JP2013051820A - Control system for battery pack and power supply system having the same - Google Patents

Control system for battery pack and power supply system having the same Download PDF

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淳 山▲崎▼
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a control system for battery pack, capable of increasing effective power storage capacity of a battery pack constituted of a plurality of chargeable and dischargeable battery cells connected in series, in a short time and with energy saving.SOLUTION: The control system for battery pack includes a battery pack constituted of a plurality of chargeable and dischargeable battery cells connected in series, and a control section that controls the battery pack. Each of the battery cells has a discharge section. The control section determines balanced discharge amount of each of the battery cells on the basis of power storage capacity of the most deteriorated battery cell, fully charges the battery pack and performs discharging with the discharge section of each of the battery cells by the amount of the balanced discharge amount for balancing.

Description

本発明は、充放電可能な電池パックが複数直列接続されて構成される組電池を制御する組電池の制御システム及びそれを備える電力供給システムに関する。   The present invention relates to an assembled battery control system that controls an assembled battery configured by connecting a plurality of chargeable / dischargeable battery packs in series, and a power supply system including the same.

近年、蓄電池の大容量化が進み、ビルや工場、店舗、家庭などで消費される電力を貯蔵する電力供給システムの導入が進められている。このような電力供給システムは、事前に蓄電池を充電する（電力を消費する）ことで、任意のタイミングで蓄電池を放電する（電力を供給する）ことができる。すなわち、蓄電池の充電及び放電のタイミングを制御することで、系統電力（電力会社から供給される電力）を消費するタイミングを制御することが可能になる。   In recent years, the capacity of storage batteries has been increasing, and the introduction of power supply systems that store power consumed in buildings, factories, stores, homes, and the like has been promoted. Such a power supply system can discharge the storage battery (supply power) at an arbitrary timing by charging the storage battery in advance (consuming power). That is, by controlling the charging and discharging timing of the storage battery, it is possible to control the timing of consuming grid power (power supplied from the power company).

一般的に、系統電力の電力料金には、固定制の基本料金と、従量制の使用料金とが含まれる。そして、電力会社は、単位時間に消費する系統電力の電力量の最大値が小さくなるほど、基本料金が安くなるように基本料金を設定している。また、電力消費が大きい日中よりも電力消費が小さい夜間の方が、使用料金の単位電力当りの価格が安くなるように使用料金を設定している。そのため、系統電力を利用する利用者は、系統電力の消費を平準化するほど、系統電力の電力料金を安くすることができる。   In general, the power charge of the grid power includes a fixed basic charge and a usage-based charge. The electric power company sets the basic charge so that the basic charge becomes cheaper as the maximum value of the amount of grid power consumed per unit time becomes smaller. In addition, the usage fee is set so that the price per unit power of the usage fee is lower at night when the power consumption is lower than during the day when the power consumption is high. Therefore, the user who uses the system power can reduce the power charge of the system power as the consumption of the system power is leveled.

したがって、電力供給システムにおいて、系統電力を利用する利用者の電力需要が小さい時間帯や夜間電気料金が適用される時間帯に系統電力を利用して蓄電池を充電し、系統電力を利用する利用者の電力需要が所定の閾値を越えているときに所定の閾値を越えている分の電力（図１に示す斜線部分）を蓄電池の放電で補うことによって、系統電力の電力料金を抑制することができる。   Therefore, in a power supply system, a user who uses the grid power to charge the storage battery using grid power during a time zone when the power demand of the grid power user is small or a nighttime electricity rate is applied When the power demand of the battery exceeds the predetermined threshold, the power charge of the grid power can be suppressed by supplementing the power (the hatched portion shown in FIG. 1) that exceeds the predetermined threshold with the discharge of the storage battery. it can.

特願２０１１−１２５５０８号Japanese Patent Application No. 2011-125508

電力供給システムでは、充放電可能な電池パックが複数直列接続されて構成される組電池を用いることによって充放電電圧を大きくすることができ、前記組電池を複数並列接続することによってシステム全体の充放電電流を大きくすることができる。   In the power supply system, the charge / discharge voltage can be increased by using an assembled battery configured by connecting a plurality of chargeable / dischargeable battery packs in series, and charging the entire system by connecting a plurality of the assembled batteries in parallel. The discharge current can be increased.

蓄電池は、使用するにしたがってあるいは保存しているときに劣化して、満充電容量（ＦＣＣ：Full Charge Capacity）が次第に減少する。満充電容量は、例えば、満充電容量に対する放電可能容量（残存容量）の比を百分率で表したパラメータであるＳＯＣ（State Of Charge）を求める場合等に利用されるため、満充電容量を正確に把握することが重要である。満充電容量を把握するための容量学習として、例えば、満充電した電池を完全放電するまでの放電容量を積算して満充電容量を演算し、満充電容量を更新する方法がある。   The storage battery deteriorates as it is used or stored, and the full charge capacity (FCC) gradually decreases. The full charge capacity is used, for example, when obtaining SOC (State Of Charge), which is a parameter representing the ratio of the dischargeable capacity (remaining capacity) to the full charge capacity as a percentage. It is important to understand. As capacity learning for grasping the full charge capacity, for example, there is a method of calculating the full charge capacity by integrating the discharge capacity until the fully charged battery is completely discharged, and updating the full charge capacity.

しかしながら、前記組電池は電池パックが複数直列接続されて構成されるので、前記組電池の満充電を試みた場合、前記組電池内の１つの電池パックが満充電になると、満充電になった電池パックの過充電を回避するために前記組電池内の他の電池パックの充電を継続することができなくなる。したがって、満充電になった前記組電池内の１つの電池パックと、満充電に達しなかった前記組電池内の他の電池パックの残容量との間で充電容量差が大きければ、前記組電池の容量学習の精度が低くなってしまうという問題がある。   However, since the battery pack is configured by connecting a plurality of battery packs in series, when one battery pack in the battery pack is fully charged when attempting to fully charge the battery pack, the battery pack is fully charged. In order to avoid overcharging of the battery pack, charging of other battery packs in the assembled battery cannot be continued. Therefore, if there is a large charge capacity difference between one battery pack in the assembled battery that is fully charged and the remaining capacity of the other battery pack in the assembled battery that has not reached full charge, the assembled battery There is a problem in that the accuracy of capacity learning becomes low.

また、満充電になった組電池内で電池パック間の充電容量差が大きければ、実効的な蓄電容量が低下するという問題もある。そこで、組電池の満充電後に各電池パック間の電圧バランスを調整するバランシングという技術がある。   Moreover, if the charge capacity difference between the battery packs is large in the fully assembled battery, there is a problem that the effective storage capacity is reduced. Therefore, there is a technique called balancing for adjusting the voltage balance between the battery packs after the assembled battery is fully charged.

特許文献１では、バランシングを用いて組電池の容量学習の精度向上を図っているが、バランシングに時間が掛かり、実効的な蓄電容量は増加しない場合があり、蓄電したエネルギーの消費も多い。   In Patent Document 1, the accuracy of the capacity learning of the assembled battery is improved by using balancing, but balancing takes time, the effective storage capacity may not increase, and the stored energy is consumed much.

本発明は、上記の状況に鑑み、充放電可能な電池パックが複数直列接続されて構成される組電池の実効的な蓄電容量を短時間、省エネルギーで増加させる組電池の制御システムを提供することを目的とする。また、この組電池の制御システムを備える電力供給システムを提供することも目的とする。   In view of the above situation, the present invention provides an assembled battery control system that increases the effective storage capacity of a battery pack that is configured by connecting a plurality of chargeable / dischargeable battery packs in series for a short time with energy saving. With the goal. It is another object of the present invention to provide a power supply system including the battery pack control system.

上記目的を達成するために本発明に係る組電池の制御システムは、充電可能な電池パックが複数直列接続されて構成される組電池と、前記組電池を制御する制御部とを備える組電池の制御システムであって、前記電池パックは放電部を有しており、前記制御部が、最も劣化の進んだ電池パックの蓄電容量に基づいて各電池パックのバランス放電量を決定し、前記組電池を満充電にしてから前記バランス放電量の分だけ各電池パックの前記放電部による放電を行わせることでバランシングする構成とする。尚、前記制御部の少なくとも一部が、前記組電池の内部に組み込まれていてもよい。   In order to achieve the above object, an assembled battery control system according to the present invention includes an assembled battery configured by connecting a plurality of rechargeable battery packs in series, and a control unit that controls the assembled battery. In the control system, the battery pack includes a discharge unit, and the control unit determines a balance discharge amount of each battery pack based on a storage capacity of the battery pack that has been most deteriorated, and the assembled battery The battery is balanced by causing the discharge part of each battery pack to discharge by the amount of the balance discharge after fully charging the battery. In addition, at least a part of the control unit may be incorporated in the assembled battery.

また、上記の組電池の制御システムにおいて、前記バランス放電量は、前記組電池を所定レベルまで放電した状態での、最も劣化の進んだ電池パックの残存容量と該所定レベルの電池パックの残存容量との容量差を、最も劣化の進んだ電池パックのバランス放電量とし、充電した場合に最も劣化の進んだ電池パックが満充電になるよりも先に満充電になる電池パックを抽出し、仮想的に最も劣化の進んだ電池パックが満充電になるときに該抽出した電池パックが満充電を超過する量を該抽出した電池パックのバランス放電量としてもよい。   Further, in the battery pack control system, the balance discharge amount is determined by determining the remaining capacity of the battery pack that has been most deteriorated and the remaining capacity of the battery pack at the predetermined level when the battery pack is discharged to a predetermined level. Is the balance discharge amount of the battery pack with the most deterioration, and when the battery pack is charged, the battery pack that is fully charged is extracted before the battery pack with the most deterioration is fully charged. Alternatively, the amount of the extracted battery pack that exceeds the full charge when the battery pack that is most deteriorated is fully charged may be used as the balance discharge amount of the extracted battery pack.

また、上記の組電池の制御システムにおいて、前記容量差は電池パック同士の電圧差から算出してもよい。   In the battery pack control system, the capacity difference may be calculated from a voltage difference between battery packs.

また、上記の組電池の制御システムにおいて、前記容量差は電池パックが持つ、各電池パックの残存容量絶対値から算出してもよい。   In the battery pack control system, the capacity difference may be calculated from the absolute value of the remaining capacity of each battery pack, which the battery pack has.

また、上記の組電池の制御システムにおいて、前記残存容量絶対値は前記電池パック又は前記制御部が持つ劣化度情報と、電圧又は満充電容量に対する放電可能容量の比から算出してもよい。   In the battery pack control system, the absolute value of the remaining capacity may be calculated from deterioration degree information of the battery pack or the control unit and a ratio of a dischargeable capacity to a voltage or a full charge capacity.

また、上記の組電池の制御システムにおいて、前記組電池と前記制御部間の通信を光回線を用いて行うようにしてもよい。   In the control system for an assembled battery, communication between the assembled battery and the control unit may be performed using an optical line.

また、上記の組電池の制御システムにおいて、前記制御部は、前記バランシング後、前記組電池を満充電させるようにしてもよい。   In the assembled battery control system, the control unit may fully charge the assembled battery after the balancing.

上記目的を達成するために本発明に係る電力供給システムは、上記のいずれかの構成の組電池の制御システムを備え、前記組電池の制御システムが有する組電池を複数備え、複数の前記組電池が並列に接続される構成とする。尚、複数の前記組電池において、前記組電池の制御システムが有する制御部の一部を共用するようにしてもよい。   To achieve the above object, a power supply system according to the present invention includes an assembled battery control system having any one of the above configurations, and includes a plurality of assembled batteries included in the assembled battery control system. Are connected in parallel. A plurality of the assembled batteries may share a part of a control unit included in the assembled battery control system.

本発明のバランシングによると、充放電可能な電池パックが複数直列接続されて構成される組電池の実効的な蓄電容量を短時間、省エネルギーで増加させることができる。   According to the balancing of the present invention, it is possible to increase the effective storage capacity of an assembled battery configured by connecting a plurality of chargeable / dischargeable battery packs in series for a short time with energy saving.

系統電力を利用する利用者の電力需要の典型例を示す図である。It is a figure which shows the typical example of the electric power demand of the user who utilizes grid power. 本発明の一実施形態に係る電力供給システムの概略構成を示す図である。It is a figure showing a schematic structure of an electric power supply system concerning one embodiment of the present invention. 組電池内の電池パックの構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the battery pack in an assembled battery. ＢＭＵの構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of BMU. ＢＭＵと組電池の光回線を用いた通信の一実施例を示す図である。It is a figure which shows one Example of communication using the optical line of BMU and an assembled battery. ＢＭＵと組電池の光回線を用いた通信の一実施例におけるアドレス割り当て処理の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the address allocation process in one Example of communication using the optical line of BMU and an assembled battery. 図２に示す本発明の一実施形態に係る電力供給システムが実行する組電池毎のバランシングのフローチャートである。It is a flowchart of balancing for every assembled battery which the electric power supply system which concerns on one Embodiment of this invention shown in FIG. 2 performs. 本発明の一実施形態に係る電力供給システムが実行する組電池毎のバランシングを含む充放電時の容量変化を示すグラフである。It is a graph which shows the capacity | capacitance change at the time of charging / discharging including the balancing for every assembled battery which the electric power supply system which concerns on one Embodiment of this invention performs. バランシングをしなかった場合の充放電時の容量変化を示すグラフである。It is a graph which shows the capacity | capacitance change at the time of charging / discharging at the time of not balancing. 比較例の電力供給システムが実行する組電池毎のバランシングを含む充放電時の容量変化を示すグラフである。It is a graph which shows the capacity | capacitance change at the time of charging / discharging including the balancing for every assembled battery which the electric power supply system of a comparative example performs.

本発明の実施形態について図面を参照して以下に説明する。なお、本発明は後述する実施形態に限られず、本発明の趣旨の範囲内であれば、実施形態は種々変更可能である。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, this invention is not restricted to embodiment mentioned later, As long as it is in the range of the meaning of this invention, embodiment can be variously changed.

図２は、本発明の一実施形態に係る電力供給システムの概略構成を示すブロック図である。但し、図２において、各ブロック間をつなぐ太線は電力線を示しており、各ブロック間をつなぐ細線は通信線を示している。尚、本実施形態では、各通信線は信頼性を重視する観点から有線通信で実現しているが、無線通信で実現することも可能である。また、通信は例えばＴＣＰ（Transmission Control Protocol）によって行うとよい。   FIG. 2 is a block diagram showing a schematic configuration of the power supply system according to the embodiment of the present invention. However, in FIG. 2, a thick line connecting the blocks indicates a power line, and a thin line connecting the blocks indicates a communication line. In the present embodiment, each communication line is realized by wired communication from the viewpoint of emphasizing reliability, but can also be realized by wireless communication. The communication may be performed by TCP (Transmission Control Protocol), for example.

図２に示す本発明の一実施形態に係る電力供給システムは、ＰＣＳ（Power Conditioning System）管理制御部３と、ＰＣＳ４＿＃１〜４＿＃１０と、ＢＳＵ（Battery Switching Unit）５＿＃１〜５＿＃１０と、ＢＭＵ（Battery Management Unit）６＿＃１〜６＿＃１０と、組電池７＿＃１〜７＿＃１０と、マスタＢＭＵ８と、ＨＵＢ１０とを備えている。尚、以下の説明では、ＰＣＳ４、ＢＳＵ５、ＢＭＵ６、組電池７と称することがある。本実施形態においては、ＰＣＳ管理制御部３、ＰＣＳ４、ＢＭＵ６及びマスタＢＭＵ８が請求項に記載されている「制御部」に対応している。また、本実施形態においては、電力供給システムがＢＳＵ５を備える構成であるが、電力供給システムがＢＳＵ５を備えない構成であってもよい。この場合、異常時や故障時に組電池を電力ラインから切り離す機能は全てＰＣＳ４が持つことになり、異常時や故障時にＢＳＵ５内の電力ラインを切断させる代わりにＰＣＳ４内の電力ラインを切断させる。   The power supply system according to an embodiment of the present invention shown in FIG. 2 includes a PCS (Power Conditioning System) management control unit 3, PCS 4_ # 1 to 4_ # 10, and BSU (Battery Switching Unit) 5_ # 1 to 5_ #. 10, BMU (Battery Management Unit) 6_ # 1 to 6_ # 10, assembled batteries 7_ # 1 to 7_ # 10, a master BMU8, and a HUB10. In the following description, they may be referred to as PCS4, BSU5, BMU6, and assembled battery 7. In the present embodiment, the PCS management control unit 3, PCS4, BMU6, and master BMU8 correspond to the “control unit” recited in the claims. In the present embodiment, the power supply system is configured to include the BSU 5, but the power supply system may be configured not to include the BSU 5. In this case, the PCS 4 has all the functions of disconnecting the assembled battery from the power line at the time of abnormality or failure, and the power line within the PCS 4 is disconnected instead of disconnecting the power line within the BSU 5 at the time of abnormality or failure.

＜ＰＣＳ管理制御部の概要＞
ＰＣＳ管理制御部３は、外部の負荷１００及び電力系統２００に接続されている。負荷１００はＡＣ電源入力端子を有する負荷であり、電力系統２００はＡＣ電力を供給する電力系統である。 <Outline of PCS management control unit>
The PCS management control unit 3 is connected to an external load 100 and a power system 200. The load 100 is a load having an AC power input terminal, and the power system 200 is a power system that supplies AC power.

ＰＣＳ管理制御部３は、マスタＢＭＵ８から送られてくる充放電制御指令に基づいて、第１〜１０系列に属するＰＣＳ４＿＃１〜４＿＃１０の動作を制御するとともに、第１〜１０系列に属するＰＣＳ４＿＃１〜４＿＃１０の状態を監視している。また、ＰＣＳ管理制御部３は、第１〜１０系列のいずれかに異常が発生した時には、異常が発生した系列のＰＣＳ４の停止、異常が発生した系列のＰＣＳ４の待機、又は異常が発生した系列のＰＣＳ４側に設置されているブレーカ（不図示）の遮断を実行する。   The PCS management control unit 3 controls the operations of the PCSs 4_ # 1 to 4_ # 10 belonging to the first to tenth series based on the charge / discharge control command sent from the master BMU 8, and belongs to the first to tenth series. The state of PCS4_ # 1-4_ # 10 is monitored. In addition, when an abnormality occurs in any of the first to tenth series, the PCS management control unit 3 stops the PCS 4 of the series in which the abnormality has occurred, waits for the PCS 4 in the series in which the abnormality has occurred, or the series in which the abnormality has occurred. A breaker (not shown) installed on the PCS 4 side of the PC is shut off.

＜ＰＣＳの概要＞
ＰＣＳ４＿＃１〜４＿＃１０は、双方向ＡＣ／ＤＣ電力変換器であり、充電時に電力系統２００からＰＣＳ管理制御部３＿＃１を経由して供給されるＡＣ電力をＤＣ電力に変換し、放電時に同一系列に属する組電池７から同一系列に属するＢＳＵ５を経由して供給されるＤＣ電力をＡＣ電力に変換する。 <Outline of PCS>
The PCSs 4_ # 1 to 4_ # 10 are bidirectional AC / DC power converters that convert AC power supplied from the power system 200 via the PCS management control unit 3_ # 1 during charging into DC power for discharging. Sometimes, DC power supplied from the assembled battery 7 belonging to the same series via the BSU 5 belonging to the same series is converted into AC power.

尚、本実施形態とは異なり、ＰＣＳ管理制御部３が外部のＤＣ負荷（ＤＣ電源入力端子を有する負荷）及びＤＣ電源（例えば太陽電池）に接続される場合には、ＰＣＳ４＿＃１〜４＿＃１０を双方向ＤＣ／ＤＣ電力変換器に変更すればよい。   Unlike this embodiment, when the PCS management control unit 3 is connected to an external DC load (a load having a DC power input terminal) and a DC power source (for example, a solar cell), PCS 4_ # 1 to 4_ #. What is necessary is just to change 10 to a bidirectional | two-way DC / DC power converter.

＜ＢＳＵの概要＞
ＢＳＵ５＿＃１〜５＿＃１０は、同一系列に属するＰＣＳ４と同一系列に属する組電池７との電気的接続をＯＮ／ＯＦＦするスイッチを有し、同一系列に属するＢＭＵ６によって制御される。本実施形態では、ＢＳＵ５＿＃１〜５＿＃１０は、パワーＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide SemiconductorField Effect Transistor）あるいはＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）、コンタクタ、及びブレーカが直列接続されている構成である。ＰＣＳ４と組電池７との電気的接続をＯＮからＯＦＦに切り替える際には、まず電気スイッチであるパワーＭＯＳＦＥＴあるいはＩＧＢＴをＯＮからＯＦＦに切り替え、その後機械スイッチであるコンタクタをＯＮからＯＦＦに切り替えるようにする。一方、ＰＣＳ４と組電池７との電気的接続をＯＦＦからＯＮに切り替える際には、まず機械スイッチであるコンタクタをＯＦＦからＯＮに切り替え、その後電気スイッチであるパワーＭＯＳＦＥＴあるいはＩＧＢＴをＯＦＦからＯＮに切り替えるようにする。ブレーカは手動により制御される。ブレーカをＯＦＦに切り替えることで、確実にＰＣＳ４と組電池７との電気的接続をＯＦＦすることができ、例えば、異常発生時のメンテナンスを安全に行うことができる。 <Outline of BSU>
The BSUs 5_ # 1 to 5_ # 10 have a switch for turning on / off the electrical connection between the PCS 4 belonging to the same series and the assembled battery 7 belonging to the same series, and are controlled by the BMU 6 belonging to the same series. In the present embodiment, the BSUs 5_ # 1 to 5_ # 10 are configured such that a power MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) or IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor), a contactor, and a breaker are connected in series. When switching the electrical connection between the PCS 4 and the assembled battery 7 from ON to OFF, first the power MOSFET or IGBT that is an electrical switch is switched from ON to OFF, and then the contactor that is a mechanical switch is switched from ON to OFF. To do. On the other hand, when the electrical connection between the PCS 4 and the assembled battery 7 is switched from OFF to ON, the contactor that is a mechanical switch is first switched from OFF to ON, and then the power MOSFET or IGBT that is an electrical switch is switched from OFF to ON. Like that. The breaker is controlled manually. By switching the breaker to OFF, the electrical connection between the PCS 4 and the assembled battery 7 can be reliably turned OFF, and for example, maintenance when an abnormality occurs can be performed safely.

＜ＢＭＵの概要＞
ＢＭＵ６＿＃１〜６＿＃１０は、同一系列に属するＢＳＵ５及び組電池７を制御するとともに、同一系列に属するＢＳＵ５及び組電池７の状態を監視している。また、ＢＭＵ６＿＃１〜６＿＃１０は、ＨＵＢ１０を介して、マスタＢＭＵ８と通信可能である。尚、ＢＭＵ６＿＃１〜６＿＃１０は同一系列に属する組電池７と光回線を用いた通信を行っているが、当該光回線を用いた通信の詳細については後述する。 <Outline of BMU>
The BMUs 6_ # 1 to 6_ # 10 control the BSUs 5 and the assembled batteries 7 that belong to the same series, and monitor the states of the BSUs 5 and the assembled batteries 7 that belong to the same series. Further, the BMUs 6_ # 1 to 6_ # 10 can communicate with the master BMU 8 via the HUB 10. The BMUs 6_ # 1 to 6_ # 10 perform communication using the optical line with the assembled batteries 7 belonging to the same series. Details of the communication using the optical line will be described later.

また、ＢＭＵ６＿＃１〜６＿＃１０は、異常時には同一系列に属するＢＳＵ５内のパワーＭＯＳＦＥＴあるいはＩＧＢＴ、コンタクタをＯＦＦにする指令を同一系列に属するＢＳＵ５に送信する。   Also, the BMUs 6_ # 1 to 6_ # 10 transmit, to the BSUs 5 belonging to the same series, commands to turn off the power MOSFETs, IGBTs, or contactors in the BSU 5 belonging to the same series at the time of abnormality.

＜組電池の概要＞
組電池７＿＃１〜７＿＃１０は、電池パックが１４個直列接続されて構成されている。本実施形態では電池パックの直列接続数は１４個であるが、それ以外の個数であっても構わない。 <Outline of assembled battery>
The assembled batteries 7_ # 1 to 7_ # 10 are configured by 14 battery packs connected in series. In this embodiment, the number of battery packs connected in series is 14, but other numbers may be used.

＜マスタＢＭＵの概要＞
マスタＢＭＵ８は、ＨＵＢ１０を介して、ＢＭＵ６＿＃１〜６＿＃１０、ＢＳＵ５＿＃１〜５＿＃１０、及び組電池７＿＃１〜７＿＃１０を統合的に監視・制御する。すなわち、マスタＢＭＵ８は、各系列のＢＭＵ６から送られてくる組電池７の状態（電池パックの劣化度の情報も含む）、ＢＳＵ５の状態、ＢＭＵ６の状態、及びＰＣＳ４の状態などに関するログ情報を収集して保存するとともに、必要に応じて任意のＢＭＵ６に向けて、その任意のＢＭＵ６と同一系列に属するＢＳＵ５内のパワーＭＯＳＦＥＴあるいはＩＧＢＴ、コンタクタをＯＦＦにする指令を送信する。例えば、マスタＢＭＵ８は、上記のログ情報に基づいて、異常が発生している系列が所定数以上あると判断した場合に、安全のため異常が発生していない系列の各ＢＭＵ６に向けて、その各ＢＭＵ６と同一系列に属するＢＳＵ５内のパワーＭＯＳＦＥＴあるいはＩＧＢＴ、コンタクタをＯＦＦにする指令を送信することが考えられる。 <Outline of Master BMU>
The master BMU 8 monitors and controls the BMUs 6_ # 1 to 6_ # 10, the BSUs 5_ # 1 to 5_ # 10, and the assembled batteries 7_ # 1 to 7_ # 10 through the HUB 10 in an integrated manner. That is, the master BMU 8 collects log information regarding the state of the assembled battery 7 (including information on the degree of deterioration of the battery pack), the state of the BSU 5, the state of the BMU 6 and the state of the PCS 4 sent from the BMU 6 of each series. A command to turn off the power MOSFET, IGBT, or contactor in the BSU 5 belonging to the same series as the arbitrary BMU 6 is transmitted to an arbitrary BMU 6 as necessary. For example, when the master BMU 8 determines that there are more than a predetermined number of series in which an abnormality has occurred based on the above log information, the master BMU 8 is directed to each BMU 6 in the series in which no abnormality has occurred for safety. It is conceivable to send a command to turn off the power MOSFET, IGBT, or contactor in the BSU 5 belonging to the same series as each BMU 6.

＜ＢＭＵと組電池の光回線を用いた通信＞
ここで、ＢＭＵ６と組電池７の光回線を用いた通信について図３〜図６を参照して説明する。組電池７の電圧が２００Ｖ〜６００Ｖである電力供給システムでは、絶縁通信回路にフォトカプラを使用することは可能である。しかしながら、組電池７の電圧が６００Ｖ以上である電力供給システムを構築する場合、グローバルの安全規格に準拠させるためにはフォトカプラによる絶縁は限界となってしまう。そこで、本実施形態では、ＢＭＵ６と組電池７の通信に光回線を用いている。 <Communication using optical line of BMU and battery pack>
Here, communication using the optical line of the BMU 6 and the assembled battery 7 will be described with reference to FIGS. In the power supply system in which the voltage of the assembled battery 7 is 200V to 600V, it is possible to use a photocoupler for the insulated communication circuit. However, when a power supply system in which the voltage of the assembled battery 7 is 600 V or higher is constructed, insulation by a photocoupler becomes a limit in order to comply with global safety standards. Therefore, in this embodiment, an optical line is used for communication between the BMU 6 and the assembled battery 7.

組電池７内の電池パック７００の構成例を図３に示す。電池パック７００は、複数の蓄電池セル７０１と、電池状態検出部７０２と、制御部７０３と、光通信部７０４と、バランス放電部７０５とを備えている。リチウムイオン電池等の複数の蓄電池セル７０１は、並列および直列に接続される。例えば、蓄電池セル７０１を２４個並列に接続し、並列接続された各段を１３個直列に接続する。なお、電池パック７００は、蓄電池セル７０１が並列接続された一つの単位のみを有してもよいし、単一の蓄電池セル７０１のみを有するようにしてもよい。   A configuration example of the battery pack 700 in the assembled battery 7 is shown in FIG. The battery pack 700 includes a plurality of storage battery cells 701, a battery state detection unit 702, a control unit 703, an optical communication unit 704, and a balance discharge unit 705. A plurality of storage battery cells 701 such as lithium ion batteries are connected in parallel and in series. For example, 24 storage battery cells 701 are connected in parallel, and 13 stages connected in parallel are connected in series. Battery pack 700 may have only one unit in which storage battery cells 701 are connected in parallel, or may have only a single storage battery cell 701.

電池状態検出部７０２は、蓄電池セル７０１が並列接続されている各段の電圧値を検出すると共に、電池パック７００の＋−電極間の電流値および電圧値、電池パック７００のＳＯＣ、電池パック７００の温度を検出し、それらの検出データを制御部７０３に出力する。電池パック７００のＳＯＣは、電池パック７００に流れる充放電電流の積算値から求められる他、予め決定された電池パック７００の開放電圧（ＯＣＶ：Open Circuit Voltage）とＳＯＣとの関係を示す計算式或いはテーブルを参照することにより求めることができる。制御部７０３は、電池状態検出部７０２から取得した検出データを電池データとして光通信部７０４を介して送信する。光通信部７０４は、光送信モジュールと光受信モジュールとから成る。バランス放電部７０５は、互いに直列接続されている抵抗とスイッチとを有する構成であり、電池パック７００の＋−電極間に配置され、バランス放電部７０５内のスイッチがＯＮ状態のときにバランス放電部７０５内の抵抗によって蓄電池セル７０１を放電させる。   The battery state detection unit 702 detects the voltage value of each stage where the storage battery cells 701 are connected in parallel, and the current value and voltage value between the + and-electrodes of the battery pack 700, the SOC of the battery pack 700, and the battery pack 700. Are detected, and the detected data is output to the control unit 703. The SOC of the battery pack 700 is obtained from the integrated value of the charge / discharge current flowing through the battery pack 700, or a calculation formula indicating the relationship between the SOC (Open Circuit Voltage) of the battery pack 700 and the SOC determined in advance. It can be obtained by referring to the table. The control unit 703 transmits the detection data acquired from the battery state detection unit 702 as battery data via the optical communication unit 704. The optical communication unit 704 includes an optical transmission module and an optical reception module. The balance discharge unit 705 has a configuration in which a resistor and a switch are connected in series with each other. The balance discharge unit 705 is disposed between the + and − electrodes of the battery pack 700, and when the switch in the balance discharge unit 705 is in an ON state. The storage battery cell 701 is discharged by the resistance in 705.

また、絶縁のため光通信部７０４を用いる場合は、メタルによる通信の場合のように通信部の駆動電力をＢＭＵ６側から与えることができないため、光通信部７０４の駆動電力は蓄電池セル７０１から供給するようにしている。したがって、本実施形態のようにＢＭＵ６と組電池７の通信に光回線を用いた場合は、後述の光回線を用いた通信構成を工夫したとしても、電池パック７００間の、光送信モジュールのＬＥＤ点灯時間のバラツキ等により、メタルによる通信の場合に比べて、組電池７の満充電を試みたときの、満充電になった前記組電池内の１つの電池パック７００と、満充電に達しなかった前記組電池内の他の電池パック７００の残容量との間での充電容量差が大きくなる。   In addition, when the optical communication unit 704 is used for insulation, the drive power of the communication unit 704 is supplied from the storage battery cell 701 because the drive power of the communication unit cannot be supplied from the BMU 6 side as in the case of communication by metal. Like to do. Therefore, when an optical line is used for communication between the BMU 6 and the assembled battery 7 as in this embodiment, even if a communication configuration using an optical line described later is devised, the LED of the light transmission module between the battery packs 700 is used. One battery pack 700 in the assembled battery that has been fully charged and not fully charged when trying to fully charge the assembled battery 7 compared to the case of communication by metal due to variations in lighting time, etc. In addition, a difference in charge capacity from the remaining capacity of the other battery pack 700 in the assembled battery increases.

続いて、ＢＭＵ６の構成例を図４に示す。ＢＭＵ６は、制御部６０１と、光通信部６０２と、通信インタフェース６０３とを備えている。光通信部６０２は、光送信モジュールと光受信モジュールとから成る。制御部６０１は、光通信部６０２を介して電池データ要求コマンドを組電池７に送信し、電池データを組電池７から取得する。また、制御部６０１は、ＢＳＵ５を接続状態または開放状態に制御すると共に、通信インタフェース６０３およびＨＵＢ１０を介してマスタＢＭＵ８（図２参照）と通信を行う。   Subsequently, a configuration example of the BMU 6 is shown in FIG. The BMU 6 includes a control unit 601, an optical communication unit 602, and a communication interface 603. The optical communication unit 602 includes an optical transmission module and an optical reception module. The control unit 601 transmits a battery data request command to the assembled battery 7 via the optical communication unit 602, and acquires battery data from the assembled battery 7. The control unit 601 controls the BSU 5 to be in a connected state or an open state, and communicates with the master BMU 8 (see FIG. 2) via the communication interface 603 and the HUB 10.

ＢＭＵ６と組電池７の光回線を用いた通信の一実施例を図５に示す。図５に示す実施例では、電池データ要求の通信用にＢＭＵ６と各電池パック７００を光ファイバによりデイジーチェーン接続し、電池データの通信用に各電池パック７００の光送信モジュールＴｘとＢＭＵ６が有する１４個の光受信モジュールＲｘとを１対１に光ファイバにより接続する。   An example of communication using the optical line of the BMU 6 and the assembled battery 7 is shown in FIG. In the embodiment shown in FIG. 5, the BMU 6 and each battery pack 700 are daisy-chain connected by optical fiber for communication of battery data request, and the optical transmission modules Tx and BMU 6 of each battery pack 700 have 14 for communication of battery data. One optical receiving module Rx is connected to an optical fiber one-to-one.

通信方法については、まず、ＢＭＵ６は自身の光送信モジュールＴｘからブロードキャスト用のアドレスを指定して電池データ要求コマンドを送信する。電池データ要求コマンドを受信した電池パック７００は、ブロードキャスト用のアドレスから自身宛と判断し、電池データを自身の光送信モジュールＴｘからＢＭＵ６に対して送信すると共に、隣り合う次の電池パック７００へ電池データ要求コマンドを転送する。これにより、１４個目から２個目までの電池パック７００が電池データを順次ＢＭＵ６に送信し、電池データ要求コマンドを転送された１個目の電池パック７００は、電池データを自身の光送信モジュールＴｘからＢＭＵ６に対して送信すると共に、ＢＭＵ６へ電池データ要求コマンドを転送する。   Regarding the communication method, first, the BMU 6 transmits a battery data request command by designating an address for broadcast from its own optical transmission module Tx. The battery pack 700 that has received the battery data request command determines that it is addressed to itself from the broadcast address, transmits the battery data from its own optical transmission module Tx to the BMU 6, and supplies the battery to the next adjacent battery pack 700. Transfer the data request command. Accordingly, the 14th to 2nd battery packs 700 sequentially transmit the battery data to the BMU 6, and the first battery pack 700 to which the battery data request command is transferred transmits the battery data to its own optical transmission module. While transmitting from Tx to BMU6, a battery data request command is transferred to BMU6.

電池データ要求コマンドを受信したＢＭＵ６は、電池データ要求コマンドを確認することでデータ化けがないか、光回線の断線がないか等を判断できる。なお、１個目の電池パック７００からＢＭＵ６への電池データ要求コマンドを転送するための光回線は必須ではない（このような光回線がない接続形態もデイジーチェーン接続に含まれる）。   The BMU 6 that has received the battery data request command can determine whether there is data corruption or the optical line is disconnected by checking the battery data request command. Note that an optical line for transferring a battery data request command from the first battery pack 700 to the BMU 6 is not essential (a connection form without such an optical line is also included in the daisy chain connection).

本実施例によれば、デイジーチェーン接続と１対１接続とを組み合わせることで、ＢＭＵ６における通信ポートの増加をなるべく抑えることができる。さらに、電池データ要求コマンドをブロードキャストすること、および１対１接続による電池データ送信により、電池パック７００間のＬＥＤ点灯時間のばらつきを抑えて電池パック７００間の容量バランスの崩れを低減できると共に、ＬＥＤ点灯による電力消費を抑えることもできる。   According to the present embodiment, an increase in communication ports in the BMU 6 can be suppressed as much as possible by combining the daisy chain connection and the one-to-one connection. Further, by broadcasting the battery data request command and transmitting the battery data by the one-to-one connection, it is possible to suppress the variation in the LED lighting time between the battery packs 700 and reduce the capacity balance collapse between the battery packs 700. It is also possible to reduce power consumption due to lighting.

また、本実施例では、どの電池パック７００からの電池データなのかは接続ポートによって一意に識別可能であるが、配線ミスがあった場合でも正しく電池パック７００を識別できるように下記のようなアドレス割り当て処理を行ってもよい。アドレス割り当て処理は、通信開始時に下記のように実施される（図６を参照、図６中の×はdisableを示す）。   In this embodiment, the battery data from which battery pack 700 can be uniquely identified by the connection port, but the following address is used so that the battery pack 700 can be correctly identified even if there is a wiring error. Allocation processing may be performed. The address assignment process is performed as follows at the start of communication (see FIG. 6, “x” in FIG. 6 indicates “disable”).

（ステップ１）まず、ＢＭＵ６は、アドレス設定用コマンドを各電池パック７００に対してブロードキャストする。   (Step 1) First, the BMU 6 broadcasts an address setting command to each battery pack 700.

（ステップ２）各電池パック７００は、デイジーチェーン接続している自身の光送信モジュールＴｘをdisable（無効）とする。   (Step 2) Each battery pack 700 disables its own optical transmission module Tx connected in a daisy chain.

（ステップ３）ＢＭＵ６は、初期値のＩＤ番号（例えば「＃１」）を発行する。   (Step 3) The BMU 6 issues an initial ID number (for example, “# 1”).

（ステップ４）電池パック７００は、自身の光送信モジュールＴｘがdisableの場合、受信したＩＤ番号を自身のＩＤ番号に設定し、ＢＭＵ６に対して電池データ送信用の光回線を介して応答し、光送信モジュールＴｘをenable（有効）とする。そして、電池パック７００は、隣り合う次の電池パック７００に対して自己のＩＤ番号に１を足したＩＤ番号を発行する。   (Step 4) When the light transmission module Tx of the battery pack 700 is disabled, the battery pack 700 sets the received ID number to its own ID number, responds to the BMU 6 via the battery data transmission optical line, The optical transmission module Tx is enabled. Then, the battery pack 700 issues an ID number obtained by adding 1 to its own ID number to the next adjacent battery pack 700.

（ステップ５）１個目の電池パック７００は、自身の光送信モジュールＴｘがdisableの場合、受信したＩＤ番号を自身のＩＤ番号に設定し、ＢＭＵ６に対して電池データ送信用の光回線を介して応答し、光送信モジュールＴｘをenableとする。そして、１個目の電池パック７００は、ＢＭＵ６に対して自己のＩＤ番号に１を足したＩＤ番号（＝初期値＋１４）をデイジーチェーン接続の光回線を介して発行する。ＢＭＵ６が１個目の電池パック７００により発行されたＩＤ番号を受信すると、アドレス割り当て処理が終了する。   (Step 5) When the first battery pack 700 has its own optical transmission module Tx disabled, the first battery pack 700 sets the received ID number to its own ID number, and transmits it to the BMU 6 via an optical line for battery data transmission. To enable the optical transmission module Tx. Then, the first battery pack 700 issues an ID number obtained by adding 1 to its own ID number (= initial value + 14) to the BMU 6 via the daisy chain-connected optical line. When the BMU 6 receives the ID number issued by the first battery pack 700, the address assignment process ends.

このようにアドレス割り当て処理を行えば、電池データ送信時に電池パック７００が自身のＩＤ番号をＢＭＵ６に対して送信するようにすることで、ＢＭＵ６はどの電池パック７００からの電池データかを、１４個の各光送信モジュールＴｘと、ＢＭＵ６が有する１４個の各光受信モジュールＲｘとの１対１の配線に依らず正しく識別できるようになる。また、電池データ要求通信用の配線は、直列接続における隣り合う電池パック７００をデイジーチェーン接続することで行われるので、配線ミスの可能性は低く、アドレス割り当て処理は有効に作用する。   If the address assignment processing is performed in this way, the battery pack 700 transmits its ID number to the BMU 6 when the battery data is transmitted, so that the BMU 6 can identify which battery pack 700 the battery data from. The optical transmission modules Tx and the 14 optical reception modules Rx of the BMU 6 can be correctly identified without depending on the one-to-one wiring. In addition, since wiring for battery data request communication is performed by daisy chain connecting adjacent battery packs 700 in series connection, the possibility of wiring mistake is low, and the address assignment process works effectively.

＜組電池のバランシング＞
図７は、図２に示す本発明の一実施形態に係る電力供給システムが実行する組電池７毎のバランシングを含むフローチャートであり、図８は、本発明の一実施形態に係る電力供給システムが実行する組電池７毎のバランシングを含む充放電時の容量変化を示すグラフである。なお、図７に示すフローチャートは、例えば、第１〜第１０系列の組電池７＿＃１〜７＿＃１０に対して順番に実施するようにするとよい。また、図９は、バランシングをしなかった場合の充放電時の容量変化を示すグラフであり、図１０は、比較例の電力供給システムが実行する組電池毎のバランシングを含む充放電時の容量変化を示すグラフである。なお、図８〜１０では、５直列１並列の電池パックの例を示している。 <Battery balancing>
FIG. 7 is a flowchart including balancing for each assembled battery 7 executed by the power supply system according to the embodiment of the present invention shown in FIG. 2, and FIG. 8 shows the power supply system according to the embodiment of the present invention. It is a graph which shows the capacity | capacitance change at the time of charging / discharging including balancing for every assembled battery 7 to perform. In addition, the flowchart shown in FIG. 7 is good to make it implement in order with respect to the assembled batteries 7_ # 1-7_ # 10 of the 1st-10th series, for example. Moreover, FIG. 9 is a graph which shows the capacity | capacitance change at the time of charging / discharging when not balancing, and FIG. 10 is the capacity | capacitance at the time of charging / discharging including the balancing for every assembled battery which the power supply system of a comparative example performs. It is a graph which shows a change. 8 to 10 show examples of 5 series and 1 parallel battery packs.

まず、マスタＢＭＵ８は、バランシングの対象となる組電池７内の電池パック電圧差（バランシングの対象となる組電池７内の各電池パック電圧の最大値と最小値との差）が予め定めている閾値以上であるか否かを判定する（ステップＳ１０）。バランシングの対象となる組電池７内の電池パック電圧差が予め定めている閾値以上であれば（ステップＳ１０のＹＥＳ）、マスタＢＭＵ８はバランシングの対象となる組電池７に対応するＢＭＵ６にバランシング要求指令を送信する。これにより、後述するステップＳ５０に移行する。   First, the master BMU 8 has a predetermined battery pack voltage difference in the battery pack 7 to be balanced (difference between the maximum value and the minimum value of each battery pack voltage in the battery pack 7 to be balanced). It is determined whether or not the threshold value is exceeded (step S10). If the battery pack voltage difference in the battery pack 7 to be balanced is equal to or greater than a predetermined threshold value (YES in step S10), the master BMU 8 instructs the balancing request to the BMU 6 corresponding to the battery pack 7 to be balanced. Send. Thereby, it transfers to step S50 mentioned later.

バランシングの対象となる組電池７内の電池パック電圧差が予め定めている閾値以上でなければ（ステップＳ１０のＮＯ）、マスタＢＭＵ８は、バランシングの対象となる組電池７の最新のバランシングからの積算充放電量が予め定めている閾値以上であるか否かを判定する（ステップＳ２０）。バランシングの対象となる組電池７の最新のバランシングからの積算充放電量が予め定めている閾値以上であれば（ステップＳ２０のＹＥＳ）、マスタＢＭＵ８はバランシングの対象となる組電池７に対応するＢＭＵ６にバランシング要求指令を送信する。これにより、後述するステップＳ５０に移行する。   If the battery pack voltage difference in the battery pack 7 to be balanced is not greater than or equal to a predetermined threshold value (NO in step S10), the master BMU 8 integrates from the latest balancing of the battery pack 7 to be balanced. It is determined whether the charge / discharge amount is equal to or greater than a predetermined threshold (step S20). If the integrated charge / discharge amount from the latest balancing of the assembled battery 7 to be balanced is equal to or greater than a predetermined threshold (YES in Step S20), the master BMU 8 corresponds to the BMU 6 corresponding to the assembled battery 7 to be balanced. Send a balancing request command to Thereby, it transfers to step S50 mentioned later.

バランシングの対象となる組電池７の最新のバランシングからの積算充放電量が予め定めている閾値以上でなければ（ステップＳ２０のＮＯ）、マスタＢＭＵ８は、バランシングの対象となる組電池７の最新のバランシングからの経過時間が予め定めている閾値以上であるか否かを判定する（ステップＳ３０）。バランシングの対象となる組電池７の最新のバランシングからの経過時間が予め定めている閾値以上であれば（ステップＳ３０のＹＥＳ）、マスタＢＭＵ８はバランシングの対象となる組電池７に対応するＢＭＵ６にバランシング要求指令を送信する。これにより、後述するステップＳ５０に移行する。   If the accumulated charge / discharge amount from the latest balancing of the assembled battery 7 to be balanced is not equal to or greater than a predetermined threshold (NO in step S20), the master BMU 8 determines the latest of the assembled battery 7 to be balanced. It is determined whether the elapsed time from balancing is equal to or greater than a predetermined threshold (step S30). If the elapsed time from the latest balancing of the battery pack 7 to be balanced is equal to or greater than a predetermined threshold value (YES in step S30), the master BMU 8 performs balancing to the BMU 6 corresponding to the battery pack 7 to be balanced. Send a request command. Thereby, it transfers to step S50 mentioned later.

バランシングの対象となる組電池７の最新のバランシングからの経過時間が予め定めている閾値以上でなければ（ステップＳ３０のＮＯ）、バランシングを行わずにフロー動作を終了する。   If the elapsed time from the latest balancing of the assembled battery 7 to be balanced is not equal to or greater than a predetermined threshold (NO in step S30), the flow operation is terminated without performing balancing.

ステップＳ５０において、バランシングの対象となる組電池７に対応するＢＭＵ６は、ＰＣＳ管理制御部３を介して、バランシングの対象となる組電池７に対応するＰＣＳ４を制御して、バランシングの対象となる組電池７を満充電する（図８のａ）。ここで、バランシングの対象となる組電池７内の各電池パック間の容量バランスが崩れていれば、バランシングの対象となる組電池７内の１つの電池パックのみが満充電になり、バランシングの対象となる組電池７内の他の電池パックは満充電になっていない。   In step S50, the BMU 6 corresponding to the battery pack 7 to be balanced controls the PCS 4 corresponding to the battery pack 7 to be balanced via the PCS management control unit 3 to control the battery pack 6 to be balanced. The battery 7 is fully charged (a in FIG. 8). Here, if the capacity balance between the battery packs in the battery pack 7 to be balanced is lost, only one battery pack in the battery pack 7 to be balanced is fully charged, and the battery is to be balanced. The other battery packs in the assembled battery 7 are not fully charged.

ステップＳ５０に続くステップＳ６０において、バランシングの対象となる組電池７に対応するＢＭＵ６は、マスタＢＭＵ８からバランシングの対象となる組電池７の各種ログ情報を取得する。   In step S60 following step S50, the BMU 6 corresponding to the assembled battery 7 to be balanced acquires various log information of the assembled battery 7 to be balanced from the master BMU 8.

ステップＳ６０に続くステップＳ７０において、バランシングの対象となる組電池７に対応するＢＭＵ６は、ステップＳ６０での取得結果を基に最も劣化の進んだ（最も劣化度の大きい）電池パックの蓄電容量に基づいて各電池パックのバランス放電量を決定する。最も劣化の進んだ電池パックがどれであるかは、例えば、図８の満充電までのグラフの傾きからわかる。傾きが大きい程、劣化が進んでいると言え、図８では実線で示した電池パックが最も劣化が進んでいる。また、容量学習の結果や電池パックの内部インピーダンスから劣化度を判断してもよい。   In step S70 following step S60, the BMU 6 corresponding to the battery pack 7 to be balanced is based on the storage capacity of the battery pack that has been most deteriorated (has the highest degree of deterioration) based on the acquisition result in step S60. The balance discharge amount of each battery pack is determined. Which battery pack is most deteriorated can be determined from the slope of the graph until full charge in FIG. It can be said that the greater the inclination, the more advanced the deterioration, and the battery pack indicated by the solid line in FIG. Further, the degree of deterioration may be determined from the result of capacity learning or the internal impedance of the battery pack.

具体的に、バランス放電量は、組電池７を所定レベル（図８ではＳＯＣ０％）まで放電した状態での、最も劣化の進んだ電池パックの残存容量と該所定レベルの電池パックの残存容量との容量差（図８のｅに相当し、例えば、容量差は電池パック同士の電圧差から算出できる）を、最も劣化の進んだ電池パックのバランス放電量とし、次に、充電した場合に最も劣化の進んだ電池パックが満充電になるよりも先に満充電になる電池パックを抽出し（図８では一点鎖線で示した電池パック）、仮想的に最も劣化の進んだ電池パックが満充電になるときに該抽出した電池パックが満充電を超過する量（図８では実線をＳＯＣ１００％まで延長したときに一点鎖線がＳＯＣ１００％を超過する値）を該抽出した電池パックのバランス放電量とする。   Specifically, the balance discharge amount is determined by the remaining capacity of the battery pack that has deteriorated most and the remaining capacity of the battery pack at the predetermined level in a state where the assembled battery 7 is discharged to a predetermined level (SOC 0% in FIG. 8). (Corresponding to e in FIG. 8, for example, the capacity difference can be calculated from the voltage difference between the battery packs) as the balance discharge amount of the battery pack with the most deterioration. The battery pack that is fully charged is extracted before the battery pack that has deteriorated is fully charged (the battery pack indicated by the one-dot chain line in FIG. 8), and the battery pack that has been most deteriorated virtually is fully charged. The amount that the extracted battery pack exceeds the full charge (in FIG. 8, the value that the one-dot chain line exceeds SOC 100% when the solid line is extended to SOC 100% in FIG. 8) and the balance discharge amount of the extracted battery pack To do.

上記の所定レベルは、図８では完全放電に相当するレベルであるＳＯＣ０％としているが、電池パックの光通信部７０４（図３参照）の駆動電力は蓄電池セル７０１（図３参照）から供給するようにしているので、完全放電してしまうと、ＢＭＵ６と組電池７の通信が不通になってしまうので、若干電荷が残っている状態（例えばＳＯＣ８％）としてもよい。   The predetermined level is SOC 0%, which is a level corresponding to complete discharge in FIG. 8, but the driving power of the battery pack optical communication unit 704 (see FIG. 3) is supplied from the storage battery cell 701 (see FIG. 3). Therefore, if the battery is completely discharged, communication between the BMU 6 and the assembled battery 7 is interrupted, so that a state in which some electric charge remains (for example, SOC 8%) may be used.

ステップＳ７０に続くステップＳ８０において、上述のバランス放電量の分だけ各電池パックのバランス放電部７０５による放電を行うことでバランシングする（図８のｂ）。例えば、図８では、最も劣化の進んだ電池パック（実線）と、最も劣化の進んだ電池パックが満充電になるよりも先に満充電になる電池パック（一点鎖線）とをそれぞれのバランス放電量だけ放電させ、その他の３つの電池パック（点線）はバランス放電させない。尚、バランス放電部７０５（図３参照）による放電は、放電による温度上昇を抑えるために単位時間当たりの放電量が非常に小さい値に設定されている。   In step S80 following step S70, balancing is performed by performing discharge by the balance discharge unit 705 of each battery pack by the amount of the above-described balance discharge (b in FIG. 8). For example, in FIG. 8, the balance discharge is performed between the battery pack (solid line) that has been most deteriorated and the battery pack (dashed line) that is fully charged before the battery pack having the most deterioration is fully charged. The other three battery packs (dotted lines) are not discharged in balance. In addition, the discharge by the balance discharge part 705 (refer FIG. 3) is set to the value with the very small discharge amount per unit time, in order to suppress the temperature rise by discharge.

ステップＳ８０に続くステップＳ９０において、バランシングの対象となる組電池７に対応するＢＭＵ６は、ＰＣＳ管理制御部３を介して、バランシングの対象となる組電池７に対応するＰＣＳ４を制御して、バランシングの対象となる組電池７を再び満充電する。ここで、バランシングの対象となる組電池７内の１つの電池パックが満充電になると、充電を停止するので、バランシングの対象となる組電池７内の他の電池パックは満充電にならないが、バランシングの対象となる組電池７に対応するＢＭＵ６は、バランシングの対象となる組電池７内の他の電池パックに対しても、通知先の電池パックが満充電になった旨の通知（通知先の電池パックが満充電になったとみなす旨の通知）を行う。図８では、最も劣化の進んだ電池パック（実線）と、最も劣化の進んだ電池パックが満充電になるよりも先に満充電になる電池パック（一点鎖線）とがほぼ満充電になる（図８のｃ）。   In step S90 following step S80, the BMU 6 corresponding to the assembled battery 7 to be balanced controls the PCS 4 corresponding to the assembled battery 7 to be balanced via the PCS management control unit 3 to perform balancing. The target assembled battery 7 is fully charged again. Here, when one battery pack in the assembled battery 7 to be balanced is fully charged, charging is stopped, so other battery packs in the assembled battery 7 to be balanced are not fully charged. The BMU 6 corresponding to the assembled battery 7 to be balanced also notifies other battery packs in the assembled battery 7 to be balanced that the notified battery pack is fully charged (notification destination). Notification that the battery pack is considered to be fully charged. In FIG. 8, the battery pack that has been most deteriorated (solid line) and the battery pack that is fully charged before the battery pack that has been most deteriorated (full dot line) is almost fully charged ( C) in FIG.

ステップＳ９０での満充電はステップＳ８０の処理後に実行されるので、バランシングの対象となる組電池７内の各電池パックのＳＯＣのバラツキは、ステップＳ５０での満充電終了時（図８のａ）に比べてステップＳ９０での満充電終了時（図８のｃ）の方が小さくなる。   Since the full charge in step S90 is executed after the process in step S80, the variation in the SOC of each battery pack in the battery pack 7 to be balanced is determined when the full charge ends in step S50 (a in FIG. 8). Compared to FIG. 8, the time at the end of full charge in step S90 (c in FIG. 8) becomes smaller.

ステップＳ９０に続くステップＳ１００では、バランシングの対象となる組電池７に対応するＢＭＵ６は、ＰＣＳ管理制御部３を介して、バランシングの対象となる組電池７に対応するＰＣＳ４を制御して、バランシングの対象となる組電池７を所定レベル（図８ではＳＯＣ０％だが、ＳＯＣ８％等でもよい）迄放電する（図８のｄ）。すなわち、バランシングの対象となる組電池７内の１つ以上の電池パックが所定レベルになる迄放電が行われる。図８では、最も劣化の進んだ電池パック（実線）と、充電前に所定レベルであった電池パック（最も下の点線）とがほぼ所定レベルになる（図８のｃ）。ステップＳ１００の後は通常使用に係る充放電に移行する。   In step S100 following step S90, the BMU 6 corresponding to the assembled battery 7 to be balanced controls the PCS 4 corresponding to the assembled battery 7 to be balanced via the PCS management control unit 3 to perform balancing. The target assembled battery 7 is discharged to a predetermined level (SOC is 0% in FIG. 8, but SOC may be 8%, etc.) (d in FIG. 8). That is, discharging is performed until one or more battery packs in the assembled battery 7 to be balanced reach a predetermined level. In FIG. 8, the battery pack that has been most deteriorated (solid line) and the battery pack that has been at a predetermined level before charging (bottom dotted line) are almost at the predetermined level (c in FIG. 8). After step S100, the process proceeds to charging / discharging for normal use.

ステップＳ１００の放電を利用して容量学習を行ってもよい。すなわち、対象となる組電池７に対応するＢＭＵ６、あるいは、対象となる組電池７内の各電池パックが、各電池パックの放電容量を積算し、その積算結果を基に各電池パックの満充電容量を演算して、対象となる組電池７内の各電池パックの満充電容量を更新するようにしてもよい。バランシング直後に組電池を満充電させることにより、その後の放電時にバランスのとれた状態で容量学習することができ、容量学習の精度が向上する。なお、ステップＳ１００は必ずしも必要ではなく、ステップＳ９０に続いて通常使用に係る充放電に移行してもよい。   The capacity learning may be performed using the discharge in step S100. That is, the BMU 6 corresponding to the target assembled battery 7 or each battery pack in the target assembled battery 7 integrates the discharge capacity of each battery pack, and the full charge of each battery pack is based on the integration result. You may make it update a full charge capacity | capacitance of each battery pack in the assembled battery 7 made into object by calculating a capacity | capacitance. By fully charging the assembled battery immediately after balancing, capacity learning can be performed in a balanced state during subsequent discharge, and the accuracy of capacity learning is improved. In addition, step S100 is not necessarily required, and may proceed to charge / discharge related to normal use following step S90.

ここで、図８とバランシングをしなかった場合を示す図９とを比べると、図８の実効的な蓄電容量（図８のｇ）が図９の実効的な蓄電容量（図９のｈ）よりも約１割増加している。また、図８と比較例である図１０とを比べると、比較例では満充電後に最も低いＳＯＣの電池パックと同容量になるまで他の電池パックをバランス放電しているのでバランシング時間ｊが長く、これに対して図８のバランシング時間ｆは短く、１／３程度であるという利点がある。また、図１０ではバランシングでの放電量が多く、つまり蓄電したエネルギーの消費が多い。これに対して図８のバランシングでのエネルギー消費量は１／３程度である。さらに、図８ではバランシング時間ｆが短いにも関わらず、実効的な蓄電容量ｇは比較例の実効的な蓄電容量ｋとほぼ同じである。   Here, comparing FIG. 8 with FIG. 9 showing the case where balancing is not performed, the effective storage capacity in FIG. 8 (g in FIG. 8) is the effective storage capacity in FIG. 9 (h in FIG. 9). It has increased by about 10%. Further, comparing FIG. 8 with FIG. 10, which is a comparative example, in the comparative example, the other battery packs are balanced and discharged until they have the same capacity as the lowest SOC battery pack after full charge, so the balancing time j is long. On the other hand, the balancing time f in FIG. 8 is short and has an advantage of about 1/3. In FIG. 10, the amount of discharge in balancing is large, that is, the amount of stored energy is large. On the other hand, the energy consumption in the balancing of FIG. 8 is about 1/3. Further, in FIG. 8, the effective storage capacity g is almost the same as the effective storage capacity k of the comparative example, although the balancing time f is short.

よって、本発明の組電池のバランシングによれば、組電池の実効的な蓄電容量を短時間、省エネルギーで増加させることができる。   Therefore, according to the balancing of the assembled battery of the present invention, the effective storage capacity of the assembled battery can be increased in a short time with energy saving.

３ ＰＣＳ管理制御部
４＿＃１〜４＿＃１０ ＰＣＳ
５＿＃１〜５＿＃１０ ＢＳＵ
６＿＃１〜６＿＃１０ ＢＭＵ
７＿＃１〜７＿＃１０ 組電池
８ マスタＢＭＵ
１０ ＨＵＢ
１００ 負荷
２００ 電力系統
６０１ 制御部
６０２ 光通信部
６０３ 通信インタフェース
７００ 電池パック
７０１ 蓄電池セル
７０２ 電池状態検出部
７０３ 制御部
７０４ 光通信部
７０５ バランス放電部 3 PCS management control unit 4_ # 1-4_ # 10 PCS
5_ # 1-5_ # 10 BSU
6_ # 1-6_ # 10 BMU
7_ # 1-7_ # 10 assembled battery 8 master BMU
10 HUB
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Load 200 Power system 601 Control part 602 Optical communication part 603 Communication interface 700 Battery pack 701 Storage battery cell 702 Battery state detection part 703 Control part 704 Optical communication part 705 Balance discharge part

Claims (8)

充電可能な電池パックが複数直列接続されて構成される組電池と、前記組電池を制御する制御部とを備える組電池の制御システムであって、
前記電池パックは放電部を有しており、
前記制御部が、
最も劣化の進んだ電池パックの蓄電容量に基づいて各電池パックのバランス放電量を決定し、
前記組電池を満充電にしてから前記バランス放電量の分だけ各電池パックの前記放電部による放電を行わせることでバランシングすることを特徴とする組電池の制御システム。 An assembled battery control system comprising an assembled battery configured by connecting a plurality of rechargeable battery packs in series, and a control unit for controlling the assembled battery,
The battery pack has a discharge part,
The control unit is
The balance discharge amount of each battery pack is determined based on the storage capacity of the battery pack with the most deterioration,
The assembled battery control system is characterized in that balancing is performed by causing the discharge unit of each battery pack to discharge by an amount corresponding to the balance discharge amount after the assembled battery is fully charged. 前記バランス放電量は、
前記組電池を所定レベルまで放電した状態での、最も劣化の進んだ電池パックの残存容量と該所定レベルの電池パックの残存容量との容量差を、最も劣化の進んだ電池パックのバランス放電量とし、
充電した場合に最も劣化の進んだ電池パックが満充電になるよりも先に満充電になる電池パックを抽出し、仮想的に最も劣化の進んだ電池パックが満充電になるときに該抽出した電池パックが満充電を超過する量を該抽出した電池パックのバランス放電量とすることを特徴とする請求項１記載の組電池の制御システム。 The balance discharge amount is
When the battery pack is discharged to a predetermined level, the difference in capacity between the remaining capacity of the battery pack with the most deterioration and the remaining capacity of the battery pack with the predetermined level is determined as the balance discharge amount of the battery pack with the most deterioration. age,
Extract the battery pack that is fully charged before the battery pack that is most deteriorated when fully charged, and when the battery pack that is most deteriorated is fully charged. 2. The battery pack control system according to claim 1, wherein an amount of the battery pack exceeding the full charge is set as a balance discharge amount of the extracted battery pack. 前記容量差は電池パック同士の電圧差から算出することを特徴とする請求項２記載の組電池の制御システム。   3. The assembled battery control system according to claim 2, wherein the capacity difference is calculated from a voltage difference between the battery packs. 前記容量差は電池パックが持つ、各電池パックの残存容量絶対値から算出することを特徴とする請求項２記載の組電池の制御システム。   3. The assembled battery control system according to claim 2, wherein the capacity difference is calculated from an absolute value of a remaining capacity of each battery pack which the battery pack has. 前記残存容量絶対値は前記電池パック又は前記制御部が持つ劣化度情報と、電圧又は満充電容量に対する放電可能容量の比から算出することを特徴とする請求項４記載の組電池の制御システム。   The assembled battery control system according to claim 4, wherein the remaining capacity absolute value is calculated from deterioration degree information of the battery pack or the control unit and a ratio of a dischargeable capacity to a voltage or a full charge capacity. 前記組電池と前記制御部間の通信を光回線を用いて行うことを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の組電池の制御システム。   6. The assembled battery control system according to claim 1, wherein communication between the assembled battery and the control unit is performed using an optical line. 前記制御部は、
前記バランシング後、前記組電池を満充電させることを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載の組電池の制御システム。 The controller is
The assembled battery control system according to claim 1, wherein the assembled battery is fully charged after the balancing. 請求項１〜７の何れかに記載の組電池の制御システムを備え、前記組電池の制御システムが有する組電池を複数備え、
複数の前記組電池が並列に接続されることを特徴とする電力供給システム。 A battery pack control system according to any one of claims 1 to 7, comprising a plurality of battery packs included in the battery pack control system,
A plurality of the assembled batteries are connected in parallel.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2013188100A (en) * 2012-03-12 2013-09-19 Mitsubishi Motors Corp Charge/discharge control device of battery pack
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CN110518610A (en) * 2019-08-29 2019-11-29 电子科技大学 A kind of device controlling the charge and discharge of novel energy storage cell group

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