JP2013188039A - 電圧制御装置及び電圧制御方法 - Google Patents
電圧制御装置及び電圧制御方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2013188039A JP2013188039A JP2012052524A JP2012052524A JP2013188039A JP 2013188039 A JP2013188039 A JP 2013188039A JP 2012052524 A JP2012052524 A JP 2012052524A JP 2012052524 A JP2012052524 A JP 2012052524A JP 2013188039 A JP2013188039 A JP 2013188039A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- battery
- auxiliary
- cell
- voltage
- switch
- 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.)
- Pending
Links
Images
Abstract
【課題】DC/DCコンバータを用いることなく、複数の電池セルの電圧の均等化と、メインバッテリから補機バッテリへの電力伝送とをする電圧制御装置を提供する。
【解決手段】電池セル2a〜2d及び補機バッテリ18に、メインバッテリ3から変圧回路14を介して電力伝送する電圧制御装置において、電池セル2a〜2d及び補機バッテリ18それぞれに、電力伝送するか否かを切替えるセルスイッチ15a〜15d及び補機スイッチ20を設ける。そして、電池セル2a〜2dの中でばらつき許容範囲外の電圧値を示す電池セルがある場合、セルスイッチ15a〜15dをオン状態にする。また、補機バッテリ18が許される最小の電圧の以下の場合には、補機スイッチ20をオン状態にする。この後、メインスイッチ9をスイッチングさせることで、選択的に複数の電池セルの電圧の均等化及び補機バッテリ18の充電ができる。
【選択図】図1
【解決手段】電池セル2a〜2d及び補機バッテリ18に、メインバッテリ3から変圧回路14を介して電力伝送する電圧制御装置において、電池セル2a〜2d及び補機バッテリ18それぞれに、電力伝送するか否かを切替えるセルスイッチ15a〜15d及び補機スイッチ20を設ける。そして、電池セル2a〜2dの中でばらつき許容範囲外の電圧値を示す電池セルがある場合、セルスイッチ15a〜15dをオン状態にする。また、補機バッテリ18が許される最小の電圧の以下の場合には、補機スイッチ20をオン状態にする。この後、メインスイッチ9をスイッチングさせることで、選択的に複数の電池セルの電圧の均等化及び補機バッテリ18の充電ができる。
【選択図】図1
Description
本発明は、メインバッテリを構成する複数の電池セルの電圧を均等化する電圧制御装置に関し、特には、メインバッテリから補機バッテリに電力を伝送する機能を併せ持つ電圧制御装置に関する。
ハイブリット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に接続した組電池(以下、メインバッテリという。)として用いられている。
このようなメインバッテリ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ー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電圧均等化回路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。
さらに、ハイブリッド車や電気自動車等の発電機や走行用のモータ等の負荷に接続される高電圧のメインバッテリの電力を伝送して、車輌伝送系や制御系等(以下、補機負荷という。)が接続される低電圧の補機バッテリを充電することが提案されている。
上記のセル電圧の均等化と、メインバッテリの電力を伝送して補機バッテリを充電する2つの機能を同時に搭載する為に、以下のような構成が従来から用いられている。
図6は、従来のメインバッテリと補機バッテリとの電圧制御装置を示す構成図である。
図6は、従来のメインバッテリと補機バッテリとの電圧制御装置を示す構成図である。
図6の構成の場合には、電圧均等化回路601によりメインバッテリ602のセル電圧を均等化する。そして、DC/DCコンバータ603によりメインバッテリ602の高電圧を変換して電力を伝送することにより、補機負荷605に接続する低電圧の補機バッテリ604を充電している。
しかし、上記の従来技術では、メインバッテリ602の電圧均等化と、補機バッテリ604の充電をするために、電圧均等化回路601と、DC/DCコンバータとを備える構成になり、回路規模が大きくなる。
さらに、別の構成として、以下の技術が開示されている。
特許文献1には、互いに接続されて主バッテリを構成する複数の電池ブロックそれぞれに、DC/DCコンバータを接続して、補機バッテリとの間で電力伝送を行なう。そして、個々のDC/DCコンバータを独立に制御することで、各電池ブロックの蓄電状態のばらつきを解消し、かつ、補機バッテリの充電を行なうことが記載されている。
特許文献1には、互いに接続されて主バッテリを構成する複数の電池ブロックそれぞれに、DC/DCコンバータを接続して、補機バッテリとの間で電力伝送を行なう。そして、個々のDC/DCコンバータを独立に制御することで、各電池ブロックの蓄電状態のばらつきを解消し、かつ、補機バッテリの充電を行なうことが記載されている。
しかし、特許文献1では、複数の電池ブロックそれぞれにDC/DCコンバータを接続する構成の為、回路規模が大きくなる。さらに、各DC/DCコンバータの制御を別々に行なわなければならない為、DC/DCコンバータの出力電圧の制御に、それぞれのデューティー比を算出しなければならない等、制御が複雑になる。
このように、DC/DCコンバータ603を用いて、メインバッテリ602から補機バッテリ604へ電力を伝送すると、回路規模が大きくなると言う問題があった。さらに、DC/DCコンバータ603を用いると、DC/DCコンバータ603の起動制御だけでなく、出力電圧の調整に複数のDC/DCコンバータ603のデューティー制御が必要となる等、制御が複雑になるという問題があった。
本発明は、DC/DCコンバータを用いることなく、複数の電池セルの電圧の均等化と、メインバッテリから補機バッテリへの電力伝送とをする電圧制御装置を提供することを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するため、2個以上であるn個の電池セルを直列に接続して構成された組電池と、前記組電池に並列に接続された一次巻線と、前記一次巻線と直列に接続され、前記一次巻線に電流を供給するか否かを切替えるメインスイッチと、前記n個の電池セルそれぞれに並列に接続されたn個のセル側二次巻線と、前記n個のセル側二次巻線と前記n個の電池セルのそれぞれの端子間に接続され、前記n個のセル側二次巻線に電流を供給するか否かを切替えるn個のセルスイッチと、前記組電池とは別に備えられた補機バッテリと、前記補機バッテリに並列に接続された補機側二次巻線と、前記補機側二次巻線と前記補機バッテリの端子間に接続され、前記補機側二次巻線に電流を供給するか否かを切替える補機スイッチと、前記メインスイッチと、前記n個のセルスイッチと、前記補機スイッチのオンオフを切替える制御部と、前記組電池を構成する前記n個の電池セルの電圧平均値に対する前記電池セルの電圧のばらつきの許容範囲である電圧値を示すばらつき許容範囲と、前記補機バッテリが許される最小の電圧値を示す下限電圧値と、を記憶する記憶部と、を備え、前記制御部は、前記n個の電池セルの中で、前記ばらつき許容範囲外の電圧値を示す前記電池セルがある場合には、前記n個のセルスイッチを全てオン状態にし、前記補機バッテリの電圧値が前記下限電圧値以下である場合には、前記補機スイッチをオン状態にし、前記メインスイッチをスイッチングさせることを特徴とする。
本発明によれば、DC/DCコンバータを用いることなく、複数の電池セルの電圧の均等化と、メインバッテリから補機バッテリへの電力伝送とをすることができる。
以下、実施形態の電圧制御装置について説明する。
[実施形態1]
図1は、実施形態1の電圧制御装置の構成図である。
[実施形態1]
図1は、実施形態1の電圧制御装置の構成図である。
以下の説明では、メインバッテリを構成する電池セルが4つである場合を例として説明する。ただし、実際の使用に関しては、2個以上の任意の個数の電池セルを備えるメインバッテリと、補機バッテリとを備えていれば、本発明の構成を適用することができる。また、以下の説明では、メインバッテリがハイブリット車や電気自動車等に搭載されていることを例として説明するが、その他の用途に使用されるメインバッテリ及び補機バッテリを備える構成についても同様に、本発明の構成を適用することができる。
電圧制御装置1は、電池セル2a〜2dと、メインバッテリ3と、セル用電圧計4a〜4dと、切替回路5と、制御部6と、記憶部7と、スイッチ回路8と、メインスイッチ9と、コア10と、一次巻線11と、セル側二次巻線12a〜12dと、補機側二次巻線13と、変圧回路14と、セルスイッチ15a〜15dと、セル側整流回路16a〜16dと、セル側平滑回路17a〜17dと、補機バッテリ18と、補機用電圧計19と、補機スイッチ20と、補機側整流回路21と、補機側平滑回路22と、を備えて構成される。
そして、メインバッテリ3は、電池セル2a〜2dを直列に接続して構成される。
セル用電圧計4a〜4dは、各電池セル2a〜2dのセル電圧を測定する。
切替回路5は、セル用電圧計4a〜4dが測定した電池セル2a〜2dの電圧値(以下、セル電圧値という。)、及び補機用電圧計19が測定した補機バッテリの電圧値(以下、補機電圧値という。)が入力され、それぞれを切替えて制御部6に出力する。
セル用電圧計4a〜4dは、各電池セル2a〜2dのセル電圧を測定する。
切替回路5は、セル用電圧計4a〜4dが測定した電池セル2a〜2dの電圧値(以下、セル電圧値という。)、及び補機用電圧計19が測定した補機バッテリの電圧値(以下、補機電圧値という。)が入力され、それぞれを切替えて制御部6に出力する。
制御部6は、入力された各セル電圧の値及び記憶部7に格納されている各種設定値を用いて、電圧制御装置1の動作を制御する。
記憶部7は、電圧制御装置1を制御するための各種設定値が格納されている。
記憶部7は、電圧制御装置1を制御するための各種設定値が格納されている。
スイッチ回路8は、制御部6から入力される制御信号に基づいてメインスイッチ9、各セルスイッチ15a〜15d及び補機スイッチ20のオンオフを切替える。
メインスイッチ9は、一次巻線11への電力供給を制御する。
メインスイッチ9は、一次巻線11への電力供給を制御する。
変圧回路14は、コア10に巻き回されている、一次巻線11、セル側二次巻線12a〜12d及び補機側二次巻線13を有する。
セルスイッチ15a〜15dは、電池セル2a〜2dへの電力の伝送のオンオフを切替える。
セルスイッチ15a〜15dは、電池セル2a〜2dへの電力の伝送のオンオフを切替える。
セル側整流回路16a〜16dは、各セルスイッチ15a〜15dへの電流の逆流を防止し、かつ、各電池セル2a〜2dへ供給する電流を整流する。
セル側平滑回路17a〜17dは、各電池セル2a〜2dへ供給する電流を平滑する。
セル側平滑回路17a〜17dは、各電池セル2a〜2dへ供給する電流を平滑する。
補機バッテリ18は、補機負荷へ電力を伝送する。
補機用電圧計19は、補機バッテリ18の電圧を測定する。
補機スイッチ20は、補機バッテリ18への電力の伝送のオンオフを切替える。
補機用電圧計19は、補機バッテリ18の電圧を測定する。
補機スイッチ20は、補機バッテリ18への電力の伝送のオンオフを切替える。
補機側整流回路21は、補機スイッチ20への電流の逆流を防止し、かつ、補機バッテリ18へ供給する電流を整流する。
補機側平滑回路22は、補機バッテリ18へ供給する電流を平滑する。
補機側平滑回路22は、補機バッテリ18へ供給する電流を平滑する。
下記にそれぞれの構成をさらに詳細に説明する。
電池セル2a〜2dは、リチウムイオン電池等で構成され、互いに直列に接続されることでメインバッテリ3を構成している。なお、電池セル2a〜2dには、これに限らず、鉛電池、ニッカド電池及びニッケル水素電池等の他の蓄電池を用いても良い。
電池セル2a〜2dは、リチウムイオン電池等で構成され、互いに直列に接続されることでメインバッテリ3を構成している。なお、電池セル2a〜2dには、これに限らず、鉛電池、ニッカド電池及びニッケル水素電池等の他の蓄電池を用いても良い。
メインバッテリ3は、端子A、A’が図示しない充電器、または、図示しないハイブリッド車や電気自動車等の発電機や走行用のモータ等の負荷に接続される。そして、メインバッテリ3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、以下の実施例においては、メインバッテリ3の両端子間の電圧は、補機バッテリ18の電圧よりも高いものとして説明する。
セル用電圧計4a〜4dは、それぞれ電池セル2a〜2dに並列に接続され、各電池セル2a〜2dのセル電圧を測定する。そして、セル用電圧計4a〜4dは、それぞれ測定したセル電圧の値を切替回路5に出力する。なお、セル用電圧計4a〜4dは、それぞれが接続された電池セル2a〜2dの電圧を測定できるものであれば、適宜選択した電圧検出装置を用いればよい。
切替回路5は、例えば、マルチプレクサ等で構成され、入力されるセル電圧値及び補機電圧値を示す信号を順番に切替えて制御部6に出力する。実施形態1の構成においては、セル用電圧計4a〜4d及び補機用電圧計19から入力される電圧の値を示す信号を、順番に切替えて制御部へ入力するように構成されている。なお、入力される信号を切替えて制御部6に出力することができれば、適宜選択した切替回路を用いればよい。
制御部6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。また、制御部6は、セル用電圧計4a〜4d及び補機用電圧計19で測定された電圧の値を示す信号を受信する構成を備えている。
そして、制御部6は、ユーザの希望、または、動作環境により判断された電圧制御開始を指示する信号が、図示しない入力部より入力されたことをトリガとして、電圧制御を開始する。ここで、電圧制御とは、複数の電池セル2a〜2dのセル電圧の均等化と、メインバッテリ3から補機バッテリ18に電力を伝送する制御のことを言う。なお、以下の実施例において、メインバッテリ3から補機バッテリ18に電力を伝送するとは、メインバッテリ3の電力を用いて補機バッテリ18を充電することである。
また、制御部6は、電池セル2a〜2dのセル電圧の値を示す信号が入力されると、下記式(1)を用いて、電池セル2a〜2dのセル電圧の平均値(以下、電圧平均値という。)を求める。
(セル電圧2a+セル電圧2b+セル電圧2c+セル電圧2d)/4 (1)
なお、式(1)においては、セル電圧2a〜2dとは、それぞれ電池セル2a〜2dのセル電圧の値のことである。
(セル電圧2a+セル電圧2b+セル電圧2c+セル電圧2d)/4 (1)
なお、式(1)においては、セル電圧2a〜2dとは、それぞれ電池セル2a〜2dのセル電圧の値のことである。
また、電池セル2a〜2dの各セル電圧の値の中で、電圧平均値から所定の範囲よりもはずれている値がある場合に、セル電圧の電圧均等化を行なうことを決定する。具体的には下記式(2)のように、電池セル2a〜2dそれぞれのセル電圧が、電圧平均値から所定の範囲α内(以下、ばらつき許容範囲という。)に含まれているか否かを判断することで上記の処理を実行している。
電圧平均値−α≦電池セル2a〜2dのセル電圧≦電圧平均値+α (2)
なお、所定の範囲αとは、実験により定められ、電池セル2a〜2dのばらつき許容範囲を定める為の電圧値として記憶部7に格納された電圧値である。
電圧平均値−α≦電池セル2a〜2dのセル電圧≦電圧平均値+α (2)
なお、所定の範囲αとは、実験により定められ、電池セル2a〜2dのばらつき許容範囲を定める為の電圧値として記憶部7に格納された電圧値である。
そして、制御部6は、セル電圧の電圧均等化を行なうことを決定すると、セルスイッチ15a〜15dをオンにする制御信号をスイッチ回路8に出力する。また、制御部6は、セル電圧の電圧均等化を行なわない場合には、セルスイッチ15a〜15dをオフにする制御信号をスイッチ回路8に出力する。
さらに、制御部6は、補機電圧値が入力されると、補機電圧値が所定の電圧値(以下、下限電圧値という。)より高い電圧であるか否かを判断する。そして、補機バッテリ18の補機電圧値が下限電圧値以下である場合には、補機バッテリ18に電力の供給(電力の伝送)を行なうことを決定する。また、制御部6は、補機バッテリ18の補機電圧値が下限電圧値よりも高い場合には、補機バッテリ18に電力の供給を行なわないことを決定する。具体的には、下記式(3)を用いて、補機電圧値が、所定の下限電圧値よりも高いか否かを判断することで上記の処理を行っている。
補機電圧値≦下限電圧値 (3)
なお、下限電圧値とは、実験により定められ、補機バッテリ18が許される最小の電圧として記憶部7に格納された電圧値である。
補機電圧値≦下限電圧値 (3)
なお、下限電圧値とは、実験により定められ、補機バッテリ18が許される最小の電圧として記憶部7に格納された電圧値である。
そして、制御部6は、補機バッテリ18への電力の供給を決定すると、補機スイッチ20をオンにする制御信号をスイッチ回路に出力する。また、制御部6は、補機バッテリ18への電力の供給を行なわない場合には、補機スイッチ20をオフにする制御信号をスイッチ回路8に出力する。
また、制御部6は、セル電圧の均等化及び補機バッテリ18への電力の供給のいずれか一つ以上が行なわれることが決定されると、セルスイッチ15a〜15d及び補機スイッチ20のオンオフを設定する制御信号を送信した後に、メインスイッチ9を一定周期ごとにオンオフ(以下、スイッチングという。)させることを示す制御信号をスイッチ回路8に出力する。なお、メインスイッチ9のスイッチングの周期は、一定周期でも良いし、適宜変更しても良い。
さらに、制御部6は、セル電圧の均等化及び補機バッテリ18への電力の供給のいずれか一つ以上が行なわれることが決定されると、一定時間の間、メインスイッチ9をスイッチングさせた後、上記の動作を繰り返す。また、セル電圧の均等化制御及び補機バッテリ18への電力の供給のどちらも行なわれない場合には、メインスイッチ9のスイッチングを停止する制御をした後、上記の動作を繰り返す。ここで、一定時間とは、適宜ユーザにより設定される時間である。一定時間が長いほど、電圧制御の精度は下がるが、一連の制御を行なう周期が長くなるので、制御が簡略化される。したがって、上記のトレードオフの関係をユーザの要望に適合するように、一定時間を適宜設定すると良い。
また、制御部6は、ユーザの希望により、制御終了を示す信号が、図示しない入力部より入力されることをトリガとして、制御を終了する。なお、動作環境により制御部6自身で適宜制御終了を判断して、制御を終了しても良い。そして、制御を終了することに伴って、制御部6は、メインスイッチ9、セルスイッチ15a〜15d及び補機スイッチ20をオフ状態にする制御信号をスイッチ回路8に出力する。
記憶部7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7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7には、制御部6による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、所定の範囲α及び下限電圧値を含んでいる。
スイッチ回路8は、例えば、DEC(Decoder)等を採用することができる。そして、スイッチ回路8は、制御部6から入力される制御信号をデコードして、その情報に基づいてメインスイッチ9、セルスイッチ15a〜15d及び補機スイッチ20のオンオフを切替える。一例として、スイッチ回路8は、メインスイッチ9、セルスイッチ15a〜15d及び補機スイッチ20が電界効果トランジスタで構成されている場合には、それぞれのスイッチに印加するゲート電圧を出力することができるように構成される。そして、それぞれのゲート電圧のオンオフを切替えることにより、スイッチのオンオフを切替えられるように構成される。なお、メインスイッチ9、セルスイッチ15a〜15d及び補機スイッチ20が別の構成であっても、それぞれのオンオフを切替えることができるように、適宜選択した構成をスイッチ回路8として用いれば良い。
メインスイッチ9には、例えば、電磁リレー、または、電界効果トランジスタ等の半導体スイッチ等を採用することができる。そして、メインスイッチ9は、一次巻線11に直列に接続されている。また、メインスイッチ9は、制御部6によりスイッチングするように制御される。これにより、メインバッテリ3の電力を利用して、一次巻線11へ交流電流を供給するように切替え動作をする。
コア10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10には、一次巻線11、セル側二次巻線12a〜12d及び補機側二次巻線13が巻き回されている。なお、用途によって、空芯コイルで足りる場合には、このコア10を省略しても良い。
一次巻線11には、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、一次巻線11は、メインバッテリ3の両端に接続されており、メインスイッチ9のスイッチングにより、電力が供給される。なお、一次巻線11には、上記の構成以外にも、適宜公知のコイルを用いても良い。
セル側二次巻線12a〜12d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、セル側二次巻線12a〜12dは、それぞれ電池セル2a〜2dの両端に接続されており、一次巻線11に電力が供給されることにより誘導される。これにより、電池セル2a〜2dに電力を供給することができるように構成されている。また、電池セル2a〜2dのセル電圧は、メインバッテリの電圧よりも低い。このため、セル側二次巻線12a〜12dは、一次巻線11よりも少ない巻数として、電池セル2a〜2dの充電に適した電圧が得られるように適宜調整されている。なお、セル側二次巻線12a〜12dは、上記の構成以外にも、適宜公知のコイルを用いても良い。
補機側二次巻線13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、補機側二次巻線13は、それぞれ補機バッテリ18の両端に接続されており、一次巻線11に電力が供給されることにより誘導される。これにより、補機バッテリ18に電力を供給する。また、補機バッテリ18は、メインバッテリよりも低い電圧となっている。このため、補機側二次巻線13は、一次巻線11よりも少ない巻数として、補機バッテリ18の充電に適した電圧を得られるように適宜調整されている。なお、補機側二次巻線13は、上記の構成以外にも、適宜公知のコイルを用いても良い。
変圧回路14は、コア10、一次巻線11、セル側二次巻線12a〜12d及び補機側二次巻線13により構成され、メインバッテリ3の電圧を変換して、電池セル2a〜2d及び補機バッテリ18に電力(電流)を供給する。
セルスイッチ15a〜15dは、例えば、電界効果トランジスタ等の半導体スイッチ等で構成される。そして、電池セル2a〜2dへの電力供給の制御を行なうための電流制御素子として用いられる。具体的には、セルスイッチ15a〜15dのオンオフを設定することにより、メインスイッチ9のスイッチングによる一次巻線11への電力の供給がある場合において、電池セル2a〜2dへの電力の供給をするか否かを個別に制御することができる。なお、耐圧が必要な場合には、電磁リレーを用いても良い。
セル側整流回路16a〜16dは、例えば、ダイオード等の半導体素子で構成される。そして、セルスイッチ15a〜15dへの電流の逆流を防止している。また、セル側整流回路16a〜16dは、セル側二次巻線12a〜12dに誘導される電流を整流して、電池セル2a〜2dにそれぞれ供給するように構成されている。なお、図1では、簡略して示しているが、適宜公知の整流回路を用いても良い。
セル側平滑回路17a〜17dは、例えば、コンデンサ等の半導体素子で構成される。そして、電池セル2a〜2dへ供給する電流を平滑している。なお、図1では、簡略して示しているが、適宜公知の平滑回路を用いても良い。
補機バッテリ18は、例えば、鉛電池で構成される。また、補機バッテリ18の端子Bは、補機負荷に接続されている。この補機負荷は、例えば、車輌伝送系や制御系等のことである。また、実施例においては、補機バッテリ18をセル用電圧計4a〜4d、切替回路5、制御部6、記憶部7、スイッチ回路8の電源としても用いるようにして良い。なお、補機バッテリ18には、鉛電池に限らず、リチウムイオン電池、ニッカド電池及びニッケル水素電池等の他の蓄電池を用いても良い。
補機用電圧計19は、補機バッテリ18に並列に接続され、補機バッテリ18の電圧を測定する。そして、補機用電圧計19は、それぞれ測定した電圧の値を示す信号を切替回路5に出力する。なお、補機用電圧計19は、補機バッテリ18の電圧を測定できるものであれば、適宜選択した電圧検出装置を用いればよい。
補機スイッチ20は、例えば、電界効果トランジスタ等の半導体スイッチ等で構成される。そして、補機バッテリ18への電力供給の制御を行なうための、電流制御素子として用いられる。具体的には、補機スイッチ20のオンオフを設定することにより、メインスイッチ9のスイッチングによる一次巻線11への電力の供給がある場合において、補機バッテリ18への電力の供給をするか否かを制御することができる。なお、耐圧が必要な場合には、電磁リレーを用いても良い。
補機側整流回路21は、例えば、ダイオード等の半導体素子で構成される。そして、補機スイッチ20への電流の逆流を防止している。また、補機側整流回路21は、補機バッテリ18に誘導される電流を整流して、補機バッテリ18に供給するように構成されている。なお、図1では、簡略して示しているが、適宜公知の整流回路を用いても良い。
補機側平滑回路22は、例えば、コンデンサ等の半導体素子で構成される。そして、補機バッテリ18へ供給する電流を平滑している。なお、図1では、簡略して示しているが、適宜公知の平滑回路を用いても良い。
次に、上記に説明した図1の構成を用いて、電池セル2a〜2dのセル電圧の均等化及び補機バッテリ18の充電をする動作について詳細に説明する。
まず、電池セル2a〜2dのセル電圧を均等化する場合には、セルスイッチ15a〜15dをオンする。そして、メインスイッチ9をスイッチングすることにより、一次巻線11へ交流電流を供給する。すると、セル側二次巻線12a〜12dが電磁誘導されて、それぞれの設置されている閉回路に誘導電流が流れる。この誘導電流をセル側整流回路16a〜16dがそれぞれ整流し、さらに、セル側平滑回路17a〜17dが平滑することで、セル側二次巻線12a〜12dそれぞれに並列に接続された電池セル2a〜2dに電力を供給することができる。また、セル側二次巻線12a〜12dが誘導されることにより発生する誘導電流(誘導起電力)の大きさは、それぞれ電池セル2a〜2dの電圧に反比例するので、結果として、電池セル2a〜2dに供給する電力の大きさが調整される。すなわち、電池セル2a〜2dの中でセル電圧が低い電池セル程大きな電力が供給されることになる。さらに詳細には、電池セル2a〜2dの中でセル電圧の高い電池セルは、一次巻線11を介して変圧回路14に供給する電力のほうが、変圧回路14から供給される電力よりも大きくなる。そして、電池セル2a〜2dの中でセル電圧の低い電池セルは、変圧回路14から供給される電力のほうが、一次巻線11を介して変圧回路14に供給する電力よりも大きくなる。したがって、この状態を一定時間継続することで、電池セル2a〜2dのセル電圧が均等化されることになる。
まず、電池セル2a〜2dのセル電圧を均等化する場合には、セルスイッチ15a〜15dをオンする。そして、メインスイッチ9をスイッチングすることにより、一次巻線11へ交流電流を供給する。すると、セル側二次巻線12a〜12dが電磁誘導されて、それぞれの設置されている閉回路に誘導電流が流れる。この誘導電流をセル側整流回路16a〜16dがそれぞれ整流し、さらに、セル側平滑回路17a〜17dが平滑することで、セル側二次巻線12a〜12dそれぞれに並列に接続された電池セル2a〜2dに電力を供給することができる。また、セル側二次巻線12a〜12dが誘導されることにより発生する誘導電流(誘導起電力)の大きさは、それぞれ電池セル2a〜2dの電圧に反比例するので、結果として、電池セル2a〜2dに供給する電力の大きさが調整される。すなわち、電池セル2a〜2dの中でセル電圧が低い電池セル程大きな電力が供給されることになる。さらに詳細には、電池セル2a〜2dの中でセル電圧の高い電池セルは、一次巻線11を介して変圧回路14に供給する電力のほうが、変圧回路14から供給される電力よりも大きくなる。そして、電池セル2a〜2dの中でセル電圧の低い電池セルは、変圧回路14から供給される電力のほうが、一次巻線11を介して変圧回路14に供給する電力よりも大きくなる。したがって、この状態を一定時間継続することで、電池セル2a〜2dのセル電圧が均等化されることになる。
また、補機バッテリ18の充電をする場合には、補機スイッチ20をオンする。そして、メインスイッチ9をスイッチングすることにより、一次巻線11へ交流電流を供給する。すると、補機側二次巻線13が電磁誘導されて、補機側二次巻線13の設置されている閉回路に誘導電流が流れる。この誘導電流を補機側整流回路21がそれぞれ整流し、さらに、補機側平滑回路22が平滑することで、補機側二次巻線13に並列に接続された補機バッテリ18に電力を供給することができる。
次に、図2、3を用いて、実施形態1の電圧制御装置の動作を説明する。
図2、3は、実施形態1の電圧均等化及び補機バッテリ充電のフローチャートである。
なお、図2、3に示すフローチャートは、メインバッテリ3の充電時、放電時及び充放電停止時ともに適用することができる。
図2、3は、実施形態1の電圧均等化及び補機バッテリ充電のフローチャートである。
なお、図2、3に示すフローチャートは、メインバッテリ3の充電時、放電時及び充放電停止時ともに適用することができる。
まず、図2を用いて電圧制御装置の動作を説明する。
制御部6は、電圧制御を開始するか否かを判断している(S201)。具体的には、制御開始を示す制御信号が図示しない入力部を用いて、ユーザにより入力されることで電圧制御を開始すると判断する。または、イグニッションキーがオンされたのをトリガとして制御開始を示す制御信号が制御部6に入力されることで電圧制御を開始すると判断しても良い。さらに、定期的に制御部6が、電池セル2a〜2dを監視して、セル電圧のばらつきが一定量を超えたときに、制御を開始すると判断しても良い。または、定期的に制御部6が、補機バッテリ18を監視して、補機バッテリ18の電圧が下限電圧値以下になったときに、制御を開始すると判断しても良い。以上のような、適宜好適な制御開始のトリガを設定しておくことで、制御部6は、電圧制御を開始するか否かを判断している。もちろん、公知の技術を用いて、上記に挙げた制御を開始する判断以外の方法を用いても良い。この監視は、電圧制御が開始されるまで繰り返して続けられる(S201にてNo)。そして、制御部6は、制御開始すると判断する(S201にてYes)と、セル用電圧計4a〜4dの測定値である電池セル2a〜2dのセル電圧の値を取得する(S202)。なお、制御開始の判断のために電池セル2a〜2dのセル電圧の取得がなされていた場合には、そのセル電圧をもって、S202のセル電圧の取得に代えても良い。また、各セル電圧の値の取得については、制御部6から図示しない信号線によりセル電圧取得の制御信号をセル用電圧計4a〜4dに出力することにより、セル用電圧計4a〜4dから取得すると良い。
制御部6は、電圧制御を開始するか否かを判断している(S201)。具体的には、制御開始を示す制御信号が図示しない入力部を用いて、ユーザにより入力されることで電圧制御を開始すると判断する。または、イグニッションキーがオンされたのをトリガとして制御開始を示す制御信号が制御部6に入力されることで電圧制御を開始すると判断しても良い。さらに、定期的に制御部6が、電池セル2a〜2dを監視して、セル電圧のばらつきが一定量を超えたときに、制御を開始すると判断しても良い。または、定期的に制御部6が、補機バッテリ18を監視して、補機バッテリ18の電圧が下限電圧値以下になったときに、制御を開始すると判断しても良い。以上のような、適宜好適な制御開始のトリガを設定しておくことで、制御部6は、電圧制御を開始するか否かを判断している。もちろん、公知の技術を用いて、上記に挙げた制御を開始する判断以外の方法を用いても良い。この監視は、電圧制御が開始されるまで繰り返して続けられる(S201にてNo)。そして、制御部6は、制御開始すると判断する(S201にてYes)と、セル用電圧計4a〜4dの測定値である電池セル2a〜2dのセル電圧の値を取得する(S202)。なお、制御開始の判断のために電池セル2a〜2dのセル電圧の取得がなされていた場合には、そのセル電圧をもって、S202のセル電圧の取得に代えても良い。また、各セル電圧の値の取得については、制御部6から図示しない信号線によりセル電圧取得の制御信号をセル用電圧計4a〜4dに出力することにより、セル用電圧計4a〜4dから取得すると良い。
制御部6は、電池セル2a〜2dのセル電圧の値を取得すると、式(1)を用いて、電圧平均値を算出する(S203)。
制御部6は、電圧平均値を算出すると、さらに、記憶部7から所定の範囲αを取得し、式(2)を用いて、電池セル2a〜2dのセル電圧の中で、ばらつき許容範囲外の電圧を示す電池セルがあるか否かを判断する(S204)。
制御部6は、電圧平均値を算出すると、さらに、記憶部7から所定の範囲αを取得し、式(2)を用いて、電池セル2a〜2dのセル電圧の中で、ばらつき許容範囲外の電圧を示す電池セルがあるか否かを判断する(S204)。
そして、制御部6は、電池セル2a〜2dのセル電圧の中で、ばらつき許容範囲外の電圧を示す電池セルがあった場合(S204にてYes)、全てのセルスイッチ15a〜15dをオン状態とする(S205)。具体的には、制御部6がスイッチ回路8へセルスイッチ15a〜15dをオンすることを指示する制御信号を出力する。これにより、スイッチ回路8は、セルスイッチ15a〜15dをオン状態にする。
次に、制御部6は、補機電圧値を取得する(S206)。また、補機電圧値の取得については、制御部6から図示しない信号線により補機電圧値取得の制御信号を補機用電圧計19に出力することにより、補機用電圧計19から取得するようにすると良い。
制御部6は、補機用電圧計19から補機電圧値を取得すると、さらに、記憶部7から下限電圧値を取得し、式(3)を用いて、補機電圧値が下限電圧値以下であるか否かを判断する(S207)。
そして、補機電圧値が下限電圧値以下である場合(S207にてYes)、補機スイッチをオン状態にする(S208)。具体的には、制御部6がスイッチ回路8へ補機スイッチ20をオンすることを指示する制御信号を出力する。これにより、スイッチ回路8は、補機スイッチ20をオン状態にする。
また、補機電圧値が下限電圧値以上である場合(S207にてNo)、補機スイッチ20をオフ状態にする(S213)。具体的には、制御部6がスイッチ回路8へ補機スイッチ20をオフすることを指示する制御信号を出力する。これにより、スイッチ回路8は、補機スイッチ20をオフ状態にする。
制御部6は、セルスイッチ15a〜15dのオンオフ及び補機スイッチ20のオンオフを指示する制御信号を出力すると、メインスイッチ9がスイッチングしているか否かを判断する(S209)。具体的には、制御部6からスイッチ回路8にメインスイッチ9をスイッチングさせることを示す制御信号を出力している否かを、制御部6で判断する。その結果、制御部6からスイッチ回路8にメインスイッチ9をスイッチングさせることを示す制御信号を出力している場合には、メインスイッチ9がスイッチングしている(以下、動作中という。)と判断する。反対に、制御部6からスイッチ回路8にメインスイッチ9をスイッチングさせることを示す制御信号を出力していない場合には、メインスイッチ9がスイッチングしていない(以下、停止中という。)と判断する。このメインスイッチ9のスイッチング動作の判断については、他の公知技術を用いて行なっても良い。
そして、制御部6は、メインスイッチ9が停止中である場合(S209にてYes)には、メインスイッチ9をスイッチングさせることを示す制御信号を出力して、メインスイッチ9をスイッチングさせる(S210)。
その後、制御部6は、一定時間経過するのを待つ(S211)。具体手には、制御部6が備えているCPU等のクロックをカウントして、一定時間をカウントする。なお、一定周期をカウントすることができるのであれば、他の公知技術により実現される計時手段を備えていても良い。
一定時間経過後、制御部6は、制御終了をするか否かを判断する(S212)。具体的には、S212よりも前に行なわれるステップにおいて、制御終了を示す制御信号が図示しない入力部よりユーザにより入力されていた場合に、制御部6は、制御を終了すると判断する。または、イグニッションキーがオフされたのをトリガとして、制御終了を示す制御信号が制御部6に入力されるように構成し、その制御終了を示す制御信号が入力されると、制御部6は、制御を終了すると判断しても良い。さらに、定期的に制御部6が、電池セル2a〜2dを監視して、セル電圧のばらつきが一定範囲内に収まった状態であると判断したときに、制御を終了すると判断しても良い。または、定期的に制御部6が、補機バッテリ18を監視して、補機バッテリ18の電圧が下限電圧値よりも高くなったときに、制御を終了すると判断しても良い。以上のような適宜好適な制御終了のトリガを設定しておくことで、制御部6は、電圧制御を終了するか否かを判断している。もちろん、公知の技術を用いて、上記に挙げた制御を終了する判断以外の方法を用いても良い。なお、S212に限らず、他のステップにおいても、制御部6において、上記の制御を終了する判断がなされた場合に、直ちに制御を終了しても良い。
制御部6は、制御を終了すると判断する(S212にてYes)と、メインスイッチ9、セルスイッチ15a〜15d及び補機スイッチ20をオフにする。そして、一連の動作を終了する。これにより、セル電圧の均等化及び補機バッテリ18への電力の供給のいずれも行なわれない場合に、変圧回路14での電力の消費を抑えることができる。
また、制御部6は、制御終了を示す制御信号が入力されていない場合には、S202に戻ってS212までの動作を繰り返す(S212にてNo)。
次に、図3を用いて電圧制御装置の動作を説明する。
次に、図3を用いて電圧制御装置の動作を説明する。
図2のS204において、制御部6は、電池セル2a〜2dのセル電圧の中で、ばらつき許容範囲外の電圧を示す電池セルがなかった場合(S204にてNo)、全てのセルスイッチ15a〜15dをオフ状態にする(S314)。具体的には、制御部6がスイッチ回路8へセルスイッチ15a〜15dをオフすることを指示する制御信号を出力する。これにより、スイッチ回路8は、セルスイッチ15a〜15dをオフ状態にする。
次に、制御部6は、補機電圧値を取得する(S315)。また、補機電圧値の取得については、制御部6から図示しない信号線により補機電圧値取得の制御信号を補機用電圧計19に出力することにより、補機用電圧計19から取得するようにすると良い。
制御部6は、補機用電圧計19から補機電圧値を取得すると、さらに、記憶部7から下限電圧値を取得し、式(3)を用いて、補機電圧値が下限電圧値以下であるか否かを判断する(S316)。
そして、補機電圧値が下限電圧値以下である場合(S316にてYes)、補機スイッチ20をオン状態にする(S317)。具体的には、制御部6がスイッチ回路8へ補機スイッチ20をオンすることを指示する制御信号を出力する。これにより、スイッチ回路8は、補機スイッチ20をオン状態にする。その後、図2のS209〜S212の動作を行なう。
また、補機電圧値が下限電圧値以上である場合(S316にてNo)、補機スイッチをオフ状態にする(S318)。具体的には、制御部6がスイッチ回路8へ補機スイッチ20をオフすることを指示する制御信号を出力する。これにより、スイッチ回路8は、補機スイッチ20をオフ状態にする。
制御部6は、セルスイッチ15a〜15dをオフ状態にし、かつ、補機スイッチ20をオフ状態にする指示をする制御信号を出力すると、メインスイッチ9が動作中であるか否かを判断する(S319)。具体的には、制御部6からスイッチ回路8にメインスイッチ9をスイッチングさせることを示す制御信号を出力している場合、制御部6は、メインスイッチ9が動作中であると判断する。反対に、制御部6からスイッチ回路8にメインスイッチ9をスイッチングさせることを示す制御信号を出力していない場合、制御部6は、メインスイッチ9が停止中と判断する。このメインスイッチ9の動作判断については、他の公知技術を用いて行なっても良い。
そして、制御部6は、メインスイッチ9が動作中である場合(S319にてYes)には、メインスイッチ9をスイッチングさせることを示す制御信号の出力を停止して、メインスイッチ9を停止する(S320)。そして、図2のS212に移行する。
また、制御部6は、メインスイッチ9が停止中である場合(S319にてNo)には、直ちに図2のS212に移行する。
実施形態1では、変圧回路14の一次巻線11を、電圧均等化のためのセル側二次巻線12a〜12dと、補機側二次巻線13とで共用にしたことにより、別途DC/DCコンバータを用いることなく、補機バッテリ18へ電力を供給することができる。
実施形態1では、変圧回路14の一次巻線11を、電圧均等化のためのセル側二次巻線12a〜12dと、補機側二次巻線13とで共用にしたことにより、別途DC/DCコンバータを用いることなく、補機バッテリ18へ電力を供給することができる。
また、実施形態1では、電圧均等化を行なうときに、メインスイッチ9のみをスイッチングさせる。そして、そのスイッチングの周期は、適宜選択した一定の周期で良い。したがって、複数のDC/DCコンバータの出力電圧を、それぞれデューティー制御する従来の構成よりも制御を簡略化することができる。
さらに、セルスイッチ15a〜15d及び補機スイッチ20を備えるように構成した。これにより、電圧均等化及び補機バッテリ18の充電をする際に、制御部6によりセルスイッチ15a〜15d及び補機スイッチ20のオンオフを設定することにより、電圧均等化及び補機バッテリ18の充電を適宜選択して、必要な動作のみを行なうことができる。したがって、変圧回路14で消費される無駄な電力を抑制することができ、回路効率を向上させることができる。
[実施形態2]
図4は、実施形態2の電圧均等化及び補機バッテリ充電のフローチャートである。
[実施形態2]
図4は、実施形態2の電圧均等化及び補機バッテリ充電のフローチャートである。
実施形態2と、実施形態1との違いは、実施形態1に対応する図2のS205に代えて、実施形態3に対応する図4のS401〜S406に示すように、各セルスイッチのオンオフ状態を個別に制御するところである。したがって、実施形態2の説明では、S401〜S406の動作を説明する。そして、それ以外の動作は実施形態1と同じであるので説明を省略する。
また、実施形態2と実施形態1とは、制御部6の動作と、記憶部7に記憶されている内容が異なる。したがって、この点について以下で説明する。そして、実施形態2の外部構成に関しては、実施形態1と同じであるので説明を省略する。
なお、以下の説明では、実施形態1と同様に、メインバッテリを構成する電池セルが4つである場合を例として説明する。ただし、実際の使用に関しては、2個以上の任意の個数の電池セルを備えるメインバッテリと、補機バッテリを備えていれば、本発明の構成を適用することができる。
図5を用いて、実施形態2の記憶部7に記憶される対応テーブル500について説明する。
実施形態1において、図2のS205では、制御部6がセルスイッチ15a〜15dのオンオフ状態を全て同じにする制御をした。これに対して、実施形態2においては、図4のS401〜S406で、セルスイッチ15a〜15dを個別に制御する。この制御を実現する為に、図5に示すセルスイッチとカウント値との対応を表す対応テーブル500を記憶部7に記憶してある。
実施形態1において、図2のS205では、制御部6がセルスイッチ15a〜15dのオンオフ状態を全て同じにする制御をした。これに対して、実施形態2においては、図4のS401〜S406で、セルスイッチ15a〜15dを個別に制御する。この制御を実現する為に、図5に示すセルスイッチとカウント値との対応を表す対応テーブル500を記憶部7に記憶してある。
この対応テーブル500には、カウント値とセルスイッチ15a〜15dとの対応関係が記憶されている。
なお、対応テーブル500では、セルスイッチ15aにはカウント値=1、セルスイッチ15bには、カウント値=2、セルスイッチ15cには、カウント値=3及びセルスイッチ15dには、カウント値=4が割り当てられている。
なお、対応テーブル500では、セルスイッチ15aにはカウント値=1、セルスイッチ15bには、カウント値=2、セルスイッチ15cには、カウント値=3及びセルスイッチ15dには、カウント値=4が割り当てられている。
次に、制御部6が複数のセルスイッチのオンオフ状態を順に制御するための動作について説明する。
制御部6は、セルスイッチのオンオフ状態を設定するごとに、任意のカウント手段を用いて値をカウントする。これにより、対応テーブル500に基づいて、セルスイッチのオンオフ状態を順に設定する。なお、値をカウントする方法は、例えば、制御部6が記憶部7を用いて、セルスイッチのオンオフ状態を設定するごとに値をインクリメントさせることで行なっても良いし、その他の公知のカウント手段を別に備えることで行っても良い。なお、カウント手段は、n=1〜Kまでカウントするが、対応テーブル500の場合においては、K=4である。
制御部6は、セルスイッチのオンオフ状態を設定するごとに、任意のカウント手段を用いて値をカウントする。これにより、対応テーブル500に基づいて、セルスイッチのオンオフ状態を順に設定する。なお、値をカウントする方法は、例えば、制御部6が記憶部7を用いて、セルスイッチのオンオフ状態を設定するごとに値をインクリメントさせることで行なっても良いし、その他の公知のカウント手段を別に備えることで行っても良い。なお、カウント手段は、n=1〜Kまでカウントするが、対応テーブル500の場合においては、K=4である。
以下、図5に示す対応テーブル500を用いて制御部6の動作をより具体的に説明する。
まず、電圧均等化を行なうと判断すると、制御部6は、カウント手段にn=1を代入する。そして、制御部6は、そのカウント値に対応するセルスイッチを、対応テーブル500から抽出する。これにより、対応テーブル500の場合においては、セルスイッチ15aのオンオフ状態を設定すると判断する。
まず、電圧均等化を行なうと判断すると、制御部6は、カウント手段にn=1を代入する。そして、制御部6は、そのカウント値に対応するセルスイッチを、対応テーブル500から抽出する。これにより、対応テーブル500の場合においては、セルスイッチ15aのオンオフ状態を設定すると判断する。
次に、制御部6は、セル電圧2aが電圧平均値以上であるか、未満であるかを判断する。その結果、セル電圧2aが電圧平均値以上であった場合、制御部6は、セルスイッチ15aをオフ状態にすることを指示する制御信号をスイッチ回路8に出力する。これに対して、セル電圧2aが電圧平均値未満であった場合、制御部6は、セルスイッチ15aをオン状態にすることを指示する制御信号をスイッチ回路8に出力する。
そして、制御部6は、カウント手段のカウント値をインクリメントする。また、制御部6は、そのカウント値に対応するセルスイッチを、対応テーブル500から抽出する。これにより、制御部6は、セルスイッチ15bのオンオフ状態を設定すると判断する。以降の動作は、セルスイッチ15aについて説明したオンオフ状態の設定動作と同じである。そして、それぞれのセルスイッチのオンオフ状態を設定するごとに、カウント値をインクリメントする。これにより、セルスイッチ15a〜15dのオンオフ状態を順に設定する。
次に、実施形態2の電圧均等化及び補機バッテリ充電の動作について、図4を参照しながら説明する。
実施形態2においても、実施形態1と同様に、図2のS201〜204の動作を行なう。
実施形態2においても、実施形態1と同様に、図2のS201〜204の動作を行なう。
そして、制御部6は、電池セル2a〜2dのセル電圧の中で、ばらつき許容範囲外の電圧を示す電池セルがあった場合(S204にてYes)、制御部6は、n=1をカウント手段に代入して、n番目のセルスイッチのオンオフを制御することを設定する(S401)。
すると、制御部6は、S203で取得したn番目のセル電圧が電圧平均値以上であるか否かを判断する(S402)。
n番目のセル電圧が電圧平均値以上である場合(S402にてYes)には、n番目のセルスイッチをオフ状態(S403)にする。
n番目のセル電圧が電圧平均値以上である場合(S402にてYes)には、n番目のセルスイッチをオフ状態(S403)にする。
また、n番目のセル電圧が電圧平均値未満である場合(S402にてNo)には、n番目のセルスイッチをオン状態(S404)にする。
n番目のセルスイッチのオンオフを決定すると、n=Kであるか否かを判断する(S405)。具体的には、対応テーブル500である場合、K=4であるかを判断する。
n番目のセルスイッチのオンオフを決定すると、n=Kであるか否かを判断する(S405)。具体的には、対応テーブル500である場合、K=4であるかを判断する。
n=Kでない場合(S405にてNo)、制御部6は、カウント値をインクリメントして、S402に戻る。
n=Kである場合(S405にてYes)、図2のS206に移行する。以下の動作は、実施形態1と同じである。
n=Kである場合(S405にてYes)、図2のS206に移行する。以下の動作は、実施形態1と同じである。
実施形態2では、セルスイッチ15a〜15dのオンオフ状態を個別に設定する構成とした。この構成により、電力の供給が必要な電池セルのみに選択的に電力を供給することができる。これに伴い、セルスイッチ15a〜15dのオンオフ状態を全て同じにする実施形態1よりも、各セル電圧が均等化されるまでの時間を短くすることができる。したがって、実施形態1よりも、変圧回路14で消費される無駄な電力を抑制することができ、回路効率をさらに向上させることができる。
また、S402では、各セル電圧と電圧平均値とを比較して、セルスイッチ15a〜15dのスイッチのオンオフ状態を決定したが、これに限らず、その時の状態に応じた任意の電圧値を用いてセルスイッチのオンオフ状態を決定しても良い。
例えば、メインバッテリ3の充電時には、充電速度と電圧均等化に要する時間を鑑みて、電圧平均値よりも少し高い値にシフトさせた電圧値と各セル電圧とを比較するようにすると良い。これにより、電圧平均値が徐々に上昇していく充電時に即した電圧値に基づいて、セルスイッチのオンオフ状態を設定することができる。
さらに、メインバッテリ3の放電時には、放電速度と電圧均等化に要する時間を鑑みて、電圧平均値よりも少し低い値にシフトさせた電圧値と各セル電圧とを比較するようにすると良い。これにより、電圧平均値が徐々に減少していく放電時に即した電圧値に基づいて、セルスイッチのオンオフ状態を設定することができる。
より具体的に説明すると、S402において、メインバッテリ3が充放電している場合、電力の送電を待つ間(S211の一定時間)に変化すると考えられる電圧平均値のシフト値を、充放電速度に基づいて予測する。その予測されたシフト値と同じだけ、現在の電圧平均値からシフトさせた電圧値を、S402の電圧平均値の代わりに用いると良い。
なお、充放電時の電圧平均値のシフト値の予測は、例えば、単位時間ごとに電圧平均値を式(1)で算出する。そして、単位時間ごとに前回の電圧平均値の値を減算することにより、単位時間ごとの電圧平均値のシフト値を算出する。その後、単位時間ごとのシフト値に一定時間を乗算することにより、単位時間後の電圧平均値のシフト値を予測する。さらに、電池セルのSOC−電圧マップなどを用いて、予測した一定時間後の電圧平均値のシフト値を補正する等、公知の技術を用いて補正しても良い。これ以外にも、適宜公知の技術を用いてシフト値を予測しても良い。
1 電圧制御装置
2a〜2d 電池セル
3 メインバッテリ
4a〜4d セル用電圧計
5 切替回路
6 制御部
7 記憶部
8 スイッチ回路
9 メインスイッチ
10 コア
11 一次巻線
12a〜12d セル側二次巻線
13 補機側二次巻線
14 変圧回路
15a〜15d セルスイッチ
16a〜16d セル側整流回路
17a〜17d 平滑回路
18 補機バッテリ
19 補機用電圧計
20 補機スイッチ
21 補機側整流回路
22 補機側平滑回路
2a〜2d 電池セル
3 メインバッテリ
4a〜4d セル用電圧計
5 切替回路
6 制御部
7 記憶部
8 スイッチ回路
9 メインスイッチ
10 コア
11 一次巻線
12a〜12d セル側二次巻線
13 補機側二次巻線
14 変圧回路
15a〜15d セルスイッチ
16a〜16d セル側整流回路
17a〜17d 平滑回路
18 補機バッテリ
19 補機用電圧計
20 補機スイッチ
21 補機側整流回路
22 補機側平滑回路
Claims (8)
- 2個以上であるn個の電池セルを直列に接続して構成された組電池と、
前記組電池に並列に接続された一次巻線と、
前記一次巻線と直列に接続され、前記一次巻線に電流を供給するか否かを切替えるメインスイッチと、
前記n個の電池セルそれぞれに並列に接続されたn個のセル側二次巻線と、
前記n個のセル側二次巻線と前記n個の電池セルのそれぞれの端子間に接続され、前記n個のセル側二次巻線に電流を供給するか否かを切替えるn個のセルスイッチと、
前記組電池とは別に備えられた補機バッテリと、
前記補機バッテリに並列に接続された補機側二次巻線と、
前記補機側二次巻線と前記補機バッテリの端子間に接続され、前記補機側二次巻線に電流を供給するか否かを切替える補機スイッチと、
前記メインスイッチと、前記n個のセルスイッチと、前記補機スイッチのオンオフを切替える制御部と、
前記組電池を構成する前記n個の電池セルの電圧平均値に対する前記電池セルの電圧のばらつきの許容範囲である電圧値を示すばらつき許容範囲と、前記補機バッテリが許される最小の電圧値を示す下限電圧値と、を記憶する記憶部と、
を備え、
前記制御部は、
前記n個の電池セルの中で、前記ばらつき許容範囲外の電圧値を示す前記電池セルがある場合には、前記n個のセルスイッチを全てオン状態にし、
前記補機バッテリの電圧値が前記下限電圧値以下である場合には、前記補機スイッチをオン状態にし、
前記メインスイッチをスイッチングさせることを特徴とする電圧制御装置。 - 前記制御部は、
前記n個の電池セルの中で、前記ばらつき許容範囲外の電圧値を示す前記電池セルがない場合には、前記n個のセルスイッチを全てオフ状態にし、
前記補機バッテリの電圧値が前記下限電圧値よりも高い場合には、前記補機スイッチをオフ状態にし、
前記n個のセルスイッチ及び前記補機スイッチの少なくともいずれか一方がオン状態の場合に、前記メインスイッチをスイッチングさせることを特徴とする請求項1に記載の電圧制御装置。 - 前記制御部は、
前記n個のセルスイッチ及び前記補機スイッチのいずれもオフ状態の場合には、前記メインスイッチをスイッチングさせないことを特徴とする請求項2に記載の電圧制御装置。 - 2個以上であるn個の電池セルを直列に接続して構成された組電池と、
前記組電池に並列に接続された一次巻線と、
前記一次巻線と直列に接続され、前記一次巻線に電流を供給するか否かを切替えるメインスイッチと、
前記n個の電池セルそれぞれに並列に接続されたn個のセル側二次巻線と、
前記n個のセル側二次巻線と前記n個の電池セルのそれぞれの端子間に接続され、前記n個のセル側二次巻線に電流を供給するか否かを切替えるn個のセルスイッチと、
前記組電池とは別に備えられた補機バッテリと、
前記補機バッテリに並列に接続された補機側二次巻線と、
前記補機側二次巻線と前記補機バッテリの端子間に接続され、前記補機側二次巻線に電流を供給するか否かを切替える補機スイッチと、
前記メインスイッチと、前記n個のセルスイッチと、前記補機スイッチのオンオフを切替える制御部と、
前記組電池を構成する前記n個の電池セルの電圧平均値に対する前記電池セルの電圧のばらつきの許容範囲である電圧値を示すばらつき許容範囲と、前記補機バッテリが許される最小の電圧値を示す下限電圧値と、を記憶する記憶部と、
を備え、
前記制御部は、
前記n個の電池セルの中で、前記ばらつき許容範囲外の電圧値を示す前記電池セルがある場合には、前記電圧平均値よりも低い電圧値を示す前記電池セルに接続された前記セルスイッチをオン状態にし、
前記電圧平均値以上の電圧値を示す前記電池セルに接続された前記セルスイッチをオフ状態にし、
前記補機バッテリの電圧値が前記下限電圧値以下である場合には、前記補機スイッチをオン状態にし、
前記メインスイッチをスイッチングさせることを特徴とする電圧制御装置。 - 前記制御部は、
前記n個の電池セルの中で、前記ばらつき許容範囲外の電圧値を示す前記電池セルがない場合には、前記n個のセルスイッチを全てオフ状態にし、
前記補機バッテリの電圧値が前記下限電圧値よりも高い場合には、前記補機スイッチをオフ状態にし、
前記n個のセルスイッチ及び前記補機スイッチのいずれか1個以上がオン状態の場合に、前記メインスイッチをスイッチングさせることを特徴とする請求項4に記載の電圧制御装置。 - 前記制御部は、
前記n個のセルスイッチ及び前記補機スイッチの全てのスイッチがオフ状態の場合には、前記メインスイッチをスイッチングさせないことを特徴とする請求項5に記載の電圧制御装置。 - 2個以上であるn個の電池セルを直列に接続して構成された組電池と、
前記組電池に並列に接続された一次巻線と、
前記一次巻線と直列に接続され、前記一次巻線に電流を供給するか否かを切替えるメインスイッチと、
前記n個の電池セルそれぞれに並列に接続されたn個のセル側二次巻線と、
前記n個のセル側二次巻線と前記n個の電池セルのそれぞれの端子間に接続された、前記n個のセル側二次巻線に電流を供給するか否かを切替えるn個のセルスイッチと、
前記組電池とは別に備えられた補機バッテリと、
前記補機バッテリに並列に接続された補機側二次巻線と、
前記補機側二次巻線と前記補機バッテリの端子間に接続され、前記補機側二次巻線に電流を供給するか否かを切替える補機スイッチと、
前記メインスイッチと、前記n個のセルスイッチと、前記補機スイッチのオンオフを切替える制御部と、
前記組電池を構成する前記n個の電池セルの電圧平均値に対する前記電池セルの電圧のばらつきの許容範囲である電圧値を示すばらつき許容範囲と、前記補機バッテリが許される最小の電圧値を示す下限電圧値と、を記憶する記憶部と、
を備える電圧制御装置の電圧制御方法において、
前記n個の電池セルの中で、前記ばらつき許容範囲外の電圧値を示す前記電池セルがある場合には、前記n個のセルスイッチを全てオン状態にし、
前記補機バッテリの電圧値が前記下限電圧値以下である場合には、前記補機スイッチをオン状態にし、
前記メインスイッチをスイッチングさせることを特徴とする電圧制御方法。 - 2個以上であるn個の電池セルを直列に接続して構成された組電池と、
前記組電池に並列に接続された一次巻線と、
前記一次巻線と直列に接続され、前記一次巻線に電流を供給するか否かを切替えるメインスイッチと、
前記n個の電池セルそれぞれに並列に接続されたn個のセル側二次巻線と、
前記n個のセル側二次巻線と前記n個の電池セルのそれぞれの端子間に接続され、前記n個のセル側二次巻線に電流を供給するか否かを切替えるn個のセルスイッチと、
前記組電池とは別に備えられた補機バッテリと、
前記補機バッテリに並列に接続された補機側二次巻線と、
前記補機側二次巻線と前記補機バッテリの端子間に接続され、前記補機側二次巻線に電流を供給するか否かを切替える補機スイッチと、
前記メインスイッチと、前記n個のセルスイッチと、前記補機スイッチのオンオフを切替える制御部と、
前記組電池を構成する前記n個の電池セルの電圧平均値に対する前記電池セルの電圧のばらつきの許容範囲である電圧値を示すばらつき許容範囲と、前記補機バッテリが許される最小の電圧値を示す下限電圧値と、を記憶する記憶部と、
を備える電圧制御装置の電圧制御方法において、
前記n個の電池セルの中で、前記ばらつき許容範囲外の電圧値を示す前記電池セルがある場合には、前記電圧平均値よりも低い電圧値を示す前記電池セルに接続された前記セルスイッチをオン状態にし、
前記電圧平均値以上の電圧を示す前記電池セルに接続された前記セルスイッチをオフ状態にし、
前記補機バッテリの電圧値が前記下限電圧値以下である場合には、前記補機スイッチをオン状態にし、
前記メインスイッチをスイッチングさせることを特徴とする電圧制御方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012052524A JP2013188039A (ja) | 2012-03-09 | 2012-03-09 | 電圧制御装置及び電圧制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012052524A JP2013188039A (ja) | 2012-03-09 | 2012-03-09 | 電圧制御装置及び電圧制御方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2013188039A true JP2013188039A (ja) | 2013-09-19 |
Family
ID=49389035
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2012052524A Pending JP2013188039A (ja) | 2012-03-09 | 2012-03-09 | 電圧制御装置及び電圧制御方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2013188039A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015136267A (ja) * | 2014-01-20 | 2015-07-27 | 株式会社デンソー | 電源装置 |
JP2017175705A (ja) * | 2016-03-22 | 2017-09-28 | Ntn株式会社 | 二次電池の劣化抑制装置および個別劣化抑制装置 |
-
2012
- 2012-03-09 JP JP2012052524A patent/JP2013188039A/ja active Pending
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015136267A (ja) * | 2014-01-20 | 2015-07-27 | 株式会社デンソー | 電源装置 |
JP2017175705A (ja) * | 2016-03-22 | 2017-09-28 | Ntn株式会社 | 二次電池の劣化抑制装置および個別劣化抑制装置 |
WO2017164073A1 (ja) * | 2016-03-22 | 2017-09-28 | Ntn株式会社 | 二次電池の劣化抑制装置および個別劣化抑制装置 |
CN109121450A (zh) * | 2016-03-22 | 2019-01-01 | Ntn株式会社 | 二次电池的劣化抑制装置和单独劣化抑制装置 |
US10908224B2 (en) | 2016-03-22 | 2021-02-02 | Ntn Corporation | Deterioration suppression device for secondary battery and individual deterioration suppression device |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6763376B2 (ja) | 蓄電池制御装置、蓄電システム、制御方法及びコンピュータ可読媒体 | |
JP6631174B2 (ja) | 充電制御装置 | |
JP6168043B2 (ja) | 調整装置、組電池装置および調整方法 | |
TW201820740A (zh) | 控制裝置、蓄電裝置、蓄電系統以及記錄媒體 | |
JPWO2014046234A1 (ja) | 充電制御装置及び充電時間演算方法 | |
WO2019010585A1 (en) | ELECTRICAL ARCHITECTURE OF ELECTROCHEMICAL IMPEDANCE SPECTROSCOPY | |
JP6575308B2 (ja) | 内部抵抗算出装置、コンピュータプログラム及び内部抵抗算出方法 | |
JP6696311B2 (ja) | 充電率推定装置 | |
JP2010252474A (ja) | 二次電池の充電方法 | |
WO2014073475A1 (ja) | 電池制御装置、蓄電装置、蓄電方法、及びプログラム | |
JP2012253975A (ja) | アルカリ蓄電池の充放電制御方法および充放電システム | |
JP5477366B2 (ja) | 電池充電量制御装置および方法 | |
WO2013176141A1 (ja) | 電圧均等化装置 | |
JP2018050416A (ja) | バッテリシステム | |
JP2012100443A (ja) | 急速充電方法及び装置 | |
JP5751351B2 (ja) | 漏電検出装置 | |
JP5851514B2 (ja) | 電池制御装置、二次電池システム | |
JP2011205766A (ja) | 非接触電力伝送装置 | |
JP2013188039A (ja) | 電圧制御装置及び電圧制御方法 | |
JP2013198306A (ja) | 電圧制御装置 | |
JP2009254055A (ja) | 充電装置及び充電方法 | |
WO2013129602A1 (ja) | セルバランス装置 | |
WO2013133265A1 (ja) | セルバランス装置 | |
JP6384797B2 (ja) | 電力変換装置および電力変換システム | |
JP2014176158A (ja) | 電圧均等化装置および電圧均等化方法 |