JP2013192388A - Discharge control system and discharge control method for battery pack - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To more properly discharge a battery pack as a whole when a plurality of lithium-ion cells are used as the battery pack by being connected in series.SOLUTION: A discharge control system for a battery pack comprises: voltmeters 4 for monitoring voltages of respective cells 2; step-up converters 3 which are arranged at the respective cells 2 and are capable of individually stepping up the voltages of the cells 2; and a controller 5 for controlling the respective step-up converters 3 on the basis of the voltages of the respective cells 2. When voltages of some of the cells 2 are lower than a first predetermined voltage V, the controller 5 controls the step-up converters 3 so that voltages of cells 2 other than the some of the cells 2 are stepped up.

Description

この発明は、二次電池を複数直列に接続した組電池の放電を制御する、組電池の放電制御システムおよび放電制御方法に関する。   The present invention relates to an assembled battery discharge control system and a discharge control method for controlling discharge of an assembled battery in which a plurality of secondary batteries are connected in series.

二次電池として、リチウムイオン二次電池(リチウムイオンセル)や鉛蓄電池が知られている。例えば、リチウムイオンセルは、エネルギー密度が高い、自己放電量が少ない、などという利点を有し、自動車用蓄電池や電気・電子機器用蓄電池などとして広く使用されている。ここで、使用目的に応じた電圧を得るために、リチウムイオンセル(以下単に「セル」という)を複数直列に接続してリチウムイオン組電池(以下単に「組電池」という)を構成し、使用する場合がある。このようにして組電池として使用する場合、充電は組電池全体に対して行われ、各セルの充電電圧を制御することができないため、直列セル間(同一組電池内のセル間)において充電電圧のバラツキが生じ、電圧が高いセル、すなわちSOC(充電状態:State Of Charge)が高いセルと、電圧が低いセル、すなわち、SOCが低いセルとが混在してしまう。また、セルの製造上のバラツキや、運用時の設置環境などによっても、直列セル間において劣化状態のバラツキが生じて、SOCの上限値に差が生じてしまうことがある。   As secondary batteries, lithium ion secondary batteries (lithium ion cells) and lead acid batteries are known. For example, lithium ion cells have advantages such as high energy density and low self-discharge amount, and are widely used as automobile storage batteries, storage batteries for electric / electronic devices, and the like. Here, in order to obtain a voltage according to the purpose of use, a plurality of lithium ion cells (hereinafter simply referred to as “cells”) are connected in series to form a lithium ion assembled battery (hereinafter simply referred to as “assembled battery”). There is a case. When used as an assembled battery in this way, charging is performed on the entire assembled battery, and the charging voltage of each cell cannot be controlled, so the charging voltage between series cells (between cells in the same assembled battery) Variation, a cell having a high voltage, that is, a cell having a high SOC (state of charge) and a cell having a low voltage, that is, a cell having a low SOC are mixed. In addition, due to variations in manufacturing of the cells, installation environment during operation, etc., variations in the degradation state may occur between the series cells, resulting in a difference in the upper limit value of the SOC.

また、セルによって構成された組電池では、組電池を構成するセルが1セルでも放電終止電圧に到達した場合には、安全性を維持するために組電池全体の放電を停止する必要がある。具体的には、例えば図8に示すように、セル210を複数接続して構成された組電池220の放電時には、コントローラ230が各セル210のセル電圧を監視しており、セル電圧が所定電圧より低いセル210がある場合は、スイッチ240をオフ(開)状態として、組電池220からの放電を停止するように制御している。   Moreover, in the assembled battery comprised by the cell, when the cell which comprises an assembled battery reaches even a discharge end voltage, it is necessary to stop discharge of the whole assembled battery in order to maintain safety | security. Specifically, for example, as shown in FIG. 8, at the time of discharging a battery pack 220 configured by connecting a plurality of cells 210, the controller 230 monitors the cell voltage of each cell 210, and the cell voltage is a predetermined voltage. When there is a lower cell 210, the switch 240 is turned off (opened) so that the discharge from the assembled battery 220 is stopped.

このために、放電時は、SOCの低いセルが他のセルより早く放電終止電圧に到達することで、組電池全体が放電を停止する。すなわち、SOCの低いセルがボトルネックになり、他のセルは放電可能であるにも関わらず組電池全体が放電を停止してしまうので、組電池の放電容量が低下する。このようにバラツキが生じたセルの使用を放置すると、組電池の放電容量が低下してしまい非効率となり、エネルギーの利用が非効率になるという問題がある。   For this reason, at the time of discharge, the cell with low SOC reaches the discharge end voltage earlier than the other cells, so that the entire assembled battery stops discharging. That is, a cell with a low SOC becomes a bottleneck, and the entire battery pack stops discharging even though other cells can be discharged, so the discharge capacity of the battery pack decreases. If the use of the cells with such variations is left unattended, there is a problem that the discharge capacity of the assembled battery is lowered and becomes inefficient, and the use of energy becomes inefficient.

こうした問題は、多数のセル(約100個)を接続して構成される高電圧直流(HVDC:High Voltage Direct Current)や無停電電源装置(UPS:Uninterruptible Power Supply)などにおいて特に顕著となる。   Such a problem is particularly noticeable in a high voltage direct current (HVDC) configured by connecting a large number of cells (about 100), an uninterruptible power supply (UPS), and the like.

上記の問題を解決するために、電圧にバラツキを有する組電池の充電に際し、例えば、組電池の充電を安全に行うと共に組電池の軽量化に応えるリチウムイオン二次電池の組電池および組電池の充電方法に関する技術が知られている(例えば、特許文献1参照。)。この技術では、複数個の単セルが直列に接続されて構成された組電池に、負荷に放電する放電線内にスイッチを設置するとともに、組電池内の各セルの電圧をモニタし、セルの電圧に応じて前記のスイッチを開閉する制御信号を送出する機能を有する電池監視制御部を設け、各セルの正・負極端子に接続された充電用配線により充電を各セルごとに独立に行う、というものである。   In order to solve the above problems, when charging an assembled battery having a variation in voltage, for example, an assembled battery of a lithium ion secondary battery and an assembled battery that can safely charge the assembled battery and reduce the weight of the assembled battery. A technique related to a charging method is known (for example, see Patent Document 1). In this technology, a switch is installed in a discharge line that discharges to a load in an assembled battery configured by connecting a plurality of single cells in series, and the voltage of each cell in the assembled battery is monitored. A battery monitoring control unit having a function of sending a control signal for opening and closing the switch according to the voltage is provided, and charging is performed independently for each cell by the charging wiring connected to the positive and negative terminals of each cell. That's it.

特開2007−166747号公報JP 2007-166747 A

しかし、特許文献1の技術では、各セルごとに充電することにより各セルを満充電状態(SOCの上限値)まで均一に充電することはできるものの、セルの製造上のバラツキや、運用時の設置環境の差などによって、直列セル間において劣化状態にバラツキが生じて、SOCの上限値に差が生じてしまう。そのために、放電時は、劣化が進行したセルのSOCが他よりも早く枯渇することよって、組電池全体の放電容量が制約を受け、エネルギーの利用が非効率となる。   However, in the technique of Patent Document 1, although each cell can be charged uniformly to the fully charged state (upper limit value of SOC) by charging each cell, there are variations in manufacturing of the cell, Due to differences in installation environment, etc., the degradation state varies among the series cells, and a difference occurs in the upper limit value of the SOC. For this reason, at the time of discharging, the SOC of the cell whose deterioration has progressed is depleted earlier than the others, so that the discharge capacity of the entire assembled battery is restricted and the use of energy becomes inefficient.

そこでこの発明は、複数のセルを直列接続した組電池として使用する場合に、充電電圧のバラツキに起因するSOCのバラツキを解消するとともに、組電池内のセルに劣化状態(SOCの上限値)のバラツキが生じた場合であっても、劣化が進行したセルによる組電池全体の放電容量の低下を回避して、組電池をより効率よく放電することを可能にする組電池の放電制御システムおよび放電制御方法を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention eliminates the variation in SOC caused by the variation in charging voltage when using a plurality of cells in series connected, and the cells in the assembled battery are in a deteriorated state (upper limit value of SOC). Even when variation occurs, the battery pack discharge control system and the discharge enable to discharge the battery pack more efficiently by avoiding a decrease in the discharge capacity of the battery pack as a whole due to the progress of deterioration. An object is to provide a control method.

上記目的を達成するために請求項1に記載の発明は、二次電池が複数直列に接続された組電池の放電を制御する、組電池の放電制御システムであって、前記各二次電池の電圧を監視する監視手段と、前記各二次電池に配設され、前記二次電池の電圧を個別に昇圧可能な昇圧手段と、前記各二次電池の電圧に基づいて前記各昇圧手段を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、一部の二次電池の電圧が第1の所定電圧よりも低い場合に、該二次電池以外の他の二次電池の電圧が昇圧されるように前記昇圧手段を制御する、ことを特徴とする組電池の放電制御システムである。   In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 is an assembled battery discharge control system for controlling discharge of an assembled battery in which a plurality of secondary batteries are connected in series, wherein each of the secondary batteries Monitoring means for monitoring voltage; boosting means disposed in each secondary battery and capable of individually boosting the voltage of the secondary battery; and controlling each boosting means based on the voltage of each secondary battery And control means for boosting the voltages of secondary batteries other than the secondary batteries when the voltages of some of the secondary batteries are lower than the first predetermined voltage. The battery pack discharge control system is characterized in that the boosting means is controlled as described above.

この発明によれば、制御手段によって、一部の二次電池の電圧が第1の所定電圧よりも低い場合に、該二次電池以外の他の二次電池の電圧が昇圧されるように昇圧手段が制御される。   According to the present invention, when the voltage of some of the secondary batteries is lower than the first predetermined voltage, the control means boosts the voltages of other secondary batteries than the secondary battery. Means are controlled.

請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の組電池の充電制御システムにおいて、前記制御手段は、前記他の二次電池の電圧が、前記一部の二次電池の電圧よりも低い場合に、前記他の二次電池の電圧の昇圧を停止するように前記昇圧手段を制御する、ことを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, in the assembled battery charge control system according to the first aspect, the control means is configured such that the voltage of the other secondary battery is lower than the voltage of the partial secondary battery. In this case, the boosting unit is controlled to stop boosting the voltage of the other secondary battery.

請求項3に記載の発明は、請求項1または2のいずれか1項に記載の組電池の放電制御システムにおいて、前記第1の所定電圧は、前記二次電池の放電末期状態で電圧低下が早くなる電圧領域において、放電終止電圧以上の値に設定されている、ことを特徴とする。   According to a third aspect of the present invention, in the battery pack discharge control system according to the first or second aspect, the first predetermined voltage is a voltage drop in a final discharge state of the secondary battery. It is characterized in that it is set to a value equal to or higher than the discharge end voltage in the early voltage range.

請求項4に記載の発明は、請求項1から3のいずれか1項に記載の組電池の充電制御システムにおいて、前記制御手段は、少なくともいずれか1つの前記二次電池の電圧が、放電終止電圧よりも低い場合に、すべての前記他の二次電池の電圧の昇圧を停止するように前記昇圧手段を制御し、前記昇圧手段の出力を切り離す、ことを特徴とする。   According to a fourth aspect of the present invention, in the assembled battery charge control system according to any one of the first to third aspects, the control means is configured such that the voltage of at least one of the secondary batteries is the end of discharge. When the voltage is lower than the voltage, the booster is controlled to stop boosting the voltages of all the other secondary batteries, and the output of the booster is disconnected.

請求項5に記載の発明は、二次電池が複数直列に接続された組電池の放電を制御する、組電池の放電制御方法であって、前記二次電池の電圧を個別に昇圧可能な昇圧手段を前記各二次電池に配設し、前記各二次電池の電圧を監視し、一部の前記二次電池の電圧が第1の所定電圧よりも低い場合に、該二次電池以外の他の二次電池の電圧が昇圧されるように前記昇圧手段を制御する、ことを特徴とする組電池の放電制御方法である。   The invention according to claim 5 is a discharge control method for an assembled battery that controls the discharge of the assembled battery in which a plurality of secondary batteries are connected in series, and is capable of boosting the voltage of the secondary battery individually. Means is provided in each secondary battery, the voltage of each secondary battery is monitored, and when the voltage of some of the secondary batteries is lower than the first predetermined voltage, other than the secondary battery The battery pack discharge control method is characterized in that the boosting means is controlled so that the voltage of another secondary battery is boosted.

請求項6に記載の発明は、請求項5に記載の組電池の充電制御方法において、前記他の二次電池の電圧が、前記一部の二次電池の電圧よりも低い場合に、前記他の二次電池の電圧の昇圧を停止するように前記昇圧手段を制御する、ことを特徴とする。   According to a sixth aspect of the present invention, in the battery pack charging control method according to the fifth aspect, when the voltage of the other secondary battery is lower than the voltage of the partial secondary battery, The boosting means is controlled to stop boosting the voltage of the secondary battery.

請求項7に記載の発明は、請求項5または6のいずれか1項に記載の組電池の放電制御方法において、前記第1の所定電圧を、前記二次電池の放電末期状態で電圧低下が早くなる電圧領域において、放電終止電圧以上の値に設定する、ことを特徴とする。   A seventh aspect of the present invention is the battery pack discharge control method according to any one of the fifth and sixth aspects, wherein the first predetermined voltage is reduced in the final discharge state of the secondary battery. In the early voltage range, it is set to a value equal to or higher than the discharge end voltage.

請求項8に記載の発明は、請求項5から7のいずれか1項に記載の組電池の充電制御方法において、前記少なくともいずれか1つの前記二次電池の電圧が、放電終止電圧よりも低い場合に、すべての前記他の二次電池の電圧の昇圧を停止するように前記昇圧手段を制御し、前記昇圧手段の出力を切り離す、ことを特徴とする。   The invention according to claim 8 is the battery pack charge control method according to any one of claims 5 to 7, wherein a voltage of the at least one secondary battery is lower than a discharge end voltage. In this case, the boosting unit is controlled to stop boosting the voltages of all the other secondary batteries, and the output of the boosting unit is disconnected.

請求項1または5に記載の発明によれば、負荷は定電力であるので、一部の二次電池の電圧が第1の所定電圧よりも低い場合に、該二次電池以外の他の二次電池の電圧が昇圧されることによって、他の二次電池の放電電流が該二次電池の放電電流よりも相対的に大きくなる。これにより、一部の二次電池の放電電流が減少し、一部の二次電池の電圧降下が緩やかになる。したがって、放電終止電圧に到達するまでの時間が長くなるので、組電池全体が放電終止電圧に到達するまでの時間をも長くすることができる。このため、電圧が低い一部の二次電池の放電が抑制されたり、電圧が高い他の二次電池の放電が促進されて電圧が適正値まで降下したり、各二次電池の電圧のバラツキが収束したりして、各二次電池をより適正に放電することが可能となる。この結果、充電電圧のバラツキに起因するSOCのバラツキを解消するとともに、組電池内のセルに劣化状態(SOCの上限値)のバラツキが生じた場合であっても、劣化が進行したセルによる組電池全体の放電容量の低下を回避して、組電池をより効率よく放電することが可能となる。   According to the first or fifth aspect of the invention, since the load is constant power, when the voltage of some of the secondary batteries is lower than the first predetermined voltage, the other two batteries other than the secondary battery are used. As the voltage of the secondary battery is boosted, the discharge current of the other secondary battery becomes relatively larger than the discharge current of the secondary battery. Thereby, the discharge current of some secondary batteries decreases, and the voltage drop of some secondary batteries becomes gentle. Therefore, since the time until the discharge end voltage is reached is increased, the time until the entire assembled battery reaches the discharge end voltage can also be increased. For this reason, the discharge of some secondary batteries with a low voltage is suppressed, the discharge of other secondary batteries with a high voltage is promoted, the voltage drops to an appropriate value, or the voltage of each secondary battery varies. Or the secondary battery can be discharged more appropriately. As a result, the variation in the SOC due to the variation in the charging voltage is eliminated, and even if the variation in the deterioration state (the upper limit value of the SOC) occurs in the cells in the assembled battery, the combination of the cells in which the deterioration has progressed. A reduction in the discharge capacity of the entire battery can be avoided, and the assembled battery can be discharged more efficiently.

請求項2または6に記載の発明によれば、他の二次電池の電圧が、一部の二次電池の電圧よりも低い場合に、他の二次電池の電圧の昇圧を停止するので、電圧のバラツキが解消されたタイミングで他の二次電池の電圧の昇圧を停止することができる。したがって、電圧のバラツキが解消されて電圧が低くなった他の二次電池は、放電電流を大きくした状態で放電させる必要がないため、放電電流を抑制することが可能となり、組電池全体が放電終止電圧に到達するまでの時間を長くすることができる。また、無駄な放電電流が削減されて経済的となる。この結果、他の二次電池の電圧を昇圧して電圧のバラツキを解消する場合であっても、電圧のバラツキが解消されると昇圧を停止することで、組電池をより効率よく放電することが可能となる。   According to the invention described in claim 2 or 6, when the voltage of the other secondary batteries is lower than the voltage of some of the secondary batteries, the boosting of the voltages of the other secondary batteries is stopped. The voltage boosting of the other secondary batteries can be stopped at the timing when the voltage variation is eliminated. Therefore, since it is not necessary to discharge other secondary batteries whose voltage variation has been reduced by eliminating the voltage fluctuation, it is possible to suppress the discharge current, and the entire assembled battery is discharged. The time required to reach the end voltage can be increased. Moreover, useless discharge current is reduced, which is economical. As a result, even when the voltage of another secondary battery is boosted to eliminate the voltage variation, the assembled battery can be discharged more efficiently by stopping the voltage boost when the voltage variation is resolved. Is possible.

請求項3または7に記載の発明によれば、第1の所定電圧が、二次電池の放電末期状態で電圧低下が早くなる電圧領域に設定されているので、SOCの差が電圧の差となって明確に現れる放電末期の電圧を検知することによりSOCの調整を容易に行うことができる。   According to the invention described in claim 3 or 7, since the first predetermined voltage is set in a voltage region in which the voltage drop is early in the end-of-discharge state of the secondary battery, the SOC difference is the voltage difference. Thus, the SOC can be easily adjusted by detecting the voltage at the end of discharge that clearly appears.

請求項4または8に記載の発明によれば、いずれか1つの二次電池の電圧が放電終止電圧となった場合に、すべての他の二次電池の電圧の昇圧を停止し、前記昇圧手段の出力を切り離す、すなわち、組電池からの放電を停止させることができるので、二次電池の過放電による劣化を防止し、安全に保つことが可能となる。   According to the invention described in claim 4 or 8, when the voltage of any one of the secondary batteries becomes a discharge end voltage, the boosting of all the other secondary batteries is stopped, and the boosting means Therefore, the discharge from the assembled battery can be stopped, so that the secondary battery can be prevented from being deteriorated due to overdischarge and kept safe.

この発明の実施の形態に係る組電池の放電制御システムを、直流電源システムに適用した状態を示す概略構成図の一例である。It is an example of the schematic block diagram which shows the state which applied the discharge control system of the assembled battery which concerns on embodiment of this invention to the DC power supply system. 図1のシステムの放電モードの処理、作用を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process and effect | action of the discharge mode of the system of FIG. 図1のシステムにおいて昇圧動作開始前のセル電圧、組電池電圧、放電電流を示す図である。It is a figure which shows the cell voltage, assembled battery voltage, and discharge current before a pressure | voltage rise operation | movement start in the system of FIG. 図1のシステムにおいて昇圧動作開始直後のセル電圧、組電池電圧、放電電流を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a cell voltage, an assembled battery voltage, and a discharge current immediately after the start of a boost operation in the system of FIG. 図1のシステムにおいて放電時、充放電停止時、充電時におけるセル電圧を示す図である。It is a figure which shows the cell voltage at the time of discharge at the time of discharge in the system of FIG. 図1のシステムにおいて放電時、充放電停止時、充電時におけるセル電圧を示す図である。It is a figure which shows the cell voltage at the time of discharge at the time of discharge in the system of FIG. 図6に示すセル電圧を拡大して示す図である。It is a figure which expands and shows the cell voltage shown in FIG. 従来の組電池を、直流電源システムに適用した状態を示す概略構成図の一例である。It is an example of the schematic block diagram which shows the state which applied the conventional assembled battery to the DC power supply system.

以下、この発明を図示の実施の形態に基づいて説明する。   The present invention will be described below based on the illustrated embodiments.

図1は、この発明の実施の形態に係るリチウムイオン組電池の放電制御システム(以下、単に「放電制御システム」という)1を直流電源システムに適用した状態を示す概略構成図の一例である。この放電制御システム1は、単電池であるセル2が複数(例えば12セル)直列に接続された組電池20の放電を制御するシステムである。この実施の形態では、セル2は定格電圧3.7[V](満充電電圧4.1[V])であり、このセル2を12個直列接続して定格電圧48[V]の組電池20を構成している。   FIG. 1 is an example of a schematic configuration diagram showing a state in which a discharge control system (hereinafter simply referred to as “discharge control system”) 1 for a lithium ion battery pack according to an embodiment of the present invention is applied to a DC power supply system. The discharge control system 1 is a system that controls the discharge of a battery pack 20 in which a plurality of cells 2 (for example, 12 cells) that are unit cells are connected in series. In this embodiment, the cell 2 has a rated voltage of 3.7 [V] (full charge voltage 4.1 [V]), and 12 cells 2 are connected in series to form an assembled battery having a rated voltage of 48 [V]. 20 is constituted.

ここで、交流直流変換器(整流器)101と負荷設備102とは接続され、通常時においては、商用電源(図示略)からの電力が、整流器101で直流に変換されて、負荷設備102に供給されるようになっている。停電時などにおいては、組電池20から負荷設備102へ電力が供給されるようになっている。この実施の形態では、負荷設備102はQ[W]の定電力であるものとする。   Here, the AC / DC converter (rectifier) 101 and the load facility 102 are connected, and in normal times, power from a commercial power source (not shown) is converted into direct current by the rectifier 101 and supplied to the load facility 102. It has come to be. In the event of a power failure, power is supplied from the assembled battery 20 to the load facility 102. In this embodiment, it is assumed that the load facility 102 has a constant power of Q [W].

この放電制御システム1は、主として、各セル2に設けられた昇圧コンバータ(昇圧手段)3および電圧計(監視手段)4と、コントローラ(制御手段)5とを備えている。また、各昇圧コンバータ3と各電圧計4は、それぞれコントローラ5と通信(データ伝送)可能に接続されている。   The discharge control system 1 mainly includes a boost converter (boost means) 3 and a voltmeter (monitor means) 4 provided in each cell 2 and a controller (control means) 5. Each boost converter 3 and each voltmeter 4 are connected to a controller 5 so as to be able to communicate (data transmission).

昇圧コンバータ3は、対応するセル2に並列に接続され、セル2の出力電圧を個別に昇圧可能なDC/DCコンバータであり、後述するコントローラ5によって制御されるようになっている。昇圧コンバータ3は、コントローラ5から昇圧信号を受信すると、対応するセル2の出力電圧を昇圧回路によって昇圧して出力する。また、通常状態(コントローラ5から昇圧信号を受信していない状態)では、該コンバータの入力と出力とが直結状態となって、昇圧回路が動作しないようになっており、対応するセル2の出力電圧をそのまま出力する。さらに、充電状態においては、該コンバータの入力と出力とが直結状態となって、昇圧回路が動作しないようになっている。   The boost converter 3 is a DC / DC converter that is connected in parallel to the corresponding cell 2 and can individually boost the output voltage of the cell 2 and is controlled by a controller 5 described later. When boost converter 3 receives the boost signal from controller 5, boost converter 3 boosts the output voltage of corresponding cell 2 by the boost circuit and outputs the boosted voltage. Further, in a normal state (a state where a boost signal is not received from the controller 5), the input and output of the converter are in a direct connection state so that the boost circuit does not operate, and the output of the corresponding cell 2 The voltage is output as it is. Further, in the charged state, the input and output of the converter are in a direct connection state, so that the booster circuit does not operate.

電圧計4は、対応するセル2に並列に接続され、充電中や放電中に限らず常時、セル2の電圧を計測、監視し、計測結果をリアルタイムにコントローラ5に送信するものである。また、図示していないが、組電池20の総電圧や放電電流、および各セル2の温度を測定する測定器をそれぞれ備え、これらの測定器からの測定結果が、リアルタイムにコントローラ5に送信されるようになっている。   The voltmeter 4 is connected in parallel to the corresponding cell 2, and always measures and monitors the voltage of the cell 2, not only during charging or discharging, and transmits the measurement result to the controller 5 in real time. Moreover, although not shown in figure, each is equipped with the measuring device which measures the total voltage and discharge current of the assembled battery 20, and the temperature of each cell 2, and the measurement result from these measuring devices is transmitted to the controller 5 in real time. It has become so.

コントローラ5は、各電圧計4からの計測結果に基づいて、各昇圧コンバータ3を制御する装置であり、図2に示す作用、動作が得られるように処理を行うものである。コントローラ5は、放電状態において、一部のセル2の出力電圧が第1の所定電圧Vよりも低い場合に、該セル2(一部のセル2)以外の他のセル2の出力電圧が昇圧されるように昇圧コンバータ3を制御する。これにより、昇圧コンバータ3によって他のセル2は、出力電圧が昇圧されて昇圧コンバータ3から出力される。一方、一部のセル2は、出力電圧が昇圧されずにそのまま昇圧コンバータ3から出力される。ここで、第1の所定電圧Vは、この実施の形態では例えば3.2[V]とする。また、一部のセル2は1または複数である。 The controller 5 is a device that controls each boost converter 3 based on the measurement result from each voltmeter 4, and performs processing so as to obtain the operation and operation shown in FIG. When the output voltage of some of the cells 2 is lower than the first predetermined voltage V 1 in the discharged state, the controller 5 determines that the output voltages of other cells 2 other than the cell 2 (some of the cells 2) Boost converter 3 is controlled so that the voltage is boosted. As a result, the output voltage of the other cells 2 is boosted by the boost converter 3 and output from the boost converter 3. On the other hand, the output voltage of some of the cells 2 is output from the boost converter 3 as it is without being boosted. Here, the first predetermined voltage V 1 was, and in this embodiment for example 3.2 [V]. Some of the cells 2 are one or more.

コントローラ5は、具体的には図2に示すように、まず、放電終止電圧V未満のセル2が存在するか否か、すなわち、出力電圧(セル電圧)が放電終止電圧V以下のセル2が存在するか否かを判断する(ステップS1)。この場合、組電池20は放電を停止する必要があるためである。ここで、放電終止電圧Vは、この実施の形態では例えば3.0[V]とする。そして、放電終止電圧V未満のセル2が存在すると判断した場合(「YES」の場合)は、ステップS10に進む。放電終止電圧V未満のセル2が存在していないと判断した場合(「NO」の場合)は、セル2の出力電圧が第1の所定電圧V以下のセル2が存在するか否かを判断する(ステップS2)。 The controller 5 is, as specifically shown in FIG. 2, first, whether the discharge end voltage V E less than the cell 2 exists, i.e., the output voltage (cell voltage) of discharge end voltage V E following cell 2 is determined (step S1). In this case, it is because the assembled battery 20 needs to stop discharge. Here, the end-of-discharge voltage VE is, for example, 3.0 [V] in this embodiment. When the cells 2 than the discharge end voltage V E is determined to be present ( "YES"), the process proceeds to step S10. If the cell 2 than the discharge end voltage V E is determined not to exist ( "NO") determines whether the output voltage of the cell 2 is a first predetermined voltages V 1 following cell 2 exists Is determined (step S2).

ステップS2において、第1の所定電圧V以下のセル2が存在していないと判断した場合(「NO」の場合)は、ステップS3に進んで整流器101の出力が回復したか否か、すなわち、充電電流がゼロ以上であるか否かを判断する(ステップS3)。整流器101の出力が回復したと判断した場合(「YES」の場合)は、このタスクの処理を終了する。整流器101の出力が回復していないと判断した場合(「NO」の場合)は、ステップS1に戻って処理を繰り返す。 When it is determined in step S2 that the cell 2 having the first predetermined voltage V1 or less does not exist (in the case of “NO”), the process proceeds to step S3, whether or not the output of the rectifier 101 is recovered, Then, it is determined whether or not the charging current is zero or more (step S3). When it is determined that the output of the rectifier 101 has recovered (in the case of “YES”), the processing of this task is terminated. If it is determined that the output of the rectifier 101 has not recovered (in the case of “NO”), the process returns to step S1 and the process is repeated.

ステップS2において、第1の所定電圧V以下のセル2が存在すると判断した場合(「YES」の場合)は、ステップS4に進む。そして、第1の所定電圧V以下のセル2以外のセル(他のセル)2の昇圧コンバータ3が昇圧動作するように制御する(ステップS4)。 If it is determined in step S2 that the cell 2 having the first predetermined voltage V1 or less exists ("YES"), the process proceeds to step S4. Then, the first predetermined voltages V 1 following cell 2 other cells (other cells) 2 of the boost converter 3 is controlled to operate the booster (step S4).

そして、昇圧動作の停止条件を満たすか否かを判断する(ステップS5)。ここで、昇圧動作の停止条件は、昇圧されているセル(他のセル)2のセル電圧が、昇圧されていないセル(一部のセル)2のセル電圧の最小値以下となったセル2を「昇圧動作停止」と判断する。この場合、セル電圧が一部のセル2よりも低くなった他のセル2の電圧の昇圧を継続すると、他のセル2は放電電流が増加した状態が継続して、早く放電終止電圧に到達してしまうおそれがあるためである。   Then, it is determined whether or not a stop condition for the boosting operation is satisfied (step S5). Here, the stop condition of the boost operation is that the cell voltage of the boosted cell (other cells) 2 is equal to or lower than the minimum value of the cell voltages of the cells that are not boosted (some cells) 2. Is determined to be “stop boosting operation”. In this case, when the voltage of the other cells 2 whose cell voltages are lower than some of the cells 2 is continuously boosted, the discharge current of the other cells 2 continues to increase and reaches the discharge end voltage earlier. It is because there is a possibility of doing.

ステップS5において、昇圧動作の停止条件を満たしていないと判断した場合(「NO」の場合)は、昇圧動作の停止条件を満たすまで待機する。このとき、他のセル2は、依然として放電余力が高く、放電を促進するためである。また、このとき、放電終止電圧V未満のセル2が存在するか否か、整流器101の出力が回復したか否かを常時判断しており、放電終止電圧V未満のセル2が存在すると判断した場合はステップS10に進み、整流器101の出力が回復したと判断した場合は、ステップS8に進むようになっている。セル2の過放電を防ぎ、整流器101の回復時に充電を再開するためである。 If it is determined in step S5 that the boost operation stop condition is not satisfied (in the case of “NO”), the process waits until the boost operation stop condition is satisfied. At this time, the other cells 2 still have a high discharge surplus and promote discharge. At this time, whether the discharge end voltage V E less than the cell 2 exists, the output of the rectifier 101 is constantly determines whether or not recovered, the cell 2 than the discharge end voltage V E is present If it is determined, the process proceeds to step S10, and if it is determined that the output of the rectifier 101 has been recovered, the process proceeds to step S8. This is to prevent overdischarge of the cell 2 and resume charging when the rectifier 101 is restored.

ステップS5において、昇圧動作の停止条件を満たすと判断した場合(「YES」の場合)は、他のセル2の中から対象のセル2、すなわち、一部のセル2のセル電圧の最小値以下となったセル2を選んで、昇圧動作を停止し「直結」とするように昇圧コンバータ3を制御する(ステップS6)。   In step S5, when it is determined that the stop condition for the boosting operation is satisfied (in the case of “YES”), the cell voltage of the target cell 2, that is, some of the cells 2 is less than the minimum value among the other cells 2. The selected cell 2 is selected, and the boosting converter 3 is controlled to stop the boosting operation and set it to “direct connection” (step S6).

そして、整流器101の出力が回復したか否か、すなわち、充電電流がゼロ以上であるか否かを判断する(ステップS7)。整流器101の出力が回復したと判断した場合(「YES」の場合)は、すべてのセル2の昇圧コンバータ3の昇圧動作を停止し「直結」とするように昇圧コンバータ3を制御し(ステップS8)、このタスクの処理を終了する。整流器101の出力が回復していないと判断した場合(「NO」の場合)は、放電終止電圧V未満のセル2が存在するか否かを判断する(ステップS9)。放電終止電圧V未満のセル2が存在していないと判断した場合(「NO」の場合)は、ステップS5に戻って処理を繰り返す。放電終止電圧V未満のセル2が存在すると判断した場合(「YES」の場合)は、すべてのセル2の昇圧コンバータ3の昇圧動作を停止し「出力切離」とする(ステップS10)。ここで、「出力切離」は、昇圧コンバータ3の出力を切り離してもよいし、組電池20のスイッチ(例えば、図8に示す組電池220のスイッチ240に相当)を開状態としてもよい。 Then, it is determined whether or not the output of the rectifier 101 has been recovered, that is, whether or not the charging current is zero or more (step S7). When it is determined that the output of the rectifier 101 has been recovered (in the case of “YES”), the boost converter 3 is controlled so that the boost operation of the boost converter 3 of all the cells 2 is stopped and “directly connected” (step S8). ), The process of this task is terminated. If the output of the rectifier 101 is determined not to be recovered (in the case of "NO"), the discharge end voltage V E less than the cell 2 determines whether there (step S9). ( "NO") if the cell 2 than the discharge end voltage V E is determined not to exist, the process returns to step S5. If end-of-discharge voltage V cell 2 than E is determined to be present ( "YES") stops the boosting operation of the boost converter 3 for all the cells 2, "Output separating" (step S10). Here, “output disconnection” may disconnect the output of the boost converter 3 or may open a switch of the assembled battery 20 (for example, corresponding to the switch 240 of the assembled battery 220 shown in FIG. 8).

そして、整流器101の出力が回復したか否か、すなわち、充電電流がゼロ以上であるか否かを判断する(ステップS11)。整流器101の出力が回復していないと判断した場合(「NO」の場合)は、整流器101の出力が回復するまで待機する。整流器101の出力が回復したと判断した場合(「YES」の場合)は、「出力切離」を解除し(ステップS12)、このタスクの処理を終了する。   Then, it is determined whether or not the output of the rectifier 101 has been recovered, that is, whether or not the charging current is greater than or equal to zero (step S11). When it is determined that the output of the rectifier 101 has not recovered (in the case of “NO”), the process waits until the output of the rectifier 101 recovers. If it is determined that the output of the rectifier 101 has been restored (in the case of “YES”), “output separation” is canceled (step S12), and the processing of this task ends.

このように処理することで、所定のセル2を昇圧させて、電圧のバラツキが解消された場合には、昇圧を停止する。ここで、昇圧を所定時間行っても、電圧のバラツキが解消されない場合は、警報を出力するとともに放電を停止するように設定してもよい。ここで、警報の出力は、コントローラ5の警報ランプ(図示略)を点灯させたり、管理センタのコンピュータに通報したりすることで行う。また、所定時間は、昇圧コンバータ3の異常やセル2の内部異常、セル2間の接続異常などのおそれがあると推定される時間であり、セル2の特性、容量などによって設定される。   By performing the processing in this manner, the predetermined cell 2 is boosted, and when the voltage variation is eliminated, the boosting is stopped. Here, if the voltage variation is not eliminated even after boosting for a predetermined time, an alarm may be output and the discharge may be stopped. Here, the alarm is output by turning on an alarm lamp (not shown) of the controller 5 or notifying a computer of the management center. Further, the predetermined time is a time estimated to possibly cause an abnormality of the boost converter 3, an internal abnormality of the cell 2, an abnormal connection between the cells 2, and the like, and is set according to the characteristics and capacity of the cell 2.

次に、このような構成の放電制御システム1の作用や、この放電制御システム1による放電制御方法などについて説明する。ここで、充電状態においては、各昇圧コンバータ3の入力と出力とが直結状態となって、昇圧回路が動作しないように制御されている。そして、停電などによって商用電源からの電力の供給が停止されると、組電池20から負荷設備102へ電力が供給されるとともに、放電制御システム1が起動される。   Next, an operation of the discharge control system 1 having such a configuration, a discharge control method by the discharge control system 1 and the like will be described. Here, in the charging state, control is performed so that the input and output of each boost converter 3 are in a directly connected state and the booster circuit does not operate. When the supply of power from the commercial power supply is stopped due to a power failure or the like, power is supplied from the assembled battery 20 to the load facility 102 and the discharge control system 1 is activated.

まず、電圧計4によって各セル2の電圧が常時監視され、その計測結果がリアルタイムにコントローラ5に送信される。そして、各セル2の電圧に基づいて、上記のような制御が行われる。   First, the voltage of each cell 2 is constantly monitored by the voltmeter 4 and the measurement result is transmitted to the controller 5 in real time. Based on the voltage of each cell 2, the above control is performed.

具体的には例えば、まず、図3ないし図5に示すように、セル2〜212の中でセル2の電圧が第1の所定電圧V(3.2[V])に低下した場合について説明する。 Specifically, for example, first, reduced to 3 to 5 as shown in the cell 2 1 voltage of the cell 2 1 in the ~ 2 12 a first predetermined voltage V 1 (3.2 [V]) The case will be described.

図3は、組電池20の充電時における昇圧コンバータ3の昇圧動作開始前(時刻t前)を示している。このとき、セル2の出力電圧は3.2[V]であり、他のセル2〜212の出力電圧は3.5[V]であり、各昇圧コンバータ3〜312はいずれも動作していないため、各セル2〜212の出力電圧がそのまま出力される。この場合、組電池20の総電圧は41.7[V]であり、放電電流はI1T[A]である。ここで、放電電流I1T[A]は、Q[W]÷41.7[V]で算出される。 Figure 3 shows the step-up operation before the start of the boost converter 3 during charging of the battery pack 20 (time t 1 before). At this time, the output voltage of the cell 2 1 is 3.2 [V], the output voltage of the other cells 2 2-2 12 is 3.5 [V], one each boost converter 3 1 to 3 12 Is not operating, the output voltages of the cells 2 1 to 2 12 are output as they are. In this case, the total voltage of the assembled battery 20 is 41.7 [V], and the discharge current is I 1T [A]. Here, the discharge current I 1T [A] is calculated by Q [W] ÷ 41.7 [V].

そして、コントローラ5によって、図5に示す時刻tにおいて、セル2の電圧が第1の所定電圧Vよりも低いと判定され(ステップS2)、セル2以外の他のセル2〜212の電圧が昇圧されるように昇圧コンバータ3〜312が制御される(ステップS4)。具体的には、昇圧コンバータ3〜312に昇圧信号が送信される。 Then, the controller 5 determines that the voltage of the cell 2 1 is lower than the first predetermined voltage V 1 at time t 1 shown in FIG. 5 (step S2), and other cells 2 2 to other than the cell 2 1. Boost converters 3 2 to 3 12 are controlled so that the voltage of 2 12 is boosted (step S4). Specifically, the boost signal is transmitted to boost converters 3 2 to 3 12 .

図4は昇圧コンバータ3の昇圧動作開始直後(時刻t直後)を示している。このとき、セル2は昇圧コンバータ3が動作されないため、出力電圧3.3[V]がそのまま出力される。ここで、セル2の電圧が昇圧コンバータ3〜312の昇圧動作開始前より上昇しているのは、セル放電電流I21[A]が減少(I11<I21)しているためである。また、セル2のセル放電電流I21[A]は、セル2が直結であり昇圧されていないので放電電流I2T[A]と等しくなる。一方、他のセル2〜212は出力電圧が3.4[V]であり、昇圧コンバータ3によって昇圧されて3.7[V]となる。この場合、組電池20の総電圧は44[V]であり、放電電流I2T[A]は、Q[W]÷44[V]で算出される。11個のセル2〜212の電圧の昇圧動作によって総電圧が上昇したことにより、組電池20の放電電流は昇圧動作開始前よりI2T[A]<I1T[A]と減少する。さらに、他のセル2〜212のセル放電電流I2n[A]は、セル電圧、出力電圧、放電電流から、3.7[V]×I2T[A]÷3.4[V]÷(昇圧コンバータ3の効率)で算出され、昇圧されているのでI21<I2nとなっている。 Figure 4 illustrates the step-up operation immediately after the start of the boost converter 3 (immediately after time t 1). In this case, the cells 2 1, because the step-up converter 3 1 is not operated, the output voltage 3.3 [V] is output as it is. Here, the voltage of the cell 2 1 is increased from the previous step-up operation start of the boost converter 3 2-3 12, since the cell discharge current I 21 [A] is reduced (I 11 <I 21) It is. The cell 2 1 cell discharge current I 21 [A] is equal to the discharge current I 2T [A] Since the cell 2 1 is not boosted a direct. On the other hand, the other cells 2 2 to 2 12 have an output voltage of 3.4 [V], which is boosted by the boost converter 3 to 3.7 [V]. In this case, the total voltage of the assembled battery 20 is 44 [V], and the discharge current I 2T [A] is calculated by Q [W] ÷ 44 [V]. Since the total voltage is increased by the voltage boosting operation of the 11 cells 2 2 to 2 12 , the discharge current of the assembled battery 20 is reduced as I 2T [A] <I 1T [A] before the voltage boosting operation starts. Further, the cell discharge current I 2n [A] of the other cells 2 2 to 2 12 is 3.7 [V] × I 2T [A] ÷ 3.4 [V] based on the cell voltage, the output voltage, and the discharge current. It is calculated by ÷ (efficiency of the boost converter 3) and boosted, so that I 21 <I 2n .

その後、組電池20からの放電状態が継続している間においては、セル放電電流がI21<I2nであることから、セル2の放電が抑制されるとともに、他のセル2〜212の放電が促進される。その結果、セル2のセル放電電流I21よりも、他のセル2〜212のセル放電電流I2nが大となることで、セル2の放電が抑制されるとともに、他のセル2〜212の放電が促進される。これにより、セル2の電圧の降下が抑制されるとともに、他のセル2〜212の電圧の降下が促進されるので、各セル2〜212の電圧のバラツキが抑制される。 Thereafter, in a while the discharge state from the assembled battery 20 is continued, since the cell discharge current is I 21 <I 2n, with cells 2 1 discharge is inhibited, the other cells 2 2-2 12 discharges are promoted. As a result, than the cell discharge current I 21 of the cell 2 1, cell discharge current I 2n of the other cells 2 2-2 12 that is large, with the cells 2 1 discharge is inhibited, the other cells The discharge of 2 2 to 2 12 is promoted. Thus, the drop of the cell 2 1 voltage is suppressed, since the descent of the other cells 2 2-2 12 voltage is facilitated, the variation of each cell 2 1 to 2 12 of voltage is suppressed.

ここで、昇圧コンバータ3〜312の昇圧動作時における各セル2〜212の電圧の変化を説明する。まず、図5に示すのは、セル2の電圧がセル2〜212の電圧よりも早く放電終止電圧Vに到達する場合である。この場合は、時刻tにおいて、セル2の電圧が放電終止電圧V(3.0[V])に到達していると判定され(ステップS9)、すべてのセル2〜212の電圧の昇圧動作を停止して「出力切離」するように昇圧コンバータ3〜312が制御される(ステップS10)。そして、時刻tにおいて、整流器101の出力が回復し充電可能状態であると判定され(ステップS11)、「出力切離」が解除される(ステップS12)。 Here, changes in the voltages of the cells 2 1 to 2 12 during the boost operation of the boost converters 3 2 to 3 12 will be described. First, Figure 5 shows a case where the voltage of the cell 2 1 reaches the early discharge end voltage V E than the voltage of the cell 2 2-2 12. In this case, at time t 2, the it is determined that the voltage of the cell 2 1 reaches the discharge end voltage V E (3.0 [V]) ( step S9), and of all cells 2 1 to 2 12 Step-up converters 3 1 to 3 12 are controlled so as to stop the voltage step-up operation and perform “output separation” (step S10). Then, at time t 3, the output of the rectifier 101 is determined to be a chargeable state restored (step S11), and "Output disconnection" is released (step S12).

つぎに、図6および図7に示すのは、昇圧コンバータ3〜312の昇圧動作時(時刻t後)において、セル2の電圧が急激に降下してセル2の電圧以下となる場合である。この場合は、時刻tにおいて、セル22の電圧がセル2の電圧よりも低い、すなわち、電圧が逆転したと判定され(ステップS5)、セル22の電圧の昇圧動作を停止して「直結」となるように昇圧コンバータ3が制御される(ステップS6)。このとき、セル2〜212の電圧は昇圧が継続されている。そして、時刻tにおいて、セル2の電圧が放電終止電圧Vに到達していると判定され(ステップS9)、すべてのセル2〜212の電圧の昇圧動作を停止して「出力切離」するように昇圧コンバータ3〜312が制御される(ステップS10)。そして、時刻tにおいて、整流器101の出力が回復し充電可能状態であると判定され(ステップS11)、「出力切離」が解除される(ステップS12)。 Next, the 6 and 7, and during the boost operation of the boost converter 3 2-3 12 (after the time t 1), the cell 2 2 voltage rapidly drops to the cell 2 1 voltage below This is the case. In this case At time t 4, the cell 2 2 voltage is lower than the voltage of the cell 2 1, i.e., it is determined that the voltage has reversed (step S5), and stops the boosting operation of the cell 2 2 voltages boost converter 3 2 is controlled to be "direct" (step S6). At this time, the voltages of the cells 2 3 to 2 12 are continuously boosted. Then, at time t 5, the cells 2 1 voltage is determined to reach the discharge end voltage V E (step S9), and stop and "output the boosting operation of all the cells 2 1 to 2 12 of the voltage Boost converters 3 1 to 3 12 are controlled so as to be disconnected (step S10). Then, at time t 6, the output of the rectifier 101 is determined to be a chargeable state restored (step S11), and "Output disconnection" is released (step S12).

つづいて、セル2〜212の中で複数のセル211、12の電圧が第1の所定電圧Vに低下した場合について説明する。この場合は、コントローラ5によって、複数のセル2、セル211、12の電圧が第1の所定電圧Vよりも低いと判定され(ステップS2)、セル211、12以外のセル2〜210の電圧が昇圧されるように昇圧コンバータ3〜310が制御される(ステップS4)。この場合は、ステップS5において、昇圧されているセル2〜210のうち電圧が、昇圧されていないセル211、12の電圧の最小値以下となったセルが「昇圧動作停止」と判断される。例えば、セル210の電圧が、セル211、12の電圧の最小値(セル212の電圧)以下と判定された場合は、セル210の電圧の昇圧動作を停止して「直結」となるように昇圧コンバータ310が制御される(ステップS6)。このとき、セル2〜2の電圧は昇圧が継続されている。 Next, the case where the voltages of the plurality of cells 2 11 and 2 12 among the cells 2 1 to 2 12 are reduced to the first predetermined voltage V 1 will be described. In this case, the controller 5 determines that the voltages of the plurality of cells 2 and the cells 2 11 and 2 12 are lower than the first predetermined voltage V 1 (step S2), and the cells 2 other than the cells 2 11 and 2 12 Boost converters 3 1 to 3 10 are controlled so that the voltages 1 to 2 10 are boosted (step S4). In this case, in step S5, the voltage of the cell 2 1 to 2 10 being boosted, cell 2 11 that has not been boosted, 2 12 minimum follows since the cell voltage of the "step-up operation is stopped" To be judged. For example, the voltage of the cell 2 10, cell 2 11, 2 12 the minimum value of the voltage when it is determined that (cell 2 12 voltage) or less, to stop the boosting operation of the voltage of the cell 2 10 "direct" boost converter 3 10 is controlled so that (step S6). At this time, the voltage of the cell 2 1 to 2 9 is continued boosting.

以上のように、この放電制御システム1および放電制御方法によれば、負荷設備102は定電力(Q[W])であるので、一部のセル2の電圧が第1の所定電圧Vよりも低い場合に、一部のセル2の他のセル2の電圧が昇圧されることによって、他のセル2の放電電流該二次電池の放電電流よりも相対的に大きくなる。これにより、一部のセル2の放電電流が減少し、一部のセル2の電圧降下が緩やかになる。したがって、放電終止電圧に到達するまでの時間を長くすることができるので、組電池20全体が放電終止電圧に到達するまでの時間をも長くすることができる。このため、電圧が低い一部のセル2の放電が抑制されたり、電圧が高い他のセル2の放電が促進されて電圧が適正値まで降下したり、各セル2の電圧のバラツキが収束したりして、各セル2をより適正に放電することが可能となる。この結果、劣化状態のバラツキに起因してSOCの上限値に差が生じたり、劣化状態(SOCの上限値)のバラツキが生じたりする場合であっても、劣化が進行したセル2による組電池20全体の放電容量の低下を回避して、組電池20をより効率よく放電することが可能となる。つまり、バックアップ時間の延伸が可能となるので、組電池20の安定性、品質を向上することが可能である。 As described above, according to the discharge control system 1 and the discharge control method, since the load facility 102 has constant power (Q [W]), the voltages of some of the cells 2 are higher than the first predetermined voltage V 1 . If the voltage is lower, the voltage of the other cells 2 of some of the cells 2 is boosted, so that the discharge current of the other cells 2 becomes relatively larger than the discharge current of the secondary battery. As a result, the discharge current of some of the cells 2 decreases, and the voltage drop of some of the cells 2 becomes gentle. Therefore, since the time until the discharge end voltage is reached can be lengthened, the time until the entire assembled battery 20 reaches the discharge end voltage can also be lengthened. For this reason, the discharge of some of the cells 2 having a low voltage is suppressed, the discharge of other cells 2 having a high voltage is promoted, the voltage drops to an appropriate value, or the variation in the voltage of each cell 2 converges. Thus, each cell 2 can be discharged more appropriately. As a result, even if there is a difference in the upper limit value of the SOC due to the variation in the deterioration state or the variation in the deterioration state (the upper limit value of the SOC), the assembled battery by the cell 2 in which the deterioration has progressed It is possible to discharge the assembled battery 20 more efficiently by avoiding a decrease in the discharge capacity of the entire 20. That is, since the backup time can be extended, the stability and quality of the assembled battery 20 can be improved.

また、他のセル2の電圧が、一部のセル2の電圧よりも低い場合に、他のセル2の電圧の昇圧を停止するので、電圧のバラツキが解消されたタイミングで他のセル2の電圧の昇圧を停止することができる。したがって、電圧のバラツキが解消されて電圧が低くなった他のセル2は、放電電流を大きくした状態で放電させる必要がないため、放電電流を抑制することが可能となり、組電池20全体が放電終止電圧に到達するまでの時間を長くすることができる。また、無駄な放電電流が削減されて経済的となる。この結果、他のセル2の電圧を昇圧して電圧のバラツキを解消する場合であっても、電圧のバラツキが解消されると昇圧を停止することで、組電池20をより効率よく放電することが可能となる。   In addition, when the voltages of other cells 2 are lower than the voltages of some of the cells 2, the boosting of the voltages of other cells 2 is stopped. The voltage boost can be stopped. Therefore, since it is not necessary to discharge another cell 2 in which the voltage variation has been eliminated and the voltage has been reduced, it is possible to suppress the discharge current, and the entire assembled battery 20 is discharged. The time required to reach the end voltage can be increased. Moreover, useless discharge current is reduced, which is economical. As a result, even when the voltage of the other cell 2 is boosted to eliminate the voltage variation, when the voltage variation is resolved, the voltage boost is stopped to discharge the assembled battery 20 more efficiently. Is possible.

また、第1の所定電圧Vが、セル2の放電末期状態で電圧低下が早くなる電圧領域に設定されているので、SOCの差が電圧の差となって明確に現れる放電末期の電圧を検知することによりSOCの調整を容易に行うことができる。 In addition, since the first predetermined voltage V 1 is set in a voltage region in which the voltage drop is early in the end-of-discharge state of the cell 2, the end-of-discharge voltage that clearly shows the difference in SOC as the voltage difference is set. By detecting, the SOC can be adjusted easily.

さらに、いずれか1つのセル2の電圧が放電終止電圧となった場合に、すべての他のセル2の電圧の昇圧を停止し、昇圧コンバータ3の出力を切り離す、すなわち、組電池20からの放電を停止させることができるので、二次電池の過放電による劣化を防止し、安全に保つことが可能となる。   Further, when the voltage of any one of the cells 2 becomes the discharge end voltage, the boosting of the voltages of all the other cells 2 is stopped and the output of the boost converter 3 is disconnected, that is, the discharge from the assembled battery 20 Therefore, it is possible to prevent the secondary battery from being deteriorated due to overdischarge and keep it safe.

さらにまた、他のセル2の放電電流を増加させた状態の放電を所定時間行っても、セル2の異常電圧や、各セル2間の電圧の異常なバラツキなどが解消されない場合には、警報が出力されて放電が停止されるため、迅速かつ適正な対応が可能となる。すなわち、このような場合には、セル2に内部短絡や接続不良などの異常が存在するおそれがあり、警報出力や放電停止が行われることで、迅速かつ適正な点検、セル交換などが可能となるとともに、セル2の損傷や異常昇温などを回避することが可能となる。一方、所定時間内にセル2の異常電圧や、各セル2間の電圧の異常なバラツキなどが解消された場合には、昇圧動作が終了されるため、セル2の無駄な放電を防止して、組電池20全体の充電状態を適正に維持することが可能となる。   Furthermore, if the abnormal voltage of the cell 2 or the abnormal variation of the voltage between the cells 2 is not solved even after the discharge in the state where the discharge current of the other cells 2 is increased for a predetermined time, an alarm is issued. Is output and the discharge is stopped, so that a prompt and appropriate response can be made. That is, in such a case, there is a possibility that an abnormality such as an internal short circuit or connection failure may exist in the cell 2, and an alarm output or discharge stop is performed, so that quick and proper inspection, cell replacement, etc. are possible. At the same time, it becomes possible to avoid damage to the cell 2 or abnormal temperature rise. On the other hand, when the abnormal voltage of the cell 2 or the abnormal variation in the voltage between the cells 2 is resolved within a predetermined time, the boosting operation is terminated, so that unnecessary discharge of the cell 2 is prevented. Thus, it is possible to properly maintain the state of charge of the entire assembled battery 20.

以上、この発明の実施の形態について説明したが、具体的な構成は、上記の実施の形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても、この発明に含まれる。例えば、上記の実施の形態では、1組の組電池20を有する場合について説明したが、複数の組電池20を並列接続した場合にも適用することができる。この場合、上記のような放電制御システム1を組電池20ごとに配設する。また、リチウムイオンセル2に限らず、直列セル間の放電状態のバラツキを解消するために、広く二次電池一般に適用することができる。さらに、放電制御システム1を直流電源システムに適用した場合について説明したが、無停電電源装置(UPS:Uninterruptible Power Supply)や自動車用蓄電池などにも適用することができる。   Although the embodiment of the present invention has been described above, the specific configuration is not limited to the above embodiment, and even if there is a design change or the like without departing from the gist of the present invention, Included in the invention. For example, in the above-described embodiment, the case of having one set of assembled batteries 20 has been described, but the present invention can also be applied to the case where a plurality of assembled batteries 20 are connected in parallel. In this case, the discharge control system 1 as described above is provided for each assembled battery 20. Moreover, not only the lithium ion cell 2, but in order to eliminate the variation in the discharge state between the series cells, it can be widely applied to secondary batteries in general. Furthermore, although the case where the discharge control system 1 is applied to a DC power supply system has been described, the present invention can also be applied to an uninterruptible power supply (UPS), a storage battery for automobiles, and the like.

また、リチウムイオンセルの数は12個に限定されないことはもちろんであり、多数のリチウムイオンセル(約100個)を接続して構成される高電圧直流や無停電電源装置などにも放電制御システム1を適用することができる。   Of course, the number of lithium ion cells is not limited to twelve, and a discharge control system is also used for high-voltage direct current or uninterruptible power supply devices configured by connecting a large number of lithium ion cells (about 100). 1 can be applied.

さらに、上記の実施の形態では第1の所定電圧Vを3.2[V]としたが、第1の所定電圧Vを、セル2の電圧のバラツキが生じるしきい値Vに設定してもよい。ここで、しきい値Vは、セル2や組電池20の特性、容量などによって設定される値で、放電末期においてセル2の電圧低下が早まる傾向が認められる電圧であり、例えば3.5[V]未満かつ放電終止電圧3.0[V]以上に設定する。 Further, in the above embodiment, the first predetermined voltage V 1 is set to 3.2 [V]. However, the first predetermined voltage V 1 is set to the threshold value V X at which the voltage variation of the cell 2 occurs. May be. Here, the threshold value V X is a value set according to the characteristics, capacity, etc. of the cell 2 or the assembled battery 20, and is a voltage at which the voltage drop of the cell 2 tends to be accelerated at the end of discharge. It is set to less than [V] and the discharge end voltage of 3.0 [V] or more.

1 リチウムイオン組電池の放電制御システム
2 リチウムイオンセル(セル、二次電池)
20 リチウムイオン組電池(組電池)
3 昇圧コンバータ(昇圧手段)
4 電圧計(監視手段)
5 コントローラ(制御手段)
第1の所定電圧
放電終止電圧
1 Lithium ion battery discharge control system 2 Lithium ion cell (cell, secondary battery)
20 Lithium ion battery pack (battery pack)
3 Boost converter (Boosting means)
4 Voltmeter (monitoring means)
5 Controller (control means)
V 1 first predetermined voltage V E discharge end voltage

Claims (8)

二次電池が複数直列に接続された組電池の放電を制御する、組電池の放電制御システムであって、
前記各二次電池の電圧を監視する監視手段と、
前記各二次電池に配設され、前記二次電池の電圧を個別に昇圧可能な昇圧手段と、
前記各二次電池の電圧に基づいて前記各昇圧手段を制御する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、一部の二次電池の電圧が第1の所定電圧よりも低い場合に、該二次電池以外の他の二次電池の電圧が昇圧されるように前記昇圧手段を制御する、
ことを特徴とする組電池の放電制御システム。
A discharge control system for an assembled battery that controls the discharge of the assembled battery in which a plurality of secondary batteries are connected in series,
Monitoring means for monitoring the voltage of each secondary battery;
A boosting means disposed in each of the secondary batteries and capable of individually boosting the voltage of the secondary battery;
Control means for controlling each boosting means based on the voltage of each secondary battery;
With
The control means controls the boosting means so that when the voltages of some of the secondary batteries are lower than the first predetermined voltage, the voltages of other secondary batteries other than the secondary battery are boosted. ,
A discharge control system for an assembled battery.
前記制御手段は、前記他の二次電池の電圧が、前記一部の二次電池の電圧よりも低い場合に、前記他の二次電池の電圧の昇圧を停止するように前記昇圧手段を制御する、
ことを特徴とする請求項1に記載の組電池の放電制御システム。
The control unit controls the boosting unit to stop boosting the voltage of the other secondary battery when the voltage of the other secondary battery is lower than the voltage of the partial secondary battery. To
The discharge control system for an assembled battery according to claim 1.
前記第1の所定電圧は、前記二次電池の放電末期状態で電圧低下が早くなる電圧領域において、放電終止電圧以上の値に設定されている、
ことを特徴とする請求項1または2のいずれか1項に記載の組電池の放電制御システム。
The first predetermined voltage is set to a value equal to or higher than a discharge end voltage in a voltage region in which a voltage drop is early in the end-of-discharge state of the secondary battery.
The assembled battery discharge control system according to any one of claims 1 and 2.
前記制御手段は、少なくともいずれか1つの前記二次電池の電圧が、放電終止電圧よりも低い場合に、すべての前記他の二次電池の電圧の昇圧を停止するように前記昇圧手段を制御し、前記昇圧手段の出力を切り離す、
ことを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の組電池の放電制御システム。
The control means controls the boosting means to stop boosting the voltages of all the other secondary batteries when the voltage of at least one of the secondary batteries is lower than the end-of-discharge voltage. , Disconnecting the output of the boosting means;
The discharge control system for an assembled battery according to any one of claims 1 to 3.
二次電池が複数直列に接続された組電池の放電を制御する、組電池の放電制御方法であって、
前記二次電池の電圧を個別に昇圧可能な昇圧手段を前記各二次電池に配設し、
前記各二次電池の電圧を監視し、
一部の前記二次電池の電圧が第1の所定電圧よりも低い場合に、該二次電池以外の他の二次電池の電圧が昇圧されるように前記昇圧手段を制御する、
ことを特徴とする組電池の放電制御方法。
A discharge control method for an assembled battery for controlling discharge of the assembled battery in which a plurality of secondary batteries are connected in series,
A booster capable of individually boosting the voltage of the secondary battery is disposed in each secondary battery,
Monitoring the voltage of each secondary battery,
When the voltage of some of the secondary batteries is lower than the first predetermined voltage, the boosting means is controlled so that the voltages of other secondary batteries other than the secondary battery are boosted;
A discharge control method for an assembled battery.
前記他の二次電池の電圧が、前記一部の二次電池の電圧よりも低い場合に、前記他の二次電池の電圧の昇圧を停止するように前記昇圧手段を制御する、
ことを特徴とする請求項5に記載の組電池の放電制御方法。
When the voltage of the other secondary battery is lower than the voltage of the partial secondary battery, the boosting means is controlled to stop boosting the voltage of the other secondary battery;
The discharge control method for an assembled battery according to claim 5.
前記第1の所定電圧を、前記二次電池の放電末期状態で電圧低下が早くなる電圧領域において、放電終止電圧以上の値に設定する、
ことを特徴とする請求項5または6のいずれか1項に記載の組電池の放電制御方法。
The first predetermined voltage is set to a value equal to or higher than a discharge end voltage in a voltage region in which a voltage drop is early in the end-of-discharge state of the secondary battery;
The discharge control method for an assembled battery according to any one of claims 5 and 6.
前記少なくともいずれか1つの前記二次電池の電圧が、放電終止電圧よりも低い場合に、すべての前記他の二次電池の電圧の昇圧を停止するように前記昇圧手段を制御し、前記昇圧手段の出力を切り離す、
ことを特徴とする請求項5から7のいずれか1項に記載の組電池の放電制御方法。
When the voltage of the at least one secondary battery is lower than the end-of-discharge voltage, the boosting means is controlled to stop boosting the voltage of all the other secondary batteries, and the boosting means The output of
The discharge control method for an assembled battery according to any one of claims 5 to 7,
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