JP2013183555A - Cell balance device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a cell balance device of an active system, suppressing an increase of the number of taps caused by an increased number of series connections of a plurality of battery cells provided in a battery pack, and suppressing dispersion between the taps.SOLUTION: The cell balance device includes: a battery pack having battery stacks, including a plurality of serially connected battery cells, that are connected in series; a plurality of primary coils connected in parallel with the battery pack; a plurality of secondary coils connected in parallel with each battery cell; and each switching circuit connected in series with each of the plurality of primary coils. The plurality of secondary coils connected to the plurality of battery cells constituting the battery stack are transformer coupled with one primary coil. Also, each of the plurality of primary coils is transformer coupled with a different secondary coil. With this, by switching the switching circuit connected to the primary coil, there is configured a transformer coupling circuit capable of equalizing cell battery voltages of the plurality of battery cells in each battery stack.

Description

本発明は、組電池を構成する複数の電池セルの電圧を均等化するセルバランス装置に関し、特には、トランスを介して各電池セルの間で電力の受け渡しをするアクティブ方式のセルバランス装置に関する。   The present invention relates to a cell balance device that equalizes the voltages of a plurality of battery cells constituting an assembled battery, and more particularly to an active type cell balance device that transfers power between battery cells via a transformer.

ハイブリッド車や電気自動車等に搭載されるリチウムイオン電池等の電池セルは、高電圧を得るために、複数の電池セルを直列接続した組電池として用いられている。
このような組電池を構成する各電池セルの電圧(以下、セル電圧という。)がばらつくと、電池セルの劣化が加速的に進行したり、利用可能なエネルギ量が低下したりする。したがって、各セル電圧は均等であることが望ましい。しかし、各電池セルの容量、内部抵抗及び自己放電率等が不均一であることに起因して、各セル電圧にばらつきが発生することがある。そこで、従来から、各セル電圧を均等化するためのセルバランス装置を用いて、各セル電圧のばらつきを解消することが提案されている。
A battery cell such as a lithium ion battery mounted on a hybrid vehicle or an electric vehicle is used as an assembled battery in which a plurality of battery cells are connected in series in order to obtain a high voltage.
When the voltage of each battery cell constituting such an assembled battery (hereinafter referred to as cell voltage) varies, the deterioration of the battery cell proceeds at an accelerated rate or the amount of available energy decreases. Therefore, it is desirable that each cell voltage is equal. However, the cell voltage may vary due to non-uniform capacity, internal resistance, self-discharge rate, and the like of each battery cell. Thus, conventionally, it has been proposed to eliminate variations in cell voltages using a cell balance device for equalizing the cell voltages.

そして、セルバランス装置の構成としては、従来から、各電池セルにスイッチと抵抗とを接続しておき、各電池セルの中で電圧の高い電池セルがある場合に、その電池セルを放電させることで、各電池セルの電圧を均等化するパッシブ方式が用いられている。しかし、パッシブ方式は原理的に電池セルの余分な電力を放電することになるので、電力を無駄に消費してしまうことになる。そこで、トランスを介して各電池セルの間で電力の受け渡しをすることで、各電池セルの電圧を均等化するアクティブ方式のセルバランス装置が注目されている。   As a configuration of the cell balance device, conventionally, a switch and a resistor are connected to each battery cell, and when there is a battery cell having a high voltage in each battery cell, the battery cell is discharged. Thus, a passive method for equalizing the voltage of each battery cell is used. However, since the passive method in principle discharges excess power from the battery cell, power is wasted. In view of this, attention has been focused on an active cell balance device that equalizes the voltage of each battery cell by transferring power between the battery cells via a transformer.

ただし、従来のアクティブ方式のセルバランス装置では、トランスの各タップにそれぞれ電池セルが1つずつ接続されるので、セルの直列数が増えると、トランスのタップ数が増える。そして、トランスのタップ数が増えるのにともなって、従来のアクティブ方式のセルバランス装置では、タップ間のばらつきが大きくなる、及び、トランス結合回路の体格が増大してしまうという問題があった。   However, in the conventional active type cell balance device, one battery cell is connected to each tap of the transformer, so that the number of taps of the transformer increases as the number of series cells increases. As the number of taps in the transformer increases, the conventional active cell balance device has a problem in that variation between taps increases and the size of the transformer coupling circuit increases.

また、セルバランス装置に関する技術に関しては、下記の特許文献1〜3等に開示されている。   Moreover, the technique regarding a cell balance apparatus is disclosed by the following patent documents 1-3.

特開2001−136660号公報JP 2001-136660 A 特開2002−223528号公報JP 2002-223528 A 特開2004−080992号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2004-080992

本発明は、アクティブ方式のセルバランス装置において、組電池の備える複数の電池セルの直列数の増大による、トランスのタップ数の増大、及び、タップ間のバラツキを抑制することを目的とする。   An object of the present invention is to suppress an increase in the number of taps of a transformer and variations between taps due to an increase in the number of battery cells included in an assembled battery in an active cell balance device.

上述した課題を解決するため、本発明のセルバランス装置は、複数の電池セルを直列接続した電池スタックを直列に複数接続した組電池が有する各電池セルのセル電圧を均等化するセルバランス装置において、互いに並列、かつ、前記組電池に並列接続された複数の1次コイルと、前記各電池セルに並列接続された複数の2次コイルと、前記複数の1次コイルの各々に直列接続されたスイッチング回路と、を備え、前記電池スタックを構成する前記複数の電池セルに接続された前記複数の2次コイルは、それぞれ前記複数の1次コイルのうちの1個の1次コイルとトランス結合し、前記複数の1次コイルは、それぞれ別々の前記電池スタックを構成する前記複数の電池セルに接続された複数の2次コイルとトランス結合することを特徴とする。   In order to solve the above-described problem, the cell balance device of the present invention is a cell balance device that equalizes the cell voltage of each battery cell included in a battery pack in which a plurality of battery stacks in which a plurality of battery cells are connected in series is included. A plurality of primary coils connected in parallel to each other and in parallel to the assembled battery, a plurality of secondary coils connected in parallel to each battery cell, and each of the plurality of primary coils connected in series. And a plurality of secondary coils connected to the plurality of battery cells constituting the battery stack are respectively transformer-coupled to one primary coil of the plurality of primary coils. The plurality of primary coils are transformer-coupled to a plurality of secondary coils connected to the plurality of battery cells that constitute the separate battery stacks.

本発明によれば、アクティブ方式のセルバランス装置において、組電池の備える複数の電池セルの直列数の増大による、トランスのタップ数の増大、及び、タップ間のバラツキを抑制することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the increase in the tap number of a transformer by the increase in the series number of the some battery cell with which an assembled battery is equipped and the variation between taps can be suppressed in an active type cell balance apparatus.

実施形態1のセルバランス装置を示す構成図である。It is a block diagram which shows the cell balance apparatus of Embodiment 1. 実施形態1のセルバランス制御のフローチャートである。3 is a flowchart of cell balance control according to the first embodiment. 実施形態2のセルバランス装置を示す構成図である。It is a block diagram which shows the cell balance apparatus of Embodiment 2. 実施形態2のセルバランス制御のフローチャートである。6 is a flowchart of cell balance control according to the second embodiment.

[実施形態1]
以下、本発明の実施形態1について図面を参照しながら説明する。
なお、以下の説明において使用される文言を定義する。
[Embodiment 1]
Hereinafter, Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to the drawings.
The wording used in the following description is defined.

電池スタックとは、複数の電池セルを直列に接続した構成単位であり、例えば、4つの電池セルを直列に接続したものを示す。また、組電池とは、複数の電池スタックを直列に接続した構成単位であり、例えば、4つの電池スタックを直列に接続したものを示す。   The battery stack is a structural unit in which a plurality of battery cells are connected in series. For example, a battery stack is shown in which four battery cells are connected in series. In addition, the assembled battery is a structural unit in which a plurality of battery stacks are connected in series. For example, the battery pack includes four battery stacks connected in series.

図1は、実施形態1のセルバランス装置を示す構成図である。
図1を参照して、実施形態1のアクティブ方式のセルバランス装置について説明する。
以下の説明においては、ハイブリット車や電気自動車等に搭載されている組電池を構成する複数の電池セルのセル電圧を均等化するセルバランス装置について説明する。ただし、実施形態1のセルバランス装置は、例えば、ノートパソコン等に搭載される組電池等、その他の用途に使用される組電池を構成する複数の電池セルのセル電圧を均等化する場合についても、適用することができる。
FIG. 1 is a configuration diagram illustrating a cell balance device according to the first embodiment.
With reference to FIG. 1, the active type cell balance apparatus of Embodiment 1 is demonstrated.
In the following description, a cell balance device that equalizes cell voltages of a plurality of battery cells constituting an assembled battery mounted on a hybrid vehicle, an electric vehicle, or the like will be described. However, the cell balance device of the first embodiment is also applicable to the case of equalizing the cell voltages of a plurality of battery cells constituting an assembled battery used for other applications such as an assembled battery mounted on a notebook computer or the like. Can be applied.

なお、以下の説明においては特に断らない限り、セルバランス装置の方式は、アクティブ方式であるものとする。
16個の電池セル1a〜1pを直列に接続した組電池の各セル電圧を均等化するために用いられる実施形態1のセルバランス装置は、例えば、16個の2次コイル2a〜2pと、16個のダイオード3a〜3pと、16個の電圧計4a〜4pと、4個の1次コイル5a〜5dと、4個のスイッチング回路6a〜6dと、4個のコア7a〜7dと、制御部8と、記憶部9と、4個の電圧計10a〜10dと、4個の電池スタック11a〜11dと、4個のトランス結合回路12a〜12dと、を備えて構成される。以上のように、図1では、組電池を構成する電池スタックの個数、及び各電池スタックを構成する電池セルの個数が、共に4個である場合のセルバランス装置を図示している。以下の説明においては、図1の構成に基づいて、実施形態1のセルバランス装置について説明する。なお、実施形態1のセルバラス装置は、組電池を構成する電池スタックの個数、及び各電池スタックを構成する電池セルの個数が図1と異なる場合についても、適宜構成を変更することで、適用することができる。
In the following description, the cell balance device is assumed to be an active method unless otherwise specified.
The cell balance device of Embodiment 1 used to equalize each cell voltage of a battery pack in which 16 battery cells 1a to 1p are connected in series includes, for example, 16 secondary coils 2a to 2p, 16 Diodes 3a to 3p, 16 voltmeters 4a to 4p, 4 primary coils 5a to 5d, 4 switching circuits 6a to 6d, 4 cores 7a to 7d, and control unit 8, a storage unit 9, four voltmeters 10 a to 10 d, four battery stacks 11 a to 11 d, and four transformer coupling circuits 12 a to 12 d. As described above, FIG. 1 illustrates the cell balance device in the case where the number of battery stacks constituting the assembled battery and the number of battery cells constituting each battery stack are both four. In the following description, the cell balance device of the first embodiment will be described based on the configuration of FIG. In addition, the cell ballast apparatus of Embodiment 1 is applied by changing a structure suitably also when the number of the battery stacks which comprise an assembled battery, and the number of the battery cells which comprise each battery stack differ from FIG. be able to.

電池セル1a〜1pは、例えば、リチウムイオン電池、鉛電池、ニッカド電池及びニッケル水素電池等の蓄電池で構成される。そして、電池セル1a〜1pは、互いに直列に接続されることで組電池を構成する。また、組電池の端子A、A′は、図示しない充電器やモータ等の負荷に接続される。さらに、組電池は、充電器に接続されているときに充電され、負荷に接続されているときに充放電するように構成されている。なお、電池セル1a〜1pを、それぞれ複数の電池セルを直列に接続した電池ブロックに代えても良い。   Battery cell 1a-1p is comprised by storage batteries, such as a lithium ion battery, a lead battery, a nickel cadmium battery, and a nickel metal hydride battery, for example. And battery cell 1a-1p comprises an assembled battery by mutually connecting in series. The terminals A and A ′ of the assembled battery are connected to a load such as a charger or a motor (not shown). Furthermore, the assembled battery is configured to be charged when connected to a charger, and to be charged and discharged when connected to a load. In addition, you may replace the battery cells 1a-1p with the battery block which connected the some battery cell in series, respectively.

2次コイル2a〜2pは、例えば、銅線等の電線を巻き回すことで構成される。また、2次コイル2a〜2pは、それぞれ電池セル2a〜2pの両端に並列に接続されている。そして、1次コイル5a〜5cに交流電流が供給されたときに、2次コイル2a〜2pは、電磁誘導により誘導電流を発生し、その誘導電流をそれぞれ整流回路3a〜3pで整流し、各電池セル1a〜1pに供給する。また、2次コイル2a〜2pの巻数は、1次コイル5a〜5cの巻数に対して、電池セル2a〜2pの充電に適した誘導電圧が得られるように適宜設定される。一例としては、図1の構成の場合、電池セル1a〜1pの個数が16個なので、各1次コイルと各2次コイルとの巻線比は、1次コイル:2次コイル=16:1に設定すると良い。この巻線比にすることにより、下記式(1)により算出される組電池を構成する電池セル1a〜1pの各セル電圧の値(以下、セル電圧値という。)の平均値であるセル電圧平均値Vaを、各電池セルに供給することができる。
セル電圧平均値Va=組電池を構成する電池セルのセル電圧値の合計/組電池を構成する電池セルの直列数 (1)
なお、図1の構成の場合には、組電池を構成する電池セルの直列数は16個なので、分母には16を代入すると良い。
Secondary coil 2a-2p is comprised by winding electric wires, such as a copper wire, for example. The secondary coils 2a to 2p are connected in parallel to both ends of the battery cells 2a to 2p, respectively. When an alternating current is supplied to the primary coils 5a to 5c, the secondary coils 2a to 2p generate an induced current by electromagnetic induction, and the induced current is rectified by rectifier circuits 3a to 3p, respectively. It supplies to battery cell 1a-1p. Further, the number of turns of the secondary coils 2a to 2p is appropriately set so that an induced voltage suitable for charging the battery cells 2a to 2p can be obtained with respect to the number of turns of the primary coils 5a to 5c. As an example, in the case of the configuration of FIG. 1, since the number of battery cells 1a to 1p is 16, the winding ratio of each primary coil to each secondary coil is primary coil: secondary coil = 16: 1. It is good to set to. By using this winding ratio, a cell voltage that is an average value of the cell voltage values (hereinafter referred to as cell voltage values) of the battery cells 1a to 1p constituting the assembled battery calculated by the following equation (1). The average value Va can be supplied to each battery cell.
Average cell voltage Va = total cell voltage value of battery cells constituting the assembled battery / number of battery cells in series constituting the assembled battery (1)
In the case of the configuration of FIG. 1, since the number of battery cells constituting the assembled battery is 16 in series, 16 may be substituted for the denominator.

整流回路3a〜3pは、例えば、ダイオード等の半導体素子で構成され、2次コイル2a〜2pで発生した誘導電流を整流する。なお、図1では、各整流回路3a〜3pをダイオード一つとし、簡略化して示しているが、適宜公知の整流回路を用いれば良い。   The rectifier circuits 3a to 3p are composed of, for example, a semiconductor element such as a diode, and rectify the induced current generated in the secondary coils 2a to 2p. In FIG. 1, each rectifier circuit 3a to 3p is shown as a single diode in a simplified manner, but a known rectifier circuit may be used as appropriate.

電圧計4a〜4pは、公知の電圧計を採用することができる。そして、電圧計4a〜4pは、それぞれ電池セル1a〜1pに並列に接続され、各セル電圧を測定する。そして、電圧計4a〜4pは、測定した各セル電圧値を制御部8に出力する。   As the voltmeters 4a to 4p, known voltmeters can be adopted. And the voltmeters 4a-4p are connected in parallel with the battery cells 1a-1p, respectively, and measure each cell voltage. The voltmeters 4a to 4p output the measured cell voltage values to the control unit 8.

1次コイル5a〜5dは、例えば、銅線等の電線を巻き回すことで構成される。そして、1次コイル5a〜5dは、それぞれが組電池と並列に接続され、かつ、互いに並列に接続されている。また、1次コイル5a〜5dには、それぞれ直列にスイッチング回路6a〜6dが接続されている。そして、1次コイル5a〜5dは、スイッチング回路6a〜6dがスイッチング動作することにより、組電池から交流電流が供給されると、電磁誘導により、2次コイル2a〜2pに誘導電流を発生させる。なお、組電池から1次コイル5a〜5dに供給される交流電流は、組電池の端子A、A′間の電圧をスイッチング回路により周期的に印加するパルス状の電流である。   Primary coils 5a-5d are constituted by winding electric wires, such as a copper wire, for example. The primary coils 5a to 5d are each connected in parallel to the assembled battery and are connected in parallel to each other. In addition, switching circuits 6a to 6d are connected in series to the primary coils 5a to 5d, respectively. When the switching circuits 6a to 6d perform switching operations, the primary coils 5a to 5d generate induced currents in the secondary coils 2a to 2p by electromagnetic induction when an alternating current is supplied from the assembled battery. The alternating current supplied from the assembled battery to the primary coils 5a to 5d is a pulsed current that periodically applies a voltage between the terminals A and A 'of the assembled battery by the switching circuit.

スイッチング回路6a〜6dには、例えば、電磁リレー、または、電界効果トランジスタ等を採用することができる。そして、スイッチング回路6a〜6dは、それぞれ1次コイル5a〜5dと組電池との間に直列に接続されている。また、スイッチング回路6a〜6dは、制御部8により制御され、必要に応じてスイッチング動作をする。   For example, an electromagnetic relay, a field effect transistor, or the like can be employed for the switching circuits 6a to 6d. The switching circuits 6a to 6d are connected in series between the primary coils 5a to 5d and the assembled battery, respectively. The switching circuits 6a to 6d are controlled by the control unit 8 and perform a switching operation as necessary.

コア7a〜7dには、例えば、鉄やフェライトなどの強磁性またはフェリ磁性の素材を採用することができる。そして、コア7aには、1次コイル5a及び2次コイル2a〜2dが巻き回されている。また、コア7bには、1次コイル5b及び2次コイル2e〜2hが巻き回されている。さらに、コア7cには、1次コイル5c及び2次コイル2i〜2lが巻き回されている。そして、コア7dには、1次コイル5d及び2次コイル2m〜2pが巻き回されている。これにより、コア7a〜7dそれぞれに巻きまわされているコイル間で、電磁誘導による電力の受け渡しが行なわれるように、1次コイルと2次コイルとをトランス結合させたトランス結合回路12a〜12dが構成されている。そして、以下の説明では、トランス結合回路12a〜12dには、1次コイル及び2次コイルの他に、1次コイルに直列に接続されているスイッチング回路も含むものとする。なお、用途によって、空芯コイルで足りる場合には、コア7a〜7dを省略しても良い。そして、空芯コイルを用いる場合においても、コア7a〜7dがある場合と同じように、電磁誘導による電力の受け渡しは、各トランス結合回路で行なう構成とすれば良い。   For the cores 7a to 7d, for example, a ferromagnetic or ferrimagnetic material such as iron or ferrite can be used. A primary coil 5a and secondary coils 2a to 2d are wound around the core 7a. A primary coil 5b and secondary coils 2e to 2h are wound around the core 7b. Further, a primary coil 5c and secondary coils 2i to 2l are wound around the core 7c. A primary coil 5d and secondary coils 2m to 2p are wound around the core 7d. Thereby, transformer coupling circuits 12a to 12d in which the primary coil and the secondary coil are transformer-coupled so that power is transferred by electromagnetic induction between the coils wound around the cores 7a to 7d. It is configured. In the following description, the transformer coupling circuits 12a to 12d include a switching circuit connected in series to the primary coil in addition to the primary coil and the secondary coil. Depending on the application, the cores 7a to 7d may be omitted if an air-core coil is sufficient. Even in the case of using an air-core coil, power can be transferred by electromagnetic induction in each transformer coupling circuit as in the case where the cores 7a to 7d are provided.

制御部8には、例えば、ECU(Electronic Control Unit)等のワークスペースとしてメモリを搭載するコンピュータを採用することができる。そして、制御部8は、電圧計4a〜4pで測定された各セル電圧、電圧計10a〜10dで測定された電池スタックの端子間電圧である各スタック電圧、及び、記憶部9に記憶されている各セル電圧のばらつきの許容される範囲を示すバラツキ規定値に基づいて、スイッチング回路6a〜6dの動作を制御する。なお、制御部8の具体的なスイッチング回路6a〜6dの動作制御については、実施形態1の動作説明において、図2のフローチャートを用いて詳細に説明する。   For the control unit 8, for example, a computer equipped with a memory as a work space such as an ECU (Electronic Control Unit) can be employed. The control unit 8 stores each cell voltage measured by the voltmeters 4a to 4p, each stack voltage which is a voltage between terminals of the battery stack measured by the voltmeters 10a to 10d, and the storage unit 9. The operation of the switching circuits 6a to 6d is controlled based on a specified variation value indicating a permissible range of variation in each cell voltage. Note that specific operation control of the switching circuits 6a to 6d of the control unit 8 will be described in detail in the operation description of the first embodiment with reference to the flowchart of FIG.

記憶部9には、例えば、HDD(Hard Disk Drive)、SSD(Solid State Drive)等を採用することができる。この記憶部9には、OSのプログラムやアプリケーションのプログラムが記憶されている。また、記憶部9には、制御部8の処理に必要な各種データが記憶されている。この各種データには、少なくとも、バラツキ規定値が含まれている。   For the storage unit 9, for example, an HDD (Hard Disk Drive), an SSD (Solid State Drive), or the like can be employed. The storage unit 9 stores OS programs and application programs. The storage unit 9 stores various data necessary for the processing of the control unit 8. These various data include at least a specified variation value.

バラツキ規定値とは、各セル電圧のばらつきの許容される範囲を示す値であり、その値の設定方法はユーザにより適宜選択すれば良い。
ここで、バラツキ規定値の一例を、制御部8により行なわれるバラツキ規定値を用いたスイッチング回路の制御を説明することにより具体的に示す。まず、制御部8は、下記式(2)を用いて、各スタック内のセル電圧の平均値であるセル電圧平均値Vsを算出する。
セル電圧平均値Vs=電池スタックを構成する電池セルのセル電圧値の合計/電池スタックを構成する電池セルの直列数 (2)
なお、図1の構成の場合には、電池スタックを構成する電池セルの直列数は、4個なので、分母には4を代入すると良い。
The specified variation value is a value indicating a range in which variation of each cell voltage is allowed, and a setting method of the value may be appropriately selected by the user.
Here, an example of the variation prescribed value will be specifically described by describing the control of the switching circuit using the variation prescribed value performed by the control unit 8. First, the control unit 8 calculates a cell voltage average value Vs, which is an average value of the cell voltages in each stack, using the following formula (2).
Cell voltage average value Vs = total cell voltage value of battery cells constituting battery stack / series number of battery cells constituting battery stack (2)
In the case of the configuration of FIG. 1, the number of battery cells constituting the battery stack is four in series, so 4 may be substituted for the denominator.

次に、下記式(3)を用いて、電池スタック内にバラツキ規定値以上に、セル電圧平均値Vsからずれた(乖離した)セル電圧値を示す電池セルがあるか否かを判定する。
セル電圧平均値Vs−α<各セル電圧値<セル電圧平均値Vs+α (3)
なお、式(3)のαは、バラツキ規定値であり、ユーザが適宜設定した所定の電圧値として規定されているものである。
Next, using the following formula (3), it is determined whether or not there is a battery cell having a cell voltage value that deviates (separates) from the cell voltage average value Vs in the battery stack at or above the specified variation value.
Cell voltage average value Vs−α <each cell voltage value <cell voltage average value Vs + α (3)
In the equation (3), α is a specified variation value, and is defined as a predetermined voltage value appropriately set by the user.

そして、制御部8は、セル電圧平均値Vsからバラツキ規定値以上にずれたセル電圧値を示す電池セルがある電池スタックがある場合、その電池スタックに電流を供給するためのトランス結合回路に属するスイッチング回路をスイッチングさせる制御をする。   Then, when there is a battery stack having a battery cell that shows a cell voltage value that deviates from the cell voltage average value Vs to a variation specified value or more, the control unit 8 belongs to a transformer coupling circuit for supplying current to the battery stack. Control to switch the switching circuit.

以上のように、バラツキ規定値は、セル電圧平均値Vsから、電池スタック内の各セル電圧がどの位ずれたときに、制御部8において、その電池スタック内の各セル電圧がばらついたと判定するかを示す電圧値として設定されていても良い。   As described above, the variation specified value is determined by the control unit 8 that each cell voltage in the battery stack varies when the cell voltage in the battery stack deviates from the cell voltage average value Vs. It may be set as a voltage value indicating the above.

なお、上記にバラツキ規定値の一例を示したが、この他にも、電池スタック内のセル電圧値の最高値から、セル電圧値の最低値を減算することで得られる電圧値の差分の許容範囲として、バラツキ規定値を所定の電圧値で設定しても良い。このバラツキ規定値を用いる場合、制御部8は、各電池スタックでセル電圧値の最高値から、セル電圧値の最低値を減算する。そして、制御部8は、算出した電圧値の差分がバラツキ規定値よりも大きいか否かを判定する。その結果、算出した電圧値の差分がバラツキ規定値よりも大きい電池スタックがあった場合、制御部8は、その電池スタックの各セル電圧がばらついていると判定する。   In addition, although an example of the specified variation value is shown above, in addition to this, the tolerance of the voltage value difference obtained by subtracting the lowest cell voltage value from the highest cell voltage value in the battery stack is also acceptable. As the range, a specified variation value may be set with a predetermined voltage value. When this variation regulation value is used, the control unit 8 subtracts the lowest cell voltage value from the highest cell voltage value in each battery stack. And the control part 8 determines whether the difference of the calculated voltage value is larger than a variation regulation value. As a result, when there is a battery stack in which the difference between the calculated voltage values is larger than the variation specified value, the control unit 8 determines that the cell voltages of the battery stack vary.

この他にも、電池スタック内の各セル電圧がばらついていることを判定することができるように、バラツキ規定値は、適宜設定されれば良い。
電圧計10a〜10dには、公知の電圧計を採用することができる。そして、電圧計10a〜10dは、各電池スタック11a〜11dに並列に接続され、各スタック電圧を測定する。そして、電圧計10a〜10dは、測定した各スタック電圧の値(以下、スタック電圧値という。)を制御部8に出力する。なお、スタック電圧値は、電圧計4a〜4pから取得した各セル電圧値を用いて、電池スタック11a〜11dごとに算出しても良い。具体的には、電池スタック11aの場合を例とすると、制御部8において、電池セル1a〜1dのセル電圧を足し合わせて、スタック電圧値を算出すれば良い。
In addition, the specified variation value may be set as appropriate so that it can be determined that the cell voltages in the battery stack vary.
A known voltmeter can be adopted as the voltmeters 10a to 10d. And the voltmeters 10a-10d are connected in parallel with each battery stack 11a-11d, and measure each stack voltage. Then, the voltmeters 10 a to 10 d output the measured values of the stack voltages (hereinafter referred to as stack voltage values) to the control unit 8. The stack voltage value may be calculated for each of the battery stacks 11a to 11d using the cell voltage values acquired from the voltmeters 4a to 4p. Specifically, taking the case of the battery stack 11a as an example, the controller 8 may calculate the stack voltage value by adding the cell voltages of the battery cells 1a to 1d.

電池スタック11a〜11dは、複数の電池セルを直列に接続したものである。そして、各電池スタックを構成する複数の電池セルに接続されている2次コイルは、コア7a〜7dの説明のときに述べたように、共通の1次コイルとトランス結合している。より具体的には、電池スタック11aは、電池セル1a〜1dを直列に接続したものであり、電池スタック11bは、電池セル1e〜1hを直列に接続したものである。また、電池スタック11cは、電池セル1i〜1lを直列に接続したものであり、電池スタック11dは、電池セル1m〜1pを直列に接続したものである。   The battery stacks 11a to 11d are obtained by connecting a plurality of battery cells in series. The secondary coils connected to the plurality of battery cells constituting each battery stack are transformer-coupled to the common primary coil as described in the description of the cores 7a to 7d. More specifically, the battery stack 11a is obtained by connecting battery cells 1a to 1d in series, and the battery stack 11b is obtained by connecting battery cells 1e to 1h in series. The battery stack 11c is obtained by connecting battery cells 1i to 1l in series, and the battery stack 11d is obtained by connecting battery cells 1m to 1p in series.

トランス結合回路12a〜12dは、それぞれ、同じコアに共通に巻きまわされている一つの1次コイル及び複数の2次コイルと、1次コイルに直列に接続された一つのスイッチング回路で構成される。そして、トランス結合回路12a〜12dは、それぞれが有する1次コイル及び2次コイル間で電磁誘導により、電力の受け渡しをする。すなわち、異なるトランス結合回路間での、電磁誘導による電力の受け渡しは行なわれないように構成されている。具体的には、トランス結合回路12aは、コア7a、1次コイル5a、2次コイル2a〜2d及びスイッチング回路6aにより構成されている。また、トランス結合回路12bは、コア7b、1次コイル5b、2次コイル2e〜2h及びスイッチング回路6bにより構成されている。さらに、トランス都合回路12cは、コア7c、1次コイル5c、2次コイル2i〜2l及びスイッチング回路6cにより構成されている。そして、トランス結合回路12dは、コア7dには、1次コイル5d、2次コイル2m〜2p及びスイッチング回路6dにより構成されている。   Each of the transformer coupling circuits 12a to 12d includes one primary coil and a plurality of secondary coils that are commonly wound around the same core, and one switching circuit connected in series to the primary coil. . The transformer coupling circuits 12a to 12d transfer power by electromagnetic induction between the primary coil and the secondary coil included in each of the transformer coupling circuits 12a to 12d. In other words, power is not transferred by electromagnetic induction between different transformer coupling circuits. Specifically, the transformer coupling circuit 12a includes a core 7a, a primary coil 5a, secondary coils 2a to 2d, and a switching circuit 6a. The transformer coupling circuit 12b includes a core 7b, a primary coil 5b, secondary coils 2e to 2h, and a switching circuit 6b. Further, the transformer convenience circuit 12c includes a core 7c, a primary coil 5c, secondary coils 2i to 2l, and a switching circuit 6c. The transformer coupling circuit 12d includes a primary coil 5d, secondary coils 2m to 2p, and a switching circuit 6d in the core 7d.

図2は、実施形態1のセルバランス制御のフローチャートである。
図2を用いて、実施形態1の各セル電圧を均等化するセルバランス制御を説明する。
なお、下記の説明においては、電池スタック11aのセルバランス制御について説明する。他の電池スタック11b〜11dについても同様の制御をすることで、組電池が備える電池セル1a〜1pの各セル電圧を均等化することができる。
FIG. 2 is a flowchart of cell balance control according to the first embodiment.
The cell balance control for equalizing each cell voltage according to the first embodiment will be described with reference to FIG.
In the following description, cell balance control of the battery stack 11a will be described. By performing the same control for the other battery stacks 11b to 11d, the cell voltages of the battery cells 1a to 1p included in the assembled battery can be equalized.

制御部8は、電圧計4a〜4dから、電池セル1a〜1dそれぞれのセル電圧値を取得する(S201)。具体的には、セルバランス制御を行なうことを指示する制御開始信号が入力されることにより、制御部8は、電圧計4a〜4dに測定した各セル電圧値の送信を要求する測定値要求信号を出力する。電圧計4a〜4dは、この測定値要求信号を受信すると、それぞれ制御部8にセル電圧値を送信する。これにより、制御部8は、電圧計4a〜4dが測定した各セル電圧値を取得する。なお、制御開始信号は、図示しない入力部を用いてユーザにより入力されたとき、または、イグニッションキーがオンされたとき等の任意のタイミングで制御部8に入力されるように設定すると良い。   The control unit 8 acquires the cell voltage values of the battery cells 1a to 1d from the voltmeters 4a to 4d (S201). Specifically, when a control start signal instructing to perform cell balance control is input, the control unit 8 causes the voltmeters 4a to 4d to request measurement value request signals for transmitting the measured cell voltage values. Is output. When the voltmeters 4 a to 4 d receive this measurement value request signal, the voltmeters 4 a to 4 d each transmit a cell voltage value to the control unit 8. Thereby, the control part 8 acquires each cell voltage value which the voltmeters 4a-4d measured. The control start signal may be set so as to be input to the control unit 8 at an arbitrary timing such as when input by a user using an input unit (not shown) or when the ignition key is turned on.

すると、制御部8は、電池スタック11aを構成している電池セル1a〜1dの各セル電圧のずれが、バラツキ規定値以上であるか否かを判定する(S202)。なお、この判定は、上述したバラツキ規定値を用いて行なうと良い。   Then, the control part 8 determines whether the shift | offset | difference of each cell voltage of battery cell 1a-1d which comprises the battery stack 11a is more than a variation regulation value (S202). This determination may be performed using the above-described variation regulation value.

ここで、上述した式(2)及び式(3)を用いた各セル電圧のばらつきの判定を、一例として説明する。なお、下記の説明では、式(2)及び式(3)に具体的な値を代入している。   Here, the determination of the variation of each cell voltage using the above-described equations (2) and (3) will be described as an example. In the following description, specific values are substituted into Expression (2) and Expression (3).

まず、制御部8は、取得した電池スタック11aに含まれる電池セル1a〜1dの各セル電圧値のセル電圧平均値Vsを、下記式(2)を用いて算出する。
セル電圧平均値Vs=(セル電圧値2a+セル電圧値2b+セル電圧値2c+セル電圧値2d)/4 (2)
なお、式(2)のセル電圧値2a〜2dとは、各電池セル2a〜2dのセル電圧値のことである。
First, the control part 8 calculates the cell voltage average value Vs of each cell voltage value of battery cell 1a-1d contained in the acquired battery stack 11a using following formula (2).
Cell voltage average value Vs = (cell voltage value 2a + cell voltage value 2b + cell voltage value 2c + cell voltage value 2d) / 4 (2)
In addition, cell voltage value 2a-2d of Formula (2) is a cell voltage value of each battery cell 2a-2d.

そして、制御部8は、下記式(3)を用いて、電池スタック11a内にバラツキ規定値以上に、セル電圧平均値Vsからずれたセル電圧値を示す電池セルがあるか否かを判定する。
セル電圧平均値Vs−α<各セル電圧値<セル電圧平均値Vs+α (3)
なお、各セル電圧値とは、電池セル1a〜1dそれぞれのセル電圧値であり、そのセル電圧値が式(3)の示す範囲内にある(セル電圧のずれがバラツキ規定値未満)場合には、電池スタック11aを構成している電池セル1a〜1dのセル電圧は、ばらついていないと判定する。逆に、セル電圧値が式(3)の示す範囲内にない(セル電圧のずれがバラツキ規定値以上)場合には、電池スタック11aを構成している電池セル1a〜1dのセル電圧は、ばらついていると判定する。
And the control part 8 determines whether there exists a battery cell which shows the cell voltage value which shifted | deviated from the cell voltage average value Vs in the battery stack 11a more than a variation regulation value using following formula (3). .
Cell voltage average value Vs−α <each cell voltage value <cell voltage average value Vs + α (3)
Each cell voltage value is the cell voltage value of each of the battery cells 1a to 1d, and when the cell voltage value is within the range indicated by the expression (3) (the deviation of the cell voltage is less than the specified variation value). Determines that the cell voltages of the battery cells 1a to 1d constituting the battery stack 11a do not vary. On the other hand, when the cell voltage value is not within the range indicated by the expression (3) (the deviation of the cell voltage is equal to or greater than the variation specified value), the cell voltages of the battery cells 1a to 1d constituting the battery stack 11a are: Judge that it is scattered.

以上により、制御部8は、電池スタック11aを構成している電池セル1a〜1dのセル電圧のずれが規定値以上であるか否か判定している。なお、この判定方法は一例であり、適宜他の判定方法を適用しても良い。   As described above, the control unit 8 determines whether or not the deviation of the cell voltages of the battery cells 1a to 1d constituting the battery stack 11a is equal to or greater than a specified value. This determination method is an example, and other determination methods may be applied as appropriate.

図2のフローチャートにおいて、制御部8は、セル電圧のずれがバラツキ規定値以上であると判定した場合(S202にてYes)、スイッチング回路6aをスイッチングさせる(S203)。これにより、1次コイル5aからの電磁誘導により2次コイル2a〜2dに誘導電流を発生させ、電池スタック11aの中でセル電圧の低い電池セルを優先的に充電する。したがって、電池スタック11aを構成する電池セル1a〜1dのセル電圧を均等化することができる。   In the flowchart of FIG. 2, when the control unit 8 determines that the deviation of the cell voltage is equal to or greater than the specified variation value (Yes in S202), the control unit 8 switches the switching circuit 6a (S203). Thereby, an induction current is generated in the secondary coils 2a to 2d by electromagnetic induction from the primary coil 5a, and the battery cell having a low cell voltage is preferentially charged in the battery stack 11a. Therefore, the cell voltages of the battery cells 1a to 1d constituting the battery stack 11a can be equalized.

そして、制御部8は、セル電圧のずれがバラツキ規定値未満になったか否かを判定する(S204)。この結果、セル電圧のずれがバラツキ規定値以上である場合(S204にてNo)、S203に戻り、スイッチング回路のスイッチングを継続する。また、セル電圧のずれがバラツキ規定値未満である場合(S204にてYes)、スイッチング回路を停止する(S205)。   Then, the control unit 8 determines whether or not the deviation of the cell voltage is less than the specified variation value (S204). As a result, when the deviation of the cell voltage is greater than or equal to the specified variation value (No in S204), the process returns to S203 and continues switching of the switching circuit. If the cell voltage deviation is less than the specified variation value (Yes in S204), the switching circuit is stopped (S205).

次に、制御部8は、電池スタック11a〜11dのスタック電圧値を電圧計10a〜10dからそれぞれ取得し、下記式(4)を用いて各スタック電圧値の平均値(以下、スタック電圧平均値という。)を算出する(S206)。
スタック電圧平均値=(スタック電圧値11a+スタック電圧値11b+スタック電圧値11c+スタック電圧値11d)/4 (4)
なお、式(4)のスタック電圧値11a〜11dとは、各電池スタック11a〜11dのスタック電圧値のことである。
Next, the control unit 8 acquires the stack voltage values of the battery stacks 11a to 11d from the voltmeters 10a to 10d, and uses the following formula (4) to calculate the average value of the stack voltage values (hereinafter referred to as the stack voltage average value). Is calculated) (S206).
Stack voltage average value = (stack voltage value 11a + stack voltage value 11b + stack voltage value 11c + stack voltage value 11d) / 4 (4)
In addition, the stack voltage values 11a to 11d in Expression (4) are stack voltage values of the battery stacks 11a to 11d.

そして、制御部8は、電池スタック11aのスタック電圧値が、算出したスタック電圧平均値未満であるか否かを判定する(S207)。この結果、制御部8は、電池スタック11aのスタック電圧値が、スタック電圧平均値未満である場合、スイッチング回路6aをスイッチングさせる(S208)。これにより、電池スタック11aを構成する電池セル1a〜1dをそれぞれ充電することで、電池スタック11aのスタック電圧値をスタック電圧平均値に近づけることができる。   Then, the control unit 8 determines whether or not the stack voltage value of the battery stack 11a is less than the calculated stack voltage average value (S207). As a result, when the stack voltage value of the battery stack 11a is less than the stack voltage average value, the control unit 8 switches the switching circuit 6a (S208). Thus, by charging the battery cells 1a to 1d constituting the battery stack 11a, the stack voltage value of the battery stack 11a can be brought close to the stack voltage average value.

また、制御部8は、電池スタック11aのスタック電圧値がスタック電圧平均値と同等になったか否かを判定する(S209)。なお、同等とは、ユーザによって決められる範囲内に入ったときで良い。また、決められた範囲は、記憶部9に記憶され、制御部8に読みだされることにより、スタック電圧値とスタック電圧平均値の比較時に使用されるものとする。この結果、電池スタック11aのスタック電圧値が平均値と同等でない場合(S209にてNo)、S208に戻り、スイッチング回路のスイッチングを継続する。また、電池スタック11aのスタック電圧値が平均値と同等である場合(S209にてYes)、スイッチング回路6aの動作を停止して(S210)、電池スタック11b〜11dのスタック電圧値がスタック電圧平均値になっているか否かを判定する(S211)。そして、電池スタック11a〜11dそれぞれのスタック電圧値がスタック電圧平均値と同等になっている場合(S211にてYes)、セルバランス制御を終了する。また、電池スタック11a〜11d全てのスタック電圧値がスタック電圧平均値と同等になっていない場合(S211にてNo)、S207に戻り、S207〜S211を繰り返す。   Further, the control unit 8 determines whether or not the stack voltage value of the battery stack 11a is equal to the stack voltage average value (S209). It should be noted that “equivalent” may be when it falls within a range determined by the user. The determined range is stored in the storage unit 9 and read out by the control unit 8 to be used when the stack voltage value and the stack voltage average value are compared. As a result, when the stack voltage value of battery stack 11a is not equal to the average value (No in S209), the process returns to S208 and switching of the switching circuit is continued. If the stack voltage value of the battery stack 11a is equal to the average value (Yes in S209), the operation of the switching circuit 6a is stopped (S210), and the stack voltage values of the battery stacks 11b to 11d are the stack voltage average. It is determined whether or not the value is reached (S211). When the stack voltage value of each of the battery stacks 11a to 11d is equal to the stack voltage average value (Yes in S211), the cell balance control is terminated. If the stack voltage values of all the battery stacks 11a to 11d are not equal to the stack voltage average value (No in S211), the process returns to S207, and S207 to S211 are repeated.

また、S202において、セル電圧のずれがバラツキ規定値未満の場合(S202にてNo)、制御部8は、直ちにS206を実行する。また、S207において、電池スタック11aのスタック電圧値が平均値以上の場合(S207にてNo)、S210に移行する。
以上の制御を電池スタック11a〜11dそれぞれで行なうことにより、組電池を構成する電池セル1a〜1pのセル電圧を均等化することができる。具体的には、S201〜S205の制御により、電池スタック11aにおいて、電池セル1a〜1dのセル電圧のばらつきを解消する。また、S201〜S205の制御により、電池スタック11bにおいて、電池セル1e〜1hのセル電圧のばらつきを解消する。さらに、S201〜S205の制御により、電池スタック11cにおいて、電池セル1i〜1lのセル電圧のばらつきを解消する。そして、S201〜S205の制御により、電池スタック11dにおいて、電池セル1m〜1pのセル電圧のばらつきを解消する。次に、S206〜S210の制御により、電池スタック11a〜11dの中で、スタック電圧がスタック電圧平均値未満の電池スタックを充電し、スタック電圧がスタック電圧平均値以上の電池スタックを放電するので、結果的に電池スタック11a〜11dの各スタック電圧が均等化される。上記のように、各電池スタック内の各セル電圧を均等化し、その後、各電池スタックのスタック電圧を均等化するので、電池セル1a〜1pのセル電圧が均等化されることになる。
In S202, when the cell voltage deviation is less than the specified variation value (No in S202), the control unit 8 immediately executes S206. In S207, when the stack voltage value of battery stack 11a is equal to or higher than the average value (No in S207), the process proceeds to S210.
By performing the above control in each of the battery stacks 11a to 11d, the cell voltages of the battery cells 1a to 1p constituting the assembled battery can be equalized. Specifically, the cell voltage variations of the battery cells 1a to 1d are eliminated in the battery stack 11a by the control of S201 to S205. Further, the control of S201 to S205 eliminates the variation in the cell voltage of the battery cells 1e to 1h in the battery stack 11b. Furthermore, the cell voltage variations of the battery cells 1i to 1l are eliminated in the battery stack 11c by the control of S201 to S205. And the dispersion | variation in the cell voltage of the battery cells 1m-1p is eliminated in the battery stack 11d by control of S201-S205. Next, under the control of S206 to S210, among the battery stacks 11a to 11d, the battery stack whose stack voltage is lower than the stack voltage average value is charged, and the battery stack whose stack voltage is equal to or higher than the stack voltage average value is discharged. As a result, the stack voltages of the battery stacks 11a to 11d are equalized. As described above, each cell voltage in each battery stack is equalized, and then the stack voltage of each battery stack is equalized, so that the cell voltages of the battery cells 1a to 1p are equalized.

また、実施形態1のセルバランス装置は、組電池を構成する電池セルを複数の電池スタックに分割し、それぞれが別々のトランス結合回路に接続されるように構成した。これにより、実施形態1によれば、アクティブ方式のセルバランス装置において、組電池の備える複数の電池セルの直列数の増大による、トランス結合回路のタップ数の増大、及び、タップ間のバラツキを抑制することができる。   Further, the cell balance device of Embodiment 1 is configured such that the battery cells constituting the assembled battery are divided into a plurality of battery stacks, and each is connected to a separate transformer coupling circuit. Thereby, according to Embodiment 1, in the active type cell balance device, the increase in the number of taps of the transformer coupling circuit due to the increase in the series number of the plurality of battery cells included in the assembled battery and the variation between the taps are suppressed. can do.

また、実施形態1においては、電池スタック11a〜11dは、それぞれ別々のトランス結合回路12a〜12dと接続されている。これに代えて、電池スタック11a〜11dのうち、いくつかを、トランス結合回路12a〜12dの中の同じトランス結合回路に接続しても良い。ただし、タップ数を減らす為に、少なくとも2個以上のトランス結合回路が、電池スタック11a〜11dと接続されるようにする。すなわち、同じ電池スタックに接続されている複数の2次コイルを同じ1次コイルに接続し、かつ、2つ以上の1次コイルがいくつかの電池スタックが有する2次コイルと接続されていれば良い。図1を用いて、一例を具体的に説明すると、1次コイル5aと2次コイル2a〜2hをトランス結合し、1次コイル5cと2次コイル2i〜2lをトランス結合し、1次コイル5dと2次コイル2m〜2pをトランス結合する場合等がこの変形例に該当する。
[実施形態2]
以下、本発明の実施形態2について図面を参照しながら説明する。
In the first embodiment, the battery stacks 11a to 11d are connected to separate transformer coupling circuits 12a to 12d, respectively. Alternatively, some of the battery stacks 11a to 11d may be connected to the same transformer coupling circuit in the transformer coupling circuits 12a to 12d. However, in order to reduce the number of taps, at least two or more transformer coupling circuits are connected to the battery stacks 11a to 11d. That is, if a plurality of secondary coils connected to the same battery stack are connected to the same primary coil, and two or more primary coils are connected to secondary coils of some battery stacks good. An example will be specifically described with reference to FIG. 1. The primary coil 5a and the secondary coils 2a to 2h are transformer-coupled, and the primary coil 5c and the secondary coils 2i to 2l are transformer-coupled, and the primary coil 5d. And the secondary coils 2m to 2p are transcoupled to each other.
[Embodiment 2]
Embodiment 2 of the present invention will be described below with reference to the drawings.

図3は、実施形態2のセルバランス装置を示す構成図である。
図3は、実施形態2の説明を簡単にするために開示したものであり、その構成は図1に開示した実施形態1のセルバランス装置において、各電池スタックを構成する電池セルの個数を4個とし、電池スタックの個数を2個とした構成である。したがって、図3の基本的な構成は、図1と同じ構成であるので各構成要素に同じ符号を付し、その説明を省略する。なお、各電池スタックを構成する電池セルの個数と、電池スタックの個数とは、任意に設定することができる。
FIG. 3 is a configuration diagram illustrating the cell balance device of the second embodiment.
3 is disclosed in order to simplify the description of the second embodiment, and the configuration thereof is four in the cell balance device of the first embodiment disclosed in FIG. In this configuration, the number of battery stacks is two. Therefore, the basic configuration of FIG. 3 is the same as that of FIG. In addition, the number of battery cells and the number of battery stacks constituting each battery stack can be arbitrarily set.

以下、図3を参照しながら、実施形態2のセルバランス制御を説明する。
実施形態2のセルバランス制御は、各スタック間の電圧差が大きい場合のセルバランス制御に関するものである。以下の説明では、電池スタック11aのスタック電圧が、電池スタック11bのスタック電圧よりも高いものとする。
Hereinafter, the cell balance control of the second embodiment will be described with reference to FIG.
The cell balance control according to the second embodiment relates to cell balance control when the voltage difference between the stacks is large. In the following description, it is assumed that the stack voltage of the battery stack 11a is higher than the stack voltage of the battery stack 11b.

そして、1次コイル5a及び1次コイル5bの巻数は同じである。また、2次コイル2a〜2hの巻数は同じである。さらに、各1次コイルと、各2次コイルとの巻線比は、1次コイル:2次コイル=8:1に設定されている。したがって、スイッチング回路6aをスイッチングさせたときに、2次コイル2a〜2dそれぞれに発生する誘導電圧は、組電池全体の電圧の8分の1(セル電圧平均値Va)の電圧となる。すなわち、スイッチング回路6aをスイッチングさせることにより、2次コイル2a〜2dには、セル電圧平均値Vaが発生することになる。よって、セル電圧がセル電圧平均値Vaよりも低い電池セルのみが充電されることになる。したがって、仮に電池スタック11a内で最も低いセル電圧が、セル電圧平均値Vaよりも高い電圧の場合、電池スタック内の電池セルはどれも充電されない。   The number of turns of the primary coil 5a and the primary coil 5b is the same. The number of turns of the secondary coils 2a to 2h is the same. Further, the winding ratio between each primary coil and each secondary coil is set to primary coil: secondary coil = 8: 1. Therefore, when the switching circuit 6a is switched, the induced voltage generated in each of the secondary coils 2a to 2d becomes a voltage of 1/8 (cell voltage average value Va) of the voltage of the entire assembled battery. That is, by switching the switching circuit 6a, the cell voltage average value Va is generated in the secondary coils 2a to 2d. Therefore, only the battery cell whose cell voltage is lower than the cell voltage average value Va is charged. Therefore, if the lowest cell voltage in the battery stack 11a is higher than the cell voltage average value Va, none of the battery cells in the battery stack are charged.

このような状況は、各スタック間の電圧差が大きい場合におこることが想定される。よって、実施形態2では、先に、スタック電圧の低い電池スタック11bのみセル電圧の均等化を行い、その後、スタック電圧の高い電池スタック11aのセル電圧を均等化する制御を行なう。   Such a situation is assumed to occur when the voltage difference between the stacks is large. Therefore, in the second embodiment, first, the cell voltage is equalized only for the battery stack 11b having a low stack voltage, and thereafter, the control is performed to equalize the cell voltage of the battery stack 11a having a high stack voltage.

これにより、スタック電圧の低い電池スタック11bのセル電圧の均等化を行なっているときに、スタック電圧の高い電池スタック11aは、端子A、A′を介して、電力の放電のみを行なうので、そのスタック電圧が低下する。そして、スタック電圧の高い電池スタック11aにおいて、各セル電圧のいずれかが、セル電圧平均値Vaよりも低くなったときに、セル電圧の均等化をすることができる。   As a result, when the cell voltage of the battery stack 11b having a low stack voltage is equalized, the battery stack 11a having a high stack voltage only discharges power through the terminals A and A '. The stack voltage decreases. In the battery stack 11a having a high stack voltage, the cell voltages can be equalized when any one of the cell voltages becomes lower than the cell voltage average value Va.

図4は、実施形態2のセルバランス制御のフローチャートである。
図4を用いて、実施形態2の各セル電圧を均等化するセルバランス制御を説明する。なお、下記の説明においては、電池スタック11aのセルバランス制御について説明する。そして、電池スタック11bについても同様の制御をすることで、組電池が備える電池セル1a〜1hの各セル電圧を均等化することができる。また、図4の実施形態2のセルバランス制御のフローにおいて、図2の実施形態1のセルバランス制御のフローと同じフローには、同じ符号を付し、その説明を省略する。
FIG. 4 is a flowchart of cell balance control according to the second embodiment.
The cell balance control for equalizing each cell voltage in the second embodiment will be described with reference to FIG. In the following description, cell balance control of the battery stack 11a will be described. Further, by performing the same control for the battery stack 11b, the cell voltages of the battery cells 1a to 1h included in the assembled battery can be equalized. In the cell balance control flow of the second embodiment in FIG. 4, the same reference numerals are given to the same flow as the cell balance control flow in the first embodiment in FIG. 2, and description thereof is omitted.

まず、制御部8は、S201、S202を実行し、電池タック11aのセル電圧のずれが規定値以上の場合(S202にてYes)、セル電圧平均値Vaを算出する(S401)。   First, the control unit 8 executes S201 and S202, and when the cell voltage deviation of the battery tack 11a is equal to or greater than a specified value (Yes in S202), calculates the cell voltage average value Va (S401).

次に、制御部8は、電池スタック11aに属する電池セル1a〜1dの中に、算出したセル電圧平均値Va未満のセル電圧を有する電池セルがあるか否かを判定する(S402)。   Next, the control unit 8 determines whether or not there is a battery cell having a cell voltage less than the calculated cell voltage average value Va among the battery cells 1a to 1d belonging to the battery stack 11a (S402).

そして、電池スタック11aに属する電池セル1a〜1dの中に、算出したセル電圧平均値Va未満のセル電圧を有する電池セルがない場合(S402にてNo)、制御部8は、スイッチング回路6aを停止(S403)する。そして、制御部8は、電圧計4a〜4hから各セル電圧を取得(S404)して、S402に戻り、S402〜S406を繰り返す。なお、S403において、既にスイッチング回路6aが停止していた場合には、そのままスイッチング回路6aの停止状態を継続すれば良い。これにより、スタック電圧が低い電池スタック11bにおいて、セル電圧平均値Vaよりも、セル電圧が低い電池セルを充電している間、電池スタック11aは、端子A、A′を介して電力を放電する。したがって、電池スタック11aのスタック電圧は、低下することになる。なお、電池スタック11aのスタック電圧が、電池スタック11bのスタック電圧よりも高いとき、電池スタック11bのスタック電圧は、スタック電圧平均値よりも低い。したがって、電池スタック11bに属する電池セル1e〜1hの中に、セル電圧平均値Vaよりもセル電圧が低い電池セルがあるので、電池スタック11bでは、その電池セルを充電する制御を行なっている。   When there is no battery cell having a cell voltage lower than the calculated cell voltage average value Va among the battery cells 1a to 1d belonging to the battery stack 11a (No in S402), the control unit 8 switches the switching circuit 6a. Stop (S403). And the control part 8 acquires each cell voltage from the voltmeters 4a-4h (S404), returns to S402, and repeats S402-S406. In S403, if the switching circuit 6a has already been stopped, the switching circuit 6a may be stopped as it is. Thereby, in the battery stack 11b having a low stack voltage, the battery stack 11a discharges power via the terminals A and A ′ while charging a battery cell having a cell voltage lower than the cell voltage average value Va. . Therefore, the stack voltage of the battery stack 11a decreases. When the stack voltage of the battery stack 11a is higher than the stack voltage of the battery stack 11b, the stack voltage of the battery stack 11b is lower than the stack voltage average value. Therefore, among the battery cells 1e to 1h belonging to the battery stack 11b, there is a battery cell whose cell voltage is lower than the cell voltage average value Va. Therefore, the battery stack 11b performs control for charging the battery cell.

また、電池スタック11aに属する電池セル1a〜1dの中に、セル電圧平均値Va未満のセル電圧を有する電池セルがある場合(S402にてYes)、制御部8は、スイッチング回路6aをスイッチング(S405)する。これにより、電池スタック11aのセル電圧を均等化することができる。   Further, when there is a battery cell having a cell voltage lower than the cell voltage average value Va among the battery cells 1a to 1d belonging to the battery stack 11a (Yes in S402), the control unit 8 switches the switching circuit 6a ( S405). Thereby, the cell voltage of the battery stack 11a can be equalized.

そして、制御部8は、セル電圧のずれが規定値未満になったか否かを判定する(S406)。この判定方法は、図2のS202で説明した判定方法を用いれば良い。この結果、セル電圧のずれが規定値以上である場合(S406にてNo)、電池セル1a〜1hの各セル電圧を取得する(S404)。そして、S402に戻り、S402〜S406を繰り返す。また、セル電圧値のずれがバラツキ規定値未満である場合(S406にてYes)、スイッチング回路6aを停止する(S205)。そして、S206に移行する。以降のセルバランス制御については、実施形態1で説明した、S206〜S211と同じである。   Then, the control unit 8 determines whether or not the deviation of the cell voltage is less than a specified value (S406). As this determination method, the determination method described in S202 of FIG. 2 may be used. As a result, when the cell voltage deviation is equal to or greater than the specified value (No in S406), the cell voltages of battery cells 1a to 1h are acquired (S404). And it returns to S402 and repeats S402-S406. If the deviation of the cell voltage value is less than the specified variation value (Yes in S406), the switching circuit 6a is stopped (S205). Then, the process proceeds to S206. The subsequent cell balance control is the same as S206 to S211 described in the first embodiment.

以上のように、実施形態2では、セル電圧平均値Vaよりもセル電圧の低い電池セルを有する電池スタックの電圧の均等化を優先して行なうようにした。これにより、各電池スタック間の電圧に差がある場合など、スイッチングの必要なタイミングで各スイッチング回路をスイッチングさせることができる。   As described above, in the second embodiment, the equalization of the voltage of the battery stack having the battery cells having the cell voltage lower than the cell voltage average value Va is performed with priority. Thereby, each switching circuit can be switched at the timing required for switching, such as when there is a difference in voltage between the battery stacks.

また、上記の説明では、電池スタック11a及び電池スタック11bの2個の電池スタックが直列に接続された組電池について説明したが、電池スタックの個数が3つ以上の場合についても実施形態2の構成を適用することができる。その場合には、S402において、各電池スタックに属するセル電圧を監視することで、セル電圧平均値Va未満の電池セルがある電池スタックを抽出し、その電池スタックに接続されたトランス結合回路のスイッチング回路をスイッチングすれば良い。   In the above description, the assembled battery in which the two battery stacks of the battery stack 11a and the battery stack 11b are connected in series has been described. Can be applied. In that case, in S402, by monitoring the cell voltage belonging to each battery stack, a battery stack having battery cells less than the cell voltage average value Va is extracted, and switching of the transformer coupling circuit connected to the battery stack is performed. What is necessary is just to switch a circuit.

1a〜1n 電池セル
2a〜2n 2次コイル
3a〜3n 整流回路
4a〜4n 電圧計
5、5a〜5d 1次コイル
6、6a〜6d スイッチング回路
7、7a〜7d コア
8 制御部
9 記憶部
10a〜10d 電圧計
11a〜11d 電池スタック
12a〜12d トランス結合回路
1a to 1n Battery cell 2a to 2n Secondary coil 3a to 3n Rectifier circuit 4a to 4n Voltmeter 5, 5a to 5d Primary coil 6, 6a to 6d Switching circuit 7, 7a to 7d Core 8 Control unit 9 Storage unit 10a to 10d Voltmeters 11a to 11d Battery stacks 12a to 12d Transformer coupling circuit

Claims (5)

複数の電池セルを直列接続した電池スタックを直列に複数接続した組電池が有する各電池セルのセル電圧を均等化するセルバランス装置において、
互いに並列、かつ、前記組電池に並列接続された複数の1次コイルと、
前記各電池セルに並列接続された複数の2次コイルと、
前記複数の1次コイルの各々に直列接続されたスイッチング回路と、
を備え、
前記電池スタックを構成する前記複数の電池セルに接続された前記複数の2次コイルは、それぞれ前記複数の1次コイルのうちの1個の1次コイルとトランス結合し、
前記複数の1次コイルは、それぞれ別々の前記電池スタックを構成する前記複数の電池セルに接続された複数の2次コイルとトランス結合することを特徴とするセルバランス装置。
In the cell balance device for equalizing the cell voltage of each battery cell that the assembled battery in which a plurality of battery stacks connected in series with a plurality of battery cells connected in series,
A plurality of primary coils connected in parallel to each other and in parallel to the assembled battery;
A plurality of secondary coils connected in parallel to each of the battery cells;
A switching circuit connected in series to each of the plurality of primary coils;
With
The plurality of secondary coils connected to the plurality of battery cells constituting the battery stack are respectively transformer-coupled to one primary coil of the plurality of primary coils,
The cell balance device, wherein the plurality of primary coils are transformer-coupled to a plurality of secondary coils connected to the plurality of battery cells that constitute separate battery stacks.
前記各電池セルのセル電圧を測定する複数の第1の電圧計と、
前記各第1の電圧計で測定された前記セル電圧値のずれが規定値以上である前記電池スタックがある場合、その前記電池スタックを構成する前記複数の電池セルに接続された2次コイルとトランス結合している1次コイルと、直列接続されたスイッチング回路をスイッチングさせる制御部と、
を備えることを特徴とする請求項1に記載のセルバランス装置。
A plurality of first voltmeters for measuring a cell voltage of each battery cell;
When there is the battery stack in which the deviation of the cell voltage value measured by each first voltmeter is equal to or greater than a specified value, a secondary coil connected to the plurality of battery cells constituting the battery stack; A primary coil that is transformer-coupled, and a controller that switches the switching circuits connected in series;
The cell balance device according to claim 1, further comprising:
前記電池スタックを構成する前記複数の電池セルの個数は、各電池スタックで互いに同じ個数であり、
前記複数の1次コイルの個数と、前記複数のスイッチング回路の個数は、前記複数の電池スタックの個数と同じ個数であることを特徴とする請求項1または2に記載のセルバランス装置。
The number of the plurality of battery cells constituting the battery stack is the same number in each battery stack,
3. The cell balance device according to claim 1, wherein the number of the plurality of primary coils and the number of the plurality of switching circuits are the same as the number of the plurality of battery stacks.
前記制御部は、前記各電池スタックの電圧値であるスタック電圧値を加算し、その加算した前記スタック電圧値を前記電池スタックの個数で除算してスタック電圧平均値を算出し、
前記スタック電圧値が前記スタック電圧平均値未満である電池スタックがある場合、その電池スタックを構成する前記複数の電池セルに接続された2次コイルとトランス結合している1次コイルと、直列接続されたスイッチング回路をスイッチングさせることを特徴とする請求項3に記載のセルバランス装置。
The control unit adds a stack voltage value that is a voltage value of each battery stack, calculates the stack voltage average value by dividing the added stack voltage value by the number of the battery stacks,
When there is a battery stack in which the stack voltage value is less than the stack voltage average value, a primary coil that is transformer-coupled with a secondary coil that is connected to the plurality of battery cells that form the battery stack, and a series connection 4. The cell balance device according to claim 3, wherein the switching circuit is switched.
前記制御部は、前記組電池が備える全ての電池セルのセル電圧値を加算し、その加算したセル電圧値を前記組電池が備える全ての電池セルの個数で除算してセル電圧平均値を算出し、
前記セル電圧値が前記セル電圧平均値よりも低い電池セルを備える電池スタックがある場合、その電池スタックを構成する前記複数の電池セルに接続された2次コイルとトランス結合している1次コイルと、直列接続されたスイッチング回路をスイッチングさせることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一つに記載のセルバランス装置。
The control unit adds the cell voltage values of all battery cells included in the assembled battery, and divides the added cell voltage value by the number of all battery cells included in the assembled battery to calculate a cell voltage average value. And
When there is a battery stack including a battery cell in which the cell voltage value is lower than the cell voltage average value, a primary coil that is transformer-coupled to a secondary coil connected to the plurality of battery cells constituting the battery stack And the switching circuit connected in series is switched. 5. The cell balance device according to claim 1, wherein the switching circuit is connected in series.
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