JP2014176158A - 電圧均等化装置および電圧均等化方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】セルバランス処理を実行する状況に応じて、電池の分極の影響を加味したセルバランス処理をすることで、電池電圧の均等化の精度を向上させる電圧均等化装置および電圧均等化方法を提供する。
【解決手段】車両の利用状況を示す情報と日時とを関連付けて利用状況情報を生成して記憶部に記憶する生成部と、利用状況情報を参照して、車両が停車をし、かつ電池が充放電を停止している期間を、特定する特定部と、現在の時間が特定した期間内であるときに、車両が停車をしていて、かつ充放電を停止していることを検出すると、車両の電池の電圧を均等にするセルバランス回路にセルバランス処理を実行させる処理部と、を備える電圧均等化装置である。
【選択図】図1
【解決手段】車両の利用状況を示す情報と日時とを関連付けて利用状況情報を生成して記憶部に記憶する生成部と、利用状況情報を参照して、車両が停車をし、かつ電池が充放電を停止している期間を、特定する特定部と、現在の時間が特定した期間内であるときに、車両が停車をしていて、かつ充放電を停止していることを検出すると、車両の電池の電圧を均等にするセルバランス回路にセルバランス処理を実行させる処理部と、を備える電圧均等化装置である。
【選択図】図1
Description
本発明は、複数の電池の電圧を均等にする電圧均等化装置および電圧均等化方法に関する。
電池の電圧を均等にするセルバランス回路を用いてセルバランス処理を実行する場合、電池の分極の影響により、セルバランス処理終了後の電池電圧が期待した電圧に落ち着かないことがある。すなわち、期待する精度で電池電圧の均等化ができないことがある。
また、電池の分極はセルバランス処理を実行する状況によって変化するため、セルバランス処理を実行する状況に応じて、最適なセルバランス処理をすることが望まれている。
ここで、セルバランス処理を実行する状況とは、例えば、車両に搭載されている電池の場合、電池が充放電をしている状況と、電池が充放電をしていない状況がある。また、充放電をしている状況は、車両が走行している状況や、車両が給電装置から電力を受電している状況が考えられる。充放電をしていない状況は車両が停車している状況が考えられる。
ここで、セルバランス処理を実行する状況とは、例えば、車両に搭載されている電池の場合、電池が充放電をしている状況と、電池が充放電をしていない状況がある。また、充放電をしている状況は、車両が走行している状況や、車両が給電装置から電力を受電している状況が考えられる。充放電をしていない状況は車両が停車している状況が考えられる。
関連する技術として、充電を開始する時間をタイマに設定し、設定した時間になると充電を開始する技術が開示されている。例えば、特許文献1を参照。
また、関連する技術として、複数の蓄電デバイスによって構成される組電池に対する長時間の電圧均等化動作による残存エネルギーの減少を抑制し、組電池としての性能を維持する技術が開示されている。例えば、特許文献2を参照。
また、関連する技術として、複数の蓄電デバイスによって構成される組電池に対する長時間の電圧均等化動作による残存エネルギーの減少を抑制し、組電池としての性能を維持する技術が開示されている。例えば、特許文献2を参照。
また、関連する技術として、直列接続された複数個の蓄電素子の電圧を低損失で均等化させる際に、半導体スイッチング素子およびダイオードの個数を削減してバランス回路の小型化を図ることができる蓄電素子のバランス回路が開示されている。例えば、特許文献3を参照。
本発明は、セルバランス処理を実行する状況に応じて、最適なセルバランス処理をすることで、電池電圧の均等化の精度を向上させる電圧均等化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。
実施の態様のひとつである電圧均等化装置は、生成部、特定部、処理部を有する。
生成部は、車両の利用状況を示す情報と日時とを関連付けて利用状況情報を生成して記憶部に記憶する。
生成部は、車両の利用状況を示す情報と日時とを関連付けて利用状況情報を生成して記憶部に記憶する。
特定部は、利用状況情報を参照して、車両が停車をしていて、かつ電池が充放電を停止している期間を、特定する。
処理部は、現在の時間が特定した期間内であるときに、車両が停車をしていて、かつ電池が充放電を停止している期間を検出すると、車両の電池の電圧を均等にするセルバランス回路にセルバランス処理を実行させる。
処理部は、現在の時間が特定した期間内であるときに、車両が停車をしていて、かつ電池が充放電を停止している期間を検出すると、車両の電池の電圧を均等にするセルバランス回路にセルバランス処理を実行させる。
本実施の形態によれば、電池電圧の均等化の精度を向上させることができるという効果を奏する。
以下図面に基づいて、実施形態について詳細を説明する。
図1は、車両に搭載される電圧均等化装置の一実施例を示す図である。図1の電圧均等化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。
図1は、車両に搭載される電圧均等化装置の一実施例を示す図である。図1の電圧均等化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。
制御部1は、CPU(Central Processing Unit)、マルチコアCPU、プログラマブルなデバイス(FPGA(Field Programmable Gate Array)、PLD(Programmable Logic Device)など)を用いることが考えられる。
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憶してもよいし、実行時のワークエリアとして用いてもよい。
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。
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。
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。
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。
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流によりコイルL1〜L3にエネルギーが蓄積され、その後コイルL1〜L3に蓄積されたエネルギーを充電する電池に供給して充電するために用いる。
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。
電圧均等化装置の接続について説明する。
図1の電圧均等化装置は、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、放電中に負荷に接続され、充電中に充電器に接続される、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、放電中に負荷に接続され、充電中に充電器に接続される。
図1の電圧均等化装置は、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、放電中に負荷に接続され、充電中に充電器に接続される、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、放電中に負荷に接続され、充電中に充電器に接続される。
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。
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。
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。
制御部について説明をする。
図2は、制御部と記憶部の一実施例を示す図である。制御部1は、生成部201、特定部202、処理部203を有する。
図2は、制御部と記憶部の一実施例を示す図である。制御部1は、生成部201、特定部202、処理部203を有する。
生成部201は、車両の利用状況を示す情報と日時とを関連付けて利用状況情報を生成して記憶部2に記憶する。日時は、例えば日付、曜日、期間などでもよい。
車両は、例えば、電気自動車(EV)、プラグインハイブリッド車(PHV)、フォークリフトである。車両の利用状況は、例えば、車両が走行している状況(走行開始−走行終了)、給電装置から電力を受電して状況(充電開始−充電完了)、車両が停車している状況(停車開始−停車終了)が考えられる。
車両は、例えば、電気自動車(EV)、プラグインハイブリッド車(PHV)、フォークリフトである。車両の利用状況は、例えば、車両が走行している状況(走行開始−走行終了)、給電装置から電力を受電して状況(充電開始−充電完了)、車両が停車している状況(停車開始−停車終了)が考えられる。
利用状況情報について図3、図4を用いて説明する。図3は、利用状況を説明するための図である。図3は、縦軸に日付と曜日が示され、横軸には時間が示されている。11月28日の午前0時に記憶を開始した日時を示す「st」(太字の丸)が示されている。「stpT0」「stpT11」「stpT12」「stpT21」「stpT22」「stpT31」(太線)により示されている期間は、車両を停車している期間を示す。「chgT0」「chgT11」「chgT12」「chgT21」「chgT22」「chgT31」(太線)により示されている期間は、外部から供給される電力により車両に充電をしている期間を示す。「drvT1」「drvT2」「drvT3」(一点鎖線)により示されている期間は、車両が走行などをしている期間を示す。「ncT0」「ncT1」「ncT2」(両端矢印)および「cT1」「cT2」「cT3」(両端矢印)により示されている期間は、車両が停車し、かつ電池が充放電をしていない期間を示す。
図4は、利用状況情報のデータ構造の一実施例を示す図である。図4の利用状況情報401は、「日付」「曜日」「期間」「利用状況」に記憶される情報を有する。「日付」には日時を示す情報が記憶される。本例では、図3に対応する日時を示す情報として「2012/11/28」「2012/11/29」「2012/11/30」が記憶されている。「曜日」には曜日を示す情報が記憶される。本例では、図3に対応する日付に対応する曜日を示す情報として「水」「木」「金」が記憶されている。
「期間」には時間および期間を示す情報が記憶される。本例では、図3に示した利用状況(図4の「利用状況」に記憶される利用状況の種別を示す情報「記憶開始」「充電期間」「停車期間」「走行期間」)に対応する時間および期間を示す情報として「0:00」「0:00−6:59」「0:00−7:59」「8:00−17:59」・・・「22:00−23:59」などが記憶されている。図4において充電期間は、日付ごとの充電開始時間−充電終了時間で表されている。停車期間は、日付ごとの停車開始時間−停車終了時間で表されている。走行期間は、日付ごとの走行開始時間−走行終了時間で表されている。
「利用状況」には車両の利用状況の種別を示す情報が記憶される。本例では、利用状況を示す情報として「記憶開始」「充電期間」「停車期間」「走行期間」が記憶されている。なお、「記憶開始」「充電期間」「停車開始」「走行期間」それぞれに記載されている括弧内の記号(st)(chgT0)(stpT0)(drvT1)・・・(stpT31)(chgT32)などは、図3に示した利用状況を示す時間および期間に対応付けられている。
「記憶開始」は利用状況情報へ情報の記憶を開始した状況を示している。「走行期間」は車両が走行をしている状況を示している。また車両に搭載された電池が放電を主に行う走行以外の動作として、車両から他の装置への給電などをしている状況も考えられる。「充電期間」は外部から電力を受電することで車両に搭載されている電池に充電している状況を示す。「停車期間」は車両が停止している状況を示す。
なお、図4では期間と利用状況を対応付けて表したが、時間と利用状況を対応付けて表してもよい。その場合、利用状況として充電開始時間、充電終了時間、停車開始時間、停車終了時間、走行開始時間、走行終了時間を示す情報を記憶し、該情報に対応する時間を日付ごとに記憶してもよい。
利用状況情報は、マルチアワーメータやタイマ充電の設定情報などから取得した情報を用いて、生成することが考えられる。
特定部202は、利用状況情報を参照して、車両が停車をしていて、かつ車両に搭載されている電池が充放電をしていない期間(クロス制御を用いたセルバランス処理実行可能期間)を特定し、記憶部2に記憶する。
特定部202は、利用状況情報を参照して、車両が停車をしていて、かつ車両に搭載されている電池が充放電をしていない期間(クロス制御を用いたセルバランス処理実行可能期間)を特定し、記憶部2に記憶する。
処理部203は、現在の時間が記憶部2に記憶される特定した期間内であるときに、車両が停車をしていて、かつ車両に搭載されている電池が充放電をしていない期間(クロス制御を用いたセルバランス処理実行可能期間)であることを検出すると、車両の電池の電圧を均等にするセルバランス回路にセルバランス処理を実行させる。即ち、過去の利用状況情報からクロス制御を用いたセルバランス処理に適した期間を学習し(特定し)、現在の時間が、これまでに学習した(特定した)期間内であればセルバランス処理を実行させる。
現在の時間が特定した期間内であれば、制御部1は今回も前回と同じ期間、車両が停車をしていて、かつ車両に搭載されている電池が充放電をしていないと推定し、セルバランス処理を実行する。クロス制御を用いたセルバランス処理は、車両が停車をしていて、かつ車両に搭載されている電池が充放電をしていないときに行うのが好ましいので、車両が停止をしていて、かつ車両に搭載されている電池が充放電をしていない期間を制御部1が特定し、次に、特定した期間内に車両が停車をしていて、かつ電池が充放電をしていないなら、クロス制御を用いたセルバランス処理を実行するのに適した期間(セルバランス処理実行可能期間)と判断して、処理を実行する。
なお、セルバランス処理はクロス制御に限らず、例えば、定電流制御を用いた処理でもよい。また、特定される期間は、クロス制御を用いたセルバランス処理を実行する時間(例えば1時間)より長いことが好ましいが、それに限定されない。
クロス制御を用いたセルバランス処理について説明する。
図5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6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5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6は、クロス制御における電池電圧の変化を示す図である。
複数の電池間でエネルギーを移動させる、従来のアクティブ型のセルバランス処理を用いて複数の電池の電圧を均等にする時間よりも短い時間で電池の電圧を均等にする制御方法として、クロス制御が提案されている。
従来のアクティブ型のセルバランス処理において、複数の電池の電圧を均等にする時間が短くならない1つの要因として、セルバランス処理により均等にした電池の電圧が、電池特性である分極の影響によりズレることが挙げられる。従来はこの電池の電圧ズレを解消するために、分極の影響がなくなるまでセルバランス処理を繰り返し行っていたため、電池の電圧が均等になるまでに時間を要していた。
クロス制御は、図5に示す電池3a、3bの電圧が均等になってもセルバランス処理を停止せず、セルバランス処理の開始後に推定した分極の影響によりズレる電圧を加味した電圧になるまで、セルバランス処理を続けることで、従来よりも電圧を均等にする時間を短くするものである。
電圧ズレを加味した電圧とは、分極の影響によりズレる電圧(オフセット電圧:図6のVoffset1またはVoffset2)である。
オフセット電圧の求め方について説明する。例えば、充電される電池が図5に示す電池3aで、放電される電池が図4に示す電池3bである場合、セルバランス処理開始前の電池3aと電池3bの平均電圧Vavgを求める。
オフセット電圧の求め方について説明する。例えば、充電される電池が図5に示す電池3aで、放電される電池が図4に示す電池3bである場合、セルバランス処理開始前の電池3aと電池3bの平均電圧Vavgを求める。
続いて、平均電圧Vavgに電池3aと電池3bの電圧がなるように定電流制御(CC制御)を用いたセルバランス処理を開始し、開始時間から予め決められた時間になると電池3aと電池3bの電圧を取得する。開始時間から予め決められた時間とは、図6の時間t0−t1の期間で、実験またはシミュレーションなどにより求めることが考えられる。
続いて、セルバランス処理を開始前の電池3aの電圧と、開始時間から予め決められた時間に取得した電池3aの電圧と、の電圧差を求める。この電圧差が、図6に示すオフセット電圧Voffset1である。または、セルバランス処理を開始前の電池3bの電圧と、開始時間から予め決められた時間に取得した電池3bの電圧と、の電圧差を求める。この電圧差が、図6に示すオフセット電圧Voffset2である。
続いて、図6に示すように電池3a、3bの電圧が均等(平均電圧Vavg)になってもセルバランス処理を停止せず、オフセット電圧を加味した電圧になるまでセルバランス処理を続ける。すなわち、図6の時間t2(クロス点)を越えてもセルバランス処理を続ける。
その後、充電される電池3aまたは放電される電池3bの電圧が、分極の影響を加味した電圧になると、セルバランス処理を停止する。すなわち、図6の時間t3以降はセルバランス処理が停止している。
分極の影響を加味した電圧とは、図6に示す平均電圧Vavgにオフセット電圧Voffset1を加算した電圧または平均電圧Vavgからオフセット電圧Voffset2を減算した電圧である。
セルバランス処理を停止させる場合に、充電される電池3aの電圧を用いる場合には、電池3aの電圧が平均電圧Vavgにオフセット電圧Voffset1を加算した電圧になると、セルバランス処理を停止させる
セルバランス処理を停止させる場合に、放電される電池3bの電圧を用いる場合には、電池3bの電圧が平均電圧Vavgからオフセット電圧Voffset2を減算した電圧になるとセルバランス処理を停止させる。
セルバランス処理を停止させる場合に、放電される電池3bの電圧を用いる場合には、電池3bの電圧が平均電圧Vavgからオフセット電圧Voffset2を減算した電圧になるとセルバランス処理を停止させる。
上記のようにクロス制御を用いたセルバランス処理をすることにより、従来よりも電圧を均等にする時間を短くできる。さらに、クロス制御を用いたセルバランス処理は、電池が充放電を停止している期間に実行させると、電池電圧の均等化の精度を向上させることができる。
電圧均等化装置の動作について説明する。
図7は、電圧均等化装置の動作の一実施例を示すフロー図である。ステップS701では、制御部1(コンピュータ)が現在の日付、時間、曜日などに関する情報を有する日時情報を、決められた時間Tsmplごとに取得する。ここで決められた時間Tsmplとは、例えば、1分間隔などが考えられる。ただし、1分に限定されるものではない。
図7は、電圧均等化装置の動作の一実施例を示すフロー図である。ステップS701では、制御部1(コンピュータ)が現在の日付、時間、曜日などに関する情報を有する日時情報を、決められた時間Tsmplごとに取得する。ここで決められた時間Tsmplとは、例えば、1分間隔などが考えられる。ただし、1分に限定されるものではない。
ステップS702では、制御部1が利用状況情報を用いてセルバランス処理を実行可能な期間を特定する。すなわち、車両が停車をしていて、かつ電池が充放電をしていない期間を特定する。
ステップS703では、制御部1が現在の時間が特定した期間内であるか否かを判定し、期間内である場合(Yes)にはステップS704に移行し、期間内でない場合(No)にはステップS703に移行する。ただし、車両が充電モード(給電装置からの電力を受電)や走行モード(車両が走行することにより充放電)をする場合には、図7に示す処理を終了する。
なお、充電モードまたは走行モードにおいて充放電中に実行するセルバランス処理は、定電流を流して電池電圧を均等にするCC制御を用いたセルバランス処理をすることが考えられる。
ステップS704で制御部1は、車両が停車をしていて、かつ車両に搭載されている電池が充放電を停止している期間であると推定し、セルバランス処理を実行させる。
ただし、電池電圧のバラツキが小さいときは、クロス制御を用いたセルバランス処理を行わず、スイッチSW1−SW6のスイッチングデューティを50%固定にして電圧の微調整を行う。電池電圧のバラツキが小さいときは、例えば、クロス制御を用いたセルバランス処理により電圧を均等にする時間よりも、スイッチングデューティを50%に固定にして電圧の微調整をする方が短い時間で、電圧を均等にすることができる。
ただし、電池電圧のバラツキが小さいときは、クロス制御を用いたセルバランス処理を行わず、スイッチSW1−SW6のスイッチングデューティを50%固定にして電圧の微調整を行う。電池電圧のバラツキが小さいときは、例えば、クロス制御を用いたセルバランス処理により電圧を均等にする時間よりも、スイッチングデューティを50%に固定にして電圧の微調整をする方が短い時間で、電圧を均等にすることができる。
ステップS705では制御部1が利用状況情報を作成する。なお、ステップS705の処理の順番は図7に示す位置に限定されるものではない。
本実施形態によれば、クロス制御を用いたセルバランス処理を実行させる状況に応じて最適な制御方法を選択することができる。その結果、電池電圧の均等化の精度を向上させることができる。
本実施形態によれば、クロス制御を用いたセルバランス処理を実行させる状況に応じて最適な制御方法を選択することができる。その結果、電池電圧の均等化の精度を向上させることができる。
図8、図9を用いてクロス制御を用いたセルバランス処理を実行する期間(重複期間)を特定する動作について説明をする。図8は、クロス制御を用いたセルバランス実行期間を特定する動作の一実施例を示すフロー図である。図9は、クロス制御を用いたセルバランス実行期間を特定する方法を説明するための図である。
ステップS801では、特定部202が利用状況情報を参照し停車中でかつ充放電を停止している期間を検出する。例えば、図4に示した利用状況情報401を参照して、停車期間や充電期間を検出し、停車中でかつ充放電を停止している期間を検出する。図9の場合には、2012年11月28日においては「nct0」「cT1」で示される期間を検出する。続いて、2012年11月29日においては「nct1」「cT2」で示される期間を検出する。続いて、2012年11月30日においては「nct2」「cT3」で示される期間を検出する。例えば、決められた間隔Tsmpl(例えば、1分間隔)ごとに、停車中でかつ充放電を停止している期間を検出する。
ここで、停車中でかつ充放電を停止している期間の検出は、日付が変わるごとに行ってもよいし、決められた日数または決められた週数になってから検出をしてもよい。
ステップS802では、特定部202が時間に対応付けて検出結果を記憶する。例えば、1分間隔で取得した検出結果と時間とを関連付けて記憶する。図9の場合には、2012年11月28日においては「nct0」「cT1」で示される期間を検出した結果として「1」を時間に関連付け、それ以外の期間には「0」を関連付けて記憶する。2012年11月29日においては「nct1」「cT2」で示される期間を検出した結果として「1」を時間に関連付け、それ以外の期間には「0」を関連付けて記憶する。2012年11月30日においては「nct2」「cT3」で示される期間を検出した結果として「1」を時間に関連付け、それ以外の期間には「0」を関連付けて記憶する。ただし、判定結果と時間との関連付けは上記方法に限定されるものではなく、検出結果と時間とが判定できればよい。
ステップS802では、特定部202が時間に対応付けて検出結果を記憶する。例えば、1分間隔で取得した検出結果と時間とを関連付けて記憶する。図9の場合には、2012年11月28日においては「nct0」「cT1」で示される期間を検出した結果として「1」を時間に関連付け、それ以外の期間には「0」を関連付けて記憶する。2012年11月29日においては「nct1」「cT2」で示される期間を検出した結果として「1」を時間に関連付け、それ以外の期間には「0」を関連付けて記憶する。2012年11月30日においては「nct2」「cT3」で示される期間を検出した結果として「1」を時間に関連付け、それ以外の期間には「0」を関連付けて記憶する。ただし、判定結果と時間との関連付けは上記方法に限定されるものではなく、検出結果と時間とが判定できればよい。
ステップS803では、特定部202が現在の日付までの各時間(決められた時間Tsmplで決まる時間)において、停車中でかつ充放電を停止している期間の重複を検出する。続いて、各日付の同じ時間に、停車中でかつ充放電を停止している期間と重複している割合を求める。割合は、例えば、比率または百分率で表してもよい。以降、この割合を重複率と呼ぶ。
図9において2012年11月28日の23時59分までの場合には、「chgT0」「drvT1」「chgT11」で示される期間は停車中でかつ充放電を停止している期間と重複していないので重複率を「0%」と表す。「ncT0」「cT1」で示される期間は、停車中でかつ充放電を停止している期間であるので重複率を「100%」と表す。ただし、本例では2012年11月28日から記憶を開始しているので、他の日付の時間との重複を検出はしていないが、記憶を開始してから始めての時間の重複率は、停車中でかつ充放電を停止している期間であれば「100%」とし、それ以外の期間であれば「0%」に設定する。
図9において2012年11月29日の23時59分までの場合には、「chgT0」「chgT12」で示される期間と、停車中でかつ充放電を停止している期間と、が重複していないので、重複率は「0%」と表される。
「ncT1」で示される期間はすべての時間は、「ncT0」で示される期間と重複しているので、期間「ncT1」における重複率は「100%」と表される。
「drvT1」「drvT2」の17時59分までの期間と、停車中でかつ充放電を停止している期間と、は重複していないので、重複率は「0%」と表される。
「drvT1」「drvT2」の17時59分までの期間と、停車中でかつ充放電を停止している期間と、は重複していないので、重複率は「0%」と表される。
期間「cT1」「cT2」の18時〜19時59分の期間は、「cT1」のみが停車中でかつ充放電を停止している期間であるので、重複率は「50%」と表される。図9の期間「Tavg1」の重複率は「50%」と表される。
「cT2」で示される期間の20時〜22時の時間は、「cT1」で示される期間と重複しているので、期間「cT2」における重複率は「100%」と表される。
「chgT11」「chgT21」で示される期間と、停車中でかつ充放電を停止している期間と、は重複していないので、重複率は「0%」と表される。
「chgT11」「chgT21」で示される期間と、停車中でかつ充放電を停止している期間と、は重複していないので、重複率は「0%」と表される。
図9において2012年11月30日の23時59分までの場合には、「chgT0」「chgT12」「chgT22」で示される期間と、停車中でかつ充放電を停止している期間と、が重複していないので、重複率は「0%」と表される。
「ncT0」「ncT1」「ncT2」で示される期間はすべての時間が重複しているので、期間「ncT2」における重複率は「100%」と表される。
「drvT1」「drvT2」「drvT3」の17時59分までの期間と、停車中でかつ充放電を停止している期間と、は重複していないので、重複率は「0%」と表される。
「drvT1」「drvT2」「drvT3」の17時59分までの期間と、停車中でかつ充放電を停止している期間と、は重複していないので、重複率は「0%」と表される。
期間「cT1」の18時〜18時59分の期間は停車中でかつ充放電を停止している期間であるが、他の2つの期間「cT2」「cT3」の18時〜18時59分の期間は停車中でかつ充放電を停止している期間でないので、期間「cT3」における重複率は「33.3%」と表される。図9の「Tavg2」の重複率は「33.3%」と表される。
期間「cT1」「cT3」それぞれの19時〜19時59分の期間は停車中でかつ充放電を停止している期間であるが、期間「cT2」の19時〜19時59分の期間は停車中でかつ充放電を停止している期間でないので、重複率は「66.6%」と表される。図9の「Tavg3」の重複率は「66.6%」と表される。
「cT1」「cT2」「cT3」で示される期間は19時〜22時の時間ですべて重複しているので、期間「cT2」における重複率は「100%」と表される。
「chgT11」「chgT21」「chgT31」で示される期間と、停車中でかつ充放電を停止している期間と、は重複していないので、重複率は「0%」と表される。
「chgT11」「chgT21」「chgT31」で示される期間と、停車中でかつ充放電を停止している期間と、は重複していないので、重複率は「0%」と表される。
ステップS804では、特定部202が求めた最新の日付の時間に対応する重複率を参照して、決められた閾値より大きい重複率を検出し、クロス制御を用いたセルバランス実行期間を特定する。
図9に示すように2012年11月30日の23時59分までが記憶されている場合に、決められた閾値が例えば66.6%であるとすると、図9の期間「Tc1」により示される7時〜8時と、「Tc2」により示される19時〜21時59分と、でクロス制御を用いたセルバランス処理を実行する期間(重複期間)として特定する。
図8に示したクロス制御を用いたセルバランス処理を実行する期間を特定する処理により、クロス制御を用いたセルバランス処理を実行する期間を推定する精度が向上できる。その結果、電池が充放電を停止している期間以外でクロス制御を用いたセルバランス処理を行うことも抑止できるため、電池電圧の均等化の精度を向上させることができる。
また、複数の日数の利用状況情報を利用して重複率を求めて、クロス制御を用いたセルバランス処理実行可能期間を特定することで、特定する期間の誤差を小さくできる。例えば、停車中でかつ充放電を停止していない期間が10日のうち1日あったとしても、重複率が90%になるので、今後も停車中でかつ充放電を停止するだろうと推定し、セルバランス処理実行可能期間として特定する。
また、クロス制御を用いたセルバランス処理をすることにより電圧を均等にする時間を短くできる。
なお、図8に示した処理では2012年11月28日〜2012年11月30日の3日について説明をしたが、3日に限定されるものではなく、例えば直近の1週間についてクロス制御を用いたセルバランス処理を実行する期間を求めてもよい。
なお、図8に示した処理では2012年11月28日〜2012年11月30日の3日について説明をしたが、3日に限定されるものではなく、例えば直近の1週間についてクロス制御を用いたセルバランス処理を実行する期間を求めてもよい。
また、図8に示した処理では日付ごとにクロス制御を用いたセルバランス処理を実行する期間を特定する例を示したが、同じ曜日を対象として、曜日ごとにクロス制御を用いたセルバランス処理を実行する期間を特定してもよい。
また、図8に示した処理では重複率を用いて、クロス制御を用いたセルバランス処理を実行する期間を特定したが、重複率を用いないで単に重複している期間を、クロス制御を用いたセルバランス処理を実行する期間としてもよい。
また、決められた閾値は、決められた日数以上になると、日数に応じて閾値を変更し、変更した閾値を用いて、クロス制御を用いたセルバランス処理を実行する期間を特定してもよい。
また、重複期間が、クロス制御を用いたセルバランス処理を実行する期間より長い場合に、クロス制御を用いたセルバランス処理を実行する期間として特定してもよい。クロス制御を用いたセルバランス処理を途中で停止することを抑止することができる。その結果、電池電圧の均等化の精度を向上させることができる。
また、図8、図9に示したクロス制御を用いたセルバランス実行期間を特定する方法のように、複数の日数の利用状況情報を利用してクロス制御を用いたセルバランス処理実行可能期間を特定することに限らず、1日の利用状況情報を利用して特定してもよい。さらに、クロス制御を用いたセルバランス処理を実行する期間より長い場合に、クロス制御を用いたセルバランス処理を実行する期間として特定してもよい。 また、電池の電圧により決定されるクロス制御を用いたセルバランス処理を実行する期間より短い、停車中でかつ充放電を停止している期間は、クロス制御を用いたセルバランス処理を実行する期間としなくてもよい。その結果、クロス制御を用いたセルバランス処理を途中で停止することを抑止することができる。その結果、電池電圧の均等化の精度を向上させることができる。
また、車両を稼動させるまでに精度よく電池電圧を均等にすることができるため、車両の稼働時間を延ばすことができる。
また、本発明は、上記実施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。
また、本発明は、上記実施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。
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、
201 生成部、
202 特定部、
203 処理部、
401 利用状況情報、
L1、L2、L3 コイル、
SW1、SW2、SW3、SW4、SW5、SW6、SW7 スイッチ、
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、
201 生成部、
202 特定部、
203 処理部、
401 利用状況情報、
L1、L2、L3 コイル、
SW1、SW2、SW3、SW4、SW5、SW6、SW7 スイッチ、
Claims (8)
- 車両の利用状況を示す情報と日時とを関連付けて利用状況情報を生成して記憶部に記憶する生成部と、
前記利用状況情報を参照して、前記車両が停車をしていて、かつ前記電池が充放電を停止している期間を、特定する特定部と、
現在の時間が特定した前記期間内であるときに、前記車両が停車をしていて、かつ前記電池が充放電を停止していることを検出すると、前記電池各々の電圧を均等にするセルバランス回路にセルバランス処理を実行させる処理部と、
を備えることを特徴とする電圧均等化装置。 - 前記処理部は、
前記電池の間でエネルギーを移動させて、前記電池各々の電圧が均等になっても、前記セルバランス処理を停止せず、前記電池の電圧の大小関係が逆転したのち、前記セルバランス処理の開始時に推定した分極の影響によりズレる電圧になるまで、前記セルバランス処理を続ける、クロス制御を用いた前記セルバランス処理を実行させることを特徴とする請求項1に記載の電圧均等化装置。 - 前記特定部は、
前記利用状況情報を参照して、前記車両が停車をしていて、かつ前記電池が充放電を停止している期間を検出し、前記期間が重なる重複期間を特定し、
前記処理部は、
現在の時間が特定した前記重複期間内であるときに、前記セルバランス回路に前記クロス制御を用いた前記セルバランス処理を実行させる、
ことを特徴とする請求項2に記載の電圧均等化装置。 - 前記特定部は、
前記電池の電圧により決定される前記セルバランス処理を実行する期間より長い前記重複期間を特定し、
前記処理部は、
現在の時間が特定した前記セルバランス処理を実行する期間より長い前記重複期間内であるときに、前記車両が停車をしていて、かつ前記電池が充放電を停止していることを検出すると、前記セルバランス回路に前記クロス制御を用いた前記セルバランス処理を実行させる、
ことを特徴とする請求項3に記載の電圧均等化装置。 - コンピュータが、
車両の利用状況を示す情報と日時とを関連付けて利用状況情報を生成して記憶部に記憶し、
前記利用状況情報を参照して、前記車両が停車をしていて、かつ前記電池が充放電を停止している期間を、特定し、
現在の時間が特定した前記期間内であるときに、前記車両が停車をしていて、かつ前記電池が充放電を停止していることを検出すると、前記車両の電池の電圧を均等にするセルバランス回路にセルバランス処理を実行させる、
処理を実行することを特徴とする電圧均等化方法。 - 前記電池の間でエネルギーを移動させて、前記電池各々の電圧が均等になっても、前記セルバランス処理を停止せず、前記電池の電圧の大小関係が逆転したのち、前記セルバランス処理の開始時に推定した分極の影響によりズレる電圧になるまで、前記セルバランス処理を続けるクロス制御を、前記セルバランス処理に用いることを特徴とする請求項5に記載の電圧均等化方法。
- 複数の前記期間が重なる重複期間を特定し、
現在の時間が特定した前記重複期間内であるときに、前記セルバランス回路に前記クロス制御を用いた前記セルバランス処理を実行させる、
処理を前記コンピュータが実行することを特徴とする請求項6に記載の電圧均等化方法。 - 前記電池の電圧により決定される前記クロス制御を用いた前記セルバランス処理を実行する期間より長い前記重複期間を特定し、
現在の時間が特定した前記クロス制御を用いた前記セルバランス処理を実行する期間より長い前記重複期間内であるときに、前記セルバランス回路に前記クロス制御を用いた前記セルバランス処理を実行させる、
処理を前記コンピュータが実行することを特徴とする請求項7に記載の電圧均等化方法。
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JP2013045311A JP2014176158A (ja) | 2013-03-07 | 2013-03-07 | 電圧均等化装置および電圧均等化方法 |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN108099636A (zh) * | 2017-11-23 | 2018-06-01 | 朱颖 | 一种电池组均衡及保护的装置和方法 |
JPWO2019150836A1 (ja) * | 2018-01-30 | 2020-11-26 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 車両用電源システム、管理装置 |
-
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CN108099636A (zh) * | 2017-11-23 | 2018-06-01 | 朱颖 | 一种电池组均衡及保护的装置和方法 |
CN108099636B (zh) * | 2017-11-23 | 2021-04-06 | 朱颖 | 一种电池组均衡及保护的装置和方法 |
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