JP2014075953A - Battery charger and voltage equalization method - Google Patents
Battery charger and voltage equalization method Download PDFInfo
- Publication number
- JP2014075953A JP2014075953A JP2012223338A JP2012223338A JP2014075953A JP 2014075953 A JP2014075953 A JP 2014075953A JP 2012223338 A JP2012223338 A JP 2012223338A JP 2012223338 A JP2012223338 A JP 2012223338A JP 2014075953 A JP2014075953 A JP 2014075953A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- voltage
- battery
- pulse width
- width modulation
- target
- 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
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Abstract
Description
本発明は、複数の電池の電圧を均等にする電池充電装置および電圧均等化方法に関する。 The present invention relates to a battery charger and a voltage equalizing method for equalizing voltages of a plurality of batteries.
直列に接続される複数の電池に対して、各電池の電圧を均等にするセルバランス処理を実行する場合、放電または充電の際に計測される電池各々の電圧は、電池の内部抵抗の影響により本来出力されるべき電圧と異なる値になることが知られている。例えば、目標となる目標電圧を求めて、目標電圧に各電池の電圧を揃えるセルバランス処理を実行する場合、各電池が実際に到達する電圧は内部抵抗の影響を受けて目標電圧にはならずにずれてしまう。また、このずれを補正するために、繰り返しセルバランス処理を行うと、各電池の電圧が均等になるまでに時間がかかるという問題がある。 When performing cell balance processing that equalizes the voltage of each battery for a plurality of batteries connected in series, the voltage of each battery measured during discharging or charging is affected by the internal resistance of the battery. It is known that the voltage is different from the voltage that should be output. For example, when performing a cell balance process that finds a target voltage that is the target and aligns the voltage of each battery to the target voltage, the voltage that each battery actually reaches is not affected by the internal resistance and becomes the target voltage. It will shift to. Further, when the cell balance process is repeatedly performed to correct this deviation, there is a problem that it takes time until the voltages of the respective batteries are equalized.
関連する技術として、複数のリチウムイオン二次電池を直列に接続している組電池を定電流・定電圧充電して満充電にする組電池の充電方法が知られている。この充電方法によれば、組電池のトータル電圧がトータル設定電圧に上昇するまでは定電流充電し、トータル電圧がトータル設定電圧に上昇した後は、定電流充電を定電圧充電に切り換えて満充電されるまで充電する。さらに、充電される各々の電池電圧を検出し、いずれかの電池電圧が設定電圧を超えた後、パルス充電に切り換えて充電する。その結果、簡単な充電回路を使用しながら、直列に接続している電池がアンバランスな状態となる組電池を、劣化した電池に与える悪影響を少なくしながら、できる限り大容量に充電する。 As a related technique, there is known a method for charging an assembled battery in which a plurality of lithium ion secondary batteries connected in series are charged at a constant current and a constant voltage to be fully charged. According to this charging method, constant current charging is performed until the total voltage of the assembled battery rises to the total set voltage, and after the total voltage rises to the total set voltage, the constant current charge is switched to the constant voltage charge to fully charge. Charge until Further, each battery voltage to be charged is detected, and after any of the battery voltages exceeds the set voltage, the charging is switched to the pulse charging. As a result, while using a simple charging circuit, the assembled battery in which the batteries connected in series are in an unbalanced state is charged as large as possible while reducing the adverse effect on the deteriorated battery.
関連する技術として、複数のセルを直列に接続してなる組電池を対象として各セルの充電状態を均等化する充電状態均等化装置が知られている。充電状態均等化装置は各セルに対して並列に接続されて各セルの放電を行なう複数の放電回路、各放電回路に接続されて各セルの両端電圧を測定する複数の電圧測定回路および制御回路を具えている。制御回路は、放電開始前の測定電圧に基づいて均等化目標電圧を算出する手段と、両端電圧が該均等化目標電圧を越えるセルについて放電を開始する手段と、を具えている。さらに、それらのセルについて夫々、放電開始前の測定電圧と放電開始から一定時間経過後の測定電圧との差に基づいて均等化目標電圧に補正を施すことにより補正後均等化目標電圧を算出する手段と、測定電圧が補正後均等化目標電圧に達したときに放電を終了する手段と、を具えている。 As a related technique, a state-of-charge equalization apparatus that equalizes the state of charge of each cell for an assembled battery formed by connecting a plurality of cells in series is known. A charge state equalization apparatus includes a plurality of discharge circuits connected in parallel to each cell to discharge each cell, a plurality of voltage measurement circuits and a control circuit connected to each discharge circuit to measure a voltage across each cell It has. The control circuit includes means for calculating the equalization target voltage based on the measured voltage before the start of discharge, and means for starting discharge for a cell whose both-end voltage exceeds the equalization target voltage. Further, for each of these cells, the corrected equalized target voltage is calculated by correcting the equalized target voltage based on the difference between the measured voltage before the start of discharge and the measured voltage after a certain time has elapsed since the start of discharge. And means for terminating the discharge when the measured voltage reaches the corrected equalization target voltage.
本発明は上記のような実情に鑑みてなされたものであり、電池電圧を均等にする時間を短縮し、電池電圧を均等にする精度を向上させる電池充電装置および電圧均等化方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a battery charger and a voltage equalization method for reducing the time for equalizing the battery voltage and improving the accuracy for equalizing the battery voltage. With the goal.
実施の態様のひとつである電池充電装置は、組電池、コイル、第1のスイッチ、第2のスイッチ、電圧計測部、電流計測部、調整電圧算出部、目標電圧算出部、パルス幅変調部を有している。 A battery charger as one of embodiments includes an assembled battery, a coil, a first switch, a second switch, a voltage measurement unit, a current measurement unit, an adjustment voltage calculation unit, a target voltage calculation unit, and a pulse width modulation unit. Have.
組電池は、第1の電池と第2の電池とが直列に接続される。コイルは、第1の電池の負極端子と第2の電池の正極端子とに一方の端子が接続される。第1のスイッチは、第1の電池の正極端子とコイルの他方の端子との間に接続される。第2のスイッチは、第2の電池の負極端子とコイルの他方の端子との間に接続される。電圧計測部は、第1の電池と第2の電池それぞれの電圧を計測する。電流計測部は、第1の電池と第2の電池それぞれの電流を計測する。パルス幅変調部は、第1のスイッチと第2のスイッチの開閉を制御して定電流制御を行うためのパルス幅変調処理を実行させる。 In the assembled battery, a first battery and a second battery are connected in series. One terminal of the coil is connected to the negative terminal of the first battery and the positive terminal of the second battery. The first switch is connected between the positive terminal of the first battery and the other terminal of the coil. The second switch is connected between the negative terminal of the second battery and the other terminal of the coil. The voltage measuring unit measures the voltages of the first battery and the second battery. The current measurement unit measures the currents of the first battery and the second battery. The pulse width modulation unit controls the opening and closing of the first switch and the second switch to execute a pulse width modulation process for performing constant current control.
調整電圧算出部では、電池の内部抵抗の推定を行っている。電池の内部抵抗の推定は、電流出力量と電圧変動量から求める方法、電流を流していない状態での電池電圧(開回路電圧OCV)と電池温度から求める方法がある。調整電圧算出部は、これらの方法を用いて電池の内部抵抗を求めている。下記は、電流出力量と電圧変動量から求める方法を用いた制御方法を示す。 The adjustment voltage calculation unit estimates the internal resistance of the battery. The estimation of the internal resistance of the battery includes a method of obtaining from the current output amount and the voltage fluctuation amount, and a method of obtaining from the battery voltage (open circuit voltage OCV) and the battery temperature when no current is flowing. The adjustment voltage calculation part calculates | requires the internal resistance of a battery using these methods. The following shows a control method using a method obtained from the current output amount and the voltage fluctuation amount.
パルス幅変調処理の開始前の第1の電池の開始電圧と決められた時間経過後の第1の電池の電圧との差である第1の調整電圧を求める。パルス幅変調処理の開始前の第2の電池の開始電圧と決められた時間経過後の第2の電池の電圧との差である第2の調整電圧を求める。 A first adjustment voltage that is a difference between the start voltage of the first battery before the start of the pulse width modulation process and the voltage of the first battery after the lapse of a predetermined time is obtained. A second adjustment voltage that is a difference between the start voltage of the second battery before the start of the pulse width modulation process and the voltage of the second battery after a predetermined time has elapsed is obtained.
目標電圧算出部は、第1の電池の電圧と第2の電池の電圧の平均から平均電圧を求める。そして、平均電圧と第1の電池の調整電圧を用いて第1の電池の第1の目標電圧を求め、平均電圧と第2の電池の調整電圧を用いて第2の電池の第2の目標電圧を求める。 The target voltage calculation unit obtains an average voltage from the average of the voltage of the first battery and the voltage of the second battery. Then, the first target voltage of the first battery is obtained using the average voltage and the adjustment voltage of the first battery, and the second target of the second battery is obtained using the average voltage and the adjustment voltage of the second battery. Find the voltage.
パルス幅変調部は、第1の電池の電圧が第1の目標電圧になるか、または第2の電池の電圧が第2の目標電圧になると、定電流制御を行うためのパルス幅変調処理であるクロス制御を停止させる。続いて、第1の目標電圧と第2の目標電圧とで決まる第1の範囲より小さい、平均電圧から第1の閾値を引いた値と平均電圧に第1の閾値を加えた値により決まる第2の範囲を、第1の電池の電圧または第2の電池の電圧が超えないように定電流制御を行うためのパルス幅変調処理である均等化補正制御に移行する。また、第1の電池の電圧または第2の電池の電圧が平均電圧を含む前記パルス幅変調処理を停止させる範囲になると均等化補正制御を行うためのパルス幅変調処理を停止させる。
The pulse width modulation unit is a pulse width modulation process for performing constant current control when the voltage of the first battery becomes the first target voltage or when the voltage of the second battery becomes the second target voltage. Stop certain cross control. Subsequently, a first value determined by a value obtained by subtracting the first threshold value from the average voltage and a value obtained by adding the first threshold value to the average voltage, which is smaller than the first range determined by the first target voltage and the second target voltage. The
他の実施の態様のひとつである電池充電装置は、組電池、コイル、第1のスイッチ、第2のスイッチ、電圧計測部、電流計測部、調整電圧算出部、目標電圧算出部、パルス幅変調部を有している。 The battery charging device which is one of the other embodiments includes an assembled battery, a coil, a first switch, a second switch, a voltage measurement unit, a current measurement unit, an adjustment voltage calculation unit, a target voltage calculation unit, and pulse width modulation. Has a part.
組電池は、第1の電池と第2の電池とが直列に接続される。コイルは、第1の電池の負極端子と第2の電池の正極端子とに一方の端子が接続される。第1のスイッチは、第1の電池の正極端子とコイルの他方の端子との間に接続される。第2のスイッチは、第2の電池の負極端子とコイルの他方の端子との間に接続される。電圧計測部は、第1の電池と第2の電池それぞれの電圧を計測する。電流計測部は、第1の電池と第2の電池それぞれの電流を計測する。パルス幅変調部は、第1のスイッチと第2のスイッチの開閉を制御して定電流制御を行うためのパルス幅変調処理を実行させる。 In the assembled battery, a first battery and a second battery are connected in series. One terminal of the coil is connected to the negative terminal of the first battery and the positive terminal of the second battery. The first switch is connected between the positive terminal of the first battery and the other terminal of the coil. The second switch is connected between the negative terminal of the second battery and the other terminal of the coil. The voltage measuring unit measures the voltages of the first battery and the second battery. The current measurement unit measures the currents of the first battery and the second battery. The pulse width modulation unit controls the opening and closing of the first switch and the second switch to execute a pulse width modulation process for performing constant current control.
調整電圧算出部では、電池の内部抵抗の推定を行っている。電池の内部抵抗の推定は、電流出力量と電圧変動量から求める方法、電流を流していない状態での電池電圧(開回路電圧OCV)と電池温度から求める方法がある。調整電圧算出部は、これらの方法を用いて電池の内部抵抗を求めている。下記は、電流出力量と電圧変動量から求める方法を用いた制御方法を示す。 The adjustment voltage calculation unit estimates the internal resistance of the battery. The estimation of the internal resistance of the battery includes a method of obtaining from the current output amount and the voltage fluctuation amount, and a method of obtaining from the battery voltage (open circuit voltage OCV) and the battery temperature when no current is flowing. The adjustment voltage calculation part calculates | requires the internal resistance of a battery using these methods. The following shows a control method using a method obtained from the current output amount and the voltage fluctuation amount.
パルス幅変調処理の開始前の第1の電池の開始電圧と決められた時間経過後の第1の電池の電圧との差である第1の調整電圧を求める。パルス幅変調処理の開始前の第2の電池の開始電圧と決められた時間経過後の第2の電池の電圧との差である第2の調整電圧を求める。 A first adjustment voltage that is a difference between the start voltage of the first battery before the start of the pulse width modulation process and the voltage of the first battery after the lapse of a predetermined time is obtained. A second adjustment voltage that is a difference between the start voltage of the second battery before the start of the pulse width modulation process and the voltage of the second battery after a predetermined time has elapsed is obtained.
目標電圧算出部は、第1の電池の電圧と第2の電池の電圧の平均から平均電圧を求める。そして、平均電圧と第1の電池の調整電圧を用いて第1の電池の第1の目標電圧を求め、平均電圧と第2の電池の調整電圧を用いて第2の電池の第2の目標電圧を求める。 The target voltage calculation unit obtains an average voltage from the average of the voltage of the first battery and the voltage of the second battery. Then, the first target voltage of the first battery is obtained using the average voltage and the adjustment voltage of the first battery, and the second target of the second battery is obtained using the average voltage and the adjustment voltage of the second battery. Find the voltage.
パルス幅変調部は、第1の電池の電圧が第1の目標電圧になるか、または第2の電池の電圧が第2の目標電圧になると、定電流制御を行うためのパルス幅変調処理であるクロス制御を停止させる。続いて、第1の目標電圧から第1の補正電圧を引いた値または前記第2の目標電圧に第1の補正電圧を加えた値に、第1の電池の電圧または第2の電池の電圧がなると、定電流制御を行うための2回目のクロス制御に移行する。また、前記第1の電池の電圧が第3の目標電圧を含む範囲になるか、または前記第2の電池の電圧が第4の目標電圧を含む範囲になると2回目のクロス制御を行うためのパルス幅変調処理を停止させる。 The pulse width modulation unit is a pulse width modulation process for performing constant current control when the voltage of the first battery becomes the first target voltage or when the voltage of the second battery becomes the second target voltage. Stop certain cross control. Subsequently, the voltage of the first battery or the voltage of the second battery is set to a value obtained by subtracting the first correction voltage from the first target voltage or a value obtained by adding the first correction voltage to the second target voltage. When this happens, the process proceeds to the second cross control for performing constant current control. Further, when the voltage of the first battery is in a range including the third target voltage or the voltage of the second battery is in a range including the fourth target voltage, the second cross control is performed. Stop the pulse width modulation process.
他の実施の態様のひとつである電池充電装置は、組電池、コイル、第1のスイッチ、第2のスイッチ、電圧計測部、電流計測部、調整電圧算出部、目標電圧算出部、パルス幅変調部を有している。 The battery charging device which is one of the other embodiments includes an assembled battery, a coil, a first switch, a second switch, a voltage measurement unit, a current measurement unit, an adjustment voltage calculation unit, a target voltage calculation unit, and pulse width modulation. Has a part.
組電池は、第1の電池と第2の電池とが直列に接続される。コイルは、第1の電池の負極端子と第2の電池の正極端子とに一方の端子が接続される。第1のスイッチは、第1の電池の正極端子とコイルの他方の端子との間に接続される。第2のスイッチは、第2の電池の負極端子とコイルの他方の端子との間に接続される。電圧計測部は、第1の電池と第2の電池それぞれの電圧を計測する。電流計測部は、第1の電池と第2の電池それぞれの電流を計測する。パルス幅変調部は、第1のスイッチと第2のスイッチの開閉を制御して定電流制御を行うためのパルス幅変調処理を実行させる。 In the assembled battery, a first battery and a second battery are connected in series. One terminal of the coil is connected to the negative terminal of the first battery and the positive terminal of the second battery. The first switch is connected between the positive terminal of the first battery and the other terminal of the coil. The second switch is connected between the negative terminal of the second battery and the other terminal of the coil. The voltage measuring unit measures the voltages of the first battery and the second battery. The current measurement unit measures the currents of the first battery and the second battery. The pulse width modulation unit controls the opening and closing of the first switch and the second switch to execute a pulse width modulation process for performing constant current control.
調整電圧算出部では、電池の内部抵抗の推定を行っている。電池の内部抵抗の推定は、電流出力量と電圧変動量から求める方法、電流を流していない状態での電池電圧(開回路電圧OCV)と電池温度から求める方法がある。調整電圧算出部は、これらの方法を用いて電池の内部抵抗を求めている。下記は、電流出力量と電圧変動量から求める方法を用いた制御方法を示す。 The adjustment voltage calculation unit estimates the internal resistance of the battery. The estimation of the internal resistance of the battery includes a method of obtaining from the current output amount and the voltage fluctuation amount, and a method of obtaining from the battery voltage (open circuit voltage OCV) and the battery temperature when no current is flowing. The adjustment voltage calculation part calculates | requires the internal resistance of a battery using these methods. The following shows a control method using a method obtained from the current output amount and the voltage fluctuation amount.
パルス幅変調処理の開始前の第1の電池の開始電圧と決められた時間経過後の第1の電池の電圧との差である第1の調整電圧を求める。パルス幅変調処理の開始前の第2の電池の開始電圧と決められた時間経過後の第2の電池の電圧との差である第2の調整電圧を求める。 A first adjustment voltage that is a difference between the start voltage of the first battery before the start of the pulse width modulation process and the voltage of the first battery after the lapse of a predetermined time is obtained. A second adjustment voltage that is a difference between the start voltage of the second battery before the start of the pulse width modulation process and the voltage of the second battery after a predetermined time has elapsed is obtained.
目標電圧算出部は、第1の電池の電圧と第2の電池の電圧の平均から平均電圧を求める。そして、平均電圧と第1の電池の調整電圧を用いて第1の電池の第1の目標電圧を求め、平均電圧と第2の電池の調整電圧を用いて第2の電池の第2の目標電圧を求める。 The target voltage calculation unit obtains an average voltage from the average of the voltage of the first battery and the voltage of the second battery. Then, the first target voltage of the first battery is obtained using the average voltage and the adjustment voltage of the first battery, and the second target of the second battery is obtained using the average voltage and the adjustment voltage of the second battery. Find the voltage.
パルス幅変調部は、第1の電池の電圧が第1の目標電圧になるか、または第2の電池の電圧が第2の目標電圧になると、定電流制御を行うためのパルス幅変調処理であるクロス制御を停止させる。続いて、第1の目標電圧と第2の目標電圧とで決まる第1の範囲より小さい、平均電圧から第1の閾値を引いた値と平均電圧に第1の閾値を加えた値により決まる第2の範囲を、第1の電池の電圧または第2の電池の電圧が超えると、第2の範囲を超えないように定電圧制御を行うためのパルス幅変調処理に移行する。また、第1の電池の電圧または第2の電池の電圧が平均電圧を含む前記パルス幅変調処理を停止させる範囲になると前記定電圧制御を行うためのパルス幅変調処理を停止させる。 The pulse width modulation unit is a pulse width modulation process for performing constant current control when the voltage of the first battery becomes the first target voltage or when the voltage of the second battery becomes the second target voltage. Stop certain cross control. Subsequently, a first value determined by a value obtained by subtracting the first threshold value from the average voltage and a value obtained by adding the first threshold value to the average voltage, which is smaller than the first range determined by the first target voltage and the second target voltage. When the voltage of the first battery or the voltage of the second battery exceeds the range of 2, the process shifts to a pulse width modulation process for performing constant voltage control so as not to exceed the second range. Further, when the voltage of the first battery or the voltage of the second battery falls within a range in which the pulse width modulation process including the average voltage is stopped, the pulse width modulation process for performing the constant voltage control is stopped.
本実施の態様によれば、電池電圧を均等にする時間を短縮できるとともに、電池電圧を均等にする精度を向上させることできるという効果を奏する。 According to the present embodiment, it is possible to shorten the time for equalizing the battery voltage and to improve the accuracy for equalizing the battery voltage.
以下図面に基づいて、実施形態について詳細を説明する。
実施形態1について説明する。
図1は、電池充電装置の一実施例を示す図である。図1の電池充電装置は組電池とセルバランス回路を有する。組電池は複数の電池3a〜3dが直列に接続されている回路である。セルバランス回路は、制御部1、記憶部2、電圧計測部4a〜4d、電流計測部5a〜5d、コイルL1〜L3、スイッチSW1〜SW7を有している。図1に示したアクティブ方式のセルバランス回路では、スイッチSW1〜SW6を制御部1がPWM(Pulse Width Modulation)制御することにより、コイルL1〜L3を用いて電池3a〜3dの電圧を均等にする。
Hereinafter, embodiments will be described in detail based on the drawings.
The first embodiment will be described.
FIG. 1 is a diagram illustrating an embodiment of a battery charger. The battery charger of FIG. 1 has an assembled battery and a cell balance circuit. The assembled battery is a circuit in which a plurality of
本実施形態のセルバランス回路は、1)電池3a〜3dの電圧を均等にする時間を短縮する後述するクロス制御と、2)電池電圧を均等にする精度を向上させる均等化補正制御を行う。
The cell balance circuit of the present embodiment performs 1) cross control to reduce the time for equalizing the voltages of the
1)クロス制御について説明する。
図1の電池3a、3bの組、電池3b、3cの組、電池3c、3dの組についてセルバランス処理を行う際に、電圧計測部4a〜4dで計測した電圧が均等になった時点でセルバランス処理を停止させると、目標とする平均電圧から実際の電池3a〜3dの電圧はずれてしまう。すなわち、それぞれの組の電池の平均電圧から、電池3a〜3d各々の内部抵抗と電池3a〜3d各々に流れる電流により決まる電圧だけ、電池3a〜3d各々の電圧が均等になった時点から時間の経過とともにずれてしまう。そして、この電圧のずれを調整するために、繰り返しセルバランス処理を行うと、電池3a〜3dの電圧が均等になるまでに時間がかかる。
1) Cross control will be described.
When the cell balance processing is performed on the
そこで、電池3a〜3dの内部抵抗を推定し、推定した内部抵抗に応じて調整電圧を求め、各組における放電をする電池と充電をする電池の目標電圧を、調整電圧を用いて式1、式2に示す電圧Vt1、Vt2にする。そして、各組における放電をする電池の電圧と充電をする電池の電圧の大小関係が逆転(クロス)したのち、目標電圧Vt1、Vt2になるまで定電流制御を行う。定電流制御を停止したのち推定した内部抵抗の緩和を利用して電池の電圧を均等にする。このような定電流制御を用いることで電池3a〜3dの電圧を均等にする時間を短縮できる。
Therefore, the internal resistances of the
図2、図3を用いて目標電圧について説明する。
図2は、1組の放電する電池と充電する電池の関係を示す図である。図3は、クロス制御における電池電圧の変化を示す図である。図3のAは、図2の電池3aを放電する電池とし、電池3bを充電する電池とした場合の電池電圧の変化を示す図である。図3のBは、図2の電池3bを放電する電池とし、電池3aを充電する電池とした場合の電池電圧の変化を示す図である。図2に示す電流Iupは電池3aの初期電圧Vup0が電池3bの初期電圧Vun0より大きい場合に、電池3aからコイルL1を用いて電池3bに流れる電流である。図2に示す電流Iunは電池3bの初期電圧Vun0が電池3aの初期電圧Vup0より大きい場合に、電池3bからコイルL1を用いて電池3aに流れる電流である。
The target voltage will be described with reference to FIGS.
FIG. 2 is a diagram illustrating a relationship between a set of discharging batteries and charging batteries. FIG. 3 is a diagram illustrating a change in battery voltage in the cross control. FIG. 3A is a diagram showing a change in battery voltage when the
図3のA、Bの電圧Vupは電池3aの電圧計測部4aにより計測される電圧で、電圧Vunは電池3bの電圧計測部4bにより計測される電圧である。図3のA、Bの電圧Vup0は電池3aの初期電圧で、電圧Vun0は電池3bの初期電圧である。図3のA、Bの電圧Vup1は内部抵抗を計測するために電池の特性などに基づいて決めた時間t1経過後の電池3aの電圧で、電圧Vun1は時間t1経過後の電池3bの電圧である。
3A and 3B is a voltage measured by the
放電をする電池の目標電圧Vt1と充電をする電池の目標電圧Vt2は式1〜4により求める。
・放電する電池3aと充電する電池3bの場合
目標電圧Vt1=平均電圧VaVg−調整電圧V1 式1
目標電圧Vt2=平均電圧VaVg+調整電圧V2 式2
Vt1 :充電をする電池の目標電圧
Vt2 :放電をする電池の目標電圧
VaVg:組ごとの電池の平均電圧
V1 :内部抵抗に応じて決まる電圧(Vup0−Vup1)
V2 :内部抵抗に応じて決まる電圧(Vun1−Vun0)
・放電する電池3bと充電する電池3aの場合
目標電圧Vt1=平均電圧VaVg+調整電圧V1 式3
目標電圧Vt2=平均電圧VaVg−調整電圧V2 式4
V1 :内部抵抗に応じて決まる電圧(Vup1−Vup0)
V2 :内部抵抗に応じて決まる電圧(Vun0−Vun1)
ただし、式1〜4において調整電圧V1、V2の平均電圧(V1+V2)/2を求めて調整電圧V1、V2としてもよい。
The target voltage Vt1 of the battery that discharges and the target voltage Vt2 of the battery that charges the battery are obtained by
In the case of the
Target voltage Vt2 = average voltage VaVg + adjusted
Vt1: target voltage of the battery to be charged Vt2: target voltage of the battery to be discharged VaVg: average voltage of the battery for each set V1: voltage determined according to the internal resistance (Vup0−Vup1)
V2: voltage determined according to internal resistance (Vun1-Vun0)
In the case of the discharging
Target voltage Vt2 = average voltage VaVg−regulated voltage V2 Equation 4
V1: voltage determined according to internal resistance (Vup1-Vup0)
V2: Voltage determined according to the internal resistance (Vun0-Vun1)
However, the average voltages (V1 + V2) / 2 of the adjustment voltages V1 and V2 may be obtained in the
2)均等化補正制御について説明する。
アクティブ方式のセルバランス回路でクロス制御をする場合、内部抵抗を推定して目標電圧Vt1、Vt2を求めているため、電圧を均等にすることが難しくなる。すなわち、内部抵抗の緩和を利用して電池の電圧を均等にする時間において、推定した内部抵抗の推定精度やその他の要因により、電圧を均等にする精度に影響してしまう。そこで、定電流制御停止後(クロス制御実施後)に、平均電圧へ収束をするような制御を行うことにより、電圧を均等にする精度を向上させる。実施形態1では、定電流制御停止後に断続的に繰り返し定電流制御を行う。
2) The equalization correction control will be described.
When cross control is performed by an active cell balance circuit, it is difficult to equalize the voltages because the target voltages Vt1 and Vt2 are obtained by estimating the internal resistance. That is, in the time for equalizing the battery voltage using relaxation of the internal resistance, the estimated accuracy of the internal resistance and other factors affect the accuracy of equalizing the voltage. Therefore, after the constant current control is stopped (after the cross control is performed), the control for converging to the average voltage is performed to improve the accuracy of equalizing the voltages. In the first embodiment, the constant current control is intermittently repeated after the constant current control is stopped.
電池充電装置の構成について説明する。
図1の制御部1は、Central Processing Unit(CPU)、マルチコアCPU、プログラマブルなデバイス(Field Programmable Gate Array(FPGA)、Programmable Logic DeVice(PLD)など)を用いることが考えられる。制御部1は、例えば、後述する調整電圧算出部401、目標電圧算出部402、パルス幅変調部403などを有している。
The configuration of the battery charging device will be described.
The
記憶部2は、例えばRead Only Memory(ROM)、Random Access Memory(RAM)などのメモリやハードディスクなどが考えられる。なお、記憶部2にはパラメータ値、変数値などのデータを記録してもよいし、実行時のワークエリアとして用いてもよい。
The
電池3a〜3dは二次電池やキャパシタなどを用いることが考えられる。二次電池として、例えば、リチウムイオン二次電池、ニッケル水素二次電池などが考えられる。なお、本例では4つの電池を用いて説明しているが4つに限定されるものではない。
The
電圧計測部4a〜4dは、電池3a〜3d各々の電圧を計測する。例えば、電圧計などが考えられる。また、電圧計測部4a〜4dが計測したデータは制御部1に出力される。
電流計測部5a〜5dは電流を計測する。例えば、電流計などが考えられる。また、電流計測部5a〜5dが計測したデータは制御部1に出力される。
The
なお、図1の例では電池3a〜3d各々に流れる電流を、図に示す位置に設けた電流計測部5a〜5dの計測した電流を用いて求めているが、電池3a〜3d各々に流れる電流の求め方は上記方法に限定されるものではない。例えば、電池3a〜3d各々の負極側に電流計をそれぞれ直列に接続して、電池3a〜3d各々に流れる電流を計測して求めてもよい。
In the example of FIG. 1, the current flowing through each of the
コイルL1〜L3は、各組ごとの放電する電池から放電された電力がコイルL1〜L3に蓄積され、その後コイルL1〜L3に蓄積された電力を充電する電池に供給して充電するために用いる。 The coils L1 to L3 are used for charging the electric power discharged from the discharging batteries for each set in the coils L1 to L3, and then supplying the electric power stored in the coils L1 to L3 to the charging battery. .
スイッチSW1〜SW7は、セルバランス処理を行うために用いられるスイッチである。スイッチSW1〜SW7は、例えば、MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)やリレーを用いる。 The switches SW1 to SW7 are switches used for performing cell balance processing. For example, MOSFETs (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistors) and relays are used for the switches SW1 to SW7.
電池充電装置の接続について説明する。
図1の電池充電装置は、電池3a〜3dの両端には電圧計測部4a〜4dがそれぞれ接続されている。また、スイッチSW7の一方の端子は負荷側と外部電力源側に接続される、スイッチSW7の他方の端子は電流計測部5aの一方の端子に接続されている。電流計測部5aの他方の端子は電池3aの正極端子に接続され、電池3dの負極端子は負荷側と外部電力源側に接続される。
Connection of the battery charger will be described.
In the battery charger of FIG. 1,
電池3aの負極端子と電池3bの正極端子と電流計測部5bの一方の端子が接続され、電流計測部5bの他方の端子はコイルL1の一方の端子に接続されている。コイルL1の他方の端子はスイッチSW1、SW2の一方の端子に接続され、スイッチSW1の他方の端子は電池3aの正極端子に接続される。スイッチSW2の他方の端子は電池3bの負極端子に接続される。
The negative terminal of the
電池3bの負極端子と電池3cの正極端子と電流計測部5cの一方の端子が接続され、電流計測部5cの他方の端子はコイルL2の一方の端子に接続されている。コイルL2の他方の端子はスイッチSW3、SW4の一方の端子に接続され、スイッチSW3の他方の端子は電池3bの正極端子に接続される。スイッチSW4の他方の端子は電池3cの負極端子に接続される。
The negative terminal of the
電池3cの負極端子と電池3dの正極端子と電流計測部5dの一方の端子が接続され、電流計測部5dの他方の端子はコイルL3の一方の端子に接続されている。コイルL3の他方の端子はスイッチSW5、SW6の一方の端子に接続され、スイッチSW5の他方の端子は電池3cの正極端子に接続される。スイッチSW6の他方の端子は電池3dの負極端子に接続される。
The negative terminal of the
図4は、制御部の一実施例を示す図である。制御部1は、定電流制御の際に電池3a〜3dに一定の電流が供給されているかを監視する。
制御部1の調整電圧算出部401は、電池3a、3bの組の場合、パルス幅変調処理の開始前の電池3a(第1の電池)の開始電圧と決められた時間t1経過後の電池3aの電圧との差である調整電圧V1(第1の調整電圧)を求める。パルス幅変調処理の開始前の電池3b(第2の電池)の開始電圧と決められた時間t1経過後の電池3bの電圧との差である調整電圧V2(第2の調整電圧)を求める。
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of the control unit. The
In the case of a set of
制御部1の目標電圧算出部402は、電池3a、3bの組の場合、電池3aの電圧と電池3bの電圧の平均から平均電圧VaVgを求める。そして、平均電圧VaVgと電池3aの調整電圧V1を用いて電池3aの目標電圧Vt1を求め、平均電圧VaVgと電池3bの調整電圧V2を用いて電池3bの目標電圧Vt2を求める。
The target
制御部1のパルス幅変調部403は、図1の電池3a、3bの組、電池3b、3cの組、電池3c、3dの組ごとについてスイッチの開閉を制御してパルス幅変調処理を実行させる。パルス幅変調部403は、電池3a、3bの組の場合、電池3aの電圧が目標電圧Vt1になるか、または電池3bの電圧が目標電圧Vt2になると、定電流制御を行うためのパルス幅変調処理であるクロス制御を停止させる。続いて、目標電圧Vt1と目標電圧Vt2とで決まる第1の範囲(図7参照)より小さい第2の範囲を、電池3aの電圧Vupまたは電池3bの電圧Vunが超えないように定電流制御を行うためのパルス幅変調処理である均等化補正制御に移行する。第2の範囲は、平均電圧VaVgから第1の閾値Vs1を引いた値(VaVg−Vs1)と平均電圧VaVgに第1の閾値Vs1を加えた値(VaVg+Vs1)により表される範囲(図7参照)。
The pulse
また、電池3aの電圧または電池3bの電圧が平均電圧になると均等化補正制御を行うためのパルス幅変調処理を停止させる。
実施形態1の動作について説明する。
Further, when the voltage of the
The operation of the first embodiment will be described.
図5、図6は、実施形態1における電池充電装置の動作の一実施例を示すフロー図である。電池3aと電池3bの組について説明をする。ステップS501〜S508は内部抵抗を推定して調整電圧V1、V2を求める。
5 and 6 are flowcharts showing an example of the operation of the battery charging apparatus according to the first embodiment. A set of the
ステップS501では、制御部1が電圧計測部4a、4bから電池3a、3bの初期電圧Vup0、Vun0を取得し、記憶部2などに初期電圧Vup0、Vun0を記憶する。
In step S501, the
ステップS502では、制御部1が初期電圧Vup0と初期電圧Vun0を比較し、初期電圧の関係がVup0>Vun0である場合(Yes)にはステップS503に移行し、Vup0<Vun0である場合(No)にはステップS504に移行する。なお、初期電圧がVup0≒Vun0である場合にはこの組のセルバランス処理を行わない。すなわち、電圧Vup0と電圧Vun0との電圧差が均等であると決めた範囲である場合にはセルバランス処理を行わない。
In step S502, the
ステップS503では、初期電圧の関係がVup0>Vun0である場合、制御部1が電池3aから電池3bへ一定電流を流す定電流制御を行う。
ステップS504では、初期電圧の関係がVup0<Vun0である場合、制御部1が電池3bから電池3aへ一定電流を流す定電流制御を行う。
In step S503, when the relationship between the initial voltages is Vup0> Vun0, the
In step S504, when the relationship between the initial voltages is Vup0 <Vun0, the
一定電流を流す定電流制御は、例えば、PWM(Pulse Width Modulation)制御を用いて一定電流を電池3aまたは電池3bに供給する。図7のA、Bに示す時間0〜t3まで一定電流を流すように定電流制御を行う。図7は、電池3aから電池3bに一定電流を流す場合における電圧と電流の変化を示す図である。
In constant current control for supplying a constant current, for example, a constant current is supplied to the
ステップS505では制御部1が時間の計測を開始する。ステップS506では制御部1が計測した時間timeと、内部抵抗を計測するために電池の特性などに基づいて決めた時間t1とを比較してtime=t1になるまで計測をする。time=t1の場合(Yes)にはステップS507に移行し、ステップS507で時間の計測を停止する。time<t1の場合(No)にはステップS506に移行する。
In step S505, the
ステップS508では、制御部1が内部抵抗に応じて決まる調整電圧V1、V2を求める。
電池3aが放電する電池で、電池3bが充電する電池の場合、調整電圧V1は電池3aの初期電圧Vup0から時間t1で計測した電圧Vup1を引いた値となる。電圧V2は電池3bの時間t1で計測した電圧Vun1から初期電圧Vun0を引いた値となる。
In step S508, the
In the case where the
電池3bが放電する電池で、電池3aが充電する電池の場合、調整電圧V1は電池3aの初期電圧Vup0から時間t1で計測した電圧Vup1を引いた値となる。調整電圧V2は電池3bの時間t1で計測した電圧Vun1から初期電圧Vun0を引いた値となる。
In the case where the
従って、ステップS508ではV1=|Vup0−Vup1|とV2=|Vun0−Vun1|を求める。
ステップS509〜S513はクロス制御を行う。
Therefore, in step S508, V1 = | Vup0−Vup1 | and V2 = | Vun0−Vun1 | are obtained.
Steps S509 to S513 perform cross control.
ステップS509では、制御部1が初期電圧Vup0と初期電圧Vun0を比較し、初期電圧の関係がVup0>Vun0である場合(Yes)にはステップS510に移行し、Vup0<Vun0である場合(No)にはステップS511に移行する。なお、ステップS509において初期電圧がVup0=Vun0の状態はないと考えられる。
In step S509, the
ステップS510では、初期電圧の関係がVup0>Vun0である場合で、充電する電池3bの電圧Vunを用いてクロス制御をする場合の、目標電圧Vt2を求める。目標電圧Vt2は、例えば、Vt2=(Vup+Vun)/2+(V1+V2)/2あるいはVt2=(Vup+Vun)/2+V2を用いる。
In step S510, the target voltage Vt2 is obtained when the initial voltage relationship is Vup0> Vun0 and the cross control is performed using the voltage Vun of the
ステップS512では、制御部1が充電する電池3bの電圧Vunと目標電圧Vt2とを比較し、Vun=Vt2である場合(Yes)にはステップS513に移行し、Vun=Vt2でない場合(No)にはステップS511に移行する。
In step S512, the
また、初期電圧の関係がVup0>Vun0である場合で、放電する電池3aの電圧Vupを用いてクロス制御をする場合は、ステップS510では目標電圧Vt1を求める。目標電圧Vt1は、例えば、Vt1=(Vup+Vun)/2−(V1+V2)/2あるいはVt1=(Vup+Vun)/2−V1を用いる。
If the initial voltage relationship is Vup0> Vun0 and cross control is performed using the voltage Vup of the
ステップS512では、制御部1が放電する電池3aの電圧Vupと目標電圧Vt1とを比較し、Vun=Vt1である場合(Yes)にはステップS513に移行し、Vun=Vt1でない場合(No)にはステップS511に移行する。
In step S512, the
なお、説明したステップS510、S512については図7のA、Bを参照。
ステップS511では、初期電圧の関係がVup0<Vun0である場合で、放電する電池3bの電圧Vunを用いてクロス制御をする場合の、目標電圧Vt2を求める。すなわち、電池3bから電池3aに一定電流を流す場合の目標電圧Vt2は、例えば、Vt2=(Vup+Vun)/2−(V1+V2)/2あるいはVt2=(Vup+Vun)/2−V2を用いる。
For the steps S510 and S512 described above, see A and B in FIG.
In step S511, the target voltage Vt2 is obtained when the initial voltage relationship is Vup0 <Vun0 and the cross control is performed using the voltage Vun of the
ステップS512では、制御部1が放電する電池3bの電圧Vunが目標電圧Vt2を比較し、Vun=Vt2である場合(Yes)にはステップS513に移行し、Vun=Vt2でない場合(No)にはステップS511に移行する。
In step S512, the voltage Vun of the
また、初期電圧の関係がVup0<Vun0である場合で、充電する電池3aの電圧Vupを用いてクロス制御をする場合は、ステップS511では目標電圧Vt1を求める。目標電圧Vt1は、例えば、Vt1=(Vup+Vun)/2+(V1+V2)/2あるいはVt1=(Vup+Vun)/2+V1を用いる。その場合のステップS512では、制御部1が充電する電池3aの電圧Vupと目標電圧Vt1とを比較し、Vun=Vt1である場合(Yes)にはステップS513に移行し、Vun=Vt1でない場合(No)にはステップS511に移行する。
If the initial voltage relationship is Vup0 <Vun0 and cross control is performed using the voltage Vup of the
ステップS513では、制御部1が一定電流を流す定電流制御を停止する。
ステップS514〜S519は均等化補正制御を行う。
図6のステップS514では、制御部1が定電流制御を停止したのち、電池3bの電圧Vunと、平均電圧VaVg+第1の閾値Vs1または平均電圧VaVg−第1の閾値Vs1と比較する。第1の閾値Vs1は、例えば、電圧計測部4a、4bの計測精度や周辺環境などを加味して決められる値で、記憶部2などに予め記憶しておくことが考えられる。
In step S513, the
Steps S514 to S519 perform equalization correction control.
In step S514 of FIG. 6, after the
VaVg+Vs1<VunまたはVaVg−Vs1>Vunの状態(Yes)になるとステップS515に移行する。VaVg+Vs1<VunまたはVaVg−Vs1>Vunでない場合(No)にはステップS514に移行して定電流制御の停止を継続する。 When the state of VaVg + Vs1 <Vun or VaVg−Vs1> Vun is reached (Yes), the process proceeds to step S515. When VaVg + Vs1 <Vun or VaVg−Vs1> Vun is not satisfied (No), the process proceeds to step S514 and the constant current control is stopped.
例えば、図7のAの時間t6において再度分極が発生し、時間t7においてVaVg−Vs1に電圧Vunがなると、定電流制御を行うためにステップS515に移行する。
また、図7のAの時間t6において再度分極をし、時間t7においてVaVg+Vs1に電圧Vunがなると、定電流制御を行うためにステップS515に移行する。
For example, when polarization occurs again at time t6 in FIG. 7A and the voltage Vun becomes VaVg−Vs1 at time t7, the process proceeds to step S515 to perform constant current control.
In addition, when polarization is performed again at time t6 in FIG. 7A and the voltage Vun becomes VaVg + Vs1 at time t7, the process proceeds to step S515 to perform constant current control.
なお、本例のステップS514では電池3bの電圧Vunを用いて比較をしているが、電池3aの電圧Vupを用いてもよい。
ステップS515では、制御部1が電圧Vupと電圧Vunを比較し、電圧の関係がVup>Vunである場合(Yes)にはステップS516に移行し、Vup<Vunである場合(No)にはステップS518に移行する。なお、ステップS515において電圧がVup=Vunの状態では定電流制御を停止する。
In step S514 of this example, the voltage Vun of the
In step S515, the
ステップS516では、制御部1が電池3aから電池3bへ一定電流を流す定電流制御を開始する。図7のA、Bにおける時間t5〜t6、t7〜t8、t9〜t10、t11〜t12を参照。
In step S516, the
ステップS517では、制御部1が電池3bの電圧Vunを計測し、平均電圧VaVg−第2の閾値Vs2と比較する。第2の閾値Vs2は、例えば、電圧計測部4a、4bの計測精度や周辺環境などを加味して決められ、かつVs2<Vs1の値で、記憶部2などに予め記憶しておくことが考えられる。また、Vs2は0であってもよい。
In step S517, the
VaVg−Vs2>Vunである場合(Yes)にはステップS515に移行する。また、VaVg−Vs2>Vunでない場合(No)にはステップS513に移行して定電流制御の停止をする。図7のA、Bにおける時間t6、t8、t10、t12を参照。 If VaVg−Vs2> Vun (Yes), the process proceeds to step S515. If VaVg−Vs2> Vun is not satisfied (No), the process proceeds to step S513 to stop the constant current control. See times t6, t8, t10, and t12 in A and B of FIG.
なお、本例のステップS517では電池3bの電圧Vunを用いて比較をしているが、電池3aの電圧Vupを用いてもよい。その場合、VaVg+Vs2<Vupである場合(Yes)にはステップS515に移行する。また、VaVg+Vs2<Vupでない場合(No)にはステップS513に移行して定電流制御の停止をする。
In step S517 of this example, the voltage Vun of the
ステップS518では、制御部1が電池3bから電池3aへ一定電流を流す定電流制御を開始する。図7のA、Bにおける時間t5〜t6、t7〜t8、t9〜t10、t11〜t12を参照。
In step S518, the
ステップS519では、制御部1が電池3bの電圧Vunを計測し、平均電圧VaVg+第2の閾値Vs2と比較する。
VaVg+Vs2<Vunである場合(Yes)にはステップS515に移行する。また、VaVg+Vs2<Vunでない場合(No)にはステップS513に移行して定電流制御の停止をする。図7のA、Bにおける時間t6、t8、t10、t12を参照。
In step S519, the
If VaVg + Vs2 <Vun (Yes), the process proceeds to step S515. If VaVg + Vs2 <Vun is not satisfied (No), the process proceeds to step S513 to stop the constant current control. See times t6, t8, t10, and t12 in A and B of FIG.
なお、本例のステップS519では電池3bの電圧Vunを用いて比較をしているが、電池3aの電圧Vupを用いてもよい。その場合、VaVg−Vs2>Vupである場合(Yes)にはステップS515に移行する。また、VaVg−Vs2>Vupでない場合(No)にはステップS513に移行して定電流制御の停止をする。
In step S519 of this example, the voltage Vun of the
実施形態1では、クロス制御を終了したのちに分極が緩和し電池の電圧差がVaVg−Vs1〜VaVg+Vs1の範囲(第2の範囲)を超えた場合、断続して一定電流を供給することで、VaVg−Vs2〜VaVg+Vs2の範囲(均等化補正制御のパルス幅変調処理を停止させる範囲)に近づける制御を行う。 In the first embodiment, after the cross control is finished, the polarization is relaxed and the battery voltage difference exceeds the range of VaVg−Vs1 to VaVg + Vs1 (second range). Control is performed so as to approach the range of VaVg−Vs2 to VaVg + Vs2 (the range in which the pulse width modulation process of the equalization correction control is stopped).
実施形態1によれば、電池の電圧を均等にする時間を短縮でき、さらに電池電圧を均等にする精度を向上させることができるという効果を奏する。
実施形態2について説明する。
According to the first embodiment, it is possible to shorten the time for equalizing the battery voltage and further improve the accuracy for equalizing the battery voltage.
実施形態2では、1回目のクロス制御が終了したのちに分極が緩和して電池の電圧が、新に設定された目標電圧を超えた場合、クロス制御を断続的に繰り返し行う。
実施形態2の電池3a、3bの組の場合、パルス幅変調部403は電池3aの電圧Vupが目標電圧Vt1になるか、または電池3bの電圧Vunが目標電圧Vt2になると、定電流制御を行うためのパルス幅変調処理である1回目のクロス制御を停止させる。
In the second embodiment, after the first cross control is finished, when the polarization is relaxed and the battery voltage exceeds the newly set target voltage, the cross control is intermittently repeated.
In the case of the combination of the
続いて、1回目のクロス制御が終了したのちに分極が緩和して、電池の電圧が設定された電圧を超えると2回目のクロス制御を行い、電池3aの電圧Vupが目標電圧Vt1n(第3の目標電圧)になるか、または電池3bの電圧Vunが目標電圧Vt2n(第4の目標電圧)になると、定電流制御を行うためのパルス幅変調処理である2回目のクロス制御を停止させる。2回目以降のクロス制御において用いる目標電圧Vt1n、Vt2nは、1回目のクロス制御と同様の方法で求めることが考えられる。
Subsequently, after the first cross control is completed, the polarization is relaxed. When the battery voltage exceeds the set voltage, the second cross control is performed, and the voltage Vup of the
このとき、Vt1nはVt1と近い値となり、Vt2nはVt2と近い値となる。また、2回目以降のクロス制御で計測する内部抵抗に応じて決まる電圧V1nは1回目のクロス制御で計測されたV1と近い値となり、電圧V2nは1回目のクロス制御で計測されたV2と近い値となる。
実施形態2の動作について説明する。
At this time, Vt1n is close to Vt1, and Vt2n is close to Vt2. Further, the voltage V1n determined according to the internal resistance measured in the second and subsequent cross control is close to V1 measured in the first cross control, and the voltage V2n is close to V2 measured in the first cross control. Value.
The operation of the second embodiment will be described.
図8は、実施形態2における電池充電装置の動作の一実施例を示すフロー図である。電池3aと電池3bの組について説明をする。図9は、電池3aから電池3bに一定電流を流すクロス制御における電圧と電流の変化を示す図である。
FIG. 8 is a flowchart illustrating an example of the operation of the battery charger according to the second embodiment. A set of the
実施形態2では、実施形態1のステップS501〜S513の処理をすると、ステップS801〜S815に移行して均等化補正制御(2回目以降のクロス制御)を行う。
ステップS801では、VaVg+(V2+Vc1)<VunまたはVaVg−(V2+Vc1)>Vunであるか否かを判定する。VaVg+(V2+Vc1)<VunまたはVaVg−(V2+Vc1)>Vunである場合(Yes)にはステップS802に移行し、そうでない場合(No)にはステップS801に移行する。本例では、1回目の調整電圧V2を用いているが、調整電圧V2の替わりに1回目の目標電圧Vt1、Vt2を用いて(Vt2−Vt1)/2を算出してもよい。
In the second embodiment, when the processing in steps S501 to S513 in the first embodiment is performed, the process proceeds to steps S801 to S815 to perform equalization correction control (second and subsequent cross control).
In step S801, it is determined whether VaVg + (V2 + Vc1) <Vun or VaVg− (V2 + Vc1)> Vun. If VaVg + (V2 + Vc1) <Vun or VaVg− (V2 + Vc1)> Vun (Yes), the process proceeds to step S802. If not (No), the process proceeds to step S801. In this example, the first adjustment voltage V2 is used, but instead of the adjustment voltage V2, the first target voltages Vt1 and Vt2 may be used to calculate (Vt2−Vt1) / 2.
補正電圧Vc1(第1の補正電圧)は、後述するステップS808で2回目以降の調整電圧V2nを計測した後に、電池3bの電圧Vunが平均電圧VaVgを超えないように余裕を持たせるための値である。図9のAの901、902および図9のCを参照。なお、補正電圧Vc1は0でもよい。
The correction voltage Vc1 (first correction voltage) is a value for giving a margin so that the voltage Vun of the
ステップS802では、制御部1が現在における電圧Vupと電圧Vunを比較し、Vup>Vunである場合(Yes)にはステップS803に移行し、Vup<Vunである場合(No)にはステップS804に移行する。なお、電圧がVup≒Vunである場合にはこの組のセルバランス処理を行わない。すなわち、電圧Vupと電圧Vunとの電圧差が均等であると決めた範囲である場合にはセルバランス処理を行わない。
In step S802, the
ステップS803では、初期電圧の関係がVup>Vunである場合、制御部1が電池3aから電池3bへ一定電流を流す定電流制御を行う。
ステップS804では、初期電圧の関係がVup<Vunである場合、制御部1が電池3bから電池3aへ一定電流を流す定電流制御を行う。
In step S803, when the relationship between the initial voltages is Vup> Vun, the
In step S804, when the relationship between the initial voltages is Vup <Vun, the
一定電流を流す定電流制御は、例えば、PWM制御を用いて一定電流を電池3aまたは電池3bに供給する。図9のAとBに示す時間t4〜t6まで一定電流を流すように定電流制御を行う。
In the constant current control for supplying a constant current, for example, the constant current is supplied to the
ステップS805では制御部1が時間の計測を開始する。ステップS806では制御部1が計測した時間timeと、内部抵抗を計測するために電池の特性などに基づいて決めた時間t1とを比較してtime=t4+t1になるまで計測をする。time=t4+t1の場合(Yes)にはステップS807に移行し、ステップS807で時間の計測を停止する。time<t4+t1の場合(No)にはステップS806に移行する。
In step S805, the
ステップS808では、制御部1が内部抵抗に応じて決まる調整電圧V1n、V2nを求める。
図9における2回目以降のクロス制御の場合であれば、t4からt1経過後における電圧Vupと、t4における電圧Vupとの電圧差を求めて、調整電圧V1nとする。また、t4からt1経過後における電圧Vunと、t4における電圧Vunとの電圧差を求めて、調整電圧V2nとする。
In step S808, the
In the case of the second or subsequent cross control in FIG. 9, a voltage difference between the voltage Vup after t1 has elapsed from t4 and the voltage Vup at t4 is obtained as the adjustment voltage V1n. In addition, a voltage difference between the voltage Vun after the elapse of t1 from t4 and the voltage Vun at t4 is obtained as an adjustment voltage V2n.
図9における3回目以降のクロス制御の場合であれば、t8からt1経過後における電圧Vupと、t8における電圧Vupとの電圧差を求めて、調整電圧V1nとする。また、t8からt1経過後における電圧Vunと、t8における電圧Vunとの電圧差を求めて、調整電圧V2nとする。 In the case of the third or subsequent cross control in FIG. 9, the voltage difference between the voltage Vup after the lapse of t1 from t8 and the voltage Vup at t8 is obtained as the adjustment voltage V1n. In addition, a voltage difference between the voltage Vun after the elapse of t1 from t8 and the voltage Vun at t8 is obtained as an adjustment voltage V2n.
ステップS809では、制御部1がステップS802と同様の比較し、電圧の関係がVup>Vunである場合(Yes)にはステップS810に移行し、Vup<Vunである場合(No)にはステップS813に移行する。なお、ステップS809において初期電圧がVup=Vunの状態はないと考えられる。
In step S809, the
ステップS810では、充電する電池3bの電圧Vunを用いてクロス制御をする場合の、目標電圧Vt2nを求める。目標電圧Vt2nは、例えば、Vt2n=(Vup+Vun)/2+(V1n+V2n)/2あるいはVt2n=(Vup+Vun)/2+V2nを用いる。
In step S810, a target voltage Vt2n in the case of performing cross control using the voltage Vun of the
ステップS811では、制御部1が電池3aから電池3bへ一定電流を流す定電流制御を開始する。図9のA、Bにおける時間t4〜t6、t8〜t10を参照。
ステップS812では、制御部1がVt2n−Vs3>Vunであるか否かを判定し、Vt2n−Vs3>Vunである場合(Yes)にはステップS809に移行し、Vt2n−Vs3>Vunでない場合(No)にはステップS513に移行する。
In step S811, the
In step S812, the
ステップS813では、充電する電池3bの電圧Vunを用いてクロス制御をする場合の、目標電圧Vt2nを求める。目標電圧Vt2nは、例えば、Vt2n=(Vup+Vun)/2−(V1n+V2n)/2あるいはVt2n=(Vup+Vun)/2+V2nを用いる。
In step S813, a target voltage Vt2n in the case of performing cross control using the voltage Vun of the
ステップS814では、制御部1が電池3bから電池3aへ一定電流を流す定電流制御を開始する。図9のA、Bにおける時間t4〜t6、t8〜t10を参照。
ステップS815では、制御部1がVt2n+Vs3<Vunであるか否かを判定し、Vt2n+Vs3<Vunである場合(Yes)にはステップS809に移行し、Vt2n+Vs3<Vunでない場合(No)にはステップS513に移行する。
In step S814, the
In step S815, the
第3の閾値Vs3は、目標電圧Vt1nまたはVt2nを含む範囲で均等化補正制御のパルス幅変調処理を停止させるための値である。図9のAの901、903および図9のDを参照。なお、第3の閾値Vs3は0でもよい。 The third threshold value Vs3 is a value for stopping the pulse width modulation process of the equalization correction control within a range including the target voltage Vt1n or Vt2n. See 901, 903 in FIG. 9A and D in FIG. Note that the third threshold value Vs3 may be zero.
実施形態2では、1回目のクロス制御が終了したのちに分極が緩和して電池の電圧が、新に設定された目標電圧を超えた場合、クロス制御を断続的に繰り返し行う。
実施形態2によれば、電池の電圧を均等にする時間を短縮でき、さらに電池電圧を均等にする精度を向上させることができるという効果を奏する。
In the second embodiment, after the first cross control is finished, when the polarization is relaxed and the battery voltage exceeds the newly set target voltage, the cross control is intermittently repeated.
According to the second embodiment, it is possible to shorten the time for equalizing the battery voltage and further improve the accuracy for equalizing the battery voltage.
実施形態3について説明する。
実施形態3では、クロス制御を終了したのちに分極が緩和し電池の電圧差がVaVg−Vs1〜VaVg+Vs1の範囲を超えた場合、均等化補正制御として定電圧制御行う。定電圧制御は、例えば、PID(Proportinal Integral Differential)制御を利用したPWM制御などが考えられる。後述する図11を参照。
A third embodiment will be described.
In the third embodiment, after the cross control is finished, when the polarization is relaxed and the battery voltage difference exceeds the range of VaVg−Vs1 to VaVg + Vs1, constant voltage control is performed as equalization correction control. As the constant voltage control, for example, PWM control using PID (Proportinal Integral Differential) control can be considered. See FIG. 11 described later.
ここで、本例ではPID制御を行う際の離散伝達関数Gc(z)を式5で表す。 Here, in this example, the discrete transfer function Gc (z) when performing PID control is expressed by Equation 5.
この離散伝達関数Gc(z)から式6に表すPWM値(デューティ)を求める。
PWM値= 前々回PWM値
+(差×係数k0)
+(前回差×係数k1) (式6)
+(前々回差×係数k2)
また、クロス制御を終了したのちに内部抵抗の緩和により電圧が一致した時点で定電圧制御を開始し、VaVg−Vs2〜VaVg+Vs2の範囲に電池の電圧差を保つように制御をしてもよい。後述する図12を参照。
From this discrete transfer function Gc (z), a PWM value (duty) represented by Expression 6 is obtained.
PWM value = Previous PWM value
+ (Difference x coefficient k0)
+ (Previous difference x coefficient k1) (Formula 6)
+ (Previous difference x coefficient k2)
Alternatively, constant voltage control may be started at the time when the voltages match due to relaxation of the internal resistance after the cross control is finished, and control may be performed so as to keep the battery voltage difference in a range of VaVg−Vs2 to VaVg + Vs2. See FIG. 12 to be described later.
実施形態3の動作について説明する。
図10は、実施形態3における電池充電装置の動作の一実施例を示すフロー図である。図11、12は、電池3aから電池3bに定電圧制御を用いたセルバランス処理における電圧と電流の変化を示す図である。
The operation of the third embodiment will be described.
FIG. 10 is a flowchart illustrating an example of the operation of the battery charger according to the third embodiment. 11 and 12 are diagrams showing changes in voltage and current in cell balance processing using constant voltage control from the
実施形態3の電池3a、3bの組の場合、パルス幅変調部403は、電池3aの電圧Vupが目標電圧Vt1になるか、または電池3bの電圧Vunが目標電圧Vt2になると、定電流制御を行うためのパルス幅変調処理であるクロス制御を停止させる。続いて、第1の範囲より小さい第2の範囲を、電池3aの電圧Vupまたは電池3bの電圧が超えると、第2の範囲を超えないように定電圧制御を行うためのパルス幅変調処理に移行する。また、電池3aの電圧Vupまたは電池3bの電圧Vunが平均電圧VaVgになると定電圧制御を行うためのパルス幅変調処理を停止させる。
In the case of the combination of the
実施形態3では、実施形態1、2のステップS501〜S513までの処理をしたのち、ステップS1001〜S1009に示す処理を行う。
ステップSS1001では、制御部1が定電流制御を停止したのち、電池3bの電圧Vunと、平均電圧VaVg+第1の閾値Vs1または平均電圧VaVg−第1の閾値Vs1と比較する。
In the third embodiment, after performing the processing from steps S501 to S513 in the first and second embodiments, the processing shown in steps S1001 to S1009 is performed.
In step SS1001, after the
VaVg+Vs1<VunまたはVaVg−Vs1>Vunである場合(Yes)にはステップS1002に移行する。VaVg+Vs1<VunまたはVaVg−Vs1>Vunでない場合(No)にはステップS1001に移行して定電流制御の停止を継続する。 When VaVg + Vs1 <Vun or VaVg−Vs1> Vun (Yes), the process proceeds to step S1002. When VaVg + Vs1 <Vun or VaVg−Vs1> Vun is not satisfied (No), the process proceeds to step S1001 and the constant current control is stopped.
例えば、図11のAの時間t5において分極が緩和し、時間t5においてVaVg−Vs1に電圧Vunがなると、定電流制御を行うためにステップS1002に移行する。
なお、本例のステップS1001では電池3bの電圧Vunを用いて比較をしているが、電池3aの電圧Vupを用いてもよい。
For example, when the polarization relaxes at time t5 in FIG. 11A and the voltage Vun becomes VaVg−Vs1 at time t5, the process proceeds to step S1002 to perform constant current control.
In step S1001 of this example, the comparison is performed using the voltage Vun of the
ステップS1002では、制御部1が現在の平均値VaVg2=(Vup+Vun)/2を求める。
ステップS1003では、制御部1が平均値VaVg2と電池3bの電圧Vunとの差△V=VaVg2−Vunを求める。
In step S1002, the
In step S1003, the
ステップS1004〜S1006では、制御部1が式2に示した計算を行い、PWM値を求める。本例では、ステップS1004でPWM値=前々回PWM値+(△V×係数k0)を求め、ステップS1005でPWM値=PWM値+(前回△V×係数k1)を求め、ステップS1006でPWM値=PWM値+(前々回△V×係数k2)を求めている。本例では、ステップS1004〜S1006を用いてPWM値を求めたが限定されるものではない。
In steps S1004 to S1006, the
ステップS1007では、制御部1がステップS1004〜S1006で求めたPWM値を用いてPWM制御を行い、定電圧制御を行う。図11のA、Bの時間t5〜t6を参照。
In step S1007, the
ステップS1008で制御部1は、電流値が電流値Isより小さいか否かを判定し、電流値が電流値Is以上である場合(Yes)には、ステップS1002に移行する。また、電流値が電流値Isより小さい場合(No)には、ステップS1009に移行してPWM制御(定電圧制御)の停止をする。例えば、図11、12を参照。
In step S1008, the
ステップS1009では、制御部1がPWM制御を停止してステップS1001に移行する。
なお、図12のA、Bに示すようにクロス制御の後に、内部抵抗の緩和により電池3aと電池3bの電圧が一致した時点である図12のt4から定電流制御を行ってもよい。
In step S1009, the
As shown in FIGS. 12A and 12B, after the cross control, the constant current control may be performed from t4 in FIG. 12 when the voltages of the
実施形態3は内部抵抗の緩和時のずれが小さい場合に、定電圧制御を用いても実施形態1、2よりもセルバランス処理時間を短くすることができる。
また、本発明は、上記実施の形態に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変更が可能である。
In the third embodiment, when the shift at the time of relaxation of the internal resistance is small, the cell balance processing time can be made shorter than in the first and second embodiments even if constant voltage control is used.
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various improvements and modifications can be made without departing from the gist of the present invention.
1 制御部、
2 記憶部、
3a、3b、3c、3d 電池、
4a、4b、4c、4d 電圧計測部、
5a、5b、5c、5d 電流計測部、
L1、L2、L3 コイル、
401 調整電圧算出部、
402 目標電圧算出部、
403 パルス幅変調部、
SW1、SW2、SW3、SW4、SW5、SW6、SW7 スイッチ、
1 control unit,
2 storage unit,
3a, 3b, 3c, 3d battery,
4a, 4b, 4c, 4d voltage measurement unit,
5a, 5b, 5c, 5d Current measuring unit,
L1, L2, L3 coils,
401 adjustment voltage calculation unit,
402 target voltage calculator,
403 pulse width modulator,
SW1, SW2, SW3, SW4, SW5, SW6, SW7 switch,
Claims (6)
前記第1の電池の負極端子と前記第2の電池の正極端子とに一方の端子が接続されるコイルと、
前記第1の電池の正極端子と前記コイルの他方の端子との間に接続される第1のスイッチと、
前記第2の電池の負極端子と前記コイルの他方の端子との間に接続される第2のスイッチと、
前記第1の電池と前記第2の電池それぞれの電圧を計測する電圧計測部と、
前記第1の電池と前記第2の電池それぞれの電流を計測する電流計測部と、
前記第1のスイッチと前記第2のスイッチの開閉を制御して定電流制御を行うためのパルス幅変調処理を実行させるパルス幅変調部と、
前記パルス幅変調処理の開始前の前記第1の電池の開始電圧と決められた時間経過後の前記第1の電池の電圧との差である第1の調整電圧と、前記パルス幅変調処理の開始前の前記第2の電池の開始電圧と前記決められた時間経過後の前記第2の電池の電圧との差である第2の調整電圧と、を求める調整電圧算出部と、
前記第1の電池の電圧と前記第2の電池の電圧の平均から平均電圧を求め、前記平均電圧と前記第1の電池の調整電圧を用いて前記第1の電池の第1の目標電圧を求め、前記平均電圧と前記第2の電池の調整電圧を用いて前記第2の電池の第2の目標電圧を求める目標電圧算出部と、
前記パルス幅変調部は、
前記第1の電池の電圧が前記第1の目標電圧になるか、または前記第2の電池の電圧が前記第2の目標電圧になると、前記定電流制御を行うための前記パルス幅変調処理であるクロス制御を停止し、
前記第1の目標電圧と前記第2の目標電圧とで決まる第1の範囲より小さい、前記平均電圧から第1の閾値を引いた値と前記平均電圧に前記第1の閾値を加えた値により決まる第2の範囲を、前記第1の電池の電圧または前記第2の電池の電圧が超えないように定電流制御を行うためのパルス幅変調処理である均等化補正制御に移行し、
前記第1の電池の電圧または前記第2の電池の電圧が前記平均電圧を含む前記パルス幅変調処理を停止させる範囲になると、前記均等化補正制御を行うための前記パルス幅変調処理を停止させる、
ことを特徴とする電池充電装置。 An assembled battery in which a first battery and a second battery are connected in series;
A coil having one terminal connected to the negative terminal of the first battery and the positive terminal of the second battery;
A first switch connected between the positive terminal of the first battery and the other terminal of the coil;
A second switch connected between the negative terminal of the second battery and the other terminal of the coil;
A voltage measuring unit for measuring voltages of the first battery and the second battery;
A current measuring unit that measures currents of the first battery and the second battery;
A pulse width modulation unit that executes a pulse width modulation process for performing constant current control by controlling opening and closing of the first switch and the second switch;
A first adjustment voltage that is a difference between a start voltage of the first battery before the start of the pulse width modulation process and a voltage of the first battery after a predetermined time has elapsed; and An adjustment voltage calculation unit for obtaining a second adjustment voltage that is a difference between the start voltage of the second battery before the start and the voltage of the second battery after the lapse of the determined time;
An average voltage is obtained from an average of the voltage of the first battery and the voltage of the second battery, and the first target voltage of the first battery is determined using the average voltage and the adjustment voltage of the first battery. A target voltage calculation unit for obtaining a second target voltage of the second battery using the average voltage and the adjustment voltage of the second battery;
The pulse width modulator is
When the voltage of the first battery becomes the first target voltage or when the voltage of the second battery becomes the second target voltage, the pulse width modulation process for performing the constant current control Stop certain cross control,
A value obtained by subtracting a first threshold value from the average voltage and a value obtained by adding the first threshold value to the average voltage, which is smaller than a first range determined by the first target voltage and the second target voltage. The determined second range is shifted to equalization correction control which is a pulse width modulation process for performing constant current control so that the voltage of the first battery or the voltage of the second battery does not exceed,
When the voltage of the first battery or the voltage of the second battery falls within a range in which the pulse width modulation process including the average voltage is stopped, the pulse width modulation process for performing the equalization correction control is stopped. ,
A battery charger characterized by that.
前記第1の電池の負極端子と前記第2の電池の正極端子とに一方の端子が接続されるコイルと、
前記第1の電池の正極端子と前記コイルの他方の端子との間に接続される第1のスイッチと、
前記第2の電池の負極端子と前記コイルの他方の端子との間に接続される第2のスイッチと、
前記第1の電池と前記第2の電池それぞれの電圧を計測する電圧計測部と、
前記第1の電池と前記第2の電池それぞれの電流を計測する電流計測部と、
前記第1のスイッチと前記第2のスイッチの開閉を制御して定電流制御を行うためのパルス幅変調処理を実行させるパルス幅変調部と、
前記パルス幅変調処理の開始前の前記第1の電池の開始電圧と決められた時間経過後の前記第1の電池の電圧との差である第1の調整電圧と、前記パルス幅変調処理の開始前の前記第2の電池の開始電圧と前記決められた時間経過後の前記第2の電池の電圧との差である第2の調整電圧と、を求める調整電圧算出部と、
前記第1の電池の電圧と前記第2の電池の電圧の平均から平均電圧を求め、前記平均電圧と前記第1の電池の調整電圧を用いて前記第1の電池の第1の目標電圧を求め、前記平均電圧と前記第2の電池の調整電圧を用いて前記第2の電池の第2の目標電圧を求める目標電圧算出部と、
前記パルス幅変調部は、
前記第1の電池の電圧が前記第1の目標電圧になるか、または前記第2の電池の電圧が前記第2の目標電圧になると、前記定電流制御を行うための前記パルス幅変調処理であるクロス制御を停止し、
前記第1の目標電圧から第1の補正電圧を引いた値または前記第2の目標電圧に第1の補正電圧を加えた値に、前記第1の電池の電圧または前記第2の電池の電圧がなると、定電流制御を行うための2回目のクロス制御に移行し、
前記第1の電池の電圧が第3の目標電圧を含む範囲になるか、または前記第2の電池の電圧が第4の目標電圧を含む範囲になると前記2回目のクロス制御を行うための前記パルス幅変調処理を停止させる、
ことを特徴とする電池充電装置。 An assembled battery in which a first battery and a second battery are connected in series;
A coil having one terminal connected to the negative terminal of the first battery and the positive terminal of the second battery;
A first switch connected between the positive terminal of the first battery and the other terminal of the coil;
A second switch connected between the negative terminal of the second battery and the other terminal of the coil;
A voltage measuring unit for measuring voltages of the first battery and the second battery;
A current measuring unit that measures currents of the first battery and the second battery;
A pulse width modulation unit that executes a pulse width modulation process for performing constant current control by controlling opening and closing of the first switch and the second switch;
A first adjustment voltage that is a difference between a start voltage of the first battery before the start of the pulse width modulation process and a voltage of the first battery after a predetermined time has elapsed; and An adjustment voltage calculation unit for obtaining a second adjustment voltage that is a difference between the start voltage of the second battery before the start and the voltage of the second battery after the lapse of the determined time;
An average voltage is obtained from an average of the voltage of the first battery and the voltage of the second battery, and the first target voltage of the first battery is determined using the average voltage and the adjustment voltage of the first battery. A target voltage calculation unit for obtaining a second target voltage of the second battery using the average voltage and the adjustment voltage of the second battery;
The pulse width modulator is
When the voltage of the first battery becomes the first target voltage or when the voltage of the second battery becomes the second target voltage, the pulse width modulation process for performing the constant current control Stop certain cross control,
The voltage of the first battery or the voltage of the second battery is a value obtained by subtracting the first correction voltage from the first target voltage or a value obtained by adding the first correction voltage to the second target voltage. When it becomes, it shifts to the second cross control for performing constant current control,
When the voltage of the first battery is in a range including a third target voltage or the voltage of the second battery is in a range including a fourth target voltage, the second cross control is performed. Stop the pulse width modulation process,
A battery charger characterized by that.
前記第1の電池の負極端子と前記第2の電池の正極端子とに一方の端子が接続されるコイルと、
前記第1の電池の正極端子と前記コイルの他方の端子との間に接続される第1のスイッチと、
前記第2の電池の負極端子と前記コイルの他方の端子との間に接続される第2のスイッチと、
前記第1の電池と前記第2の電池それぞれの電圧を計測する電圧計測部と、
前記第1の電池と前記第2の電池それぞれの電流を計測する電流計測部と、
前記第1のスイッチと前記第2のスイッチの開閉を制御して定電流制御を行うためのパルス幅変調処理を実行させるパルス幅変調部と、
前記パルス幅変調処理の開始前の前記第1の電池の開始電圧と決められた時間経過後の前記第1の電池の電圧との差である第1の調整電圧と、前記パルス幅変調処理の開始前の前記第2の電池の開始電圧と前記決められた時間経過後の前記第2の電池の電圧との差である第2の調整電圧と、を求める調整電圧算出部と、
前記第1の電池の電圧と前記第2の電池の電圧の平均から平均電圧を求め、前記平均電圧と前記第1の電池の調整電圧を用いて前記第1の電池の第1の目標電圧を求め、前記平均電圧と前記第2の電池の調整電圧を用いて前記第2の電池の第2の目標電圧を求める目標電圧算出部と、
前記パルス幅変調部は、
前記第1の電池の電圧が前記第1の目標電圧になるか、または前記第2の電池の電圧が前記第2の目標電圧になると、前記定電流制御を行うための前記パルス幅変調処理であるクロス制御を停止し、
前記第1の目標電圧と前記第2の目標電圧とで決まる第1の範囲より小さい、前記平均電圧から第1の閾値を引いた値と前記平均電圧に前記第1の閾値を加えた値により決まる第2の範囲を、前記第1の電池の電圧または前記第2の電池の電圧が超えると、前記第2の範囲を超えないように定電圧制御を行うためのパルス幅変調処理に移行し、
前記電流が決められた電流値より小さくなると前記定電圧制御を行うための前記パルス幅変調処理を停止させる、
ことを特徴とする電池充電装置。 An assembled battery in which a first battery and a second battery are connected in series;
A coil having one terminal connected to the negative terminal of the first battery and the positive terminal of the second battery;
A first switch connected between the positive terminal of the first battery and the other terminal of the coil;
A second switch connected between the negative terminal of the second battery and the other terminal of the coil;
A voltage measuring unit for measuring voltages of the first battery and the second battery;
A current measuring unit that measures currents of the first battery and the second battery;
A pulse width modulation unit that executes a pulse width modulation process for performing constant current control by controlling opening and closing of the first switch and the second switch;
A first adjustment voltage that is a difference between a start voltage of the first battery before the start of the pulse width modulation process and a voltage of the first battery after a predetermined time has elapsed; and An adjustment voltage calculation unit for obtaining a second adjustment voltage that is a difference between the start voltage of the second battery before the start and the voltage of the second battery after the lapse of the determined time;
An average voltage is obtained from an average of the voltage of the first battery and the voltage of the second battery, and the first target voltage of the first battery is determined using the average voltage and the adjustment voltage of the first battery. A target voltage calculation unit for obtaining a second target voltage of the second battery using the average voltage and the adjustment voltage of the second battery;
The pulse width modulator is
When the voltage of the first battery becomes the first target voltage or when the voltage of the second battery becomes the second target voltage, the pulse width modulation process for performing the constant current control Stop certain cross control,
A value obtained by subtracting a first threshold value from the average voltage and a value obtained by adding the first threshold value to the average voltage, which is smaller than a first range determined by the first target voltage and the second target voltage. When the voltage of the first battery or the voltage of the second battery exceeds the determined second range, the process shifts to a pulse width modulation process for performing constant voltage control so as not to exceed the second range. ,
Stopping the pulse width modulation process for performing the constant voltage control when the current is smaller than a predetermined current value;
A battery charger characterized by that.
制御部は、
前記パルス幅変調処理の開始前の前記第1の電池の開始電圧と決められた時間経過後の前記第1の電池の電圧との差である前記第1の調整電圧と、前記パルス幅変調処理の開始前の前記第2の電池の開始電圧と前記決められた時間経過後の前記第2の電池の電圧との差である前記第2の調整電圧と、を求め、
前記第1の電池の電圧と前記第2の電池の電圧の平均から平均電圧を求め、
前記平均電圧と前記第1の電池の調整電圧を用いて前記第1の電池の第1の目標電圧を求め、前記平均電圧と前記第2の電池の調整電圧を用いて前記第2の電池の第2の目標電圧を求め、
前記第1の電池の電圧が前記第1の目標電圧になるか、または前記第2の電池の電圧が前記第2の目標電圧になると、前記定電流制御を行うための前記パルス幅変調処理であるクロス制御を停止し、
前記第1の目標電圧と前記第2の目標電圧とで決まる第1の範囲より小さい、前記平均電圧から第1の閾値を引いた値と前記平均電圧に前記第1の閾値を加えた値により決まる第2の範囲を、前記第1の電池の電圧または前記第2の電池の電圧が超えないように定電流制御を行うためのパルス幅変調処理である均等化補正制御に移行し、
前記第1の電池の電圧または前記第2の電池の電圧が前記平均電圧を含む前記パルス幅変調処理を停止させる範囲になると前記均等化補正制御を行うための前記パルス幅変調処理を停止させる、
ことを特徴とする電圧均等化方法。 A coil having one terminal connected to the negative terminal of the first battery and the positive terminal of the second battery, and a first terminal connected between the positive terminal of the first battery and the other terminal of the coil. 1 switch, a second switch connected between the negative terminal of the second battery and the other terminal of the coil, and the respective voltages of the first battery and the second battery are measured. A voltage measuring unit; a current measuring unit for measuring a current flowing through the assembled battery and the coil; and a pulse width modulation process for performing constant current control by controlling opening and closing of the first switch and the second switch. A voltage equalization method for a cell balance circuit, comprising:
The control unit
The first adjustment voltage, which is the difference between the start voltage of the first battery before the start of the pulse width modulation process and the voltage of the first battery after a predetermined time has elapsed, and the pulse width modulation process A second adjustment voltage that is a difference between a start voltage of the second battery before the start of the second battery and a voltage of the second battery after the determined time has elapsed,
An average voltage is obtained from the average of the voltage of the first battery and the voltage of the second battery,
The first target voltage of the first battery is obtained using the average voltage and the adjustment voltage of the first battery, and the second battery is adjusted using the average voltage and the adjustment voltage of the second battery. Find the second target voltage,
When the voltage of the first battery becomes the first target voltage or when the voltage of the second battery becomes the second target voltage, the pulse width modulation process for performing the constant current control Stop certain cross control,
A value obtained by subtracting a first threshold value from the average voltage and a value obtained by adding the first threshold value to the average voltage, which is smaller than a first range determined by the first target voltage and the second target voltage. The determined second range is shifted to equalization correction control which is a pulse width modulation process for performing constant current control so that the voltage of the first battery or the voltage of the second battery does not exceed,
Stopping the pulse width modulation processing for performing the equalization correction control when the voltage of the first battery or the voltage of the second battery is in a range in which the pulse width modulation processing including the average voltage is stopped;
The voltage equalization method characterized by the above-mentioned.
制御部は、
前記パルス幅変調処理の開始前の前記第1の電池の開始電圧と決められた時間経過後の前記第1の電池の電圧との差である前記第1の調整電圧と、前記パルス幅変調処理の開始前の前記第2の電池の開始電圧と前記決められた時間経過後の前記第2の電池の電圧との差である前記第2の調整電圧と、を求め、
前記第1の電池の電圧と前記第2の電池の電圧の平均から平均電圧を求め、
前記平均電圧と前記第1の電池の調整電圧を用いて前記第1の電池の第1の目標電圧を求め、前記平均電圧と前記第2の電池の調整電圧を用いて前記第2の電池の第2の目標電圧を求め、
前記第1の電池の電圧が前記第1の目標電圧になるか、または前記第2の電池の電圧が前記第2の目標電圧になると、前記定電流制御を行うための前記パルス幅変調処理であるクロス制御を停止し、
前記第1の目標電圧から第1の補正電圧を引いた値または前記第2の目標電圧に第1の補正電圧を加えた値に、前記第1の電池の電圧または前記第2の電池の電圧がなると、定電流制御を行うための2回目のクロス制御に移行し、
前記第1の電池の電圧が第3の目標電圧を含む範囲になるか、または前記第2の電池の電圧が第4の目標電圧を含む範囲になると前記2回目のクロス制御を行うための前記パルス幅変調処理を停止させる、
ことを特徴とする電圧均等化方法。 A coil having one terminal connected to the negative terminal of the first battery and the positive terminal of the second battery, and a first terminal connected between the positive terminal of the first battery and the other terminal of the coil. 1 switch, a second switch connected between the negative terminal of the second battery and the other terminal of the coil, and the respective voltages of the first battery and the second battery are measured. A voltage measuring unit; a current measuring unit for measuring a current flowing through the assembled battery and the coil; and a pulse width modulation process for performing constant current control by controlling opening and closing of the first switch and the second switch. A voltage equalization method for a cell balance circuit, comprising:
The control unit
The first adjustment voltage, which is the difference between the start voltage of the first battery before the start of the pulse width modulation process and the voltage of the first battery after a predetermined time has elapsed, and the pulse width modulation process A second adjustment voltage that is a difference between a start voltage of the second battery before the start of the second battery and a voltage of the second battery after the determined time has elapsed,
An average voltage is obtained from the average of the voltage of the first battery and the voltage of the second battery,
The first target voltage of the first battery is obtained using the average voltage and the adjustment voltage of the first battery, and the second battery is adjusted using the average voltage and the adjustment voltage of the second battery. Find the second target voltage,
When the voltage of the first battery becomes the first target voltage or when the voltage of the second battery becomes the second target voltage, the pulse width modulation process for performing the constant current control Stop certain cross control,
The voltage of the first battery or the voltage of the second battery is a value obtained by subtracting the first correction voltage from the first target voltage or a value obtained by adding the first correction voltage to the second target voltage. When it becomes, it shifts to the second cross control for performing constant current control,
When the voltage of the first battery is in a range including a third target voltage or the voltage of the second battery is in a range including a fourth target voltage, the second cross control is performed. Stop the pulse width modulation process,
The voltage equalization method characterized by the above-mentioned.
制御部は、
前記パルス幅変調処理の開始前の前記第1の電池の開始電圧と決められた時間経過後の前記第1の電池の電圧との差である前記第1の調整電圧と、前記パルス幅変調処理の開始前の前記第2の電池の開始電圧と前記決められた時間経過後の前記第2の電池の電圧との差である前記第2の調整電圧と、を求め、
前記第1の電池の電圧と前記第2の電池の電圧の平均から平均電圧を求め、
前記平均電圧と前記第1の電池の調整電圧を用いて前記第1の電池の第1の目標電圧を求め、前記平均電圧と前記第2の電池の調整電圧を用いて前記第2の電池の第2の目標電圧を求め、
前記第1の電池の電圧が前記第1の目標電圧になるか、または前記第2の電池の電圧が前記第2の目標電圧になると、前記定電流制御を行うための前記パルス幅変調処理であるクロス制御を停止し、
前記第1の目標電圧と前記第2の目標電圧とで決まる第1の範囲より小さい、前記平均電圧から第1の閾値を引いた値と前記平均電圧に前記第1の閾値を加えた値により決まる第2の範囲を、前記第1の電池の電圧または前記第2の電池の電圧が超えると、前記第2の範囲を超えないように定電圧制御を行うためのパルス幅変調処理に移行し、
前記電流が決められた電流値より小さくなると前記定電圧制御を行うための前記パルス幅変調処理を停止させる、
ことを特徴とする電圧均等化方法。
A coil having one terminal connected to the negative terminal of the first battery and the positive terminal of the second battery, and a first terminal connected between the positive terminal of the first battery and the other terminal of the coil. 1 switch, a second switch connected between the negative terminal of the second battery and the other terminal of the coil, and the respective voltages of the first battery and the second battery are measured. A voltage measuring unit; a current measuring unit for measuring a current flowing through the assembled battery and the coil; and a pulse width modulation process for performing constant current control by controlling opening and closing of the first switch and the second switch. A voltage equalization method for a cell balance circuit, comprising:
The control unit
The first adjustment voltage, which is the difference between the start voltage of the first battery before the start of the pulse width modulation process and the voltage of the first battery after a predetermined time has elapsed, and the pulse width modulation process A second adjustment voltage that is a difference between a start voltage of the second battery before the start of the second battery and a voltage of the second battery after the determined time has elapsed,
An average voltage is obtained from the average of the voltage of the first battery and the voltage of the second battery,
The first target voltage of the first battery is obtained using the average voltage and the adjustment voltage of the first battery, and the second battery is adjusted using the average voltage and the adjustment voltage of the second battery. Find the second target voltage,
When the voltage of the first battery becomes the first target voltage or when the voltage of the second battery becomes the second target voltage, the pulse width modulation process for performing the constant current control Stop certain cross control,
A value obtained by subtracting a first threshold value from the average voltage and a value obtained by adding the first threshold value to the average voltage, which is smaller than a first range determined by the first target voltage and the second target voltage. When the voltage of the first battery or the voltage of the second battery exceeds the determined second range, the process shifts to a pulse width modulation process for performing constant voltage control so as not to exceed the second range. ,
Stopping the pulse width modulation process for performing the constant voltage control when the current is smaller than a predetermined current value;
The voltage equalization method characterized by the above-mentioned.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012223338A JP2014075953A (en) | 2012-10-05 | 2012-10-05 | Battery charger and voltage equalization method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012223338A JP2014075953A (en) | 2012-10-05 | 2012-10-05 | Battery charger and voltage equalization method |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2014075953A true JP2014075953A (en) | 2014-04-24 |
Family
ID=50749715
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2012223338A Pending JP2014075953A (en) | 2012-10-05 | 2012-10-05 | Battery charger and voltage equalization method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2014075953A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2016154423A (en) * | 2015-02-20 | 2016-08-25 | 有限会社アイ・アール・ティー | Voltage balance device |
CN108199099A (en) * | 2018-02-05 | 2018-06-22 | 北京长城华冠汽车科技股份有限公司 | A kind of battery protecting apparatus and its control method |
DE112021006937T5 (en) | 2021-01-27 | 2023-11-16 | Musashi Seimitsu Industry Co., Ltd. | STORAGE BATTERY MANAGEMENT DEVICE AND METHOD FOR MANAGING A BATTERY DEVICE |
-
2012
- 2012-10-05 JP JP2012223338A patent/JP2014075953A/en active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2016154423A (en) * | 2015-02-20 | 2016-08-25 | 有限会社アイ・アール・ティー | Voltage balance device |
CN108199099A (en) * | 2018-02-05 | 2018-06-22 | 北京长城华冠汽车科技股份有限公司 | A kind of battery protecting apparatus and its control method |
DE112021006937T5 (en) | 2021-01-27 | 2023-11-16 | Musashi Seimitsu Industry Co., Ltd. | STORAGE BATTERY MANAGEMENT DEVICE AND METHOD FOR MANAGING A BATTERY DEVICE |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Chen et al. | Battery state of charge estimation based on a combined model of Extended Kalman Filter and neural networks | |
US9397516B2 (en) | Apparatus and method for rapidly charging batteries | |
KR102652850B1 (en) | Lithium-Sulfur Battery Management System | |
JP6756372B2 (en) | Power storage device | |
Thele et al. | Modeling of the charge acceptance of lead–acid batteries | |
JP6867478B2 (en) | Battery control and vehicle system | |
CN111656643A (en) | Adaptive charging protocol for fast charging of battery and fast charging system implementing the same | |
JP6330605B2 (en) | Estimation program, estimation method, and estimation apparatus | |
JP2013108919A (en) | Soc estimator | |
JP2014068468A (en) | Charge control device | |
WO2020026509A1 (en) | Cell state estimation device and cell control device | |
KR20230128319A (en) | System and method for battery charging using circuit modeling | |
WO2018025350A1 (en) | Estimation device, estimation program, and charging control device | |
JP2018048910A (en) | Power storage device | |
JP2014075953A (en) | Battery charger and voltage equalization method | |
JP5851514B2 (en) | Battery control device, secondary battery system | |
JP2014176184A (en) | Voltage equalization device, and voltage equalization method | |
JP2016181991A (en) | Charger and control method of charger | |
KR20200085575A (en) | Apparatus and method for determing maximum allowable power of a battery pack | |
JP7087799B2 (en) | Deterioration state estimation device and power supply device including this | |
JP2014011840A (en) | Battery charger and voltage equalization method | |
JP2020520624A (en) | Battery management system and method for optimizing internal resistance of battery | |
JP2015177615A (en) | Battery voltage equalizing device and method | |
JP6065821B2 (en) | Cell charge / discharge power / current limiting device, battery charge / discharge power / current limiting device, and battery pack | |
Pierre-Emmanuel et al. | State of charge estimation for lion-lithium batteries using extended kalman theorem |