JP2013149471A - 二次電池の制御装置 - Google Patents

二次電池の制御装置 Download PDF

Info

Publication number
JP2013149471A
JP2013149471A JP2012008877A JP2012008877A JP2013149471A JP 2013149471 A JP2013149471 A JP 2013149471A JP 2012008877 A JP2012008877 A JP 2012008877A JP 2012008877 A JP2012008877 A JP 2012008877A JP 2013149471 A JP2013149471 A JP 2013149471A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
secondary battery
charge
charging
discharge
voltage
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.)
Granted
Application number
JP2012008877A
Other languages
English (en)
Other versions
JP5567040B2 (ja
Inventor
Yukio Kadota
行生 門田
Yuji Okita
裕二 沖田
Asami Mizutani
麻美 水谷
Satoshi Amagi
智 天木
Yusuke Yamashita
祐介 山下
Susumu Nishida
進 西田
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.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba 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 Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP2012008877A priority Critical patent/JP5567040B2/ja
Publication of JP2013149471A publication Critical patent/JP2013149471A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5567040B2 publication Critical patent/JP5567040B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/61Types of temperature control
    • H01M10/615Heating or keeping warm
    • 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
    • H01M10/486Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte for measuring temperature
    • 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
    • H01M10/443Methods for charging or discharging in response to temperature
    • 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
    • H01M10/482Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte for several batteries or cells simultaneously or sequentially
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/63Control systems
    • H01M10/637Control systems characterised by the use of reversible temperature-sensitive devices, e.g. NTC, PTC or bimetal devices; characterised by control of the internal current flowing through the cells, e.g. by switching
    • 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
    • H02J7/34Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering
    • H02J7/342The other DC source being a battery actively interacting with the first one, i.e. battery to battery charging
    • 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

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

【課題】複数の二次電池を備えた蓄電装置において電池昇温に要する以外の電力ロスを無くし、短時間に二次電池を昇温すること。
【解決手段】本実施形態に係る二次電池の制御装置は、複数の二次電池間を接続し、互いに一方の二次電池が放電した電力によって他方の二次電池を充電する充放電手段12を備える。充放電制御手段13は、電池温度検出手段11により検出された電池温度情報が予め設定した閾値温度よりも低い場合に、複数の二次電池間で充放電手段12を用いて充電および放電を行い、充電および放電を行う二次電池および二次電池セルにおいて、電圧検出手段10により検出された電圧情報が当該二次電池の上限電圧に到達したら充電を停止して放電もしくは休止に移行し、電圧検出手段10により検出された電圧情報が当該二次電池の下限電圧に到達したら放電を停止して充電もしくは休止に移行するように充放電手段12を制御する。
【選択図】 図1

Description

本発明の実施形態は、短時間に二次電池を昇温するための二次電池の制御装置に関する。
二次電池の充電および放電動作において、低温環境下では電池のインピーダンスが大きくなり、常温で充放電できた電力やエネルギー量が低温環境下では得られなくなる。この問題に対して、二次電池の外部にヒーター装置を設置して二次電池を昇温するといった方法も採用されているが、ヒーターで電力のロスが発生することと、二次電池の外部と内部で短時間に均等に昇温できないといった課題が残る。
そこで、二次電池の温度が所定値以下にある場合は、発電機からの充電と、インバータ負荷への放電により二次電池の充放電を繰り返して電池を昇温する方法が提案されている(例えば特許文献1を参照。)。また二次電池の充放電の繰り返しを二次電池と直流コンデンサの間で実施するといった方法も提案されている。(例えば特許文献2を参照。)。
特開2003−272712号公報 特開2007−12568号公報
高機能な二次電池(特にリチウムイオン二次電池)は内部抵抗が小さいため、低温環境下で二次電池を短時間に昇温するためには、二次電池に対して強制的に大電流を充放電しなければならない。そのためには、二次電池を充電するエネルギーの確保と二次電池を放電するエネルギーの消費先が問題となる。
従来の技術では、特許文献1にて二次電池を充電するエネルギーの確保として商用電源やエンジン、二次電池を放電するエネルギーの消費先として、負荷やモータが提案されているが、この方法では二次電池の放電の際にエネルギーを捨てているだけで、ヒーターでも課題となった電力のロスが発生するといった問題が残ってしまう。また、特許文献2の二次電池の充放電エネルギーをコンデンサとの間でやり取りする方法では、電池を短時間で昇温するのに必要な大電流の充放電に対して、コンデンサの容量を相当大きくする必要があり、体積やコストの点で課題となる。
本実施形態の目的は、複数の二次電池を備えた蓄電装置において電池昇温に要する以外の電力ロスを無くし、短時間に二次電池を昇温可能な二次電池の制御装置を提供することにある。
本実施形態に係る二次電池の制御装置は、複数の二次電池を制御する装置であって、前記二次電池および二次電池セルの電圧を検出する電圧検出手段と、前記二次電池の温度を検出する温度検出手段と、前記複数の二次電池間を接続し、互いに一方の二次電池が放電した電力によって他方の二次電池を充電する充放電手段と、前記温度検出手段により検出された電池温度情報が予め設定した閾値温度よりも低い場合に、前記複数の二次電池間で前記充放電手段を用いて充電および放電を行い、前記充電および放電を行う二次電池および二次電池セルにおいて、前記電圧検出手段により検出された電圧情報が当該二次電池の上限電圧に到達したら充電を停止して放電もしくは休止に移行し、前記電圧検出手段により検出された電圧情報が当該二次電池の下限電圧に到達したら放電を停止して充電もしくは休止に移行するように前記充放電手段を制御する充放電制御手段とを具備する。
第1実施形態に係る二次電池の制御装置を示す構成図。 充放電制御手段の構成例を示す図。 充放電制御手段の昇温動作パターンを示す図。 第2実施形態に係る二次電池の制御装置を示す構成図。 第3実施形態に係る二次電池の制御装置を示す構成図。 第4実施形態に係る二次電池の制御装置を示す構成図。 充放電制御手段の制御の一例を示す図。 第5実施形態に係る充放電制御手段の制御の一例を示す図。 第6実施形態に係る充放電制御手段の制御の一例を示す図。 第7実施形態に係る充放電制御手段の制御の一例を示す図。 第8実施形態に係る充放電制御手段の制御の一例を示す図。 第9実施形態に係る充放電制御手段の制御の一例を示す図。
以下、図面を参照しながら本実施形態に係る二次電池の制御装置を説明する。
(第1実施形態)
図1は、第1実施形態に係る二次電池の制御装置を示す構成図である。図1において、この装置は、直流母線1、二次電池2、スイッチ手段3、二次電池2の電力を直流母線1と充放電するためのDC/DCコンバータ4、二次電池2および電池セルの電圧を検出する電圧検出手段5、二次電池2の温度を検出する電池温度検出手段6、二次電池2と異なる少なくとも1つの二次電池7、スイッチ手段8、二次電池7の電力を直流母線1と充放電するためのDC/DCコンバータ9、二次電池7および電池セルの電圧を検出する電圧検出手段10、二次電池7の温度を検出する電池温度検出手段11、二次電池2と二次電池7との間で充放電を行う充放電手段12、充放電手段12および各スイッチ手段3,8,14,15を制御する充放電制御手段13、二次電池2から充放電手段12を切り離すためのスイッチ手段14、二次電池7から充放電手段12を切り離すためのスイッチ手段15、および昇温開始信号16を有する。
二次電池2は、スイッチ手段3およびDC/DCコンバータ4を介して直流母線1と接続される。通常の電池利用においては、スイッチ手段3をオンし、DC/DCコンバータ4が二次電池2の充電および放電を制御する。同様に、二次電池7においても、二次電池7はスイッチ手段8およびDC/DCコンバータ9を介して直流母線1と接続される。こちらも通常の電池利用においては、スイッチ手段8をオンし、DC/DCコンバータ9が二次電池7の充電および放電を制御する。
充放電手段12は、一方でスイッチ手段14を介して二次電池2と接続し、もう一方でスイッチ手段15を介して二次電池7と接続する。充放電手段12を制御する充放電制御手段13は、二次電池2の電圧検出手段5が検出した電圧情報と電池温度検出手段6が検出した電池温度情報とを取り込み、また二次電池7の電圧検出手段10が検出した電圧情報と電池温度検出手段11が検出した電池温度情報とを取り込む。
充放電制御手段13に昇温開始信号16が入力されると、充放電制御手段13は電池温度検出手段6が検出した電池温度情報および電池温度検出手段11が検出した電池温度情報を予め設定した低温の閾値温度と比較する。電池温度情報が低温の閾値温度よりも低い場合には、充放電制御手段13は、スイッチ手段3とスイッチ手段8をオフし、スイッチ手段14とスイッチ手段15をオンして、二次電池2および二次電池7を直流母線1から切り離して充放電手段12と接続する。
図2に充放電手段12の回路構成の一例を示す。充放電手段12は、リアクトル17、コンデンサ18,19、半導体素子20,21を有する。図2において、図1と同一部分には同一符号を付し、詳しい説明を省略する。
充放電手段12は、二次電池2から見て、二次電池2を充電するための半導体素子20と、二次電池2を放電するための半導体素子21を備え、リアクトル17は充放電に伴うエネルギー蓄積の役割を担う。また、充放電手段12の二次電池2側にはコンデンサ18を接続し、二次電池7側にはコンデンサ19を接続することで、二次電池2および二次電池7に生じる電流リプルの低減を図っている。なお、コンデンサ18およびコンデンサ19を導入すると、スイッチ手段14またはスイッチ手段15の投入時に二次電池からコンデンサへと突入電流が流れることがある。この突入電流が過大だとスイッチ手段等を損傷するおそれがあるため、スイッチ手段14およびスイッチ手段15と並列にスイッチ手段と抵抗器を直列に接続して構成する突入電流防止回路をさらに備え、スイッチ手段14およびスイッチ手段15の投入前に突入電流防止回路をオンしてコンデンサ18,19をプリチャージしてからスイッチ手段14およびスイッチ手段15をオンする機構を備えることもある。
充放電制御手段13は、昇温開始信号16と電池温度検出手段6および電池温度検出手段11が検出した電池温度情報とに基づいて充放電制御信号を生成し、充放電手段12へ充放電制御信号を出力する。充放電手段12は、充放電制御手段13からの充放電信号に従って半導体素子20をオン・オフして二次電池2を充電かつ二次電池7を放電して電力のやり取りを行う。また半導体素子21をオン・オフして二次電池2を放電かつ二次電池7を充電して電力のやり取りを行う。二次電池2からみて一方的に充電または放電が継続すると二次電池の電力はいずれ二次電池の上限電圧または下限電圧に到達し、それ以上に充電もしくは放電が出来なくなる。そこで、充放電制御手段13は電圧検出手段5が検出した電圧情報と電圧検出手段10が検出した電圧情報とを入力し、これら電圧情報が二次電池2または二次電池7の上限電圧に到達したら充電を停止して放電もしくは休止に移行し、これら電圧情報が二次電池2または二次電池7の下限電圧に到達したら放電を停止して充電もしくは休止に移行する。
図3に、充放電制御手段13の昇温動作パターンの一例を示す。充放電制御手段13は、昇温開始信号を受けると、二次電池2および二次電池7の温度T0が低温の閾値温度より低い場合に昇温動作を開始する。例えば、先ず、二次電池2の充電および二次電池7の放電を開始し、電圧検出手段5が検出した電圧情報が上限電圧に到達または電圧検出手段10が検出した電圧情報が下限電圧に到達すると、二次電池2の放電および二次電池7の充電に切り替える。電圧検出手段5が検出した電圧情報が下限電圧に到達または電圧検出手段10が検出した電圧情報が上限電圧に到達すると、二次電池2の充電および二次電池7の放電に切り替える。充放電制御手段13は、二次電池2または二次電池7が目的温度T1に到達したら昇温動作を停止する。
このように第1実施形態によれば、二次電池が低温環境下でインピーダンスが上昇した場合に、他の二次電池との間で大電流を充放電することで、電力ロス無く電池を短時間で昇温することができ、二次電池のインピーダンスを低減して出力電力およびエネルギー量を改善することができる。
(第2実施形態)
図4は、第2実施形態に係る二次電池の制御装置を示す構成図である。第2実施形態は、上記図1の構成に、電力供給手段22と、DC/DCコンバータ4を制御する制御手段23と、DC/DCコンバータ9を制御する制御手段24とをさらに追加するものである。なお、電力供給手段22は商用電源や分散電源でも構成できるし、発電機であっても良い。図4において、上記図1と同一部分には同一符号を付し、詳しい説明を省略する。
電力供給手段22は、DC/DCコンバータ4を介して二次電池2と接続され、制御手段23の制御のもとでDC/DCコンバータ4を駆動して電力供給手段22が発生する電力を二次電池2に移動して二次電池2を充電することができる。同様に、電力供給手段22はDC/DCコンバータ9を介して二次電池7と接続され、制御手段24の制御のもとでDC/DCコンバータ9を駆動して電力供給手段22が発生する電力を二次電池7に移動して二次電池7を充電することができる。
二次電池2の充電状態を判定する充電状態判定手段は、DC/DCコンバータ4を制御する制御手段23に備えられ、二次電池2の電圧検出手段5により検出された電圧情報と電池温度検出手段6により検出された電池温度情報から電池のエネルギー残量(SOC)を推定し充電状態情報を生成する。制御手段23で生成された充電状態情報は、充放電制御手段13に送信される。充放電制御手段13は、その充電状態情報が予め設定した閾値よりも低い場合は、制御手段23によりDC/DCコンバータ4を駆動して電力供給手段22が発生する電力を二次電池2に移動して二次電池7を充電する。
二次電池7の充電状態を判定する充電状態判定手段は、DC/DCコンバータ9を制御する制御手段24に備えられ、二次電池7の電圧検出手段10により検出された電圧情報と電池温度検出手段11により検出された電池温度情報から電池のエネルギー残量(SOC:State of Charge)を推定し充電状態情報を生成する。充放電制御手段13は、制御手段23から送られてくる充電状態情報が予め設定した閾値よりも低い場合は、DC/DCコンバータ9を駆動して電力供給手段22が発生する電力を二次電池7に移動して二次電池7を充電する。
このように第2実施形態によれば、二次電池2と二次電池7の間で充放電手段12を用いて充放電して二次電池を昇温する際に、二次電池2と二次電池7のエネルギーが少ない場合は、予め二次電池を充電して放電動作に対して十分なエネルギーを蓄積することができる。
(第3実施形態)
図5は、第3実施形態に係る二次電池の制御装置を示す構成図である。第3実施形態は、上記図4の構成に、スイッチ手段25、および電力消費手段26を追加するものである。電力消費手段26は抵抗やモータ等の負荷装置でも構成できる。図5において、上記図4と同一部分には同一符号を付し、詳しい説明を省略する。
電力消費手段26は、スイッチ手段25を介して直流母線1と接続される。二次電池2の充電状態を判定する充電状態判定手段は、DC/DCコンバータ4を制御する制御手段23に備えられ、二次電池2の電圧検出手段5により検出された電圧情報と電池温度検出手段6により検出された電池温度情報から二次電池2のエネルギー残量(SOC)を推定し充電状態情報を生成する。充放電制御手段13は、制御手段23から送られてくる充電状態情報が予め設定した閾値よりも高い場合は、スイッチ手段25をオンして電力消費手段26を直流母線1と接続して電力消費先を確保し、制御手段23によりDC/DCコンバータ4を駆動して二次電池2の電力を電力消費手段26で消費するよう放電を行う。
また、二次電池7の充電状態を判定する充電状態判定手段は、DC/DCコンバータ9を制御する制御手段24に備えられ、二次電池7の電圧検出手段10により検出された電圧情報と電池温度検出手段11により検出された電池温度情報から二次電池7のエネルギー残量(SOC)を推定し充電状態情報を生成する。充放電制御手段13は、制御手段23から送られてくる充電状態情報が予め設定した閾値よりも高い場合は、スイッチ手段25をオンして電力消費手段26を直流母線1と接続して電力消費先を確保し、制御手段23によりDC/DCコンバータ4を駆動して二次電池2の電力を電力消費手段26で消費するよう放電を行う。
このように第3実施形態によれば、二次電池2と二次電池7の間で充放電手段12を用いて充放電して二次電池を昇温する際に、二次電池2と二次電池7のエネルギーが多い場合は、予め二次電池を放電して充電動作に対してエネルギーを蓄積できる余力を電池に与えることができる。
(第4実施形態)
図6は、第4実施形態に係る二次電池の制御装置を示す構成図である。第4実施形態は、上記図2の構成に、二次電池2の充放電電流を計測する電流検出手段27と、二次電池7の充放電電流を計測する電流検出手段28を追加するものである。図7は、図6の構成における充放電制御手段13の制御の一例を示したものである。図7に示すように、充放電制御手段13は、二次電池2の充放電電流を制御するための電流指令値29、二次電池7の充放電電流を制御するための電流指令値30、加算器31,32、制御する対象の電流情報を切り替える切替え手段33、制御ゲイン34、および、半導体素子20と半導体素子21とをオン・オフするゲート信号を発生するゲート信号発生手段35を含む。なお、第4実施形態では、電流指令値29及び電流指令値30は予め設定されているものとする。
第4実施形態の動作について、図6および図7を参照して説明する。電流検出手段27は二次電池2の充放電電流を計測し、その電流情報は加算器31へ出力される。加算器31は、二次電池2の充放電電流を制御するための電流指令値29と電流検出手段27が検出した電流情報を入力して、両者から偏差を求める。また電流検出手段28は二次電池7の充放電電流を計測し、その電流情報は加算器32へと出力される。加算器32では、二次電池7の充放電電流を制御するための電流指令値30と電流検出手段28が検出した電流情報を入力して、両者から偏差を求める。
切替え手段33は充放電手段12が制御すべき二次電池によって切替えを行い、制御すべき二次電池の電流情報と電流指令値とから求めた電流偏差情報を制御ゲイン34に出力する。電流偏差情報は制御ゲイン34にてゲインをかけられ、ゲート信号発生手段35へと送られて半導体素子20および半導体素子21を駆動するための信号を生成し、半導体素子20および半導体素子21へ出力される。
すなわち第4実施形態では、電流検出手段27が検出した電流情報と予め設定された電流指令値との偏差を求め、この偏差に基づいて充放電電流が電流指令値に一致するよう充放電を行うように制御するものである。このように第4実施形態によれば、二次電池の充放電電流を制御して昇温のための充電もしくは放電を行うことができ、二次電池への過電流の発生を回避して、大電流での充放電が可能となる。
(第5実施形態)
第5実施形態は、上記第4実施形態の図6と同一構成で、充放電制御手段13の制御が異なるものである。図8は、第5実施形態に係る充放電制御手段13の制御の一例を示したものである。図8に示すように、充放電制御手段13は、加算器31、制御ゲイン34、半導体素子20と半導体素子21とをオン・オフするゲート信号を発生するゲート信号発生手段35、充電状態判定手段36、レベル判定手段37、上限レベル値38、下限レベル値39、タイマー40、タイマー40をオン・オフするスイッチ手段41、放電用電流指令値42、充電用電流指令値43、および切替え手段44を含む。
図8において、昇温を行う電池として二次電池2を選択した場合、充電状態判定手段36は、電圧検出手段5から電圧情報と、電池温度検出手段6から検出された電池温度情報と、電流検出手段27から検出された電流情報とを入力し、二次電池2の充電状態を判定し、充電状態情報をレベル判定手段37に入力する。レベル判定手段37は、充電状態情報と予め設定した上限レベル値38および下限レベル値39との比較を行い、充電状態情報が上限レベル値38よりも小さくかつ下限レベル値39よりも大きい場合にはスイッチ手段41をオンしてタイマー40の出力をオンにする。一方、レベル判定手段37は、充電状態情報が上限レベル値38よりも大きい場合または下限レベル値39よりも小さい場合はスイッチ手段41をオフしてタイマー40の出力をオフする。
切替え手段44は、放電用電流指令値42と充電用電流指令値43を入力し、タイマー40からの信号がスイッチ手段41でオンとなっているときには、タイマー出力に従ってある一定時間毎に放電用電流指令値42と充電用電流指令値43とが交互に出力されるよう信号の切替えを行う。この電流検出手段27が検出した電流情報と電流指令値から加算器31で偏差を求め電流偏差情報として出力し、電流偏差情報は制御ゲイン34にてゲインをかけられ、ゲート信号発生手段35へと送られて半導体素子20および半導体素子21を駆動するための信号を生成し、半導体素子20および半導体素子21へと出力される。
このように第5実施形態によれば、例えば昇温を行う二次電池の充電状態(SOC)が40%で、SOCの上限レベル値80%と下限レベル値20%の間にあるとき、放電用電流指令値42(例えば10A)と充電用電流指令値43(例えば10A)を例えば10秒間ごとに切替えながら出力して二次電池を充放電することで、特に複雑な充放電制御を必要とせず、簡単に二次電池を充放電して昇温することが可能となる。
(第6実施形態)
図9は、第6実施形態に係る充放電制御手段13の制御の一例を示したものである。図9に示すように、第6実施形態は、上記第5実施形態において、充電状態判定手段36が判定した充電状態情報を放電用電流指令値42と充電用電流指令値43で受けて、充電状態情報に応じて放電用電流指令値42や充電用電流指令値43の変更を行うようにするものである。
このように第6実施形態によれば、例えば昇温を行う二次電池の充電状態(SOC)が30%で、SOCの上限レベル値80%と下限レベル値20%の間にあるとき、放電余力は10%(=充電状態:30%−下限レベル値:20%)であることから、しばらくの期間は放電用電流指令値42(例えば5A)と充電用電流指令値43(例えば10A)を10秒間ごとに切替えながら出力して充電状態を50%に近づける。そして、二次電池の充電状態がある程度50%に近づいたら放電用電流指令値42(例えば10A)と充電用電流指令値43(例えば10A)を10秒間ごとに切替えながら出力して二次電池を充放電することで、特に複雑な充放電制御を必要とせず、簡単に二次電池を充放電して迅速に昇温することが可能となる。
(第7実施形態)
図10は、第7実施形態に係る充放電制御手段13の制御の一例を示したものであり、図7において、データ換算手段45を追加したものである。
図10では、昇温のために充放電を行う電池として二次電池2を選択した場合に、電池温度検出手段6から電池温度情報を入力して、データ換算手段45で電池温度情報から電流指令値29を生成する。
このように第7実施形態によれば、例えば二次電池が昇温してインピーダンスが低減するにしたがって充放電電流を増加させることができ、充放電電流を最適化して充放電時間の短縮を図ることができる。
(第8実施形態)
図11は、第7実施形態に係る充放電制御手段13の制御の一例を示したものであり、図7において、データ換算手段45と除算器46を追加したものである。
図11では、昇温のために充放電を行う電池として二次電池2を選択した場合に、電圧検出手段5からの電圧情報と、電流検出手段27からの電流情報とを除算器46に入力し、電圧値を電流値で割ってインピーダンス値を求める。このインピーダンス値をデータ換算手段45に入力してインピーダンス値に適した電流指令値29を生成する。
このように第8実施形態によれば、電池温度の上昇に伴って減少する電池インピーダンスに適した充放電電流を電流指令値とすることができ、充放電時間の短縮を図ることができる。
(第9実施形態)
図12は、第9実施形態に係る充放電制御手段13の制御の一例を示したものであり、図7において、タイマー40とデータ換算手段45を追加したものである。
充放電動作開始からスタートするタイマー40の時間情報をデータ換算手段45に入力し、時間の経過にしたがって除々に電流指令値29を増加するように制御を行う。
このように第9実施形態によれば、電流指令値の生成において電圧・電流を検出することなく経過時間のみを電流生成の基準にすればよく、簡易な構成で電流指令値を増加することができる。
なお、いくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
1…直流母線、2…二次電池、3…スイッチ手段、4…DC/DCコンバータ、5…電圧検出手段、6…電池温度検出手段、7…二次電池、8…スイッチ手段、9…DC/DCコンバータ、10…電圧検出手段、11…電池温度検出手段、12…充放電手段、13…充放電制御手段、14…スイッチ手段、15…スイッチ手段、16…昇温開始信号、17…リアクトル、18…コンデンサ、19…コンデンサ、20…半導体素子、21…半導体素子、22…電力供給手段、23…制御手段(充電状態判定手段)、24…制御手段(充電状態判定手段)、25…スイッチ手段、26…電力消費手段、27…電流検出手段、28…電流検出手段、29…電流指令値、30…電流指令値、31…加算器、32…加算器、33…切替え手段、34…制御ゲイン、35…ゲート信号発生手段、36…充電状態判定手段、37…レベル判定手段、38…上限レベル値、39…下限レベル値、40…タイマー、41…スイッチ手段、42…放電用電流指令値、43…充電用電流指令値、44…切替え手段、45…データ換算手段、46…減算器。

Claims (9)

  1. 複数の二次電池を制御する装置であって、
    前記二次電池および二次電池セルの電圧を検出する電圧検出手段と、
    前記二次電池の温度を検出する温度検出手段と、
    前記複数の二次電池間を接続し、互いに一方の二次電池が放電した電力によって他方の二次電池を充電する充放電手段と、
    前記温度検出手段により検出された電池温度情報が予め設定した閾値温度よりも低い場合に、前記複数の二次電池間で前記充放電手段を用いて充電および放電を行い、前記充電および放電を行う二次電池および二次電池セルにおいて、前記電圧検出手段により検出された電圧情報が当該二次電池の上限電圧に到達したら充電を停止して放電もしくは休止に移行し、前記電圧検出手段により検出された電圧情報が当該二次電池の下限電圧に到達したら放電を停止して充電もしくは休止に移行するように前記充放電手段を制御する充放電制御手段と
    を具備することを特徴とする二次電池の制御装置。
  2. 前記複数の二次電池に電力を供給する電力供給手段と、
    前記二次電池の充電状態を判定する充電状態判定手段とをさらに具備し、
    前記充放電制御手段は、前記充電状態判定手段により判定された充電状態情報が予め設定した閾値よりも低い場合に、前記電力供給手段から当該二次電池に電力を供給し当該二次電池を充電することを特徴とする請求項1に記載の二次電池の制御装置。
  3. 前記複数の二次電池の電力を消費する電力消費手段と、
    前記二次電池の充電状態を判定する充電状態判定手段とをさらに具備し、
    前記充放電制御手段は、前記充電状態判定手段により判定された充電状態情報が予め設定した閾値よりも高い場合に、前記電力消費手段で当該二次電池の電力を消費して当該二次電池を放電させることを特徴とする請求項1または2に記載の二次電池の制御装置。
  4. 前記充放電手段は、前記二次電池の充放電電流を検出する電流検出手段を備え、
    前記充放電制御手段は、前記電流検出手段が検出した電流情報と予め設定された電流指令値との偏差に基づいて、前記充放電電流が前記電流指令値に一致するよう充放電を行うことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の二次電池の制御装置。
  5. 前記二次電池の充電状態を判定する充電状態判定手段をさらに具備し、前記充電状態判定手段が判定した充電状態情報が予め設定した範囲内にあるとき、一定時間毎に前記電流指令値を切替えて当該二次電池の充電と放電を交互に繰り返すことを特徴とする請求項4に記載の二次電池の制御装置。
  6. 前記二次電池の充電状態を判定する充電状態判定手段をさらに具備し、前記充電状態判定手段が判定した充電状態情報に応じて前記電流指令値の大きさを変更することを特徴とする請求項4または5に記載の二次電池の制御装置。
  7. 前記温度検出手段が検出した電池温度情報に基づいて前記電流指令値を変更させることを特徴とする請求項4または5に記載の二次電池の制御装置。
  8. 充電時または放電時に前記電圧検出手段が検出した電圧情報を、前記電流検出手段が検出した電流情報で割ってインピーダンス情報を求め、前記インピーダンス情報に応じて前記電流指令値を変更することを特徴とする請求項4または5に記載の二次電池の制御装置。
  9. 充放電動作開始からの経過時間に応じて前記電流指令値を増加させることを特徴とする請求項4または5に記載の二次電池の制御装置。
JP2012008877A 2012-01-19 2012-01-19 二次電池の制御装置 Active JP5567040B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012008877A JP5567040B2 (ja) 2012-01-19 2012-01-19 二次電池の制御装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012008877A JP5567040B2 (ja) 2012-01-19 2012-01-19 二次電池の制御装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2013149471A true JP2013149471A (ja) 2013-08-01
JP5567040B2 JP5567040B2 (ja) 2014-08-06

Family

ID=48428314

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012008877A Active JP5567040B2 (ja) 2012-01-19 2012-01-19 二次電池の制御装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5567040B2 (ja)

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015099138A1 (ja) * 2013-12-26 2015-07-02 川崎重工業株式会社 蓄電デバイスの温度制御装置
JP2015220082A (ja) * 2014-05-16 2015-12-07 株式会社オートネットワーク技術研究所 蓄電装置
FR3025664A1 (fr) * 2014-09-10 2016-03-11 Continental Automotive France Procede d'aide au demarrage d'un moteur thermique d'un vehicule automobile
JP2016181327A (ja) * 2015-03-23 2016-10-13 三菱電機株式会社 蓄電システム
JP2017118741A (ja) * 2015-12-25 2017-06-29 株式会社デンソー 制御装置
CN108501746A (zh) * 2018-03-29 2018-09-07 吉利汽车研究院(宁波)有限公司 电池包加热方法、装置及系统
WO2019230158A1 (ja) * 2018-05-31 2019-12-05 住友電気工業株式会社 二次電池昇温装置、コンピュータプログラム及び二次電池昇温方法
CN111162351A (zh) * 2019-12-30 2020-05-15 浙江吉智新能源汽车科技有限公司 一种动力电池自加热方法及其系统及汽车
CN111211381A (zh) * 2020-01-06 2020-05-29 科华恒盛股份有限公司 一种锂电池在低温下的放电控制方法及装置
JP2020177840A (ja) * 2019-04-19 2020-10-29 トヨタ紡織株式会社 二次電池の昇温方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005332777A (ja) * 2004-05-21 2005-12-02 Fuji Heavy Ind Ltd バッテリのウォームアップ制御装置
JP2008029171A (ja) * 2006-07-25 2008-02-07 Toyota Motor Corp 電源システムおよびそれを備えた車両、蓄電装置の昇温制御方法、ならびに蓄電装置の昇温制御をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体
JP2008109756A (ja) * 2006-10-24 2008-05-08 Toyota Motor Corp 電源システムおよびそれを備えた車両、電源システムの制御方法、ならびに電源システムの制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体
JP2010093871A (ja) * 2008-10-03 2010-04-22 Denso Corp バッテリの昇温制御装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005332777A (ja) * 2004-05-21 2005-12-02 Fuji Heavy Ind Ltd バッテリのウォームアップ制御装置
JP2008029171A (ja) * 2006-07-25 2008-02-07 Toyota Motor Corp 電源システムおよびそれを備えた車両、蓄電装置の昇温制御方法、ならびに蓄電装置の昇温制御をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体
JP2008109756A (ja) * 2006-10-24 2008-05-08 Toyota Motor Corp 電源システムおよびそれを備えた車両、電源システムの制御方法、ならびに電源システムの制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体
JP2010093871A (ja) * 2008-10-03 2010-04-22 Denso Corp バッテリの昇温制御装置

Cited By (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3089256A4 (en) * 2013-12-26 2017-08-16 Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha Temperature control apparatus for electricity storage device
WO2015099138A1 (ja) * 2013-12-26 2015-07-02 川崎重工業株式会社 蓄電デバイスの温度制御装置
US9975447B2 (en) 2013-12-26 2018-05-22 Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha Temperature control apparatus for electricity storage device for use in electricity storage system including electricity storage devices
JP2015220082A (ja) * 2014-05-16 2015-12-07 株式会社オートネットワーク技術研究所 蓄電装置
WO2016037685A1 (fr) * 2014-09-10 2016-03-17 Continental Automotive France Procédé d'aide au démarrage d'un moteur thermique d'un véhicule automobile
KR20170052653A (ko) * 2014-09-10 2017-05-12 콘티넨탈 오토모티브 프랑스 자동차의 연소 엔진의 시동을 보조하는 방법
CN106797135A (zh) * 2014-09-10 2017-05-31 法国大陆汽车公司 用于辅助机动车辆的热机的起动的方法
CN106797135B (zh) * 2014-09-10 2020-05-19 法国大陆汽车公司 用于辅助机动车辆的热机的起动的方法
FR3025664A1 (fr) * 2014-09-10 2016-03-11 Continental Automotive France Procede d'aide au demarrage d'un moteur thermique d'un vehicule automobile
KR102466647B1 (ko) 2014-09-10 2022-11-11 콘티넨탈 오토모티브 프랑스 자동차의 연소 엔진의 시동을 보조하는 방법
US10519919B2 (en) 2014-09-10 2019-12-31 Continental Automotive France Method to assist with the starting of a motor vehicle combustion engine
JP2016181327A (ja) * 2015-03-23 2016-10-13 三菱電機株式会社 蓄電システム
JP2017118741A (ja) * 2015-12-25 2017-06-29 株式会社デンソー 制御装置
CN108501746A (zh) * 2018-03-29 2018-09-07 吉利汽车研究院(宁波)有限公司 电池包加热方法、装置及系统
CN108501746B (zh) * 2018-03-29 2020-07-07 吉利汽车研究院(宁波)有限公司 电池包加热方法、装置及系统
WO2019230158A1 (ja) * 2018-05-31 2019-12-05 住友電気工業株式会社 二次電池昇温装置、コンピュータプログラム及び二次電池昇温方法
JP2020177840A (ja) * 2019-04-19 2020-10-29 トヨタ紡織株式会社 二次電池の昇温方法
JP7352133B2 (ja) 2019-04-19 2023-09-28 トヨタ紡織株式会社 二次電池の昇温方法
CN111162351A (zh) * 2019-12-30 2020-05-15 浙江吉智新能源汽车科技有限公司 一种动力电池自加热方法及其系统及汽车
CN111211381A (zh) * 2020-01-06 2020-05-29 科华恒盛股份有限公司 一种锂电池在低温下的放电控制方法及装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP5567040B2 (ja) 2014-08-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5567040B2 (ja) 二次電池の制御装置
TWI594540B (zh) 蓄電系統及電源系統
RU2662864C2 (ru) Аккумуляторная система
US9209637B2 (en) Battery control apparatus
JP5614085B2 (ja) 電源装置
US20130021000A1 (en) Charge and discharge control apparatus
JP5835136B2 (ja) 車載充電制御装置
JP6639686B2 (ja) セルバランシングシステム及び制御方法
JP2014157778A (ja) 充放電システム
JP5981777B2 (ja) 充電システムおよび充電方法
JP2013176251A (ja) 電源装置
JP6081320B2 (ja) 電源装置、及び組電池の制御方法及び制御プログラム
JP2012214060A (ja) プレヒート用電源供給システム
JP2012249369A (ja) 二次電池電力供給起動回路及びセルバランス装置
US20130134784A1 (en) Ping-Pong Type Battery Management system
JP2014075297A (ja) 蓄電システム
EP3081425A1 (en) Vehicle power management device
JP2014054143A (ja) 電源装置、充電方法及びプログラム
WO2016059720A1 (ja) 充放電制御装置
JP2015220956A (ja) 充電装置
JP6426014B2 (ja) 双方向インバータおよびそれを用いた蓄電システム
JP2010041826A (ja) Ac−dcコンバータおよびそれを用いる電子機器
JP2009207328A (ja) 電源装置
JP2013070547A (ja) 電力変換装置
JP2014079121A (ja) 蓄電システム

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20130918

RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20131205

RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20131212

RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20131219

RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20131226

RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20140109

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20140130

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20140204

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20140407

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20140520

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20140618

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 5567040

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151