JP2013115912A - Charge control system and charge control method for battery pack - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、二次電池を複数直列に接続した組電池の充電を制御する、組電池の充電制御システムおよび充電制御方法に関する。 The present invention relates to an assembled battery charge control system and a charge control method for controlling charging of an assembled battery in which a plurality of secondary batteries are connected in series.
例えば、リチウムイオン二次電池は、エネルギー密度が高い、自己放電量が少ない、などという利点を有し、自動車用蓄電池や電気・電子機器用蓄電池などとして広く使用されている。また、使用目的に応じた電圧や容量を得るために、単電池であるリチウムイオンセルを複数直列接続して組電池を構成し、使用する場合がある。このようにして組電池として使用する場合、充電時において各リチウムイオンセルの充電状態にバラツキが生じる場合がある。すなわち、一部のリチウムイオンセルの充電電圧が高く過充電状態となり、他の一部のリチウムイオンセルの充電電圧が低く亜充電状態(満充電に至らない状態)となる場合がある。 For example, lithium ion secondary batteries have advantages such as high energy density and low self-discharge amount, and are widely used as automobile storage batteries, storage batteries for electric / electronic devices, and the like. In addition, in order to obtain a voltage and capacity according to the purpose of use, there are cases where a plurality of lithium ion cells, which are single cells, are connected in series to form a battery pack. Thus, when using as an assembled battery, the charge state of each lithium ion cell may vary at the time of charge. That is, the charge voltage of some lithium ion cells is high and the battery is overcharged, and the charge voltages of some other lithium ion cells are low and may be in a subcharged state (a state that does not reach full charge).
このため、リチウムイオン二次電池を組電池として使用する場合に、バラツキをなくして各リチウムイオンセルを適正に充電するために、バイパス回路(抵抗)を設けた技術が知られている(例えば、特許文献1参照。)。この技術は、複数のリチウムイオンセルが直列に接続され、各リチウムイオンセルにバイパス回路が設けられている。そして、充電時に、あるリチウムイオンセルの電圧が適正な充電電圧範囲(許容充電電圧範囲)の上限を超えた場合に、このセルに対応するバイパス回路によってこのリチウムイオンセルを放電(バイパス放電)させ、充電電圧を下げることで、電圧が低いリチウムイオンセルの充電を促進する、というものである。 For this reason, when using a lithium ion secondary battery as an assembled battery, in order to charge each lithium ion cell appropriately without variation, a technique provided with a bypass circuit (resistance) is known (for example, (See Patent Document 1). In this technique, a plurality of lithium ion cells are connected in series, and each lithium ion cell is provided with a bypass circuit. When the voltage of a certain lithium ion cell exceeds the upper limit of an appropriate charging voltage range (allowable charging voltage range) during charging, the lithium ion cell is discharged (bypass discharge) by a bypass circuit corresponding to this cell. By reducing the charging voltage, the charging of the lithium ion cell having a low voltage is promoted.
ところで、本発明者は、上記のようなバイパス回路を備えていても、電圧が低いリチウムイオンセルの充電が促進されない場合があることを確認した。例えば、組電池内に不良なリチウムイオンセルが存在する場合、これを新たなリチウムイオンセルと交換する必要がある。この場合、新たなリチウムイオンセルは、通常安全性を考慮して、放電状態あるいは部分充電状態(満充電でない状態)で工場から出荷され、そのまま組電池に組み込まれ、同一直列内の満充電状態にあるリチウムイオンセルと混在することになる。 By the way, this inventor confirmed that even if it provided the above bypass circuits, charge of the lithium ion cell with a low voltage may not be accelerated | stimulated. For example, when a defective lithium ion cell exists in the assembled battery, it is necessary to replace it with a new lithium ion cell. In this case, the new lithium-ion cell is usually shipped from the factory in a discharged state or partially charged state (not fully charged) in consideration of safety, and is incorporated into the assembled battery as it is, and is fully charged in the same series. It will be mixed with the lithium ion cell.
しかしながら、その後バイパス放電が動作するが、交換した新たなリチウムイオンセルが適正な充電電圧範囲に達せず、その他のリチウムイオンセルの充電電圧は、適正な充電電圧範囲内で安定している、ということが確認された。すなわち、充電電圧が低いセルが存在していても、許容充電電圧範囲の上限を超えたセルが存在しない場合、つまり充電電圧が低いリチウムイオンセル以外のセルが適正な充電電圧範囲内で安定している場合には、バイパス放電が行われない。あるいは、バイパス放電が行われたとしても、充電電圧が低いセルが適正な充電電圧範囲に達しない場合がある。 However, after that, bypass discharge operates, but the new lithium ion cell that has been replaced does not reach the proper charge voltage range, and the charge voltage of other lithium ion cells is stable within the proper charge voltage range. It was confirmed. That is, even if there is a cell with a low charge voltage, if there is no cell that exceeds the upper limit of the allowable charge voltage range, that is, cells other than the lithium ion cell with a low charge voltage are stable within the proper charge voltage range. If it is, bypass discharge is not performed. Or even if bypass discharge is performed, a cell with a low charging voltage may not reach an appropriate charging voltage range.
この結果、充電電圧が低いセルが適正な充電電圧範囲に達しないものである。そして、このような充電電圧が低いセルが存在すると、直列接続であるため組電池全体としての放電容量が、充電状態が低いセルの放電容量によって制限されるから(当該セルが所定の電圧に達すると組電池全体の放電を終了させるため)、設計通りの所定の放電時間を確保できないおそれが生じる。 As a result, a cell having a low charging voltage does not reach an appropriate charging voltage range. When such a cell having a low charging voltage exists, the discharge capacity of the assembled battery as a whole is limited by the discharge capacity of the cell having a low charging state because of the series connection (the cell reaches a predetermined voltage). Then, the discharge of the entire assembled battery is terminated), and there is a possibility that a predetermined discharge time as designed cannot be secured.
そこでこの発明は、複数の二次電池を組電池として使用する場合に、より適正に充電することを可能にする組電池の充電制御システムおよび充電制御方法を提供することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide an assembled battery charge control system and a charge control method that enable more appropriate charging when a plurality of secondary batteries are used as an assembled battery.
上記目的を達成するために請求項1に記載の発明は、二次電池が複数直列に接続された組電池の充電を制御する、組電池の充電制御システムであって、前記各二次電池の充電電圧を監視する監視手段と、前記各二次電池に設けられ、前記二次電池を個別に放電させる個別放電手段と、一部の二次電池の充電電圧が第1の所定電圧よりも低い状態が所定時間継続した場合に、前記一部の二次電池以外の全二次電池に対して前記個別放電手段を動作させる制御手段と、を備えることを特徴とする。 In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 is an assembled battery charge control system for controlling charging of an assembled battery in which a plurality of secondary batteries are connected in series, wherein each of the secondary batteries Monitoring means for monitoring the charging voltage, individual discharging means provided in each of the secondary batteries for individually discharging the secondary batteries, and charging voltages of some of the secondary batteries are lower than the first predetermined voltage Control means for operating the individual discharge means for all secondary batteries other than the partial secondary batteries when the state continues for a predetermined time.
この発明によれば、監視手段によって、各二次電池の充電電圧が監視され、一部の二次電池の充電電圧が第1の所定電圧よりも低い状態が所定時間継続すると、制御手段によって、この一部の二次電池を除くすべての二次電池に対して、個別放電手段が動作される。すなわち、一部の二次電池を除く多数の二次電池が放電し、これにより、充電電圧が低い二次電池の充電が促進される。 According to this invention, the charging voltage of each secondary battery is monitored by the monitoring means, and when the state where the charging voltage of some of the secondary batteries is lower than the first predetermined voltage continues for a predetermined time, the control means The individual discharge means is operated for all the secondary batteries except for some of the secondary batteries. That is, a large number of secondary batteries excluding some secondary batteries are discharged, and this facilitates charging of secondary batteries having a low charging voltage.
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の充電制御システムにおいて、前記制御手段は、前記個別放電手段の動作中に、前記一部の二次電池の充電電圧が前記第1の所定電圧より高い第2の所定電圧以上に達したときに、全二次電池に対する前記個別放電手段の動作を停止させる、ことを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the charge control system according to the first aspect, the control means is configured such that a charge voltage of the partial secondary batteries is the first predetermined voltage during the operation of the individual discharge means. When the voltage reaches a second predetermined voltage higher than the voltage, the operation of the individual discharge means for all the secondary batteries is stopped.
請求項3に記載の発明は、請求項1または2に記載の充電制御システムにおいて、前記制御手段は、所定時間前記個別放電手段を動作させても、前記一部の二次電池の充電電圧が前記第1の所定電圧より高い第2の所定電圧以上に達しない場合に、警報を出力する、ことを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the charge control system according to the first or second aspect, even if the control means operates the individual discharge means for a predetermined time, the charge voltage of the partial secondary battery is An alarm is output when the second predetermined voltage higher than the first predetermined voltage is not reached.
請求項4に記載の発明は、請求項1から3に記載の充電制御システムにおいて、前記制御手段は、前記個別放電手段が動作中の二次電池の充電電圧が、第3の所定電圧よりも低くなったときには、当該二次電池に対する前記個別放電手段の動作を停止させる、ことを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the charge control system according to the first to third aspects, the control means is configured such that the charging voltage of the secondary battery in which the individual discharge means is operating is higher than a third predetermined voltage. When it becomes low, the operation of the individual discharge means for the secondary battery is stopped.
請求項5に記載の発明は、二次電池が複数直列に接続された組電池の充電を制御する、組電池の充電制御方法であって、前記各二次電池の充電電圧を監視し、一部の二次電池の充電電圧が第1の所定電圧よりも低い状態が所定時間継続した場合に、前記一部の二次電池以外の全二次電池を個別に放電させる、ことを特徴とする。
The invention according to
この発明によれば、各二次電池の充電電圧が監視され、一部の二次電池の充電電圧が第1の所定電圧よりも低い状態が所定時間継続すると、この一部の二次電池を除くすべての二次電池に対して、個別に放電が行われる。すなわち、一部の二次電池を除く多数の二次電池が放電し、これにより、充電電圧が低い二次電池の充電が促進される。 According to this invention, the charging voltage of each secondary battery is monitored, and when a state where the charging voltage of some of the secondary batteries is lower than the first predetermined voltage continues for a predetermined time, Discharge is performed separately for all the secondary batteries. That is, a large number of secondary batteries excluding some secondary batteries are discharged, and this facilitates charging of secondary batteries having a low charging voltage.
請求項6に記載の発明は、請求項5に記載の充電制御方法において、前記個別の放電中に、前記一部の二次電池の充電電圧が前記第1の所定電圧より高い第2の所定電圧以上に達したときに、全二次電池に対する前記個別の放電を停止する、ことを特徴とする。 According to a sixth aspect of the present invention, in the charge control method according to the fifth aspect, during the individual discharge, a charge voltage of the some secondary batteries is higher than the first predetermined voltage. When the voltage reaches a voltage or higher, the individual discharge for all the secondary batteries is stopped.
請求項1、5に記載の発明によれば、一部の二次電池の充電電圧が低い状態(非適正充電状態)が所定時間継続すると、この一部の二次電池を除く多数の二次電池が放電される。すなわち、充電電圧が低い二次電池以外の二次電池の充電電圧が、適正な充電電圧範囲内であっても、これらの二次電池が放電されるため、充電電圧が低い二次電池の充電を促進することが可能となる。 According to the first and fifth aspects of the present invention, when a state in which the charging voltage of some of the secondary batteries is low (inappropriate charging state) continues for a predetermined time, a large number of secondary batteries excluding the some secondary batteries The battery is discharged. That is, even if the charging voltage of a secondary battery other than a secondary battery with a low charging voltage is within the appropriate charging voltage range, these secondary batteries are discharged, so charging of a secondary battery with a low charging voltage is possible. Can be promoted.
しかも、充電電圧が低い二次電池以外のすべての二次電池が放電されるため、大多数の二次電池が放電し、充電電圧が低い二次電池の充電をより促進することが可能となる。この結果、組電池全体をより適正に充電することが可能となり、組電池全体の放電容量が適正となって、設計通りの所定の放電時間を確保することができる。 In addition, since all the secondary batteries other than the secondary battery having a low charging voltage are discharged, the majority of the secondary batteries are discharged, and the charging of the secondary batteries having a low charging voltage can be further promoted. . As a result, the entire assembled battery can be more appropriately charged, the discharge capacity of the entire assembled battery becomes appropriate, and a predetermined discharge time as designed can be secured.
また、非適正充電状態が所定時間継続した場合に、その他の二次電池に対する放電が行われる。すなわち、非適正充電状態が一時的に生じた場合には、放電が行われないため、不必要な放電が回避され、充電電圧が適正な二次電池の充電状態を適正に維持することが可能となる。また、非適正充電状態が所定時間継続した時点で放電を行うことで、非適正充電状態が長時間継続することによる二次電池の過充電状態や低充電状態などを回避して、組電池全体を適正かつ早期に充電することが可能となる。 Further, when the improper charging state continues for a predetermined time, the other secondary batteries are discharged. That is, when an improper charge state occurs temporarily, no discharge is performed, so unnecessary discharge can be avoided and the charge state of the secondary battery with the proper charge voltage can be properly maintained. It becomes. In addition, by discharging when the improper charging state continues for a predetermined time, avoiding the overcharged state or low charging state of the secondary battery due to the improper charging state lasting for a long time, the entire assembled battery Can be appropriately and quickly charged.
請求項2、6に記載の発明によれば、全二次電池に対する個別放電を停止する条件が、第1の所定電圧よりも高い第2の所定電圧に設定されているため、個別放電の開始と停止を繰り返す頻度を減らすことができ、電圧が低い二次電池の充電促進を確実、十分に行うことができる。 According to the second and sixth aspects of the invention, since the condition for stopping the individual discharge for all the secondary batteries is set to the second predetermined voltage higher than the first predetermined voltage, the start of the individual discharge is started. And the frequency of repeating the stop can be reduced, and charging of a secondary battery having a low voltage can be surely and sufficiently performed.
請求項3に記載の発明によれば、低電圧以外の二次電池を所定時間放電させても、充電電圧が低い二次電池の充電電圧が所定電圧以上に達しない場合には、警報が出力されるため、迅速かつ適正な対応が可能となる。すなわち、このような場合には、充電電圧が低い二次電池に内部短絡や接続不良などの異常が存在するおそれがあり、警報が出力されることで、迅速かつ適正な充電停止や交換などが可能となるとともに、他の正常な二次電池に対する不必要な放電などを回避することが可能となる。 According to the third aspect of the present invention, if a secondary battery other than the low voltage is discharged for a predetermined time and the charging voltage of the secondary battery having a low charging voltage does not reach the predetermined voltage or higher, an alarm is output. Therefore, it is possible to respond promptly and appropriately. That is, in such a case, there is a possibility that there is an abnormality such as an internal short circuit or poor connection in a secondary battery with a low charging voltage, and an alarm is output, so that quick and proper charging stop or replacement can be performed. This makes it possible to avoid unnecessary discharge with respect to other normal secondary batteries.
請求項4に記載の発明によれば、個別放電中の二次電池の充電電圧が、第3の所定電圧よりも低くなったときには個別放電が停止されるため、二次電池が過放電するのを防止して、組電池全体の充電状態を適正に維持することが可能となる。 According to the fourth aspect of the present invention, when the charging voltage of the secondary battery during the individual discharge becomes lower than the third predetermined voltage, the individual discharge is stopped, so the secondary battery is overdischarged. Can be prevented, and the state of charge of the entire assembled battery can be properly maintained.
以下、この発明を図示の実施の形態に基づいて説明する。 The present invention will be described below based on the illustrated embodiments.
図1は、この発明の実施の形態に係るリチウムイオン組電池の充電制御システム(以下、単に「充電制御システム」という)1を直流電源システムに適用した状態を示す概略構成図である。この充電制御システム1は、単電池であるリチウムイオンセル(リチウムイオン二次電池)2が複数直列に接続されたリチウムイオン組電池20の充電を制御するシステムである。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a state in which a charging control system (hereinafter simply referred to as “charging control system”) 1 for a lithium ion battery pack according to an embodiment of the present invention is applied to a DC power supply system. This charging control system 1 is a system that controls charging of a lithium
この充電制御システム1は、主として、各リチウムイオンセル2に設けられたバイパス回路(個別放電手段)3および電圧計(監視手段)4と、単一の主スイッチ5、コントローラ(制御手段)6とを備えている。また、各バイパス回路3と各電圧計4は、それぞれコントローラ6と通信(データ伝送)可能に接続されている。
This charging control system 1 mainly includes a bypass circuit (individual discharge means) 3 and a voltmeter (monitoring means) 4 provided in each
バイパス回路3は、対応するリチウムイオンセル2への充電電流をバイパスするとともに、このリチウムイオンセル2を放電させて電圧を下げる回路である。具体的には、放電用抵抗31と放電スイッチ32とが直列に接続された回路であり、リチウムイオンセル2と並列に接続されている。そして、後述するように、通常の充電時においては、放電スイッチ32がオフ(開)状態で、コントローラ6からの閉指令を受けて放電スイッチ32をオンする(閉じる)。これにより、充電電流が放電用抵抗31側にバイパスされるとともに、負荷としての放電用抵抗31によってリチウムイオンセル2が放電し、電圧が下がるものである。従って、バイパス回路3・放電スイッチ32がオンの状態では、放電用抵抗31では、組電池20に入力された充電電流の一部が消費される。
The
電圧計4は、対応するリチウムイオンセル2に並列に接続され、充電中や放電中に限らず常時、リチウムイオンセル2の電圧を計測、監視し、計測結果をリアルタイムにコントローラ6に送信するものである。また、図示していないが、リチウムイオン組電池20の総電圧や充電電流、放電電流、および各リチウムイオンセル2の温度を測定する測定器をそれぞれ備え、これらの測定器からの測定結果が、リアルタイムにコントローラ6に送信されるようになっている。
The voltmeter 4 is connected in parallel to the corresponding
主スイッチ5は、リチウムイオン組電池20への充電電流を制御するスイッチであり、リチウムイオン組電池20に電力を供給する充電回路に設けられている。すなわち、交流直流変換器101とリチウムイオン組電池20との間(充電回路)に接続され、商用電源100からの電力が交流直流変換器101で直流に変換され、主スイッチ5を介してリチウムイオン組電池20に供給されるようになっている。この主スイッチ5は、通常時においてはオン(閉)状態となっている。
The
また、主スイッチ5と並列にバイパスダイオード7が接続されている。このバイパスダイオード7は、リチウムイオン組電池20からの電流の流れのみを許容する機能を有し、リチウムイオン組電池20へは電流が流れないようになっている。これにより、リチウムイオン組電池20からの放電が常時可能で、バイパスダイオード7を介してリチウムイオン組電池20から負荷設備102に電力が供給されるようになっている。ここで、交流直流変換器101と負荷設備102とは接続され、通常時においては、商用電源100からの電力が、交流直流変換器101で直流に変換されて、負荷設備102に供給されるようになっている。
A
コントローラ6は、各電圧計4からの計測結果に基づいて、各バイパス回路3を制御する装置である。その制御として、主としてフロート充電状態において、一部のリチウムイオンセル2の充電電圧が所定電圧よりも低い状態(非適正充電状態)が所定時間継続した場合に、この一部のリチウムイオンセル2以外の全リチウムイオンセル2に対して、バイパス回路3を動作させる制御を含む。ここで、フロート充電状態とは、組電池20の総充電電圧が所定の電圧に達し、定圧充電している状態である。また、この実施の形態では、総充電電圧をセル2の数で除算した平均充電電圧VAの±許容誤差電圧(例えば、±20mV)を、適正な充電電圧範囲とし、この電圧範囲に各セル2の充電電圧を収めるようにする。
The controller 6 is a device that controls each
具体的には、図2、3に示すように、まず、いずれかのリチウムイオンセル2の電圧がバイパス電圧VBよりも高い場合には、そのセル2のバイパス回路3をオンしてバイパス放電させる(ステップS1)。このとき、既にバイパス回路3がオンの場合には、オン状態を維持する。ここで、バイパス電圧VBとは、各セル2間で生じる充電電圧のバラツキを解消するために、バイパス放電を行う基準の電圧であり、例えば、次のように算出される。
VB=平均充電電圧VA+10mV
Specifically, as shown in FIGS. 2 and 3, first, when any of the voltages of the
V B = average charge voltage V A +10 mV
次に、上記のようにしてバイパス放電中であったリチウムイオンセル2の電圧が、平均充電電圧VA以下になった場合には、このセル2のバイパス回路3をオフしてバイパス放電を停止させる(ステップS2)。
Next, when the voltage of the
続いて、充電電圧が許容下限電圧Vmin(第1の所定電圧)よりも低いリチウムイオンセル2が存在するか否かを判断する(ステップS3)。ここで、許容下限電圧Vminとは、適正な充電電圧範囲の下限値であり、次のように算出される。
Vmin=平均充電電圧VA−20mV
Subsequently, it is determined whether or not there is a
V min = average charge voltage V A −20 mV
そして、許容下限電圧Vminよりも低いリチウムイオンセル2が存在しない場合には、メモリ上のタイマをリセットし(ステップS4)、存在する場合には、タイマをインクリメント・加算する(ステップS5)。ここで、この実施の形態では、許容下限電圧Vminよりも低いセル2ごとにタイマを設け、セル2ごとにタイマをカウントするものとする。つまり、同一のセル2で低電圧状態が継続しているか否かを監視する。そして、タイマが予め設定された第1の所定時間T1未満の場合(ステップS6で「N」の場合)には、ステップS1に戻って同様の処理を繰り返し、タイマが第1の所定時間T1以上の場合(ステップS6で「Y」の場合)には、ステップS7以降の処理に移る。ここで、第1の所定時間T1は、ステップS1およびS2によるバイパス放電をしている現状をこれ以上継続しても、低電圧のセル2の電圧が上昇しないと判断される時間、あるいは後述するステップS7のバイパス放電の効果が十分に得られる時間であり、セル2の特性、容量などによって設定される。例えば、24時間と設定される。
If there is no
ステップS7以降の処理では、まず、特定セル2(一部のセル2)以外のすべてのリチウムイオンセル2に対して、バイパス回路3をオンしてバイパス放電させる(ステップS7)。ここで、特定セル2とは、タイマが第1の所定時間T1以上経過したセル2、つまり、許容下限電圧Vminよりも低い状態が第1の所定時間T1以上継続しているセル2である。次に、バイパス放電中のリチウムイオンセル2の電圧が、平均充電電圧VA(第3の所定電圧)未満になった場合には、このセル2のバイパス回路3をオフしてバイパス放電を停止させる(ステップS8)。
In the processing after step S7, first, the
続いて、所定時間(処理サイクル時間)後に、特定セル2の充電電圧が平均充電電圧VA(第2の所定電圧)以上であるか否かを判断する(ステップS9)。このように、許容下限電圧Vminよりも高い平均充電電圧VAで判断しているのは、許容下限電圧Vminで判断すると、早期にバイパス放電が終了し(後述するようにステップS1に戻り)、再びステップS7以降の処理を繰り返す頻度が多くなるためである。つまり、電圧が低いセル2の充電促進を確実、十分に行うためである。また、この実施の形態では、平均充電電圧VAを第2の所定電圧としているが、その他の電圧、例えば、平均充電電圧VAよりも10mV低い電圧を第2の所定電圧としてもよい。
Subsequently, after a predetermined time (processing cycle time), it is determined whether or not the charging voltage of the
そして、特定セル2の充電電圧が平均充電電圧VA未満の場合には、このようなバイパス放電状態が第2の所定時間T2以上継続しているか否かを判断する(ステップS10)。ここで、第2の所定時間T2は、ステップS7のバイパス放電を行っても低電圧のセル2の電圧が上昇しない場合に、セル2の内部異常やセル2間の接続異常などのおそれがあると推定される時間、あるいは過剰なバイパス放電を回避できる時間であり、セル2の特性、容量などによって設定される。例えば、100時間と設定される。
When the charging voltage of the
そして、第2の所定時間T2を継続していない場合には、ステップS8に戻って同様の処理を繰り返し、継続している場合には、警報を出力するとともに全セル2のバイパス放電を停止させて(ステップS11)、処理を終了する。ここで、警報の出力は、コントローラ6の警報ランプを点灯させたり、管理センタのコンピュータに通報したりすることで行う。
If the second predetermined time T2 is not continued, the process returns to step S8 and the same processing is repeated. If the second predetermined time T2 is continued, an alarm is output and the bypass discharge of all the
一方、特定セル2の充電電圧が平均充電電圧VA以上の場合(ステップS9で「Y」の場合)には、バイパス放電中のすべてのセル2のバイパス回路3をオフしてバイパス放電を停止させる(ステップS12)。そして、タイマをリセットし(ステップS13)、ステップS1に戻って同様の処理を繰り返すものである。以上のような図2、3による制御は、充電中であることが前提であり、交流直流変換器101が停電して組電池20が放電を開始した場合には、すべてのバイパス放電を停止して、制御を終了させる。
On the other hand, when the charging voltage of the
次に、このような構成の充電制御システム1の作用や、この充電制御システム1による充電制御方法などについて説明する。ここで、組電池20中の1つのセル2を新たなセル(以下、「交換セル」という)2と交換した場合であって、交換セル2の電圧・充電状態(SOC:State Of Charge)が低い場合を例にして説明する。
Next, the operation of the charge control system 1 having such a configuration, a charge control method by the charge control system 1 and the like will be described. Here, when one
まず、商用電源100からの電力がリチウムイオン組電池20に供給され、電圧計4によって各リチウムイオンセル2の電圧が常時監視され、その計測結果がリアルタイムにコントローラ6に送信される。そして、いずれかのセル2の充電電圧がバイパス電圧VBよりも高い場合には、そのセル2がバイパス放電される(ステップS1)。
First, power from the
一方、交換セル2の充電電圧が許容下限電圧Vminよりも低いと(ステップS3で「Y」)、タイマがインクリメントされて(ステップS5)、ステップS1に戻る。そして、所定時間(処理サイクル時間)後に交換セル2の電圧が許容下限電圧Vmin以上になった場合には、タイマがリセットされる(ステップS4)。一方、交換セル2の電圧がまだ許容下限電圧Vmin未満の場合には、タイマがインクリメントされ(ステップS5)、このような状態が第1の所定時間T1以上継続すると(ステップS6で「Y」)、この交換セル2(特定セル2)以外のすべてのリチウムイオンセル2に対してバイパス放電(多数バイパス放電)が行われる(ステップS7)。
On the other hand, when the charging voltage of the
続いて、交換セル2の充電電圧が平均充電電圧VAよりも低く(ステップS9で「N」)、多数バイパス放電の状態が第2の所定時間T2以上継続していない場合(ステップS10で「N」)には、多数バイパス放電が継続される。一方、交換セル2の充電電圧が平均充電電圧VA以上になると(ステップS9で「Y」)、すべてのセル2のバイパス放電が停止され(ステップS12)、通常のモード(ステップS1)に戻って、同様の処理が行われる。一方、多数バイパス放電を第2の所定時間T2以上継続しても、交換セル2の充電電圧が平均充電電圧VAよりも低い場合(ステップS10で「Y」の場合)、つまり交換セル2の電圧が上昇しない場合には、上記のような警報が出力されるとともに、全セル2のバイパス放電が停止される(ステップS11)ものである。
Subsequently, when the charge voltage of the
以上のように、この充電制御システム1および充電制御方法によれば、一部のセル2(特定セル2)の充電電圧が許容下限電圧Vminよりも低い状態(非適正充電状態)が第1の所定時間T1以上継続すると、特定セル2以外のすべてのセル2がバイパス放電される。すなわち、バイパス電圧VBよりも充電電圧が高いセル2の有無にかかわらず、特定セル2以外のセル2(必ず存在するセル2)がバイパス放電されるため、充電電圧が低い特定セル2の充電を促進することが可能となる。
As described above, according to the charge control system 1 and the charge control method, the state in which the charge voltages of some of the cells 2 (specific cells 2) are lower than the allowable lower limit voltage Vmin (unsuitable charge state) is the first. For a predetermined time T1 or longer, all
しかも、特定セル2以外のすべてのセル2がバイパス放電されるため、大多数のセル2がバイパス放電し、充電電圧が低い特定セル2の充電をより促進することが可能となる。この結果、リチウムイオン組電池20全体をより適正に充電することが可能となり、組電池20全体の放電容量が適正となって、設計通りの所定の放電時間を確保することができる。
In addition, since all the
また、特定セル2の非適正充電状態が第1の所定時間T1継続した場合に、特定セル2以外のセル2に対するバイパス放電が行われる。すなわち、非適正充電状態が一時的に生じた場合には、バイパス放電が行われないため、不必要なバイパス放電が回避され、充電電圧が適正なセル2の充電状態を適正に維持することが可能となる。また、非適正充電状態が第1の所定時間T1継続した時点でバイパス放電を行うことで、非適正充電状態が長時間継続することによるセル2の過充電状態や低充電状態などを回避して、組電池20全体を適正かつ早期に充電することが可能となる。
Further, when the inappropriate charge state of the
一方、特定セル2以外のすべてのセル2を所定時間バイパス放電させても、特定セル2の充電電圧が所定電圧以上に達しない場合には、警報が出力されるため、迅速かつ適正な対応が可能となる。すなわち、このような場合には、特定セル2に内部短絡や接続不良などの異常が存在するおそれがあり、警報が出力されることで、迅速かつ適正な充電停止やセル交換などが可能となるとともに、他の正常なセル2に対する不必要な放電などを回避することが可能となる。さらに、バイパス放電中のセル2の電圧が、平均充電電圧VA未満になった場合には、このセル2のバイパス放電が停止されるため、セル2が過放電するのを防止して、組電池20全体の充電状態を適正に維持することが可能となる。
On the other hand, even if all the
以上、この発明の実施の形態について説明したが、具体的な構成は、上記の実施の形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても、この発明に含まれる。例えば、上記の実施の形態では、セル2ごとにタイマをカウントしているため、複数のセル2の電圧が低い場合には、それぞれのセル2で第1の所定時間T1が経過した時点で、多数バイパス放電が行われるが、多数バイパス放電を行う時点ですべてのセル2のタイマをクリアにしてもよい。これにより、頻繁に多数バイパス放電が行われるのを防止して、組電池20全体の電圧安定化を図ることが可能となる。
Although the embodiment of the present invention has been described above, the specific configuration is not limited to the above embodiment, and even if there is a design change or the like without departing from the gist of the present invention, Included in the invention. For example, in the above embodiment, since the timer is counted for each
さらに、多数バイパス放電を行う時点で充電電圧が許容下限電圧Vminよりも低いセル2も特定セル2とし、多数バイパス放電の対象外としてもよい。
Furthermore, the
また、セル2ごとにタイマを設けずに、1つのタイマでカウントしてもよい。すなわち、許容下限電圧Vminよりも低いセル2が発生した時点でカウントを開始し、このセル2の電圧が許容下限電圧Vmin以上となっても他のセル2の電圧が許容下限電圧Vminよりも低い場合には、カウントを継続する。このように、すべてのセル2が許容下限電圧Vmin以上になるまで同じカウントを継続してもよい。これにより、第1の所定時間T1に達する時間が早くなり、複数のセル2で電圧が低かったり、1つのセル2で電圧が頻繁に低くなる(安定しない)場合などであっても、早期に多数バイパス放電を行って、電圧が低いセル2の充電促進を早期に行うことが可能となる。
Further, it is possible to count with one timer without providing a timer for each
また、上記の実施の形態では、多数バイパス放電を所定時間行っても低電圧のセル2の電圧が上昇しない場合に、警報出力とバイパス放電の停止を行っているが、強制的に組電池20の充電を停止したり、セル2の温度上昇などの異常が検出されない限り、永続的に多数バイパス放電を行うようにしてもよい。また、ステップS8でバイパス放電を停止した後に、再びセル2の電圧が平均充電電圧VA以上になった場合に、再度バイパス放電を開始するようにしてもよい。
In the above embodiment, the alarm output and the bypass discharge are stopped when the voltage of the low-
上記の実施の形態では、バイパス回路3を、放電用抵抗31と放電スイッチ32により構成したが、これに限らず、コントローラ6からの指令により所定の電流をバイパスできる回路であれば用いることができる。
In the above embodiment, the
一方、1組のリチウムイオン組電池20を有する場合について説明したが、組電池20を複数接続した場合にも適用することができる。この場合、上記のような充電制御システム1を組電池20ごとに配設する。また、リチウムイオンセル2に限らず、直列セル間の充電状態バラツキを解消するために、広く二次電池一般に適用することができる。さらに、充電制御システム1を直流電源システムに適用した場合について説明したが、無停電電源装置(UPS:Uninterruptible Power Supply)や自動車用蓄電池などにも適用することができ、かつ、フロート充電以外にも適用することができる。すなわち、一部のセル2の充電電圧が低い状態が所定時間継続するすべてのケースに、適用することができる。
On the other hand, the case of having one set of lithium ion assembled
1 リチウムイオン組電池の充電制御システム
2 リチウムイオンセル(リチウムイオン二次電池)
20 リチウムイオン組電池
3 バイパス回路(個別放電手段)
4 電圧計(監視手段)
5 主スイッチ
6 コントローラ(制御手段)
7 バイパスダイオード
1 Lithium ion battery
20
4 Voltmeter (monitoring means)
5 Main switch 6 Controller (control means)
7 Bypass diode
Claims (6)
前記各二次電池の充電電圧を監視する監視手段と、
前記各二次電池に設けられ、前記二次電池を個別に放電させる個別放電手段と、
一部の二次電池の充電電圧が第1の所定電圧よりも低い状態が所定時間継続した場合に、前記一部の二次電池以外の全二次電池に対して前記個別放電手段を動作させる制御手段と、
を備えることを特徴とする組電池の充電制御システム。 A charge control system for an assembled battery that controls charging of the assembled battery in which a plurality of secondary batteries are connected in series,
Monitoring means for monitoring the charging voltage of each secondary battery;
An individual discharge means provided in each of the secondary batteries, for discharging the secondary battery individually;
When the state where the charging voltage of some of the secondary batteries is lower than the first predetermined voltage continues for a predetermined time, the individual discharge means is operated for all the secondary batteries other than the some secondary batteries. Control means;
A battery pack charge control system comprising:
前記各二次電池の充電電圧を監視し、
一部の二次電池の充電電圧が第1の所定電圧よりも低い状態が所定時間継続した場合に、前記一部の二次電池以外の全二次電池を個別に放電させる、
ことを特徴とする組電池の充電制御方法。 A battery pack charge control method for controlling charging of a battery pack in which a plurality of secondary batteries are connected in series,
Monitoring the charging voltage of each secondary battery,
When a state in which the charging voltage of some of the secondary batteries is lower than the first predetermined voltage continues for a predetermined time, all the secondary batteries other than the some secondary batteries are individually discharged.
A charge control method for an assembled battery.
During the individual discharge, when the charging voltage of the some secondary batteries reaches a second predetermined voltage higher than the first predetermined voltage, the individual discharge for all the secondary batteries is stopped. The charge control method for an assembled battery according to claim 5.
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JP2015012681A (en) * | 2013-06-28 | 2015-01-19 | 三洋電機株式会社 | Power source device |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002281687A (en) * | 2001-03-21 | 2002-09-27 | Denso Corp | Charging status control method and device |
JP2004112917A (en) * | 2002-09-19 | 2004-04-08 | Nissan Motor Co Ltd | Alternator controller |
JP2004349186A (en) * | 2003-05-26 | 2004-12-09 | Nec Tokin Tochigi Ltd | Battery pack |
-
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Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002281687A (en) * | 2001-03-21 | 2002-09-27 | Denso Corp | Charging status control method and device |
JP2004112917A (en) * | 2002-09-19 | 2004-04-08 | Nissan Motor Co Ltd | Alternator controller |
JP2004349186A (en) * | 2003-05-26 | 2004-12-09 | Nec Tokin Tochigi Ltd | Battery pack |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015012681A (en) * | 2013-06-28 | 2015-01-19 | 三洋電機株式会社 | Power source device |
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