JP2014115127A - Full charge capacity estimation device and method - Google Patents

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隆広 都竹
Katsunori Tanaka
克典 田中
Hiroko Ataya
皓子 安谷屋
Hiroyuki Nomura
博之 野村
Mamoru Kuraishi
守 倉石
Masakiyo Matui
正清 松井
Shinichi Aizawa
真一 会沢
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To secure time for waiting for dissolution of polarization of a battery block of an estimation object of full charge capacity, and exactly estimate the full charge capacity of the battery block without hindering use of the battery block by a vehicle, a motor-driven device, etc. regarding a full charge capacity estimation device of battery blocks connected in parallel and a method.SOLUTION: A full charge capacity estimation device of battery blocks comprises: switches 21-24 which individually separate a plurality of battery blocks 11-14 to be connected in parallel with one another from parallel connection; a switch control section 1 which controls the switches so as to separate only a battery block whose full charge capacity is estimated from the parallel connection among the plurality of battery blocks; and a full charge capacity calculation unit 2 which acquires a value of voltage after dissolution of polarization of the separated battery block, charges the battery block by a predetermined charge amount by a charger 4, calculates charge rates (SOC) before and after charge from voltage before and after the charge of the battery block, and estimates the full charge capacity from the values and the predetermined charge amount.

Description

本発明は、充電可能な電池の満充電容量を推定する満充電容量推定装置及び方法に関し、特に、並列に接続されて使用される電池の満充電容量を推定する満充電容量推定装置及び方法に関する。   The present invention relates to a full charge capacity estimation apparatus and method for estimating the full charge capacity of a rechargeable battery, and more particularly to a full charge capacity estimation apparatus and method for estimating the full charge capacity of batteries connected in parallel. .

フォークリフト等の産業用車両やその他の電動装置等には、一又は複数の電池を含む電池ブロックを複数個並列に接続した電池パックが使用される。該電池パックは、各電池ブロックの残容量や使用可能時間等を精度よく表示することが求められる。それらは電池パックの満充電容量から算出されるため、該満充電容量を正確に推定することが要求される。また、電池の経年劣化などの指標として電池容量が用いられる場合があり、この場合も、満充電容量の正確な推定が要求される。   Battery packs in which a plurality of battery blocks including one or a plurality of batteries are connected in parallel are used for industrial vehicles such as forklifts and other electric devices. The battery pack is required to accurately display the remaining capacity and usable time of each battery block. Since they are calculated from the full charge capacity of the battery pack, it is required to accurately estimate the full charge capacity. In some cases, battery capacity may be used as an indicator such as aging of the battery. In this case as well, accurate estimation of the full charge capacity is required.

並列に接続された電池の満充電容量を推定する技術として、例えば下記の特許文献1等により、電池の正負極端子間に流れる電流を検出し、該電流を積算し、また、該電池の電圧を検出し、開放回路時の該電圧に基づき残容量パーセンテージである充電率を算出し、該電流積算値の今回と前回との差と、電流率の今回と前回の差とに基づき満充電容量を算出し、この満充電容量と前回の満充電容量とに基づき、新満充電容量を補正する技術が知られている。   As a technique for estimating the full charge capacity of batteries connected in parallel, for example, according to Patent Document 1 below, the current flowing between the positive and negative terminals of the battery is detected, the current is integrated, and the voltage of the battery Charge rate, which is a remaining capacity percentage based on the voltage at the time of the open circuit, is calculated, and the full charge capacity is calculated based on the difference between the current integration value and the previous time, and the current rate difference between the current time and the previous time. Is known, and the new full charge capacity is corrected based on the full charge capacity and the previous full charge capacity.

また、並列に接続された電池の充電制御技術として、下記の特許文献2等により、電池への充電電流及び電池温度を入力変数とし、当該電池の満充電時における充電電圧を出力変数とする相関関数を所定の記憶部に格納し、電池が充電可能となる所定の条件となった場合に、現時点での電池温度にて現時点での充電電流により充電された際の満充電時における推定満充電電圧を、前記相関関数を用いて電池ごとに算出し、算出された推定満充電電圧と現時点における電池電圧との差が大きい電池から順に、充電電流を順次集中させて充電するように制御する技術が知られている。   In addition, as a charge control technique for batteries connected in parallel, a correlation in which the charging current and the battery temperature to the battery are input variables and the charging voltage when the battery is fully charged is an output variable according to the following Patent Document 2 and the like. When a function is stored in a predetermined storage unit and the battery is in a predetermined condition that can be charged, the estimated full charge at the time of full charge when the battery is charged with the current charging current at the current battery temperature Technology for calculating the voltage for each battery using the correlation function, and controlling the battery so that the charging current is concentrated in order from the battery having the largest difference between the calculated estimated full charge voltage and the current battery voltage. It has been known.

特開2010−86764号公報JP 2010-86764 A 特開2010−263755号公報JP 2010-263755 A

充電可能な電池の満充電容量を推定する技術として、電池の充電前後の開放回路電圧と充電中の電流積算量とから推定する手法が知られている。電池は充放電を行っているときに、分極により開放回路電圧と異なる電圧となる。そのため、電池の開放回路電圧は、分極が解消するのを待って観測しなければならない。   As a technique for estimating the full charge capacity of a rechargeable battery, there is known a technique of estimating from an open circuit voltage before and after the battery is charged and a current integrated amount during charging. When the battery is charging / discharging, the voltage becomes different from the open circuit voltage due to polarization. Therefore, the open circuit voltage of the battery must be observed after the polarization is eliminated.

しかし、フォークリフト等の産業用車両等に用いられる複数の電池ブロックを並列接続した電池パックは、充電後すぐに使用されることが多く、分極の解消を待つ時間を確保することができない場合がある。そのような場合、各電池ブロックの満充電容量を精度よく推定することができない。   However, a battery pack in which a plurality of battery blocks used in an industrial vehicle such as a forklift is connected in parallel is often used immediately after charging, and there is a case where it is not possible to ensure time for waiting for polarization to be eliminated. . In such a case, the full charge capacity of each battery block cannot be accurately estimated.

上記課題に鑑み、本発明では、車両や電動装置等に使用され、並列に接続される充電可能な電池ブロックに対して、該電池ブロックの使用に支障を与えることなく、満充電容量の推定対象の電池ブロックの分極の解消時間を確保し、該電池ブロックの満充電容量を正確に推定することを可能にする。   In view of the above problems, in the present invention, for a rechargeable battery block used in a vehicle, an electric device, or the like and connected in parallel, a target for estimating a full charge capacity without hindering the use of the battery block. It is possible to secure the time for eliminating the polarization of the battery block and accurately estimate the full charge capacity of the battery block.

本発明に係る一形態としての満充電容量推定装置は、負荷に対して並列接続される充電可能な各電池ブロックを、該並列接続から個別に切り離すスイッチと、前記複数の電池ブロックのうち、満充電容量を推定する電池ブロックを、該電池ブロックの分極が解消するまでの間、前記並列接続から切離すとともに、満充電容量を推定する電池ブロック以外の他の電池ブロックを充電器に接続するよう前記スイッチを制御し、かつ、満充電容量を推定する電池ブロックを充電器に接続するとともに、前記他の電池ブロックを前記並列接続から切離すよう前記スイッチを制御するスイッチ制御手段と、前記満充電容量を推定する電池ブロックの分極解消後の充電前の電圧を取得し、該電池ブロックに所定の充電量が充電された後、分極が解消した該電池ブロックの電圧を取得し、該取得した充電前及び充電後の該電池ブロックの分極解消後の電圧からそれぞれ充電前及び充電後の充電率を求め、それらの値と前記所定の充電量とから、満充電容量を推定する満充電容量算出手段と、を備えたものである。   A full charge capacity estimation device according to an aspect of the present invention includes a switch for individually disconnecting each rechargeable battery block connected in parallel to a load from the parallel connection, and a full battery among the plurality of battery blocks. The battery block for estimating the charge capacity is disconnected from the parallel connection until the polarization of the battery block is eliminated, and other battery blocks other than the battery block for estimating the full charge capacity are connected to the charger. Switch control means for controlling the switch and controlling the switch so as to disconnect the other battery block from the parallel connection, and connecting the battery block for estimating the full charge capacity to the charger; and the full charge Obtain the voltage before charging after depolarization of the battery block to estimate the capacity, and after the battery block is charged with a predetermined charge amount, Obtain the voltage of the battery block, obtain the charge rate before and after charging from the obtained voltage after depolarization of the battery block before and after charging, respectively, from those values and the predetermined amount of charge And a full charge capacity calculating means for estimating the full charge capacity.

また、本発明に係る他の形態としての電池満充電容量推定方法は、負荷に対して並列接続される充電可能な各電池ブロックを、該並列接続から個別にスイッチにより切離す第1のステップと、前記電池ブロックのうち、満充電容量を推定する電池ブロックを前記第1のステップにより前記並列接続から切離した後、該電池ブロックの分極解消後の充電前の電圧を取得し、該電圧を基に充電前の充電率を求める第2のステップと、前記第2のステップの後、前記満充電容量を推定する電池ブロックを、前記スイッチを介して充電器に接続し、該電池ブロックに所定の充電量を充電する第3のステップと、前記第3のステップの後、前記満充電容量を推定する電池ブロックの分極が解消する所定の時間、該電池ブロックを前記スイッチにより前記並列接続から切り離しておく第4のステップと、前記第4のステップの後、前記満充電容量を推定する電池ブロックの電圧を取得し、該電圧を基に充電後の充電率を求める第5のステップと、前記第2のステップ及び第5のステップにより求めた充電前及び充電後の充電率と、前記第3のステップにより充電した所定充電量とから、該電池ブロックの満充電容量を推定する第6のステップと、を含むものである。   The battery full charge capacity estimation method according to another aspect of the present invention includes a first step of individually disconnecting each chargeable battery block connected in parallel with a load from the parallel connection by a switch. Among the battery blocks, the battery block for estimating the full charge capacity is disconnected from the parallel connection in the first step, and then the voltage before charging after the polarization of the battery block is eliminated is obtained. And a battery block for estimating the full charge capacity after the second step is connected to a charger via the switch, and a predetermined block is connected to the battery block. A third step of charging the amount of charge; and after the third step, the battery block is inserted into the battery block by the switch for a predetermined time during which the polarization of the battery block for estimating the full charge capacity is eliminated. After the fourth step of disconnecting from the column connection and after the fourth step, a voltage of the battery block for estimating the full charge capacity is obtained, and a charge rate after charging is obtained based on the voltage. The full charge capacity of the battery block is estimated from the step, the charge rates before and after charging obtained in the second step and the fifth step, and the predetermined charge amount charged in the third step. And a sixth step.

本発明によれば、車両や電動装置等に使用され、並列接続される充電可能な電池ブロックに対して、満充電容量を推定する電池ブロックを該並列接続から切離すことにより、他の電池ブロックの使用に支障を与えることなく、満充電容量の推定対象の電池ブロックの分極の解消時間が確保され、該電池ブロックの満充電容量を正確に推定することが可能になる。   According to the present invention, for a rechargeable battery block that is used in a vehicle, an electric device, or the like and is connected in parallel, the battery block that estimates the full charge capacity is separated from the parallel connection, thereby providing another battery block. Without disturbing the use of the battery block, it is possible to secure the time for eliminating the polarization of the battery block whose full charge capacity is to be estimated, and to accurately estimate the full charge capacity of the battery block.

本発明による満充電容量推定装置の実施形態の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of embodiment of the full charge capacity estimation apparatus by this invention. 分極が解消していると判定された場合の満充電容量推定のフローチャートである。It is a flowchart of a full charge capacity estimation when it determines with the polarization having been eliminated. 分極が解消していないと判定された場合の満充電容量推定のフローチャートである。It is a flowchart of a full charge capacity estimation when it determines with polarization not cancelling | eliminating. 満充電容量の推定精度の向上の説明図である。It is explanatory drawing of the improvement of the estimation precision of a full charge capacity. 満充電容量推定の実施による各電池ブロックの充電状態の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the charge state of each battery block by implementation of full charge capacity estimation.

図1に本発明による満充電容量推定装置の構成例を示す。同図に示すように、本発明による満充電容量推定の対象は、複数の電池ブロック11〜14が並列に接続された電池パックである。なお、各電池ブロック11〜14は、それぞれ、複数の電池が直列に接続されたものであっても、単一の電池のものであってもよく、ここではそれらを纏めて「電池ブロック」と称している。   FIG. 1 shows a configuration example of a full charge capacity estimation apparatus according to the present invention. As shown in the figure, the target of full charge capacity estimation according to the present invention is a battery pack in which a plurality of battery blocks 11 to 14 are connected in parallel. Each of the battery blocks 11 to 14 may be a plurality of batteries connected in series or a single battery. Here, the battery blocks 11 to 14 are collectively referred to as a “battery block”. It is called.

また、図1では、電池パックとして電池ブロックを4つ並列接続した例を示しているが、電池パックは、4つの電池ブロックのものに限られることはなく、2つ以上の電池ブロックが並列に接続された電池パックに対して適用可能である。   FIG. 1 shows an example in which four battery blocks are connected in parallel as a battery pack. However, the battery pack is not limited to four battery blocks, and two or more battery blocks are connected in parallel. It can be applied to a connected battery pack.

図1に示すように、充電器4及び負荷5に対して並列接続される各電池ブロック11〜14に対して、各電池ブロック11〜14を個別に該並列接続から切り離すスイッチ21〜24が備えられる。スイッチ21〜24は、リレー、半導体スイッチ等を用いることができる。スイッチ21〜24は、電池コントローラ10内のスイッチ制御部1によって制御される。   As shown in FIG. 1, for each battery block 11 to 14 connected in parallel to the charger 4 and the load 5, switches 21 to 24 that individually disconnect the battery blocks 11 to 14 from the parallel connection are provided. It is done. As the switches 21 to 24, relays, semiconductor switches, or the like can be used. The switches 21 to 24 are controlled by the switch control unit 1 in the battery controller 10.

また、並列接続される電池ブロック11〜14を、充電器4又は負荷5のいずれかに接続するスイッチ25,26が備えられる。該スイッチ25,26も同様にスイッチ制御部1によって制御される。   Further, switches 25 and 26 for connecting the battery blocks 11 to 14 connected in parallel to either the charger 4 or the load 5 are provided. The switches 25 and 26 are similarly controlled by the switch control unit 1.

また、並列接続される電池ブロック11〜14に対して、流入又は流出する電流量を検出する電流センサ3が備えられる。なお、電流センサ3を各電池ブロック11〜14に共通に設ける構成に代えて、各電池ブロック11〜14の各電流量を個別に検出する電流センサを設ける構成としても良い。   Moreover, the current sensor 3 which detects the amount of current flowing in or out of the battery blocks 11 to 14 connected in parallel is provided. In addition, it is good also as a structure which provides the current sensor which detects each electric current amount of each battery block 11-14 separately instead of the structure which provides the current sensor 3 in each battery block 11-14 in common.

電流センサが、各電池ブロック11〜14対応に個別に設けてある場合は、複数の電池ブロックに対して満充電容量の推定を同時に実施することができ、1つの電流センサ3のみが設けられている場合は、1つずつ電池ブロックの満充電容量を推定することとなる。なお、図1において、破線は、スイッチ21〜26、電流センサ3及び充電器4と、コントローラ10との間の、制御信号又は測定信号の流路を示す。   When current sensors are individually provided for each of the battery blocks 11 to 14, the full charge capacity can be estimated simultaneously for a plurality of battery blocks, and only one current sensor 3 is provided. If so, the full charge capacity of the battery block is estimated one by one. In FIG. 1, broken lines indicate control signal or measurement signal flow paths between the switches 21 to 26, the current sensor 3 and the charger 4, and the controller 10.

スイッチ制御部1は、満充電容量の推定対象の電池ブロック(ここでは一例として電池ブロック11とする)を、他の電池ブロック12〜14との並列接続から切離すようスイッチ21を制御し、他のスイッチ22〜24に対しては、充電器4又は負荷5のいずれかとの接続を維持したままとし、他の電池ブロック12〜14を使用可能な状態にしておく。   The switch control unit 1 controls the switch 21 so as to disconnect the battery block whose full charge capacity is to be estimated (here, the battery block 11 is taken as an example) from the parallel connection with the other battery blocks 12 to 14. For the switches 22 to 24, the connection with either the charger 4 or the load 5 is maintained, and the other battery blocks 12 to 14 are left in a usable state.

スイッチ21により並列接続が切離された電池ブロック11について、電池コントローラ10内の満充電容量算出部2は、該電池ブロック11の分極解消後の電圧を取得する。各電池ブロック11〜14には図示省略の電圧センサが設けられ、満充電容量算出部2は、該電圧センサから電池ブロック11の電圧を取得する。   For the battery block 11 whose parallel connection is disconnected by the switch 21, the full charge capacity calculation unit 2 in the battery controller 10 acquires the voltage after the polarization of the battery block 11 is eliminated. Each battery block 11-14 is provided with a voltage sensor (not shown), and the full charge capacity calculation unit 2 acquires the voltage of the battery block 11 from the voltage sensor.

満充電容量算出部2は、予め記憶してある当該電池ブロックの、満充電容量に対する残容量の比率である充電率(SOC:State Of Charge)と開放回路電圧(OCV:Open Circuit Voltage)との相関を示すSOC−OCV特性を参照し、取得した電圧を基に、該電池ブロック11の充電前の充電率(SOC)を求める。   The full charge capacity calculation unit 2 calculates a state of charge (SOC) that is a ratio of the remaining capacity to the full charge capacity of the battery block stored in advance and an open circuit voltage (OCV). With reference to the SOC-OCV characteristic indicating the correlation, the charging rate (SOC) of the battery block 11 before charging is obtained based on the acquired voltage.

次に、電池コントローラ10は、電池ブロック12〜14を充電器4又は負荷5から切離し、電池ブロック11を充電器4にスイッチ21,25により接続し、充電器4により電池ブロック11に所定の充電量(電流積算量Ah)を充電させる。該充電の完了後、電池コントローラ10は、分極を解消させるため、スイッチ制御部1によりスイッチ21をオフの状態にし、電池ブロック11を所定時間、開放回路状態にする。   Next, the battery controller 10 disconnects the battery blocks 12 to 14 from the charger 4 or the load 5, connects the battery block 11 to the charger 4 by the switches 21 and 25, and charges the battery block 11 to a predetermined charge by the charger 4. The amount (current integrated amount Ah) is charged. After completion of the charging, the battery controller 10 turns off the switch 21 by the switch control unit 1 and puts the battery block 11 into an open circuit state for a predetermined time in order to cancel the polarization.

なお、電池ブロック11の分極の解消を待つ間、他の電池ブロック12〜14を、スイッチ22〜24、及び、スイッチ25又は26のいずれかを介し、充電器4又は負荷5に接続して充電又は放電を行う。   While waiting for the polarization of the battery block 11 to disappear, the other battery blocks 12 to 14 are connected to the charger 4 or the load 5 via the switches 22 to 24 and the switches 25 or 26 for charging. Alternatively, discharge is performed.

電池コントローラ10内の満充電容量算出部2は、電池ブロック11の充電後の分極が解消する所定時間の経過後に、図示省略の電圧センサから該電池ブロック11の電圧の値を取得する。満充電容量算出部2は、取得した電圧を基に、SOC−OCV特性を参照し、該電池ブロック11の充電後の充電率(SOC)を求める。満充電容量算出部2は、充電器4で充電した所定の充電量(Ah)と、充電前及び充電後の充電率(SOC)とから、以下の式1により満充電容量を算出する。
満充電容量=充電量×100÷(充電後のSOC−充電前のSOC)・・・(式1)
このように、満充電容量の推定対象の電池ブロック11を、他の並列接続の電池ブロック12〜14から切離した状態で、分極解消を待ちながら満充電容量を推定し、他の電池ブロック12〜14を充電器4又は負荷5と接続する。従って、電池ブロック11の分極解消の待時間中は、他の電池ブロック12〜14を車両や電動装置等の運転・使用に供することができ、或いは、他の電池ブロック12〜14の充電を行うことが可能である。
The full charge capacity calculation unit 2 in the battery controller 10 acquires the value of the voltage of the battery block 11 from a voltage sensor (not shown) after a predetermined time when the polarization after charging of the battery block 11 is eliminated. The full charge capacity calculation unit 2 refers to the SOC-OCV characteristics based on the acquired voltage, and obtains the charge rate (SOC) after the battery block 11 is charged. The full charge capacity calculation unit 2 calculates the full charge capacity from the predetermined charge amount (Ah) charged by the charger 4 and the charge rate (SOC) before and after charging according to the following formula 1.
Full charge capacity = charge amount × 100 ÷ (SOC after charge−SOC before charge) (Equation 1)
In this way, the full charge capacity is estimated while waiting for depolarization while the battery block 11 whose full charge capacity is to be estimated is disconnected from the other parallel connected battery blocks 12 to 14, and the other battery blocks 12 to 12 are estimated. 14 is connected to the charger 4 or the load 5. Therefore, during the waiting time for depolarization of the battery block 11, the other battery blocks 12 to 14 can be used for driving and using a vehicle, an electric device or the like, or the other battery blocks 12 to 14 are charged. It is possible.

本発明による満充電容量推定の動作フローを、図2及び図3を参照して説明する。図2は、満充電容量推定対象の電池ブロックが、分極が解消していると判定された場合のフローを示す。また、図3は、該分極が解消していないと判定した場合のフローを示す。   The operation flow of full charge capacity estimation according to the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 2 shows a flow in the case where it is determined that the battery block whose full charge capacity is to be estimated is depolarized. FIG. 3 shows a flow when it is determined that the polarization is not eliminated.

分極が解消しているか否かの判定は、車両や電動装置等を駆動する主電源スイッチ等の切断後の経過時間を、所定の閾値と比較して、該経過時間が該閾値を越えていない場合には、分極が解消していないと判定し、該経過時間が該閾値を越えている場合には、分極が解消していると判定する構成とすることができる。   Whether or not the polarization has been resolved is determined by comparing the elapsed time after disconnection of the main power switch that drives the vehicle, the electric device, or the like with a predetermined threshold, and the elapsed time does not exceed the threshold In this case, it can be determined that the polarization has not been eliminated, and if the elapsed time exceeds the threshold, it can be determined that the polarization has been eliminated.

分極が解消していると判定された場合は、図2に示すように、満充電容量の推定対象の電池ブロック(以下、「推定ブロック」という)を決定し、選択する(ステップS21)。なお、電池ブロック毎に電流センサが設けられ、各電池ブロックに充電した充電量を求めることができる場合には、複数の推定ブロックを選択してもよい。電流センサが電池パックに1つしか設けられていない場合は、1つの電池ブロックを選択することとなる。   When it is determined that the polarization has been eliminated, as shown in FIG. 2, a battery block (hereinafter referred to as “estimated block”) whose full charge capacity is to be estimated is determined and selected (step S21). If a current sensor is provided for each battery block and the amount of charge charged in each battery block can be obtained, a plurality of estimated blocks may be selected. When only one current sensor is provided in the battery pack, one battery block is selected.

次に、推定ブロックの電圧を取得する(ステップS22)。該電圧から充電前の充電率を求める。次に、推定ブロックをスイッチにより充電器に接続し、推定ブロックのみに充電を開始する(ステップS23)。そして、推定ブロックに所定の充電量を充電する(ステップS24)。該充電量は、電圧測定精度と電流積算精度とに応じて任意に変更することができる。該充電量を大きくした方が、満充電容量の推定精度は向上するが、その分、充電時間が多くなり、満充電容量推定に要する時間が多くなることとなる。   Next, the voltage of the estimation block is acquired (step S22). A charging rate before charging is obtained from the voltage. Next, the estimation block is connected to the charger by a switch, and charging is started only for the estimation block (step S23). Then, a predetermined amount of charge is charged in the estimation block (step S24). The amount of charge can be arbitrarily changed according to voltage measurement accuracy and current integration accuracy. Increasing the charge amount improves the estimation accuracy of the full charge capacity, but the charge time increases accordingly, and the time required to estimate the full charge capacity increases.

充電量を大きくした方が、満充電容量の推定精度が向上するのは、図4に示すように、充電により変化する充電率の変化量(ΔSOC)が、満充電の状態100%に対する比率として大きくなり、満充電容量を算出する際に、前述の式1における充電量及び充電率の変化量(ΔSOC)の有効数値が共に大きくなり、その分誤差が小さくなるためである。なお、図4において、横軸は充電率(SOC)、縦軸は開放回路電圧(OCV)を表し、曲線41は、充電率(SOC)に対する開放回路電圧(OCV)の相関関係を示すSOC−OCV特性を表している。   As shown in FIG. 4, the estimation accuracy of the full charge capacity is improved when the charge amount is increased. As shown in FIG. 4, the change amount of the charge rate (ΔSOC) that changes due to the charge is as a ratio to the full charge state 100%. This is because when the full charge capacity is calculated, the effective values of the charge amount and the change amount of the charge rate (ΔSOC) in the above-described equation 1 both increase, and the error decreases accordingly. In FIG. 4, the horizontal axis represents the charging rate (SOC), the vertical axis represents the open circuit voltage (OCV), and the curve 41 represents SOC− indicating the correlation of the open circuit voltage (OCV) to the charging rate (SOC). It represents the OCV characteristic.

所定の充電量の充電が完了した後、分極を解消させるため、推定ブロックのスイッチの接続をオフの状態(開放回路)にする(ステップS25)。分極を解消させる待ち時間の間に、推定ブロック以外の電池ブロックに充電器を接続して充電開始する(ステップS26)。分極解消の待ち時間に、推定ブロック以外の電池ブロックを充電することにより、後述するステップS29により全電池ブロックを充電する充電時間を短縮することができる。   After the charging of the predetermined charging amount is completed, the connection of the switch of the estimation block is turned off (open circuit) in order to cancel the polarization (step S25). During the waiting time for eliminating the polarization, charging is started by connecting a charger to a battery block other than the estimated block (step S26). By charging the battery blocks other than the estimation block during the polarization elimination waiting time, the charging time for charging all the battery blocks can be shortened in step S29 described later.

このとき、推定ブロックに充電した充電量と同量の充電量を、推定ブロック以外の電池ブロックに充電する。そうすることにより、各電池ブロックの電圧差を低減することができ、満充電容量の推定の完了後、均衡の取れた充電状態で推定ブロックを他の電池ブロックと共に並列に接続することができる。   At this time, the battery block other than the estimated block is charged with the same amount of charge as that charged in the estimated block. By doing so, the voltage difference of each battery block can be reduced, and after the estimation of the full charge capacity is completed, the estimation block can be connected in parallel with other battery blocks in a balanced state of charge.

また、このとき、推定ブロック以外の電池ブロックを充電器に接続することに限らず、負荷に接続して放電してもよい。推定ブロック以外の電池ブロックを充電または放電し、推定ブロックの充電容量と他の電池ブロックの充電容量を同じにすれば、満充電容量の推定の完了後、均衡の取れた充電状態で推定ブロックを他の電池ブロックと共に並列に接続することができる。   At this time, battery blocks other than the estimation block are not limited to being connected to the charger, but may be connected to a load to be discharged. If a battery block other than the estimated block is charged or discharged and the charge capacity of the estimated block is the same as the charge capacity of the other battery blocks, the estimated block is loaded in a balanced state of charge after the estimation of the full charge capacity is completed. It can be connected in parallel with other battery blocks.

次に、分極解消の待ち時間の経過後、推定ブロックの電圧を測定する(ステップS27)。該電圧から充電後の充電率を求める。そして、充電した充電量(Ah)と充電前及び充電後の充電率とから、前述の式1により推定ブロックの満充電容量を算出する(ステップS28)。   Next, after elapse of the polarization elimination waiting time, the voltage of the estimated block is measured (step S27). A charging rate after charging is obtained from the voltage. Then, the full charge capacity of the estimation block is calculated from the charged amount (Ah) and the charging rate before and after charging by the above-described equation 1 (step S28).

以上のステップの完了後、推定ブロックと他の電池ブロックの電圧が同一になったとき、全ての電池ブロックをスイッチにより充電器に接続して充電する(ステップS29)。このステップ以降は、通常の充電処理と同様に、充電終了判定を行い、充電を終了する。   After the above steps are completed, when the voltages of the estimated block and the other battery blocks become the same, all the battery blocks are connected to the chargers by switches and charged (step S29). After this step, as in the normal charging process, the charging end determination is performed and the charging is ended.

次に、分極が解消していないと判定された場合の動作フローについて図3を参照して説明する。この場合の動作フローは、図2の動作フローに対して、ステップS21により推定ブロックを決定した後、新たにステップS31が加わったものである。   Next, an operation flow when it is determined that polarization has not been eliminated will be described with reference to FIG. In this case, the operation flow is obtained by adding step S31 after the estimation block is determined in step S21 to the operation flow of FIG.

即ち、ステップS21による推定ブロックの決定の後、該推定ブロックの分極解消を待つ間、該推定ブロックのスイッチのみをオフ状態にし、該推定ブロック以外の電池ブロックのスイッチをオン状態にして充電器に接続し、充電を行う(ステップS31)。このステップによる充電により、前述のステップ26における充電と同様に、ステップS29における全電池ブロックを充電する充電時間を短縮することができる。また、このとき、推定ブロック以外の電池ブロックを充電器に接続することに限らず、負荷に接続し放電してもよい。   That is, after determining the estimated block in step S21, while waiting for the polarization of the estimated block to be canceled, only the switch of the estimated block is turned off, and the switches of the battery blocks other than the estimated block are turned on and the charger is turned on. Connect and charge (step S31). By charging in this step, the charging time for charging all the battery blocks in step S29 can be shortened in the same manner as the charging in step 26 described above. At this time, battery blocks other than the estimation block are not limited to being connected to the charger, but may be connected to a load and discharged.

推定ブロックの分極解消の時間経過後は、図2のステップS22と同様に推定ブロックの電圧を取得し、以降、図2の動作フローと同様のステップを実施する。但し、上記ステップS31に伴い、推定ブロック以外の電池ブロックに充電した充電量が、前述の図2のステップS24で充電した所定の充電量を超えている場合、該推定ブロック以外の電池ブロックに充電した充電量以上を、新たな所定の充電量として推定ブロックに充電する(ステップS24)。   After elapse of time for depolarization of the estimation block, the voltage of the estimation block is acquired in the same manner as in step S22 in FIG. 2, and thereafter, the same steps as those in the operation flow in FIG. 2 are performed. However, if the amount of charge charged in the battery block other than the estimated block in step S31 exceeds the predetermined amount of charge charged in step S24 of FIG. 2, the battery block other than the estimated block is charged. The estimated amount of charge or more is charged to the estimation block as a new predetermined charge amount (step S24).

それは、ステップS26で推定ブロック以外の電池ブロックを充電したとき、推定ブロックの充電率(充電量)と推定ブロック以外の電池ブロックの充電率(充電量)とが、揃うようにするためである。その他のステップは、図2に示したステップと同様であるので、重複した説明は省略する。   This is because when the battery blocks other than the estimated block are charged in step S26, the charging rate (charge amount) of the estimated block and the charge rate (charge amount) of the battery blocks other than the estimated block are aligned. The other steps are the same as the steps shown in FIG.

図5は、本発明による満充電容量推定の実施による各電池ブロック11〜14の充電状態の一例を示している。図5において、各電池ブロック11〜14の充電率(充電量)は、斜線を施して示している。(a)は、電池ブロック11を推定ブロックとして選択し、推定ブロックの分極解消後の電圧を取得するまでの各電池ブロック11〜14の充電率(充電量)の例を示している。   FIG. 5 shows an example of the state of charge of each of the battery blocks 11 to 14 by performing the full charge capacity estimation according to the present invention. In FIG. 5, the charging rate (charge amount) of each of the battery blocks 11 to 14 is indicated by hatching. (A) has shown the example of the charging rate (charge amount) of each battery block 11-14 until the battery block 11 is selected as an estimation block, and the voltage after the polarization cancellation of an estimation block is acquired.

(b)は、推定ブロック11のみに、満充電容量推定のために充電を行ったときの充電率(充電量)の例を示している。(c)は、推定ブロック11の分極解消の待ちの期間等、他の電池ブロック12〜14の充電を行ったときの充電状態の例を示している。このとき、他の電池ブロック12〜14には、推定ブロック11に充電した充電量と同量の充電量を充電し、全ての電池ブロック11〜14の電圧を揃える。   (B) has shown the example of the charging rate (charge amount) when charging only for the estimation block 11 for full charge capacity estimation. (C) has shown the example of the charge condition when charging of the other battery blocks 12-14, such as the waiting period of the polarization elimination of the estimation block 11, is shown. At this time, the other battery blocks 12 to 14 are charged with the same charge amount as the charge amount charged to the estimation block 11, and the voltages of all the battery blocks 11 to 14 are made uniform.

(d)は、推定ブロック11の満充電容量の推定の完了後、推定ブロック11を他の電池ブロック12〜14と同様に並列に充電器に接続し、通常の充電処理と同様に、全ての電池ブロック11〜14の充電を実施したときの充電率(充電量)の例を示している。   (D) After the estimation of the full charge capacity of the estimation block 11 is completed, the estimation block 11 is connected to the charger in parallel like the other battery blocks 12 to 14, and all the charging processes are performed in the same manner as in the normal charging process. The example of the charging rate (charge amount) when charging the battery blocks 11 to 14 is shown.

このように、充電可能な電池を用いる車両や電動装置等に対して、並列接続された充電可能な複数の電池ブロックのうち、満充電容量を推定する電池ブロックのみを該並列接続から切離して満充電容量の推定を行うことにより、該電池ブロックの分極解消を待つ間、他の電池ブロックを負荷又は充電器に接続して使用することが可能となる。従って、満充電容量の推定を実施する際に、電池により駆動される車両や電動装置の利用を中断することなく、満充電容量を推定する電池ブロックの分極の解消を待つ時間を確保し、該電池ブロックの満充電容量を正確に推定することができる。   As described above, for a vehicle or an electric device using a rechargeable battery, only a battery block for estimating a full charge capacity among a plurality of rechargeable battery blocks connected in parallel is disconnected from the parallel connection and fully charged. By estimating the charge capacity, it is possible to connect another battery block to a load or a charger while waiting for the polarization of the battery block to be eliminated. Therefore, when performing the estimation of the full charge capacity, without interrupting the use of the vehicle driven by the battery or the electric device, the time for waiting for the cancellation of the polarization of the battery block for estimating the full charge capacity, The full charge capacity of the battery block can be accurately estimated.

以上、本発明の実施形態について実施例を基に説明したが、本発明は、以上に述べた実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の構成又は実施形態を採ることができる。   As mentioned above, although embodiment of this invention was described based on the Example, this invention is not limited to embodiment described above, A various structure or within the range which does not deviate from the summary of this invention. Embodiments can be taken.

1 スイッチ制御部
2 満充電容量算出部
3 電流センサ
4 充電器
5 負荷
10 電池コントローラ
11〜14 電池ブロック
21〜26 スイッチ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Switch control part 2 Full charge capacity calculation part 3 Current sensor 4 Charger 5 Load 10 Battery controller 11-14 Battery block 21-26 Switch

Claims (4)

負荷に対して並列に接続される充電可能な複数の電池ブロックを、該並列接続から個別に切り離すスイッチと、
前記複数の電池ブロックのうち、満充電容量を推定する電池ブロックを、該電池ブロックの分極が解消するまでの間、前記並列接続から切離すとともに、満充電容量を推定する電池ブロック以外の他の電池ブロックを充電器に接続するよう前記スイッチを制御し、かつ、満充電容量を推定する電池ブロックを充電器に接続するとともに、前記他の電池ブロックを前記並列接続から切離すよう前記スイッチを制御するスイッチ制御手段と、
前記満充電容量を推定する電池ブロックの分極解消後の充電前の電圧を取得し、該電池ブロックに所定の充電量が充電された後、分極が解消した該電池ブロックの電圧を取得し、該取得した充電前及び充電後の該電池ブロックの分極解消後の電圧からそれぞれ充電前及び充電後の充電率を求め、それらの値と前記所定の充電量とから、満充電容量を推定する満充電容量算出手段と、
を備えたことと特徴とする電池満充電容量推定装置。
A plurality of rechargeable battery blocks connected in parallel to the load, the switch individually disconnecting from the parallel connection;
Among the plurality of battery blocks, the battery block for estimating the full charge capacity is disconnected from the parallel connection until the polarization of the battery block is eliminated, and other than the battery block for estimating the full charge capacity. Control the switch to connect the battery block to the charger, connect the battery block for estimating the full charge capacity to the charger, and control the switch to disconnect the other battery block from the parallel connection. Switch control means to perform,
Obtaining the voltage before charging after depolarization of the battery block for estimating the full charge capacity, obtaining the voltage of the battery block after depolarization after the battery block is charged with a predetermined amount of charge, and A full charge for obtaining a charge rate before and after charging from the obtained voltage after depolarization of the battery block before and after charging, and estimating a full charge capacity from those values and the predetermined charge amount. Capacity calculation means;
A battery full charge capacity estimation device characterized by comprising:
負荷に対して並列接続される充電可能な各電池ブロックを、該並列接続から個別にスイッチにより切離す第1のステップと、
前記電池ブロックのうち、満充電容量を推定する電池ブロックを前記第1のステップにより前記並列接続から切離した後、該電池ブロックの分極解消後の充電前の電圧を取得し、該電圧を基に充電前の充電率を求める第2のステップと、
前記第2のステップの後、前記満充電容量を推定する電池ブロックを、前記スイッチを介して充電器に接続し、該電池ブロックに所定の充電量を充電する第3のステップと、
前記第3のステップの後、前記満充電容量を推定する電池ブロックの分極が解消する所定の時間、該電池ブロックを前記スイッチにより前記並列接続から切り離しておく第4のステップと、
前記第4のステップの後、前記満充電容量を推定する電池ブロックの電圧を取得し、該電圧を基に充電後の充電率を求める第5のステップと、
前記第2のステップ及び第5のステップにより求めた充電前及び充電後の充電率と、前記第3のステップにより充電した所定充電量とから、該電池ブロックの満充電容量を推定する第6のステップと、
を含むことを特徴とする電池満充電容量推定方法。
A first step of individually disconnecting each rechargeable battery block connected in parallel to the load from the parallel connection by a switch;
Among the battery blocks, after the battery block for estimating the full charge capacity is disconnected from the parallel connection by the first step, a voltage before charging after the polarization of the battery block is eliminated is obtained, and based on the voltage A second step for determining the charging rate before charging;
After the second step, a third step of connecting the battery block for estimating the full charge capacity to a charger via the switch and charging the battery block with a predetermined charge amount;
After the third step, a fourth step of disconnecting the battery block from the parallel connection by the switch for a predetermined time when the polarization of the battery block for estimating the full charge capacity is eliminated;
After the fourth step, a fifth step of obtaining a voltage of the battery block that estimates the full charge capacity and obtaining a charge rate after charging based on the voltage;
A full charge capacity of the battery block is estimated from the charge rate before and after charging obtained in the second step and the fifth step and the predetermined charge amount charged in the third step. Steps,
The battery full charge capacity estimation method characterized by including.
前記第2のステップにおいて、前記満充電容量を推定する電池ブロックの分極が解消しているか否かを判定し、分極が解消していない場合には、該分極が解消する所定の時間、該電池ブロックを前記スイッチにより切り離しておくことを特徴とする請求項2に記載の電池満充電容量推定方法。   In the second step, it is determined whether or not the polarization of the battery block for estimating the full charge capacity has been eliminated. If the polarization has not been eliminated, the battery has a predetermined time for which the polarization is eliminated. The battery full charge capacity estimation method according to claim 2, wherein the block is separated by the switch. 前記ステップ4において、前記分極が解消する所定の時間の間、前記満充電容量を推定する電池ブロック以外の電池ブロックを、前記スイッチを介して充電器に接続して充電するステップを含むことを特徴とする請求項2又は請求項3に記載の電池満充電容量推定方法。   The step 4 includes charging a battery block other than the battery block for estimating the full charge capacity by connecting to a charger via the switch for a predetermined time when the polarization is eliminated. The battery full charge capacity estimation method according to claim 2 or 3.
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016201984A (en) * 2015-04-10 2016-12-01 株式会社豊田自動織機 Power storage device and power storage method
JP2018014850A (en) * 2016-07-22 2018-01-25 株式会社豊田自動織機 Charger
JP2018014849A (en) * 2016-07-22 2018-01-25 株式会社豊田自動織機 Charger
KR20190106061A (en) * 2018-03-07 2019-09-18 주식회사 엘지화학 Apparatus and method for estimating state of health of battery rack
WO2020171378A1 (en) * 2019-02-19 2020-08-27 Samsung Electronics Co., Ltd. Method of controlling plurality of batteries and electronic device to which the same is applied
JP2021016248A (en) * 2019-07-12 2021-02-12 株式会社豊田自動織機 Charging system
CN117783892A (en) * 2023-12-13 2024-03-29 深圳市韩特储能技术有限公司 Distributed architecture-based electricity quantity calculation method and BMS battery management system

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016201984A (en) * 2015-04-10 2016-12-01 株式会社豊田自動織機 Power storage device and power storage method
JP2018014850A (en) * 2016-07-22 2018-01-25 株式会社豊田自動織機 Charger
JP2018014849A (en) * 2016-07-22 2018-01-25 株式会社豊田自動織機 Charger
KR20190106061A (en) * 2018-03-07 2019-09-18 주식회사 엘지화학 Apparatus and method for estimating state of health of battery rack
KR102439179B1 (en) * 2018-03-07 2022-08-31 주식회사 엘지에너지솔루션 Apparatus and method for estimating state of health of battery rack
WO2020171378A1 (en) * 2019-02-19 2020-08-27 Samsung Electronics Co., Ltd. Method of controlling plurality of batteries and electronic device to which the same is applied
US11489212B2 (en) 2019-02-19 2022-11-01 Samsung Electronics Co., Ltd. Method of controlling plurality of batteries and electronic device to which the same is applied
JP2021016248A (en) * 2019-07-12 2021-02-12 株式会社豊田自動織機 Charging system
JP7095659B2 (en) 2019-07-12 2022-07-05 株式会社豊田自動織機 Charging system
CN117783892A (en) * 2023-12-13 2024-03-29 深圳市韩特储能技术有限公司 Distributed architecture-based electricity quantity calculation method and BMS battery management system

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