not the storage element is abnormal is determined by obtaining an average current value of N storage elements connected in parallel and determining based on an absolute value of a difference between the current value of each storage element and the average current value. The abnormality can be determined regardless of the capacity variation of the individual differences between the respective power storage elements constituting and the history of the respective power storage elements (number of times of charging / discharging). Specifically, it is 10 to 50% of the rated capacity. By setting it as this range, in the existing electrical storage element, it is difficult to cause deterioration of the electrical storage element, and the charging time can be suppressed as much as possible. In an existing power storage element, a power storage element having an absolute value of a difference from the average current value of 10% or more of the average current value may be detected as an abnormal power storage element.

本発明の充放電制御装置は、さらに、前記充放電制御部は、並列接続されたN個の蓄電素子を、定電流充電、続く定電圧充電の2段階で行い、定電流充電時に、前記電流計測部にて計測された各電流値より異常な蓄電素子の検出を繰り返し行い、異常な蓄電素子を切り離した後、残りの蓄電素子の定電圧充電を継続して行い、当該定電流充電が完了すると、予備の蓄電素子を並列接続させて予備の蓄電素子の定電流充電を行い、その後、異常な蓄電素子を切り離した残りの蓄電素子と一緒に定電圧充電を行う構成とすることもできる。   In the charging / discharging control device of the present invention, the charging / discharging control unit performs N power storage elements connected in parallel in two stages of constant current charging and subsequent constant voltage charging. After repeatedly detecting abnormal power storage elements from each current value measured by the measurement unit, disconnecting the abnormal power storage elements, the constant voltage charging of the remaining power storage elements is continued, and the constant current charging is completed. Then, it is possible to connect the spare power storage elements in parallel to perform constant current charging of the spare power storage elements, and then perform constant voltage charging together with the remaining power storage elements from which the abnormal power storage elements are separated.

これによれば、定電流充電中、各蓄電素子の電流値を常時監視しているので、短絡等の異常を発生した蓄電素子を早期に発見して切り離すことができる。そのため、より安定した充電を実施できる。   According to this, since the current value of each power storage element is constantly monitored during constant current charging, a power storage element in which an abnormality such as a short circuit has occurred can be found and separated early. Therefore, more stable charging can be performed.

本発明の充放電制御装置は、さらに、前記蓄電装置は、並列接続されたN個の蓄電素子とこれに並列接続可能な前記予備の蓄電素子からなる蓄電素子群を複数有しており、前記複数の蓄電素子群が直列接続されている構成とすることが好ましい。   The charge / discharge control apparatus of the present invention further includes a plurality of power storage element groups each including the N power storage elements connected in parallel and the spare power storage elements connectable in parallel to the power storage devices, It is preferable that a plurality of power storage element groups be connected in series.

このような構成とすることで、蓄電装置より供給できるエネルギー量(電力容量)を大きくすることができる。   With such a configuration, the amount of energy (power capacity) that can be supplied from the power storage device can be increased.

本発明の充放電制御装置は、さらに、前記予備の蓄電素子の配置位置が、並列接続されたN個の蓄電素子の中央部分に設定されている構成とすることもできる。   The charge / discharge control apparatus of the present invention may further be configured such that the arrangement position of the spare power storage element is set at a central portion of N power storage elements connected in parallel.

これによれば、予備の蓄電素子にて、他の蓄電素子の温度上昇を抑制することができる。蓄電装置を構成する蓄電素子は、必然的に放電時に温度上昇が起こる。予備の蓄電素子は、それ自体は動作していないので蓄電装置内での熱の集中を低下させる作用を有する。したがって、予備の蓄電素子を、蓄電装置を構成する蓄電素子の並びの中央部分に配置することで、蓄電装置自体の温度上昇を効果的に抑えて、蓄電装置におよぶ熱による影響を抑えることができる。   According to this, it is possible to suppress the temperature increase of other power storage elements with the spare power storage element. The power storage element constituting the power storage device inevitably rises in temperature during discharge. Since the spare power storage element itself is not operating, it has a function of reducing the concentration of heat in the power storage device. Therefore, by arranging the spare power storage element in the central portion of the storage element array that constitutes the power storage device, the temperature rise of the power storage device itself can be effectively suppressed, and the influence of heat on the power storage device can be suppressed. it can.

本発明の充放電制御装置は、さらに、前記蓄電素子が、正極と、負極と、前記正極及び負極間に介在するセパレータとを備え、前記正極及び負極の少なくともいずれか一方が集電体を備え、前記集電体が、両面に導電層を有するフィルム状又は繊維状の樹脂層からなり、前記セパレータが、前記樹脂層より高い熱変形温度を有する非水系二次電池である構成とすることもできる。   In the charge / discharge control device of the present invention, the power storage element further includes a positive electrode, a negative electrode, and a separator interposed between the positive electrode and the negative electrode, and at least one of the positive electrode and the negative electrode includes a current collector. The current collector is made of a film-like or fibrous resin layer having a conductive layer on both sides, and the separator is a non-aqueous secondary battery having a higher thermal deformation temperature than the resin layer. it can.

短絡等の異常を発生した蓄電素子は、発熱などの発生により、最悪の場合には単電池の熱暴走に至る可能性がある。したがって、短絡等の異常を発生した蓄電素子は、早期に発見して切り離すことが必要であり、そのためには、各蓄電素子の電流値を常時監視することが好ましい。上記構成によれば、短絡すると同時に蓄電素子に電流が流れなくなるので、常時監視せずとも、このような危険を回避することができる。   In the worst case, a storage element that has developed an abnormality such as a short circuit may cause a thermal runaway of the unit cell due to the generation of heat. Therefore, it is necessary to detect and disconnect the storage element that has developed an abnormality such as a short circuit at an early stage. For this purpose, it is preferable to constantly monitor the current value of each storage element. According to the above configuration, since the current does not flow to the electric storage element at the same time as the short circuit, such a danger can be avoided without always monitoring.

本発明の充放電制御装置によれば、メンテナンスさえ定期的に行うことを怠らなければ、蓄電装置から初期と同等のエネルギー量を供給し続けることが可能となる。   According to the charge / discharge control device of the present invention, it is possible to continue to supply the same amount of energy from the power storage device as long as the maintenance is neglected regularly.

本発明の実施の一形態である充放電制御装置の回路ブロック図である。It is a circuit block diagram of the charging / discharging control apparatus which is one Embodiment of this invention. 上記充放電制御装置が実施する蓄電装置の2段階充電を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the two-stage charge of the electrical storage apparatus which the said charging / discharging control apparatus implements. 上記充放電制御装置による、蓄電装置の充電の手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the procedure of charge of the electrical storage apparatus by the said charging / discharging control apparatus. 上記充放電制御装置による、蓄電装置の充電の手順を示す別のフローチャートである。It is another flowchart which shows the procedure of charge of the electrical storage apparatus by the said charging / discharging control apparatus. 上記実施の一形態の変形例を示すもので、充放電制御装置の回路ブロック図である。The modification of one said Embodiment is shown and it is a circuit block diagram of a charging / discharging control apparatus. 上記充放電制御装置による、蓄電装置の充電の別の手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows another procedure of charge of the electrical storage apparatus by the said charging / discharging control apparatus. 上記充放電制御装置による、蓄電装置の充電の別の手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows another procedure of charge of the electrical storage apparatus by the said charging / discharging control apparatus. 上記実施の一形態の変形例を示すもので、充放電制御装置の回路ブロック図である。The modification of one said Embodiment is shown and it is a circuit block diagram of a charging / discharging control apparatus. 上記実施の一形態の他の変形例を示すもので、充放電制御装置の回路ブロック図である。The other modification of the said embodiment is shown, and it is a circuit block diagram of a charging / discharging control apparatus. 上記実施の一形態の他の変形例を示すもので、蓄電装置を構成する単電池として利用できる非水系二次電池の構成を示す説明図である。FIG. 11 is a diagram illustrating another modification of the embodiment, and is an explanatory diagram illustrating a configuration of a non-aqueous secondary battery that can be used as a single battery configuring the power storage device. 上記実施の一形態の他の変形例を示すもので、図7の非水系二次電池よりなる蓄電装置の充電に適した、蓄電装置の充電手順を示すフローチャートである。FIG. 10 is a flowchart showing another charging method of the power storage device suitable for charging the power storage device including the nonaqueous secondary battery of FIG. 7, showing another modification of the embodiment. 本発明の別の実施の形態である充放電制御装置の要部の機能を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the function of the principal part of the charging / discharging control apparatus which is another embodiment of this invention. 上記蓄電装置を構成する蓄電素子の別の例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows another example of the electrical storage element which comprises the said electrical storage apparatus.

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図1は、本発明の実施の一形態である充放電制御装置1の回路ブロック図である。充放電制御装置1は、並列接続されたN(Nは2以上の整数)個の単電池(蓄電素子)2を含む蓄電装置10の充放電を制御するものである。   FIG. 1 is a circuit block diagram of a charge / discharge control apparatus 1 according to an embodiment of the present invention. The charge / discharge control device 1 controls charge / discharge of a power storage device 10 including N (N is an integer of 2 or more) unit cells (power storage elements) 2 connected in parallel.

蓄電装置10は、並列接続されたN個の単電池2以外に、少なくとも1つの予備の単電池2を備えている。なお、図1の構成では、Nを4、予備の単電池2の数を1として、合計5個の単電池2が備えられている。予備の単電池2は、単電池2としての規格の容量等は、蓄電装置10を構成する他の単電池2と同じであるが、充電量が、本来の定格容量よりも少ない定格容量の所定の範囲の量に充電されている。本実施の形態では、予備の単電池2は、定格容量の10〜50%で充電されている。   The power storage device 10 includes at least one spare unit cell 2 in addition to the N unit cells 2 connected in parallel. In the configuration of FIG. 1, a total of five unit cells 2 are provided, where N is four and the number of spare unit cells 2 is one. The spare unit cell 2 has the same standard capacity as the unit cell 2 as the other unit cells 2 constituting the power storage device 10, but the predetermined charge capacity is smaller than the original rated capacity. Is charged to an amount in the range. In the present embodiment, the spare unit cell 2 is charged at 10 to 50% of the rated capacity.

予備の単電池2が、定格容量まで充分に充電されていると、それ自身がエネルギーを持っているために自己放電の影響がある。逆に、予備の単電池2の充電量が、定格容量よりも余りにも少ない場合は、予備の単電池2の充電に時間がかかって充電時間が長くなると共に、過放電を起こす恐れもある。このように、予備の単電池2の充電量を、定格容量よりも少ない量とすることで、予備の単電池2を、単電池2の劣化の起こりにくい状態で、かつ、充電時間が長くなることを極力抑えることができる。既存の単電池2においては、予備の単電池2の充電量を定格容量の10〜50%とすればよい。   If the spare unit cell 2 is sufficiently charged up to the rated capacity, it has the energy of its own and thus has the effect of self-discharge. On the contrary, when the charged amount of the spare unit cell 2 is too small than the rated capacity, it takes a long time to charge the spare unit cell 2 and the charging time becomes longer, and overdischarge may occur. In this way, by setting the amount of charge of the spare unit cell 2 to an amount smaller than the rated capacity, the spare unit cell 2 is in a state where the degradation of the unit cell 2 is unlikely to occur and the charging time becomes longer. This can be suppressed as much as possible. In the existing unit cell 2, the charge amount of the spare unit cell 2 may be 10 to 50% of the rated capacity.

また、本実施の形態では、蓄電装置10は、並列接続されたN個の単電池2と少なくとも1つの予備の単電池2とからなるブロック(蓄電素子群)が複数、直列接続されている。図1の構成では、蓄電装置10は、予備を1つ含む5つの単電池2からなるブロックを、ブロック11〜ブロック13の3つ有しており、ブロック11〜13が直列接続されている。   In the present embodiment, the power storage device 10 includes a plurality of blocks (power storage element groups) each including N unit cells 2 connected in parallel and at least one spare unit cell 2 connected in series. In the configuration of FIG. 1, the power storage device 10 includes three blocks 11 to 13, each of which includes five single cells 2 including one spare, and the blocks 11 to 13 are connected in series.

このような蓄電装置10には、充放電経路7のプラス端子7aとマイナス端子7bとを介して、放電時は負荷(図示しない)が接続され、充電時は電源(図示しない)が接続される。   Such a power storage device 10 is connected to a load (not shown) at the time of discharging and connected to a power source (not shown) at the time of charging via the plus terminal 7a and the minus terminal 7b of the charging / discharging path 7. .

充放電制御装置1は、コントロールユニット9と、蓄電装置10が有するブロック毎に設けられた電圧計測部8と、各ブロックに含まれる単電池単位に設けられた、スイッチング素子3、スイッチング素子6、一対のスイッチング素子4a・4b、及び電流計測部5とから構成されている。   The charge / discharge control device 1 includes a control unit 9, a voltage measurement unit 8 provided for each block of the power storage device 10, and a switching element 3, a switching element 6, provided for each unit cell included in each block, It is comprised from a pair of switching element 4a * 4b and the electric current measurement part 5. FIG.

ブロック11に着目して説明すると、ブロック11に含まれる予備を含む5個の単電池2には、これらを並列接続したり並列接続から切り離したりするスイッチング素子3が接続されている。スイッチング素子3は、単電池2それぞれに設けられている。   If it demonstrates paying attention to the block 11, the switching element 3 which connects these in parallel and disconnects from the parallel connection is connected to the five unit cells 2 including the reserve included in the block 11. The switching element 3 is provided in each unit cell 2.

これらスイッチング素子3のベース(ゲート)は、後述するコントロールユニット(充放電制御部)9に独立して接続されている。各スイッチング素子3は、コントロールユニット9にてON/OFFが制御されることで、対応する単電池2を並列接続したり並列接続から切り離したりする。5個ある単電池2のうち、予備を除く4個(N個)の単電池2が、充放電経路7と接続される。   The bases (gates) of the switching elements 3 are independently connected to a control unit (charge / discharge control unit) 9 described later. Each switching element 3 is ON / OFF controlled by the control unit 9 to connect or disconnect the corresponding single cells 2 in parallel. Of the five unit cells 2, four (N) unit cells 2 excluding the spare are connected to the charge / discharge path 7.

また、ブロック11に含まれる5個の単電池2には、これらに流れる電流値を計測する電流計測部5が接続されている。電流計測部5は、単電池2それぞれに設けられている。   Moreover, the current measuring part 5 which measures the electric current value which flows into the five unit cells 2 contained in the block 11 is connected. The current measuring unit 5 is provided for each single cell 2.

ここで、各電流計測部5は、各単電池2と、スイッチング素子4bと対を成すスイッチング素子4aを介して接続されている。一対のスイッチング素子4a・4bは、ベース(ゲート)に流れる信号の極性が切り換わることで、何れか一方のみがONするものである。つまり、スイッチング素子4aがONするとき、スイッチング素子4bは必ずOFFし、スイッチング素子4aがOFFするとき、スイッチング素子4bは必ずONする。   Here, each current measuring unit 5 is connected to each single cell 2 via a switching element 4a that forms a pair with the switching element 4b. Only one of the pair of switching elements 4a and 4b is turned on when the polarity of the signal flowing through the base (gate) is switched. That is, when the switching element 4a is turned on, the switching element 4b is always turned off, and when the switching element 4a is turned off, the switching element 4b is always turned on.

また、これら一対のスイッチング素子4a・4bは、各電流計測部5と各単電池2の間にそれぞれ配されているが、それらのベース(ゲート)は共通にコントロールユニット9に接続されている。したがって、複数ある一対のスイッチング素子4a・4bは、コントロールユニット9からの信号にて、スイッチング素子4aあるいはスイッチング素子4bのうちの何れか一方側が一斉にONすることとなる。   The pair of switching elements 4 a and 4 b are arranged between the current measuring units 5 and the single cells 2, but their bases (gates) are connected to the control unit 9 in common. Therefore, in the plurality of pairs of switching elements 4a and 4b, either one of the switching element 4a or the switching element 4b is simultaneously turned ON by a signal from the control unit 9.

スイッチング素子4aが一斉にONされることで、5個の単電池2は、電流計測部5を介して充放電経路7と接続される。一方、スイッチング素子4bが一斉にONされることで、5個の単電池2は、電流計測部5を介することなく充放電経路7と接続される。   When the switching elements 4 a are turned on all at once, the five single cells 2 are connected to the charge / discharge path 7 via the current measuring unit 5. On the other hand, when the switching elements 4 b are turned on all at once, the five single cells 2 are connected to the charge / discharge path 7 without going through the current measuring unit 5.

また、各電流計測部5の計測値(出力値)はそれぞれ、スイッチング素子6を介してコントロールユニット9に入力されるようになっている。スイッチング素子6は、電流計測部5それぞれに設けられており、スイッチング素子6のベース(ゲート)は、コントロールユニット9に独立して接続されている。各スイッチング素子6は、コントロールユニット9にてON/OFFが制御されることで、対応する電流計測部5の計測値をコントロールユニット9へ入力させる。   The measured values (output values) of the current measuring units 5 are input to the control unit 9 via the switching elements 6. The switching element 6 is provided in each current measuring unit 5, and the base (gate) of the switching element 6 is independently connected to the control unit 9. Each switching element 6 is controlled to be turned ON / OFF by the control unit 9, thereby causing the corresponding measurement value of the current measuring unit 5 to be input to the control unit 9.

上記スイッチング素子6をはじめ、上記スイッチング素子3、一対のスイッチング素子4a・4bとしては、バイポーラトランジスタ、電界効果トランジスタ等、種々のスイッチング素子を利用できる。   As the switching element 6, the switching element 3, and the pair of switching elements 4a and 4b, various switching elements such as a bipolar transistor and a field effect transistor can be used.

また、ブロック11に含まれる5個の単電池2には、並列接続されて充放電経路7と接続された場合の電圧を計測する電圧計測部8も設けられている。   Further, the five unit cells 2 included in the block 11 are also provided with a voltage measuring unit 8 that measures a voltage when connected in parallel and connected to the charge / discharge path 7.

そして、ブロック11と直列接続されたブロック12およびブロック13にも、ブロック11と同様に、予備を1つ含む5個の単電池2に対応して、スイッチング素子3、一対のスイッチング素子4a・4b、電流計測部5、及びスイッチング素子6が5個ずつ設けられ、電圧計測部8については、ブロック単位に設けられている。   Similarly to the block 11, the block 12 and the block 13 connected in series with the block 11 correspond to the five single cells 2 including one spare, and the switching element 3 and the pair of switching elements 4a and 4b. In addition, five current measuring units 5 and five switching elements 6 are provided, and the voltage measuring unit 8 is provided in units of blocks.

コントロールユニット9(充放電制御部)は、上記スイッチング素子6、スイッチング素子3、および一対のスイッチング素子4a・4bのON/OFFを制御して、蓄電装置10の充放電を制御するものである。コントロールユニット9は、蓄電装置10に含まれるブロック11〜13において、4個(N個)の単電池2を並列接続させ、その充放電を制御する。   The control unit 9 (charge / discharge control unit) controls ON / OFF of the switching element 6, the switching element 3, and the pair of switching elements 4 a and 4 b to control charging and discharging of the power storage device 10. The control unit 9 connects four (N) unit cells 2 in parallel in the blocks 11 to 13 included in the power storage device 10 and controls charging and discharging thereof.

コントロールユニット9は、各スイッチング素子3のON/OFFを制御することで、5個の単電池2のうち、並列接続する4個の単電池2を任意に選択することができる。コントロールユニット9は、充放電時、各ブロック11〜13において、5個ある単電池2のうちの予備1個を除く4個を並列接続させ、予備の単電池2については、並列接続から切り離しておく。   The control unit 9 can arbitrarily select four unit cells 2 connected in parallel among the five unit cells 2 by controlling ON / OFF of each switching element 3. At the time of charging / discharging, the control unit 9 connects four of the five unit cells 2 except for one spare in parallel in each of the blocks 11 to 13, and separates the spare unit cell 2 from the parallel connection. deep.

また、コントロールユニット9は、一対のスイッチング素子4a・4bのベース(ゲート)に供給する信号の極性を切り替えることで、ON/OFFを一斉に切り替えることができる。コントロールユニット9は、充電時は、各ブロック11〜13にそれぞれ含まれる5個の単電池2全てを、電流計測部5を介して充放電経路7と接続させ、放電時は電流計測部5を介することなく充放電経路7と接続させる。   Moreover, the control unit 9 can switch ON / OFF simultaneously by switching the polarity of the signal supplied to the base (gate) of the pair of switching elements 4a and 4b. The control unit 9 connects all the five cells 2 included in each of the blocks 11 to 13 to the charging / discharging path 7 through the current measuring unit 5 during charging, and the current measuring unit 5 during discharging. It connects with the charging / discharging path | route 7 without going through.

さらに、コントロールユニット9は、各スイッチング素子6のON/OFFを制御することで、各スイッチング素子6が接続されている電流計測部5が計測値した電流値を任意に取得することができる。コントロールユニット9は、充電時に、各スイッチング素子6が接続されている電流計測部5が計測値した電流値を取得する。電流計測部5は、接続されている単電池2の電流を計測している。   Furthermore, the control unit 9 can arbitrarily acquire the current value measured by the current measuring unit 5 to which each switching element 6 is connected by controlling ON / OFF of each switching element 6. The control unit 9 acquires the current value measured by the current measuring unit 5 to which each switching element 6 is connected during charging. The current measuring unit 5 measures the current of the connected unit cells 2.

そして、コントロールユニット9は、取得した電流値に基づいて、並列接続されている4つの単電池2の中に異常な単電池2がある場合はこれを検出し、異常が検出された単電池2を並列接続から切り離し、同一ブロックに含まれる予備の単電池2を、切り離した単電池2に替えて並列接続させる。このような単電池2の切り離しと接続は、上記したスイッチング素子3のON/OFFを制御することで行う。以降、コントロールユニット9は、予備の単電池2を含む4個の単電池2にて、充放電を行うように蓄電装置10の充放電を制御する。   Based on the acquired current value, the control unit 9 detects the abnormal unit cell 2 in the four unit cells 2 connected in parallel, and detects the unit cell 2 in which the abnormality is detected. Are disconnected from the parallel connection, and the spare unit cells 2 included in the same block are connected in parallel instead of the separated unit cells 2. Such separation and connection of the unit cells 2 are performed by controlling ON / OFF of the switching element 3 described above. Thereafter, the control unit 9 controls charging / discharging of the power storage device 10 so as to perform charging / discharging with the four unit cells 2 including the spare unit cell 2.

ところで、コントロールユニット9は、蓄電装置10の充電を、図2に示すように、定電流(CC)を用いた定電流充電と、続く定電圧(CV)を用いた定電圧充電の2段階で行うようになっている。定電流充電(CC充電とも記載)にて、各ブロック11〜13の電圧値が、予め設定されている充電末電圧に到達すると、定電流電圧から定電圧充電へと移行する。各ブロック11〜13の電圧値は、各ブロック11〜13に設けられた電圧計測部8よりコントロールユニット9へと入力され、コントロールユニット9は、充電末電圧への到達を検知することができる。   By the way, as shown in FIG. 2, the control unit 9 charges the power storage device 10 in two stages: constant current charging using a constant current (CC) and subsequent constant voltage charging using a constant voltage (CV). To do. When the voltage value of each block 11 to 13 reaches a preset charging end voltage in constant current charging (also referred to as CC charging), the constant current voltage is shifted to constant voltage charging. The voltage value of each block 11-13 is input into the control unit 9 from the voltage measurement part 8 provided in each block 11-13, and the control unit 9 can detect the arrival to the end-of-charge voltage.

コントロールユニット9は、上記した異常な単電池2の検出を蓄電装置10の充電中に行う。検出タイミングとしては、定電流充電の終了時点で行う場合と、定電流充電中常時行う場合の2つがある。   The control unit 9 detects the abnormal single cell 2 as described above while the power storage device 10 is being charged. There are two detection timings: when the constant current charging ends, and when performing constant current charging.

これについて、図3、図6のフローチャートを用いて説明する。図3のフローチャートは、定電流充電の終了時に、異常な単電池2の検出を行う場合の充電手順を示している。   This will be described with reference to the flowcharts of FIGS. The flowchart of FIG. 3 shows a charging procedure in the case of detecting an abnormal unit cell 2 at the end of constant current charging.

蓄電装置10に対し、充放電経路7を介して電源が接続されると、コントロールユニット9は、蓄電装置10の充電を開始する。まず、コントロールユニット9は、定電流を用いた定電流充電(CC充電)を開始する(S1)。開始後、各ブロック11〜13の電圧計測部8からの入力に基づいて、充電末電圧に到達したかどうかを判断し(S2)、充電末電圧に到達するまで、S2を繰り返す。そして、S2にて、到達したと判断すると、各ブロック11〜13毎に、各電流計測部5より、予備の単電池2を除く並列接続されている4つの単電池2の電流値を検出し(S3)、各ブロック11〜13毎に、4つの単電池2の平均電流値を算出する(S4)。   When a power source is connected to the power storage device 10 via the charge / discharge path 7, the control unit 9 starts charging the power storage device 10. First, the control unit 9 starts constant current charging (CC charging) using a constant current (S1). After the start, it is determined whether or not the end-of-charge voltage has been reached based on the input from the voltage measuring unit 8 of each block 11 to 13 (S2), and S2 is repeated until the end-of-charge voltage is reached. When it is determined in S2 that it has reached, the current values of the four unit cells 2 connected in parallel excluding the spare unit cell 2 are detected from each current measuring unit 5 for each of the blocks 11 to 13. (S3) For each block 11-13, the average current value of the four single cells 2 is calculated (S4).

次に、コントロールユニット9は、並列接続されている単電池2毎に、対応する平均電流値と当該単電池2の検出電流値との差Δを算出し、算出した差Δの絶対値と対応する判定値αとを比較する(S5)。なお、対応する平均電流値とは、当該単電池2が含まれているブロックの平均電流値である。算出した差Δの絶対値が判定値α以下の場合は、当該単電池2は異常なしと判定される。一方、算出した差Δの絶対値が判定値αより大きい場合は、当該単電池2は異常有りと判定される。   Next, for each cell 2 connected in parallel, the control unit 9 calculates a difference Δ between the corresponding average current value and the detected current value of the cell 2 and corresponds to the absolute value of the calculated difference Δ. The determination value α to be compared is compared (S5). In addition, a corresponding average current value is an average current value of a block in which the unit cell 2 is included. When the calculated absolute value of the difference Δ is equal to or less than the determination value α, it is determined that the unit cell 2 is not abnormal. On the other hand, when the absolute value of the calculated difference Δ is larger than the determination value α, the unit cell 2 is determined to be abnormal.

例えば、一例として、蓄電装置10が、1ブロックあたり10個の単電池2が並列接続され、これが14ブロック直列接続されている(合計154個の単電池)に対し、1ブロックあたり、30Aの電流を10並列の単電池2に流すように設定した場合、ブロック内の各単電池2の電流値のばらつきは、単電池2が既存の二次電池である場合は、平均の10%以内に抑えることが必須である。そのため、上記判定値αの一例としては、0.3を設定することができる。この電流バラツキは、単電池2の定格容量により電流の定格充電電流も異なる。また各電池の個体間のばらつきも異なる。そのために、単電池2が既存の二次電池である場合、平均の10%以内に抑えることは必須であるものの、好ましくは5%以下に抑えることができることが好ましい。そのためには、初期に単電池のインピーダンスをばらつきの精度を上げて組み合わせる方法などが挙げられる。   For example, as an example, in the power storage device 10, 10 unit cells 2 per block are connected in parallel, and 14 blocks are connected in series (total of 154 unit cells). Is set to flow in 10 parallel cells 2, the variation in the current value of each cell 2 in the block is kept within 10% of the average when the cells 2 are existing secondary cells. It is essential. Therefore, 0.3 can be set as an example of the determination value α. This current variation differs in the rated charging current of the current depending on the rated capacity of the unit cell 2. Moreover, the variation between the individual batteries is also different. Therefore, when the unit cell 2 is an existing secondary battery, it is essential to suppress the average cell to within 10% of the average, but it is preferable that it can be preferably suppressed to 5% or less. For this purpose, there is a method of combining the impedances of the single cells with an increased accuracy in the initial stage.

単電池2の異常の有無を、このように、ブロック毎に単電池2の平均電流値を求め、各単電池の電流値を平均電流値と比較してその差Δの大きさを用いて判定することで、蓄電装置10を構成する各単電池2の容量にかかわらず、異常を判定することができる。つまり、単電池2の異常の有無を、例えば、蓄電装置10を構成する各単電池2の定格容量のx%を判定値として判定することもできる。しかしながら、その場合は、蓄電装置10を構成する各単電池2の容量に対応させて判定値を設定し直す必要がある。これに対し、各単電池の電流値と平均電流値との差Δを用いて判定することで、各単電池2の容量に関係なく、一律に良否を判定することができる。   In this way, the presence or absence of abnormality of the unit cell 2 is determined by determining the average current value of the unit cell 2 for each block, comparing the current value of each unit cell with the average current value, and using the magnitude of the difference Δ. By doing so, abnormality can be determined irrespective of the capacity | capacitance of each cell 2 which comprises the electrical storage apparatus 10. FIG. That is, the presence / absence of abnormality of the unit cell 2 can be determined using, for example, x% of the rated capacity of each unit cell 2 constituting the power storage device 10 as a determination value. However, in that case, it is necessary to reset the determination value so as to correspond to the capacity of each unit cell 2 constituting the power storage device 10. On the other hand, by using the difference Δ between the current value and the average current value of each unit cell, it is possible to determine whether the unit cell 2 is good or bad regardless of the capacity of each unit cell 2.

S5で、異常なしと判定した単電池(正常単電池)2については、定電圧充電に備えさせる(S6)。その後、コントロールユニット9は、S7にて、全ブロックに含まれる全単電池2の異常なしを判定するまで、あるいは、S14にて、予備の単電池2が充電末電圧に到達したと判断するまで、定電圧充電を実施することなく待機する。   The unit cell (normal unit cell) 2 determined to have no abnormality in S5 is prepared for constant voltage charging (S6). Thereafter, the control unit 9 determines in S7 that there is no abnormality in all the cells 2 included in all blocks, or until it determines in S14 that the spare cell 2 has reached the end-of-charge voltage. , Stand by without performing constant voltage charging.

一方、S5で、異常ありと判定した単電池(異常単電池)2については、並列接続より切り離し(S10)、これに替わって予備の単電池2を並列接続させる(S11)。次いで、予備の単電池2の定電流充電を開始し(S13)、切り離した単電池2については、その異常を示すアラームを点灯する(S13)。その後、予備の単電池2が充電末電圧に到達したかどうかを判断し(S14)、充電末電圧に到達するまで、S14を繰り返す。そして、予備の単電池2が充電末電圧に到達したと判断すると、S8に進む。   On the other hand, the unit cell (abnormal unit cell) 2 determined to be abnormal in S5 is disconnected from the parallel connection (S10), and the spare unit cell 2 is connected in parallel instead (S11). Next, constant current charging of the spare cell 2 is started (S13), and an alarm indicating the abnormality is turned on for the detached cell 2 (S13). Thereafter, it is determined whether or not the spare cell 2 has reached the end-of-charge voltage (S14), and S14 is repeated until the end-of-charge voltage is reached. When it is determined that the spare unit cell 2 has reached the end-of-charge voltage, the process proceeds to S8.

S8では、コントロールユニット9は、充電末電圧にまで到達した蓄電装置10に対して、定電圧を用いた定電圧充電(CV充電)を開始する。ここで、S10、S11を経て、異常な単電池2が予備の単電池2に接続替えされている場合は、予備の単電池2も、その他の正常な単電池2と一緒に定電圧充電される。その後、定電圧充電が完了すると(S9)、蓄電装置10の充電を終了する。   In S8, the control unit 9 starts constant voltage charging (CV charging) using a constant voltage for the power storage device 10 that has reached the end-of-charge voltage. Here, when the abnormal unit cell 2 is switched to the spare unit cell 2 through S10 and S11, the spare unit cell 2 is also charged with a constant voltage together with other normal unit cells 2. The Thereafter, when the constant voltage charging is completed (S9), the charging of the power storage device 10 is terminated.

以降、コントロールユニット9は、接続が切り替えられた予備の単電池2を含む蓄電装置10の充放電を制御する。また、S10にて、切り離された異常な単電池2は、この電池が異常を生じたことを示すアラームがS13にて点等されることで、次回のメンテナンス時に、容易に視認され、新しい予備の単電池2と交換される。なお、異常な単電池2が取り外されることで、コントロールユニット9は該当位置に配置された単電池2の異常を示すアラームを消灯する。   Thereafter, the control unit 9 controls charging / discharging of the power storage device 10 including the spare unit cell 2 whose connection has been switched. In addition, the abnormal unit cell 2 that has been disconnected in S10 can be easily recognized at the time of the next maintenance because an alarm indicating that the battery has failed is turned on in S13. It is exchanged for the unit cell 2. When the abnormal unit cell 2 is removed, the control unit 9 turns off the alarm indicating the abnormality of the unit cell 2 arranged at the corresponding position.

ところで、上記S12における予備の単電池2を定電流充電する工程であるが、正常な単電池2は全て充電末電圧に到達しているため、正常な単電池2と予備の単電池2とを並列接続した状態で当該工程を行ったとしても、正常な単電池2から予備の単電池2へと電流が流れる可能性があり、その場合は並列接続された中で平準化が起こると推測される。   By the way, although it is the process of carrying out constant current charge of the spare cell 2 in said S12, since all the normal cell 2 has reached the end-of-charge voltage, normal cell 2 and spare cell 2 are connected. Even if the process is performed in a state of being connected in parallel, current may flow from the normal unit cell 2 to the spare unit cell 2, and in this case, it is estimated that leveling occurs in the parallel connection. The

一方で、より安全性を高めるという観点からは、上記S12の工程を、正常な単電池2との並列接続を切り離した状態で行う構成としてもよい。つまり、図4のフローチャートに示すように、図3のフローチャートにおけるS6に代えてS61を実施し、かつ、S8の前にS62を実施する手順とする。S61では、S5にて異常なしと判定した単電池(正常単電池)2について、それぞれのスイッチング素子3をOFFして充放電経路7より切り離した上で、定電圧充電に備えさせる。S62では、S8の定電圧充電の開始に先駆けて、S61で充放電経路7より切り離した正常な単電池2の各スイッチング素子3をONして充放電経路7と接続する。S8による、切り離した正常な単電池2を充放電経路7と接続する工程は、S14における予備の単電池2の充電末電圧への到達後に実施される。   On the other hand, from the viewpoint of further improving safety, the step S12 may be performed in a state in which the parallel connection with the normal unit cell 2 is disconnected. That is, as shown in the flowchart of FIG. 4, the procedure is to implement S61 instead of S6 in the flowchart of FIG. 3, and to implement S62 before S8. In S61, the unit cell (normal unit cell) 2 determined to have no abnormality in S5 is turned off and disconnected from the charging / discharging path 7 before being prepared for constant voltage charging. In S62, prior to the start of constant voltage charging in S8, each switching element 3 of the normal cell 2 disconnected from the charging / discharging path 7 in S61 is turned on and connected to the charging / discharging path 7. The step of connecting the separated normal cell 2 to the charge / discharge path 7 in S8 is performed after reaching the end-of-charge voltage of the spare cell 2 in S14.

或いは、図5の回路ブロック図に示すように、各単電池2に備えられた各電流計測部5の前後に、電流の流れる方向を、充電時の方向であるプラス端子7aからマイナス端子7bへと蓄電装置10を通って流れる方向に規制するダイオード15を追加する構成としてもよい。   Alternatively, as shown in the circuit block diagram of FIG. 5, before and after each current measuring unit 5 provided in each unit cell 2, the direction of current flow is changed from a positive terminal 7 a that is a charging direction to a negative terminal 7 b. A diode 15 that restricts the direction of flow through the power storage device 10 may be added.

一方、図6のフローチャートは、定電流充電中に常時、異常な単電池2の検出を行う場合の充電手順を示している。図6のフローチャートが図3のフローチャートと異なる点は、S3〜S5を、充電末電圧に到達する前に実施し、S5の後に、充電末電圧に達したかどうかを判断し、充電末電圧に到達していない場合に、S3に戻る点である。また、この場合、異常のない単電池(正常単電池)2の定電流充電が完了するよりも前に、S11にて予備の単電池2を並列接続すると、ブロック内で異常のない単電池2から予備の単電池2へと電流が流れる可能性がある。そのため、S2にて、蓄電装置10におけるS10で切り離された異常のある単電池(異常単電池)2以外の正常な単電池2が充電末電圧に到達したのち、予備の単電池2を並列接続するようになっている。   On the other hand, the flowchart of FIG. 6 shows a charging procedure when an abnormal cell 2 is always detected during constant current charging. The flowchart of FIG. 6 differs from the flowchart of FIG. 3 in that S3 to S5 are performed before reaching the end-of-charge voltage, and after S5, it is determined whether or not the end-of-charge voltage has been reached. If not, the process returns to S3. In this case, if the spare unit cells 2 are connected in parallel at S11 before the constant current charging of the unit cells (normal unit cells) 2 having no abnormality is completed, the unit cells 2 having no abnormality in the block. There is a possibility that current flows from the battery to the spare cell 2. Therefore, in S2, after the normal cells 2 other than the abnormal cell (abnormal cell) 2 disconnected in S10 in the power storage device 10 reaches the end-of-charge voltage, the spare cells 2 are connected in parallel. It is supposed to be.

この場合も、より安全性を高めるという観点からは、図7のフローチャートに示すように、図6のフローチャートにおけるS6に代えてS61を実施し、かつ、S8の前にS62を実施する手順としてもよい。   In this case as well, from the viewpoint of further improving safety, as shown in the flowchart of FIG. 7, S61 may be performed instead of S6 in the flowchart of FIG. 6 and S62 may be performed before S8. Good.

図6、図7のフローチャートの手順では、定電流充電中、各単電池2の電流値を常時監視しているので、短絡等の異常を発生した単電池2を早期に発見して切り離すことができる。そのため、より安定した充電を実施できる。   In the procedure of the flowcharts of FIGS. 6 and 7, since the current value of each unit cell 2 is constantly monitored during constant current charging, the unit cell 2 in which an abnormality such as a short circuit has occurred can be detected and disconnected at an early stage. it can. Therefore, more stable charging can be performed.

ところで、予備の単電池2の配置位置であるが、これについては、各ブロック11〜13に含まれる単電池2の中央位置に設定されていることが好ましい。これは、予備の単電池2が、ブロック内の単電池2の温度上昇を抑制するためである。ブロック内の単電池2は、必然的に放電時に温度上昇が起こる。予備の単電池2は、それ自体は動作していないので、発熱することはなく、蓄電装置内での熱の集中を低下させる作用を有する。したがって、予備の単電池2を単電池2の並びの中央部分(中央付近)に配置することで、ブロック自体の温度上昇を効果的に抑えて、蓄電装置10におよぶ熱による影響を抑えることができる。   By the way, although it is an arrangement position of the spare unit cell 2, it is preferable to set it about the center position of the unit cell 2 contained in each block 11-13. This is because the spare unit cell 2 suppresses the temperature rise of the unit cells 2 in the block. The unit cells 2 in the block inevitably rise in temperature when discharged. Since the spare unit cell 2 itself is not operating, it does not generate heat and has an effect of reducing the concentration of heat in the power storage device. Therefore, by arranging the spare unit cells 2 in the center part (near the center) of the unit cells 2, the temperature rise of the block itself can be effectively suppressed, and the influence of heat on the power storage device 10 can be suppressed. it can.

そこで、本実施の形態では、予備の単電池2のセット位置が、各ブロック11〜13に含まれる単電池2の中央位置に設定されており、メンテナンス時、取り出した異常な単電池2の位置に、使用中の先の予備の単電池2を移動させ、新しい予備の単電池2を、中央の予備の単電池2の位置にセットするようになっている。コントロールユニット9は、メンテナンス時、アラームのリセット操作と共に、予備の単電池2を、中央の所定位置にセットしたことを知らせる操作等が実施されると、中央の所定位置にセットされている単電池2を予備の単電池2として認識する。   Therefore, in the present embodiment, the set position of the spare unit cell 2 is set to the center position of the unit cell 2 included in each of the blocks 11 to 13, and the position of the abnormal unit cell 2 taken out at the time of maintenance is set. Further, the previous spare unit cell 2 in use is moved, and a new spare unit cell 2 is set at the position of the central spare unit cell 2. When the maintenance unit performs an alarm resetting operation and an operation for notifying that the spare unit cell 2 is set at a predetermined position in the center during maintenance, the control unit 9 is set at a predetermined position in the center. 2 is recognized as a spare unit cell 2.

また、図1の回路ブロック図では、ブロック毎に電圧計測部8を設けていたが、図8の回路ブロック図に示すように、ブロック11〜13で1つの電圧計測部8を設ける構成としてもよい。この場合は、充電末電圧が図1の回路ブロック図の構成の3倍の値となる(。さらに、図9の回路ブロック図に示すように、コントロールユニット9に対して、電流計測部5の計測値を選択的に入力させるためのスイッチング素子6を省略してもよい。この場合、電流計測部5が計測した対応する単電池2の電流値は、常時、コントロールユニット9に入力されることとなる。また、電流計測部5を、充電時のみ単電池2と接続させるための一対のスイッチング4a・4bについても省略することができる。   In the circuit block diagram of FIG. 1, the voltage measuring unit 8 is provided for each block. However, as shown in the circuit block diagram of FIG. 8, a configuration in which one voltage measuring unit 8 is provided in the blocks 11 to 13 may be adopted. Good. In this case, the end-of-charge voltage has a value three times that of the circuit block diagram shown in FIG. 1 (Furthermore, as shown in the circuit block diagram of FIG. The switching element 6 for selectively inputting the measured value may be omitted, in which case the current value of the corresponding single cell 2 measured by the current measuring unit 5 is always input to the control unit 9. Further, the pair of switching 4a and 4b for connecting the current measuring unit 5 to the unit cell 2 only at the time of charging can be omitted.

次に、蓄電装置10を構成する単電池2として、より望ましい構成について説明する。本願出願人は、WO2009/131184A1において、先に短絡異常に強く、低コスト化が可能な非水系二次電池を提案している。この非水系二次電池について簡単に説明する。図10に示すように、非水系二次電池50は、正極51と、負極53と、正極51及び負極53間に介在するセパレータ52とを備えている。正極51及び負極53の少なくともいずれか一方が集電体を備えている。図10の構成では、正極51及び負極53に集電体60・61が形成されている。集電体60は、両面に導電層56・56を有するフィルム状又は繊維状の樹脂層55からなり、集電体61は、両面に導電層58・58を有するフィルム状又は繊維状の樹脂層59からなる。そして、セパレータ52が樹脂層55・59より高い熱変形温度を有する。   Next, a more desirable configuration will be described as the unit cell 2 constituting the power storage device 10. In WO2009 / 131184A1, the applicant of the present application has previously proposed a non-aqueous secondary battery that is resistant to short-circuit abnormality and can be reduced in cost. This non-aqueous secondary battery will be briefly described. As shown in FIG. 10, the non-aqueous secondary battery 50 includes a positive electrode 51, a negative electrode 53, and a separator 52 interposed between the positive electrode 51 and the negative electrode 53. At least one of the positive electrode 51 and the negative electrode 53 includes a current collector. In the configuration of FIG. 10, current collectors 60 and 61 are formed on the positive electrode 51 and the negative electrode 53. The current collector 60 is composed of a film-like or fibrous resin layer 55 having conductive layers 56, 56 on both sides, and the current collector 61 is a film-like or fibrous resin layer having conductive layers 58, 58 on both sides. 59. The separator 52 has a higher heat distortion temperature than the resin layers 55 and 59.

このような構成とすることで、短絡が起こった際に、まず集電体60・61を構成する樹脂層55・59が溶融することで、正極51と負極53とPの間の電流をシャットダウンする機能を有している。さらに、セパレータ52の収縮による電極端部にて生じる電池の内部短絡を、防止する機能を有している。上記機能を有する電池は、温度上昇時にも高い安全性を有する。さらに、大容量電池は、従来の携帯用の電池にくらべ数倍以上の電流が流れる。単なるスケールアップによって作られた大容量電池でも、上記構成を適用すれば、温度上昇時のセパレータの収縮による電極端部にて生じる内部短絡を防止することが容易となる。また、従来の非水系二次電池に用いられていた金属箔のみからなる集電体と比較すると、金属の使用量を低減できる。その結果、電池の軽量化、金属の使用量低減による低コスト化が可能となる。   With such a configuration, when a short circuit occurs, the resin layers 55 and 59 constituting the current collectors 60 and 61 are first melted to shut down the current between the positive electrode 51, the negative electrode 53, and P. It has a function to do. Further, it has a function of preventing an internal short circuit of the battery that occurs at the end of the electrode due to contraction of the separator 52. The battery having the above function has high safety even when the temperature rises. Furthermore, a large-capacity battery carries a current several times greater than that of a conventional portable battery. Even in a large-capacity battery made by mere scale-up, if the above configuration is applied, it becomes easy to prevent an internal short circuit that occurs at the electrode end due to the shrinkage of the separator when the temperature rises. In addition, the amount of metal used can be reduced as compared with a current collector made only of a metal foil used in a conventional non-aqueous secondary battery. As a result, it is possible to reduce the cost by reducing the weight of the battery and reducing the amount of metal used.

図6、図7のフローチャートに示す充電手順では、定電流充電中、常時、各単電池2の電流値を観察しているので、短絡異常を発生した単電池2については、即時に検知して、S10においてこれを切り離すことが可能である。   In the charging procedure shown in the flowcharts of FIGS. 6 and 7, since the current value of each unit cell 2 is constantly observed during constant current charging, the unit cell 2 in which a short circuit abnormality has occurred is immediately detected. , It is possible to disconnect it in S10.

しかしながら、図3、図4のフローチャートに示す充電手順では、定電流充電の終了時点で各単電池2の電流値を検出するので、短絡異常を発生した単電池2の異常を検知するのもこのタイミングとなる。そのため、短絡異常を発生した単電池2は、発熱などの発生により、最悪の場合には、単電池の熱暴走に至る可能性がある。蓄電装置10を構成する単電池2を非水系二次電池50とすることで、このような危険を回避することができる。   However, in the charging procedure shown in the flowcharts of FIG. 3 and FIG. 4, the current value of each unit cell 2 is detected at the end of constant current charging. It's time. Therefore, the unit cell 2 in which the short circuit abnormality has occurred may lead to thermal runaway of the unit cell in the worst case due to generation of heat. Such a danger can be avoided by using the non-aqueous secondary battery 50 as the unit cell 2 constituting the power storage device 10.

ただし、このような単電池2として上記非水系二次電池50を用いた場合、短絡不良が発生すると、電流が全く流れなくなるので、ブロック内の単電池2の平均電流値が低下する。ブロック内の単電池2の平均電流値は、ブロック内で並列接続されるN個の個数が少ない場合、より顕著に低下する。一方、ブロック内の残りの単電池2には、短絡した単電池2の受給分を補うように電流が流れるので、残りの単電池2に電流値は上がる。そのため、正常な単電池2の電流値とブロック内の単電池2の平均電流値との差Δは、正常な単電池2であるにも係わらず大きくなる。そのため、異常な単電池2の検出を、ブロック内の単電池2の平均電流値との差Δを用い行う場合、短絡不良が発生すると、正常な単電池2まで異常と検出される恐れがあり、これを回避するためには、短絡を発生した単電池2の存在を、ブロック内の単電池2の平均電流値を算出するよりも前に検出する必要がある。   However, when the non-aqueous secondary battery 50 is used as such a unit cell 2, if a short circuit failure occurs, no current flows at all, so the average current value of the unit cells 2 in the block decreases. The average current value of the single cells 2 in the block decreases more remarkably when the number of N pieces connected in parallel in the block is small. On the other hand, the current flows through the remaining single cells 2 in the block so as to compensate for the receipt of the short-circuited single cells 2, so that the current value increases in the remaining single cells 2. Therefore, the difference Δ between the current value of the normal unit cell 2 and the average current value of the unit cells 2 in the block becomes large despite the normal unit cell 2. Therefore, when detecting the abnormal unit cell 2 using the difference Δ from the average current value of the unit cells 2 in the block, if a short circuit failure occurs, there is a possibility that the normal unit cell 2 is detected as abnormal. In order to avoid this, it is necessary to detect the presence of the unit cell 2 in which a short circuit has occurred before calculating the average current value of the unit cells 2 in the block.

図11に、単電池2として上記非水系二次電池50を用いた構成に適した充電手順のフローチャートを示す。図11のフローチャートが図3のフローチャートと異なる点は、S1、S2の間に、S21〜S23を実施する点である。S21では、コントロールユニット9が各単電池2の電流値を検出し、S22では、検出した各単電池に電流値より、短絡異常を発生している単電池2の有無を判断する。S22で短絡した単電池2が検出された場合は、S23を経由してからS2に進む。S23では、短絡した単電池2が含まれるブロック内の単電池2の総数をマイナス1する補正を行う。これにより、S4で算出されるブロック内の単電池2の平均電流値が、短絡した単電池2を省いた状態で算出されるので、正確な値を算出することができる。   FIG. 11 shows a flowchart of a charging procedure suitable for a configuration using the non-aqueous secondary battery 50 as the unit cell 2. The flowchart of FIG. 11 is different from the flowchart of FIG. 3 in that S21 to S23 are performed between S1 and S2. In S21, the control unit 9 detects the current value of each unit cell 2, and in S22, the presence or absence of the unit cell 2 in which a short circuit abnormality has occurred is determined from the detected current value of each unit cell. When the short-circuited cell 2 is detected in S22, the process proceeds to S2 via S23. In S <b> 23, correction is performed to minus 1 the total number of single cells 2 in the block including the short-circuited single cells 2. Thereby, since the average current value of the single cells 2 in the block calculated in S4 is calculated in a state where the short-circuited single cells 2 are omitted, an accurate value can be calculated.

また、この場合も、より安全性を高めるという観点からは、図11のフローチャートにおけるS6に代えてS4のフローチャートのS61を実施し、かつ、S8の前にS62を実施する手順としてもよい。   Also in this case, from the viewpoint of improving safety, it is possible to implement S61 in the flowchart of S4 instead of S6 in the flowchart of FIG. 11 and perform S62 before S8.

また、上記した実施の形態の説明においては、蓄電装置10のブロック毎に予備の単電池2が1つ設けられている構成を示した。しかしながら、ブロック毎に予備の単電池2を設ける必要はなく、図12に示すような構成としてもよい。図12の構成では、蓄電装置10Aには、予備の単電池34が複数のブロック31〜33共通に設けられており、コントロールユニット9Aが、異常な単電池2が検出された場合に、スイッチ部35を制御して、当該ブロック内の残りの単電池2と予備の単電池2Aとを並列接続させる。   In the above description of the embodiment, a configuration in which one spare unit cell 2 is provided for each block of the power storage device 10 is shown. However, it is not necessary to provide a spare cell 2 for each block, and a configuration as shown in FIG. In the configuration of FIG. 12, in the power storage device 10 </ b> A, a spare unit cell 34 is provided in common for the plurality of blocks 31 to 33, and the control unit 9 </ b> A switches the switch unit when an abnormal unit cell 2 is detected. 35 is controlled to connect the remaining unit cells 2 in the block and the spare unit cell 2A in parallel.

さらに、蓄電装置10を構成する蓄電素子として、1つの二次電池からなる単電池2を例示したが、図13に示すように、複数の単電池2が直列に接続された蓄電素子65を、図1、図5、図8、図9の単電池2に替えて配置する構成としてもよい。   Furthermore, as the power storage element constituting the power storage device 10, the single battery 2 composed of one secondary battery is illustrated. However, as illustrated in FIG. 13, a power storage element 65 in which a plurality of single batteries 2 are connected in series, It is good also as a structure replaced with the cell 2 of FIG.1, FIG.5, FIG.8 and FIG.

以上のように、蓄電装置10には予備の単電池2が準備されており、コントロールユニット9は、蓄電装置10の充電時に、電流計測部5より検出される各単電池2の電流値に基づいて、並列接続している複数の単電池2の中に異常な単電池2がないかどうかを検出する。コントロールユニット9は、異常な単電池2を検出すると、スイッチング素子3を制御して、検出した異常な単電池2を、並列接続より切り離す一方、予備の単電池2を並列接続させる。そして、これ以降は、予備の単電池2を含む複数の単電池2にて、充放電を行う。   As described above, the spare battery 2 is prepared in the power storage device 10, and the control unit 9 is based on the current value of each battery 2 detected by the current measuring unit 5 when the power storage device 10 is charged. Thus, it is detected whether or not there is an abnormal unit cell 2 among the plurality of unit cells 2 connected in parallel. When the control unit 9 detects the abnormal cell 2, the control unit 9 controls the switching element 3 to disconnect the detected abnormal cell 2 from the parallel connection, while connecting the spare cell 2 in parallel. Thereafter, charging / discharging is performed in a plurality of unit cells 2 including spare unit cells 2.

これにより、蓄電装置10を構成する単電池2にたとえ異常が発生し、一時的に蓄電装置10より供給できるエネルギー量(電力容量)が減少したとしても、次回の充電時に、異常が発生した単電池2が、予備の単電池2へと切り替えられるので、蓄電装置10より供給できるエネルギー量(電力容量)を、初期と同様に維持し続けることができる。そして、次回のメンテナンス時に、異常が発生した単電池2を新しい予備の単電池2に交換することにより、メンテナンスさえ定期的に行うことを怠らなければ、蓄電装置10から初期と同等のエネルギー量を供給し続けることが可能となる。   As a result, even if an abnormality occurs in the single battery 2 constituting the power storage device 10 and the amount of energy (power capacity) that can be temporarily supplied from the power storage device 10 is reduced, the unit in which the abnormality has occurred during the next charging is reduced. Since the battery 2 is switched to the spare cell 2, the amount of energy (power capacity) that can be supplied from the power storage device 10 can be maintained as in the initial stage. Then, at the next maintenance, by replacing the unit cell 2 in which an abnormality has occurred with a new spare unit cell 2, the energy amount equivalent to the initial value can be obtained from the power storage device 10 unless it is neglected to perform regular maintenance. It becomes possible to continue supplying.

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。   The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible within the scope shown in the claims, and embodiments obtained by appropriately combining technical means disclosed in different embodiments. Is also included in the technical scope of the present invention.

1 充放電制御装置
2,2A 単電池
3 スイッチング素子
4a,4b スイッチング素子
4b スイッチング素子
5 電流計測部
6 スイッチング素子
7 充放電経路
8 電圧計測部
9,9A コントロールユニット
10,10A 蓄電装置
11〜13 ブロック
31〜33 ブロック
34 単電池
35 スイッチ部
50 非水系二次電池
51 正極
52 セパレータ
53 負極
55,59 樹脂層
56・58 導電層
60・61 集電体
65 蓄電素子
α 判定値
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Charging / discharging control apparatus 2, 2A Single cell 3 Switching element 4a, 4b Switching element 4b Switching element 5 Current measuring part 6 Switching element 7 Charging / discharging path | route 8 Voltage measuring part 9, 9A Control unit 10, 10A Power storage apparatus 11-13 Block 31-33 Block 34 Cell 35 Switch unit 50 Non-aqueous secondary battery 51 Positive electrode 52 Separator 53 Negative electrode 55, 59 Resin layer 56/58 Conductive layer 60/61 Current collector 65 Storage element α Determination value

Claims (8)

並列接続されたN(Nは2以上の整数)個の蓄電素子を含む蓄電装置の充放電を制御する充放電制御装置であって、
前記蓄電装置は、定格容量よりも少ない量にて充電されている予備の蓄電素子を少なくとも1つ含み、
前記N個の蓄電素子および予備の蓄電素子を含む複数の蓄電素子を、並列接続したり並列接続から切り離したりする複数のスイッチング素子と、
前記N個の蓄電素子および予備の蓄電素子を含む複数の蓄電素子に流れる電流値を計測する複数の電流計測部と、
並列接続されたN個の蓄電素子の充放電を制御する充放電制御部とを備え、
前記充放電制御部は、充電時、前記電流計測部にて計測された各電流値より、並列接続されたN個の蓄電素子の中に異常な蓄電素子がある場合はこれを検出し、検出した異常な蓄電素子を、前記スイッチング素子を制御して並列接続より切り離す一方、前記予備の蓄電素子を並列接続させ、これ以降は、予備の蓄電素子を含むN個の蓄電素子にて、充放電を行うように蓄電装置の充放電を制御することを特徴とする充放電制御装置。
A charge / discharge control device for controlling charge / discharge of a power storage device including N (N is an integer of 2 or more) power storage elements connected in parallel,
The power storage device includes at least one spare power storage element that is charged with an amount smaller than a rated capacity,
A plurality of switching elements for connecting or disconnecting the plurality of power storage elements including the N power storage elements and the spare power storage elements in parallel or disconnected from each other;
A plurality of current measuring units that measure current values flowing through a plurality of power storage elements including the N power storage elements and the spare power storage elements;
A charge / discharge control unit for controlling charge / discharge of N power storage elements connected in parallel;
The charging / discharging control unit detects, when there is an abnormal power storage element among N power storage elements connected in parallel, from each current value measured by the current measurement unit during charging. The abnormal storage element is disconnected from the parallel connection by controlling the switching element, and the spare storage element is connected in parallel, and thereafter, the N storage elements including the backup storage element are charged and discharged. A charge / discharge control device that controls charge / discharge of the power storage device so as to perform the above.
前記予備の蓄電素子は、定格容量の10〜50%の範囲に充電されていることを特徴とする請求項1に記載の充放電制御装置。   The charge / discharge control device according to claim 1, wherein the spare power storage element is charged in a range of 10 to 50% of a rated capacity. 前記充放電制御部は、並列接続されたN個の蓄電素子の平均電流値を算出し、各蓄電素子の電流値と前記算出した平均電流値との差の絶対値に基づいて異常な蓄電素子を検出することを特徴とする請求項1又は2に記載の充放電制御装置。   The charge / discharge control unit calculates an average current value of N power storage elements connected in parallel, and an abnormal power storage element based on an absolute value of a difference between the current value of each power storage element and the calculated average current value The charge / discharge control device according to claim 1, wherein the charge / discharge control device is detected. 前記充放電制御部は、平均電流値との差の絶対値が平均電流値の10%以上ある蓄電素子を異常な蓄電素子として検出することを特徴とする請求項3に記載の充放電制御装置。   The charge / discharge control device according to claim 3, wherein the charge / discharge control unit detects a storage element having an absolute value of a difference from the average current value of 10% or more of the average current value as an abnormal storage element. . 前記充放電制御部は、
並列接続されたN個の蓄電素子を、定電流充電、続く定電圧充電の2段階で行い、
定電流充電時に、前記電流計測部にて計測された各電流値より異常な蓄電素子の検出を繰り返し行い、異常な蓄電素子を切り離した後、残りの蓄電素子の定電圧充電を継続して行い、当該定電流充電が完了すると、予備の蓄電素子を並列接続させて予備の蓄電素子の定電流充電を行い、その後、異常な蓄電素子を切り離した残りの蓄電素子と一緒に定電圧充電を行うことを特徴とする請求項1〜4の何れか1項に記載の充放電制御装置。
The charge / discharge control unit
N storage elements connected in parallel are performed in two stages of constant current charging and subsequent constant voltage charging.
During constant current charging, detection of abnormal storage elements from each current value measured by the current measuring unit is repeated, and after disconnecting abnormal storage elements, constant voltage charging of the remaining storage elements is continued. When the constant current charging is completed, the spare power storage elements are connected in parallel to perform constant current charging of the spare power storage elements, and then constant voltage charging is performed together with the remaining power storage elements from which the abnormal power storage elements are separated. The charge / discharge control apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein
前記蓄電装置は、並列接続されたN個の蓄電素子とこれに並列接続可能な前記予備の蓄電素子からなる蓄電素子群を複数有しており、前記複数の蓄電素子群が直列接続されていることを特徴とする請求項1〜5の何れか1項に記載の充放電制御装置。   The power storage device includes a plurality of power storage element groups including N power storage elements connected in parallel and the spare power storage elements connectable in parallel to the power storage devices, and the plurality of power storage element groups are connected in series. The charge / discharge control apparatus according to any one of claims 1 to 5, wherein 前記予備の蓄電素子の配置位置が、並列接続されたN個の蓄電素子の中央部分に設定されていることを特徴とする請求項1〜6の何れか1項に記載の充放電制御装置。   The charge / discharge control apparatus according to claim 1, wherein the arrangement position of the spare power storage element is set at a central portion of N power storage elements connected in parallel. 前記蓄電素子が、正極と、負極と、前記正極及び負極間に介在するセパレータとを備え、前記正極及び負極の少なくともいずれか一方が集電体を備え、前記集電体が、両面に導電層を有するフィルム状又は繊維状の樹脂層からなり、前記セパレータが、前記樹脂層より高い熱変形温度を有する非水系二次電池であることを特徴とする請求項1〜7の何れか1項に記載の充放電制御装置。   The power storage element includes a positive electrode, a negative electrode, and a separator interposed between the positive electrode and the negative electrode, at least one of the positive electrode and the negative electrode includes a current collector, and the current collector has conductive layers on both sides. 8. The non-aqueous secondary battery according to claim 1, wherein the separator is a non-aqueous secondary battery having a thermal deformation temperature higher than that of the resin layer. The charging / discharging control apparatus of description.
JP2011172159A 2011-08-05 2011-08-05 Charge/discharge controller Withdrawn JP2013038884A (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011172159A JP2013038884A (en) 2011-08-05 2011-08-05 Charge/discharge controller
PCT/JP2012/069912 WO2013021956A1 (en) 2011-08-05 2012-08-03 Charging/discharging control device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011172159A JP2013038884A (en) 2011-08-05 2011-08-05 Charge/discharge controller

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2013038884A true JP2013038884A (en) 2013-02-21

Family

ID=47668463

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2011172159A Withdrawn JP2013038884A (en) 2011-08-05 2011-08-05 Charge/discharge controller

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP2013038884A (en)
WO (1) WO2013021956A1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113632271A (en) * 2019-12-24 2021-11-09 株式会社Lg新能源 Battery pack including cell switching device for parallel-connected cells and cell switching method
JP2022047879A (en) * 2020-09-14 2022-03-25 株式会社東芝 Charge/discharge control method, charge/discharge control device, and control system

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110165310A (en) * 2018-02-10 2019-08-23 北京众诺达科技有限公司 A kind of battery pack intelligence managing and control system
CN113874741B (en) * 2019-11-13 2024-03-15 株式会社Lg新能源 Apparatus and method for diagnosing failure, battery management system and electric drive mechanism
CN112172526A (en) * 2020-09-21 2021-01-05 武汉格罗夫氢能汽车有限公司 Maintenance structure and method for fuel cell hydrogen energy automobile power battery system

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3331529B2 (en) * 1993-01-29 2002-10-07 キヤノン株式会社 Power storage device and power system
JPH07130398A (en) * 1993-10-28 1995-05-19 Sanyo Electric Co Ltd Method of charging pack battery mounted on electric equipment
JP2002334726A (en) * 2001-05-09 2002-11-22 Nissan Motor Co Ltd Device and method for detecting abnormal cell of battery assembly
JP2003111289A (en) * 2001-09-28 2003-04-11 Nec Tokin Corp Secondary battery power supply system

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113632271A (en) * 2019-12-24 2021-11-09 株式会社Lg新能源 Battery pack including cell switching device for parallel-connected cells and cell switching method
JP2022525352A (en) * 2019-12-24 2022-05-12 エルジー エナジー ソリューション リミテッド Battery pack and cell switching method with cell switching device for parallel connected cells
EP3926785A4 (en) * 2019-12-24 2022-07-27 LG Energy Solution, Ltd. Battery pack including cell switching device of parallel connection cells and cell switching method
JP7234405B2 (en) 2019-12-24 2023-03-07 エルジー エナジー ソリューション リミテッド Battery pack with cell switching device for parallel-connected cells and cell switching method
JP2022047879A (en) * 2020-09-14 2022-03-25 株式会社東芝 Charge/discharge control method, charge/discharge control device, and control system
JP7350700B2 (en) 2020-09-14 2023-09-26 株式会社東芝 Charge/discharge control method, charge/discharge control device, and control system

Also Published As

Publication number Publication date
WO2013021956A1 (en) 2013-02-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102415122B1 (en) Battery system
JP5495410B1 (en) Electronic device, charger and electronic device system
JP4591560B2 (en) Battery pack and control method
JP4196122B2 (en) Battery pack
US20060097696A1 (en) Method and system for cell equalization with isolated charging sources
WO2014167644A1 (en) Failure detection apparatus for voltage sensor
JP2014063567A (en) Battery pack and power consumption apparatus
US9948116B2 (en) Power storage system
JP2013206643A (en) Relay fusion detector of battery system, and battery system using the same
JP2008043009A (en) Battery pack and control method
JP2009286292A (en) Vehicular power supply device
JP2013031237A (en) Battery device and power supply system
WO2013021956A1 (en) Charging/discharging control device
KR101974807B1 (en) Smart slave battery management system and method for battery management thereof
JP2013162597A (en) Assembled battery discharge control system and assembled battery discharge control method
JP2015050842A (en) Power storage system, power storage controller and power storage control method
JP5397985B2 (en) Secondary battery pack
TWI584555B (en) Power storage system
JP2023522463A (en) Battery management system, battery pack, energy storage system and battery management method
US11114703B2 (en) Battery pack
JP2014050269A (en) Equal charging system for battery pack
JP2005253273A (en) Dc power supply system
JP2014039400A (en) Battery pack, charger, charging system, and charging method
JP2016122542A (en) Failure determination method for power storage device
JP2011160639A (en) Instantaneous voltage drop countermeasure apparatus

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20141007