JP2014176184A - Voltage equalization device, and voltage equalization method - Google Patents
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Abstract
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及び電圧均等化方法に関する。 The present invention relates to a voltage equalizing apparatus and a voltage equalizing method for equalizing the voltages of a plurality of batteries.
従来、複数の電池の電圧を均等にするセルバランス処理として、パッシブ型のセルバランス処理が採用されている。パッシブ型のセルバランス処理は、複数の電池の電圧を最も低い電圧の電池に揃えるよう、最も低い電圧の電池以外の電池を放電させるものである。しかし、このパッシブ型のセルバランス処理は、外部の充電器から複数の電池に充電を行っている場合は、放電を行うことができないため、各電池の電圧を均等化することは困難である。 Conventionally, passive cell balance processing has been employed as cell balance processing for equalizing the voltages of a plurality of batteries. The passive cell balancing process is to discharge batteries other than the battery with the lowest voltage so that the voltages of the plurality of batteries are aligned with the battery with the lowest voltage. However, in this passive cell balance process, when a plurality of batteries are charged from an external charger, it is difficult to discharge the batteries, and it is difficult to equalize the voltages of the batteries.
関連する技術として、複数のセルを直列に接続して成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下記の特許文献1等によって知られている。また、最適なタイミングで均等充電を行うバッテリ充電装置が下記の特許文献2等によって知られている。また、充電予約を可能とする車両用充電予約システムが下記の特許文献3等によって知られている。
As a related technique, a charge state equalization apparatus that equalizes the charge state of each cell for an assembled battery formed by connecting a plurality of cells in series is known from
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、アクティブ型のセルバランス処理におけるクロス制御で用いられるオフセット電圧を簡易にかつ精度良く求める電圧均等化装置及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 voltage equalization apparatus and a voltage equalization method for easily and accurately obtaining an offset voltage used in cross control in active cell balance processing. For the purpose.
実施の態様のひとつである電圧均等化装置は、電圧計測部、時間計測部、制御部を有している。電圧計測部は、第1及び第2の電池の電圧を計測する。時間計測部は、第1及び第2の電池の電圧を均等にするセルバランス処理が開始されると、該開始の時点から経過時間の計測を開始する。 A voltage equalization apparatus which is one embodiment includes a voltage measurement unit, a time measurement unit, and a control unit. The voltage measuring unit measures the voltages of the first and second batteries. When the cell balance process for equalizing the voltages of the first and second batteries is started, the time measuring unit starts measuring the elapsed time from the start time.
制御部は、クロス制御を行うセルバランス処理の実行を制御する。また、制御部は、セルバランス処理を開始した後、第1の電池の電圧と第2の電池の電圧とが一致したと判定される電圧範囲になるまでの経過時間であるクロス時間を計測する。 The control unit controls execution of cell balance processing that performs cross control. In addition, the control unit measures a cross time, which is an elapsed time until the voltage range in which it is determined that the voltage of the first battery and the voltage of the second battery match after starting the cell balance process. .
続いて、制御部は、クロス時間とクロス制御の実行を停止させるオフセット電圧とを対応付けて記憶しているオフセット電圧情報テーブルを参照し、計測したクロス時間に対応するオフセット電圧を特定する。続いて、制御部は、第1及び第2の電池の平均電圧と、第1又は第2の電池の電圧との電圧差が、特定したオフセット電圧に達すると、クロス制御の実行を停止させる。 Subsequently, the control unit specifies an offset voltage corresponding to the measured cross time with reference to an offset voltage information table in which the cross time and the offset voltage for stopping execution of the cross control are stored in association with each other. Subsequently, the control unit stops the execution of the cross control when the voltage difference between the average voltage of the first and second batteries and the voltage of the first or second battery reaches the specified offset voltage.
更に、第1又は第2の電池の分極完全解消時間で変化する変化電圧である総分極電圧に対する、第1又は第2の電池の分極解消時の分極変化電圧の比率を、分極補正係数として算出し、該分極補正係数を、第1又は第2の電池の分極解消時の経過時間と対応付けて分極補正係数テーブルに格納し、該分極補正係数テーブルを記憶部に保持しておく。 Further, the ratio of the polarization change voltage at the time of depolarization of the first or second battery to the total polarization voltage, which is a change voltage that changes with the complete polarization elimination time of the first or second battery, is calculated as a polarization correction coefficient. Then, the polarization correction coefficient is stored in the polarization correction coefficient table in association with the elapsed time when the polarization of the first or second battery is released, and the polarization correction coefficient table is held in the storage unit.
制御部は、クロス制御の実行の停止後から該第1及び第2の電池が使用されるまでの予測停止中時間から、第1又は第2の電池の分極解消時の経過時間を推定し、該分極解消時の経過時間に対応する分極補正係数を、前記分極補正係数テーブルを参照して特定し、該分極補正係数を前記オフセット電圧に乗じて補正したオフセット電圧を、クロス制御の実行を停止させるオフセット電圧として算出する。 The control unit estimates the elapsed time at the time of depolarization of the first or second battery from the predicted stoppage time after the execution of the cross control is stopped until the first and second batteries are used, The polarization correction coefficient corresponding to the elapsed time when the polarization is eliminated is specified with reference to the polarization correction coefficient table, and the execution of cross control is stopped for the offset voltage corrected by multiplying the polarization correction coefficient by the offset voltage. This is calculated as the offset voltage.
実施の態様によれば、アクティブ型のセルバランス処理のクロス制御で用いるオフセット電圧を簡易に、かつ、電池の使用状況に合わせて精度良く求めることができるという効果を奏する。 According to the embodiment, there is an effect that the offset voltage used in the cross control of the active type cell balance process can be easily obtained with high accuracy in accordance with the use state of the battery.
従来のアクティブ型のセルバランス処理による電池電圧の均等化に要する時間よりも短時間で電池電圧を均等化する方法として、クロス制御を行うセルバランス処理(以下、「クロス制御セルバランス処理」ともいう)が提案されている。 As a method of equalizing the battery voltage in a shorter time than the time required for equalizing the battery voltage by the conventional active cell balance process, a cell balance process for performing cross control (hereinafter also referred to as “cross control cell balance process”). ) Has been proposed.
従来のアクティブ型のセルバランス処理において、電池電圧の均等化に要する時間が短縮されない1つの要因として、セルバランス処理により均等化した電池電圧に、電池特性の一つである分極の影響によりズレが生じることが挙げられる。 In the conventional active type cell balance processing, as one factor that the time required for equalizing the battery voltage is not shortened, the battery voltage equalized by the cell balance processing is shifted by the influence of polarization which is one of the battery characteristics. To occur.
従来はこの電池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、電池電圧が均等になるまでに長時間を要していた。なお、ここで「分極」とは、電池の化学反応に因るもののほかに内部抵抗に因る影響も含めた、標準電極電位からのズレを意味するものとする。 Conventionally, in order to eliminate this battery voltage deviation, the cell balance process was repeatedly performed until the influence of polarization disappeared, and thus it took a long time for the battery voltages to be equalized. Here, the term “polarization” means a deviation from the standard electrode potential, including the influence due to the internal resistance in addition to the chemical reaction of the battery.
クロス制御は、セルバランス処理の過程で電池電圧が均等になった後もセルバランス処理を停止せず、分極の影響によるズレの電圧を推定し、該ズレの電圧になるまでセルバランス処理を継続して実施することにより、従来よりも電池電圧を均等にする時間を短縮するものである。 Cross control does not stop the cell balance process even after the battery voltage becomes equal in the process of cell balance process, estimates the voltage shift due to the influence of polarization, and continues the cell balance process until it reaches the voltage As a result, the time for equalizing the battery voltage is shortened as compared with the prior art.
ここで、クロス制御におけるズレの電圧とは、充電される電池の場合、電池の平均電圧に、推定した分極の影響によるズレの電圧(オフセット電圧)を加算した電圧である。また、放電される電池の場合、電池の平均電圧から、推定した分極の影響によるズレの電圧(オフセット電圧)を減算した電圧である。 Here, in the case of a battery to be charged, the deviation voltage in the cross control is a voltage obtained by adding a deviation voltage (offset voltage) due to the estimated polarization effect to the average voltage of the battery. In the case of a discharged battery, it is a voltage obtained by subtracting a deviation voltage (offset voltage) due to the estimated polarization effect from the average voltage of the battery.
しかしながら、分極の影響によるズレの電圧であるオフセット電圧を精度よく推定することは簡易なことではなく、簡易に精度よくオフセット電圧を推定する手法が要望されている。 However, it is not easy to accurately estimate the offset voltage, which is a deviation voltage due to the influence of polarization, and a method for easily and accurately estimating the offset voltage is desired.
そのような状況下で、セルバランス処理の開始時から電池電圧が均等になるまでの経過時間であるクロス時間とオフセット電圧とに相関があることを発見した本発明者は、本実施形態においてこの相関を用いて簡易に精度よくオフセット電圧を推定する手法を提供する。以下図面を参照して、実施形態について詳細を説明する。 Under such circumstances, the present inventor found that there is a correlation between the offset time and the cross time, which is the elapsed time from the start of the cell balance process until the battery voltage becomes equal. Provided is a method for easily and accurately estimating an offset voltage using correlation. Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、一実施形態の電圧均等化装置の構成例を示す。図1に示す電圧均等化装置の構成例は、組電池に対するセルバランス回路を備える。組電池は、複数の電池3a〜3dが直列に接続されている。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。
FIG. 1 shows a configuration example of a voltage equalization apparatus according to an embodiment. The configuration example of the voltage equalization apparatus illustrated in FIG. 1 includes a cell balance circuit for the assembled battery. In the assembled battery, a plurality of
図1に示すアクティブ方式のセルバランス回路では、スイッチSW1〜SW6のオン/オフを、制御部1によるパルス幅変調(PWM:Pulse Width Modulation)により制御し、電池3a〜3dの隣接する電池間で、コイルL1〜L3の1つを介して電流を充放電させ、各電池3a〜3dの電圧を均等にする。
In the cell balance circuit of the active system shown in FIG. 1, the on / off of the switches SW1 to SW6 is controlled by pulse width modulation (PWM) by the
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)を用いて構成することができる。記憶部2には、例えばRead Only Memory(ROM)、Random Access Memory(RAM)などのメモリ素子やハードディスク等を適宜用いることができる。なお、記憶部2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、セルバランス処理の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とすることができる。二次電池は、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とすることができる。なお、図1では4つの電池を示しているが、本実施形態の電圧均等化装置は、4つの電池を対象としたものに限定されるものではない。
The
電圧計測部4a〜4dには、それぞれ各電池3a〜3dの電圧を計測する、例えば、電圧計や電圧センサなどが用いられる。各電圧計測部4a〜4dが計測した電圧は、制御部1に出力される。各電流計測部5a〜5dは、各電池3a〜3dの電流を計測する、例えば、電流計や電流センサなどが用いられる。電流計測部5a〜5dが計測した電流は、制御部1に出力される。
For the
なお、図1の構成例では、電池3a〜3dの各々に流れる電流を、図示の位置に設けた電流計測部5a〜5dで計測して求めているが、電池3a〜3dの各々に流れる電流の求め方は、図1の構成例に限定されるものではない。例えば、他の構成例として、電池3a〜3dの各々の負極側に直列に各電流計を接続して、電池3a〜3dの各々に流れる電流を計測して求めてもよい。
In the configuration example of FIG. 1, the current flowing through each of the
コイルL1〜L3及びスイッチSW1〜SW7は、直列接続された隣接する2つの電池の各組において、一方の電池から他方の電池へ電流を充放電させるために用いられる。直列接続された隣接する2つの電池の組の一方の電池から、スイッチSW1〜SW7の1つを介して放電させた電流は、コイルL1〜L3の1つに一旦蓄積される。該コイルL1〜L3の1つに蓄積された電流は、直列接続された隣接する2つの電池の組の他方の電池へ、スイッチSW1〜SW7の1つを介して充電される。スイッチSW1〜SW7は、例えば、MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)やリレーを用いることができる。 The coils L1 to L3 and the switches SW1 to SW7 are used to charge and discharge current from one battery to the other battery in each set of two adjacent batteries connected in series. A current discharged from one battery of a set of two adjacent batteries connected in series through one of the switches SW1 to SW7 is temporarily stored in one of the coils L1 to L3. The current accumulated in one of the coils L1 to L3 is charged via one of the switches SW1 to SW7 to the other battery in the set of two adjacent batteries connected in series. For example, MOSFETs (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistors) and relays can be used for the switches SW1 to SW7.
ここで、図1の電圧均等化装置のセルバランス回路の構成について説明する。電圧均等化装置のセルバランス回路では、各電圧計測部4a〜4dが各電池3a〜3dの両端に接続される。また、スイッチSW7の一方の端子は、負荷側又は外部電力源側に接続され、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る。
Here, the configuration of the cell balance circuit of the voltage equalization apparatus in FIG. 1 will be described. In the cell balance circuit of the voltage equalizing apparatus, the
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る。電池3aの負極端子は、電池3bの正極端子と電流計測部5bの一方の端子とに接続される。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る。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 other terminal of the
電池3bの負極端子は、電池3cの正極端子と電流計測部5cの一方の端子とに接続される。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る。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の負極端子は、電池3dの正極端子と電流計測部5dの一方の端子とに接続される。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る。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。電池3dの負極端子は、負荷側又は外部電力源側に接続される。
The negative terminal of the
電圧均等化装置及び電圧均等化方法の実施形態1について、図2〜図5を参照して説明する。図2は、直列接続された隣接する電池の一組であり、一例として放電させる電池3bと充電させる電池3aとを示している。図3は、クロス制御の実行時における電池電圧の変化を示している。図4は、実施形態1におけるクロス制御セルバランス処理の動作フローの例を示している。図5は、オフセット電圧情報テーブルの一例を示している。
図4の動作フローにおいて制御部1は、ステップS401によりセルバランス処理の開始前に電池3aの電圧Vc及び電池3bの電圧Vdを取得し、電池3aの電圧Vcと電池3bの電圧Vdとの電圧差V1を求める。
In the operation flow of FIG. 4, the
ステップS402では、電圧差V1が所定の閾値Vth以上であるか否かを判定する。電圧差V1が閾値Vth以上である場合(Yesの場合)にステップS403に移行し、閾値Vthより小さい場合(Noの場合)は、電池3a,3bの電圧は均等であると判定し、ステップS402に移行する。所定の閾値Vthは、セルバランス処理を開始するか否かを判定するための閾値である。
In step S402, it is determined whether or not the voltage difference V1 is greater than or equal to a predetermined threshold value Vth. When the voltage difference V1 is greater than or equal to the threshold value Vth (Yes), the process proceeds to step S403. When the voltage difference V1 is smaller than the threshold value Vth (No), it is determined that the voltages of the
ステップS403では、セルバランス処理を開始する。セルバランス処理では、スイッチSW2をオン、スイッチSW1をオフにして、電池3bからコイルL1に電流を流し、次に、スイッチSW1をオン、スイッチSW2をオフにして、コイルL1から電池3aに電流を流して、一定電流が電池3bから電池3aに流れるように制御する。上述のスイッチSW1,SW2のオン/オフ制御を、図3のセルバランス処理開始時点t0から、電池3a,3bの電圧が略均等となる時点t1まで実施する。
In step S403, cell balance processing is started. In the cell balance process, the switch SW2 is turned on, the switch SW1 is turned off, and a current is supplied from the
図4のステップS404では、セルバランス処理の開始時点からの経過時間の計測を開始する。図3の例では、該経過時間の計測の開始時点はt0である。ステップS405では、セルバランス処理の開始後の電池3a,3bの電圧の電圧差V2を求める。図3の例では、該電圧差V2を時点t0から時点t1までの期間において求める。
In step S404 in FIG. 4, the measurement of the elapsed time from the start time of the cell balance process is started. In the example of FIG. 3, the start time of the elapsed time measurement is t0. In step S405, the voltage difference V2 between the voltages of the
ステップS406では、電圧差V2が所定の電圧範囲Vrng内であるか否かを判定し、電圧範囲Vrng内である場合(Yesの場合)にステップS407に移行する。電圧差V2が電圧範囲Vrng外の場合(Noの場合)に、電池3a,3bの電圧が略一致していないと判定し、ステップS404に移行し、電池3a,3bの電圧が略一致したと判定される電圧範囲Vrng内になるまで経過時間を計測しながらセルバランス処理を継続する。
In step S406, it is determined whether or not the voltage difference V2 is within the predetermined voltage range Vrng. If it is within the voltage range Vrng (in the case of Yes), the process proceeds to step S407. When the voltage difference V2 is outside the voltage range Vrng (in the case of No), it is determined that the voltages of the
ステップS407では、セルバランス処理の開始時点t0から、電池3a,3bの電圧が略一致したと判定された時点t1まで計測した経過時間を、クロス時間Tclsとして取得する。図3の例では、クロス時間Tclsは時点t1で取得される。
In step S407, the elapsed time measured from the start time t0 of the cell balance process to the time t1 when it is determined that the voltages of the
ステップS408では、取得されたクロス時間Tclsを用いてオフセット電圧Vofsを特定する。オフセット電圧Vofsの特定は、予め設定されたオフセット電圧情報テーブルを参照して、取得したクロス時間Tclsに対応するオフセット電圧を特定する。オフセット電圧情報テーブルは、クロス時間Tclsと、クロス制御セルバランス処理を停止させるオフセット電圧Vofsと、を対応付けたテーブルである。 In step S408, the offset voltage Vofs is specified using the acquired cross time Tcls. The offset voltage Vofs is specified by referring to a preset offset voltage information table and specifying the offset voltage corresponding to the acquired cross time Tcls. The offset voltage information table is a table in which the cross time Tcls and the offset voltage Vofs for stopping the cross control cell balance process are associated with each other.
図5は、オフセット電圧情報テーブルの一例を示す。図5に示すように、オフセット電圧情報テーブル501は、例えば10秒毎のクロス時間Tclsを格納し、各クロス時間Tclsに対応するオフセット電圧Vofsを、各クロス時間Tclsに対応付けて格納している。 FIG. 5 shows an example of the offset voltage information table. As shown in FIG. 5, the offset voltage information table 501 stores, for example, cross times Tcls every 10 seconds, and stores offset voltages Vofs corresponding to the cross times Tcls in association with the cross times Tcls. .
本例では、各クロス時間Tclsとして、10,20,30,40,50,60,・・・1800,1810,1820,1830・・・が格納されている。オフセット電圧Vofsには、各クロス時間Tclsに応じてクロス制御を停止させるオフセット電圧Vofs_10,Vofs_20,Vofs_30,Vofs_40,Vofs_50,Vofs_60・・・Vofs_1800,Vofs_1810,Vofs_1820,Vofs_1830・・・が、各クロス時間Tclsに対応付けて格納されている。オフセット電圧情報テーブル501の格納情報は、実験又はシミュレーションなどにより求め、予め記憶部2に記憶させておく。
In this example, 10, 20, 30, 40, 50, 60,... 1800, 1810, 1820, 1830... Are stored as each cross time Tcls. The offset voltage Vofs includes offset voltages Vofs_10, Vofs_20, Vofs_30, Vofs_40, Vofs_50, Vofs_60... Vofs_1800, Vofs_1810, Vofs_1820, Vofs_1820,. Are stored in association with each other. Information stored in the offset voltage information table 501 is obtained by experiments or simulations and stored in the
図4のステップS409では、時点t1で電池3aと電池3bの電圧の大小関係が逆転した後の、電池3a,3bの電圧の平均電圧Vavgと、電池3a又は電池3bの何れか一方の電圧と、の電圧差V3を求める。図3の例では、電池3aの電圧と平均電圧Vavgとの差を電圧差V3として求めている。
In step S409 of FIG. 4, after the magnitude relationship between the voltages of the
ステップS410では、電圧差V3が特定したオフセット電圧Vofs以上であるか否かを判定し、電圧差V3が該オフセット電圧Vofs以上(V3≧Vofs)である場合(Yesの場合)にステップS411に移行する。電圧差V3が該オフセット電圧Vofsより小さい場合(Noの場合)にステップS409に移行し、電池3a,3bの電圧差V3が該オフセット電圧Vofs以上になるまで、クロス制御セルバランス処理を継続する。ステップS411では、クロス制御セルバランス処理を停止させる。
In step S410, it is determined whether or not the voltage difference V3 is equal to or greater than the specified offset voltage Vofs. If the voltage difference V3 is equal to or greater than the offset voltage Vofs (V3 ≧ Vofs) (Yes), the process proceeds to step S411. To do. When the voltage difference V3 is smaller than the offset voltage Vofs (in the case of No), the process proceeds to step S409, and the cross control cell balance process is continued until the voltage difference V3 between the
実施形態1によれば、クロス制御セルバランス処理で用いるオフセット電圧を簡易に求めることができる。また、クロス制御を行うため、セルバランス処理時間を短縮することができる。 According to the first embodiment, the offset voltage used in the cross control cell balance process can be easily obtained. Further, since the cross control is performed, the cell balance processing time can be shortened.
次に実施形態2について、図2、図3、図6〜図8を参照して説明する。図6は、実施形態2の動作フローの例を示す。クロス制御セルバランス処理が行われる2つの電池は、充電側と放電側とに分かれる。実施形態2では、クロス制御セルバランス処理を、充電側又は放電側で行う。或いは充電側及び放電側で行い、どちらかの電圧が先にオフセット電圧に達した時点でクロス制御セルバランス処理を終了するようにしても良い。
Next,
充電が行われている電池に対しては、記憶部2に記憶されている後述する充電時オフセット電圧情報テーブルを用いてオフセット電圧を特定する。放電が行われている電池に対しては、記憶部2に記憶されている後述する放電時オフセット電圧情報テーブルを用いてオフセット電圧を特定する。
For a battery that is being charged, an offset voltage is specified using a charging offset voltage information table, which will be described later, stored in the
図6のステップS601〜ステップS606に示す処理は、実施形態1の図4のステップS401〜ステップS406の処理と同様であるので、重複した説明は省略する。実施形態2のステップS607では、制御部1は、充放電情報、クロス時間Tcls、クロス制御セルバランス処理の開始時の充電率を取得する。
The processes shown in steps S601 to S606 in FIG. 6 are the same as the processes in steps S401 to S406 in FIG. In step S607 of the second embodiment, the
充放電情報は、電池3a,3bが充電側であるか放電側であるかを示す情報である。充電率は、クロス制御セルバランス処理の開始時の電池3a又は電池3bの、満充電容量に対する残容量の比率(充電率)を示す値であるSOC(State of Charge)等である。
The charge / discharge information is information indicating whether the
ステップS608では、充電側の場合に充電時オフセット電圧情報テーブルを用いてオフセット電圧Vofsを特定し、放電側の場合に放電時オフセット電圧情報テーブルを用いてオフセット電圧Vofsを特定する。 In step S608, the offset voltage Vofs is specified using the charging offset voltage information table for the charging side, and the offset voltage Vofs is specified using the discharging offset voltage information table for the discharging side.
図7は、充電時オフセット電圧情報テーブルの格納情報の一例を示す。図7に示すように、充電時オフセット電圧情報テーブル701は、クロス時間Tclsと、該クロス時間Tclsに対応するオフセット電圧Vofsとを、クロス制御セルバランス処理の開始時の充電率毎に対応付けて格納している。 FIG. 7 shows an example of information stored in the charging offset voltage information table. As shown in FIG. 7, the charging offset voltage information table 701 associates the cross time Tcls and the offset voltage Vofs corresponding to the cross time Tcls for each charging rate at the start of the cross control cell balance process. Storing.
本例では、クロス制御セルバランス処理の開始時の充電率(SOC)が、0[%],10[%],20[%],・・・90[%],100[%]のときのそれぞれについて、クロス時間Tclsに対応したオフセット電圧Vofsを格納している。クロス時間Tclsとして図7の例では、10,20,30,40,50,60,・・・1800,1810,1820,1830・・・・の各時間を格納している。 In this example, the charge rate (SOC) at the start of the cross control cell balance process is 0 [%], 10 [%], 20 [%],... 90 [%], 100 [%]. For each, an offset voltage Vofs corresponding to the cross time Tcls is stored. In the example of FIG. 7, each time of 10, 20, 30, 40, 50, 60,..., 1800, 1810, 1820, 1830,.
図7のSOC=0[%]のオフセット電圧Vofsには、各クロス時間Tcls、10,20,30,40,50,60,・・・1800,1810,1820,1830に対応付けて、充電側の場合の充電率0%のときのオフセット電圧を示す情報Vofs0_10_c,Vofs0_20_c,Vofs0_30_c,Vofs0_40_c,Vofs0_50_c,Vofs0_60_c,・・・Vofs0_1800_c,Vofs0_1810_c,Vofs0_1820_c,Vofs0_1830_c・・・・が格納されている。 The offset voltage Vofs with SOC = 0 [%] in FIG. 7 is associated with each cross time Tcls, 10, 20, 30, 40, 50, 60,..., 1800, 1810, 1820, 1830, on the charging side. Vofs0_10_c, Vofs0_20_c, Vofs0_30_c, Vofs0_40_c, Vofs0_50_c, Vofs0_60_c,... Vofs0_1_80_c,...
図7のSOC=10[%]オフセット電圧Vofsには、各クロス時間Tclsに対応付けて、充電側の場合の充電率10%のときのオフセット電圧を示す情報Vofs10_10_c,Vofs10_20_c,Vofs10_30_c,Vofs10_40_c,Vofs10_50_c,Vofs10_60_c,・・・Vofs10_1800_c,Vofs10_1810_c,Vofs10_1820_c,Vofs10_1830_c・・・が格納されている。 In the SOC = 10 [%] offset voltage Vofs in FIG. 7, information Vofs10_10_c, Vofs10_20_c, Vofs10_30_c, Vofs10_40_c, and Vofs10_50_c indicating the offset voltage when the charging rate is 10% in the case of the charging side in association with each cross time Tcls. , Vofs10_60_c,... Vofs10_1800_c, Vofs10_1810_c, Vofs10_1820_c, Vofs10_1830_c,.
図7の充電時オフセット電圧情報テーブルには、SOC=20[%]以上のオフセット電圧Vofsについて、同様に、各クロス時間Tclsに対応付けられた、充電中の場合の各充電率に対応したオフセット電圧が格納されている。 In the offset voltage information table at the time of charging in FIG. 7, the offset voltage Vofs of SOC = 20 [%] or more is similarly associated with each cross time Tcls, and the offset corresponding to each charging rate during charging. The voltage is stored.
図8は、放電時オフセット電圧情報テーブルの格納情報の一例を示す。図8に示すように、放電時オフセット電圧情報テーブル801は、クロス時間Tclsと、クロス時間Tclsに対応するオフセット電圧Vofsとを、クロス制御を行うセルバランス処理の開始時の充電率毎に格納している。 FIG. 8 shows an example of information stored in the discharge offset voltage information table. As shown in FIG. 8, the discharge offset voltage information table 801 stores the cross time Tcls and the offset voltage Vofs corresponding to the cross time Tcls for each charging rate at the start of the cell balance process for performing the cross control. ing.
本例では、クロス制御を行うセルバランス処理の開始時の充電率が、SOC=0[%]、SOC=10[%]、SOC=20[%]、・・・「SOC=90[%]、SOC=100[%]のそれぞれについて、クロス時間Tclsに対応したオフセット電圧Vofs」を格納している。クロス時間Tclsとしては、経過時間を示す情報10,20,30,40,50,60,・・・1800,1810,1820,1830・・・が格納されている。
In this example, the charge rate at the start of the cell balance process for performing the cross control is SOC = 0 [%], SOC = 10 [%], SOC = 20 [%],... "SOC = 90 [%] , SOC = 100 [%], the offset voltage Vofs corresponding to the cross time Tcls ”is stored. As the cross time Tcls,
図8のSOC=0[%]オフセット電圧Vofsには、各クロス時間Tcls(10,20,30,40,50,60,・・・1800,1810,1820,1830)に対応付けて、放電側の場合の充電率0%のときのオフセット電圧Vofs0_10_d,Vofs0_20_d,Vofs0_30_d,Vofs0_40_d,Vofs0_50_d,Vofs0_60_d,・・・Vofs0_1800_d,Vofs0_1810_d,Vofs0_1820_d,Vofs0_1830_d・・・が格納されている。 The SOC = 0 [%] offset voltage Vofs in FIG. 8 is associated with each cross time Tcls (10, 20, 30, 40, 50, 60,... 1800, 1810, 1820, 1830), and is on the discharge side. In this case, offset voltages Vofs0_10_d, Vofs0_20_d, Vofs0_30_d, Vofs0_40_d, Vofs0_50_d, Vofs0_60_d,...
図8の放電時オフセット電圧情報テーブルには、SOC=10[%]以上のオフセット電圧Vofsについて、同様に、各クロス時間Tclsに対応付けられた、放電中の場合の各充電率に対応したオフセット電圧が格納されている。 In the offset voltage information table at the time of discharge in FIG. 8, the offset voltage Vofs of SOC = 10 [%] or more is similarly associated with each cross time Tcls, and the offset corresponding to each charging rate during discharging. The voltage is stored.
充電時オフセット電圧情報テーブル701及び放電時オフセット電圧情報テーブル801の格納情報は、例えば、実験又はシミュレーションにより求め、予め記憶部2に記憶させておく。
The information stored in the charging offset voltage information table 701 and the discharging offset voltage information table 801 is obtained by, for example, experiments or simulations, and stored in the
図6のステップS609〜ステップS611に示す処理は、実施形態1の図4のステップS409〜ステップS411の処理と同様であるので、重複した説明は省略する。実施形態2によれば、クロス制御セルバランス処理で用いるオフセット電圧を、簡易に精度よく求めることができる。また、クロス制御を行っているためセルバランス処理時間を短縮することができる。 The processes shown in steps S609 to S611 of FIG. 6 are the same as the processes of steps S409 to S411 of FIG. According to the second embodiment, the offset voltage used in the cross control cell balance process can be easily and accurately obtained. Further, since the cross control is performed, the cell balance processing time can be shortened.
次に、実施形態3について、図2、図3、図9、図10を参照して説明する。図9は、実施形態3の動作フローの例を示す。実施形態3では、電池の温度又は電池の周辺温度に応じた、充電時オフセット電圧情報テーブル又は放電時オフセット電圧情報テーブルを用いて、クロス制御セルバランス処理を実施する。
Next,
電池3a又は3bが充電されている場合には、記憶部2に記憶されている電池の温度又は電池の周辺温度に対応する後述する充電時オフセット電圧情報テーブルを用いてオフセット電圧を特定する。また、電池3a又は3bが放電している場合には、記憶部2に記憶されている電池の温度又は電池の周辺温度に対応する後述する放電時オフセット電圧情報テーブルを用いてオフセット電圧を特定する。
When the
図9のステップS901〜ステップS906に示す処理は、実施形態1の図4のステップS401〜ステップS406の処理と同様であるので、重複した説明は省略する。実施形態3のステップS907では、制御部1は充放電情報、クロス時間Tcls、クロス制御セルバランス処理の開始時の充電率、電池又は電池の周辺の温度Tmpを取得する。
The processes shown in steps S901 to S906 in FIG. 9 are the same as the processes in steps S401 to S406 in FIG. In step S907 of the third embodiment, the
充放電情報は、充電側であるか放電側であるかを示す情報である。充電率は、クロス制御セルバランス処理の開始時の電池3a又は電池3bの充電率を示すSOCなどの値を用いることができる。電池又は電池の周辺の温度Tmpは、図示省略の温度計測部により計測された温度である。
The charge / discharge information is information indicating whether it is the charge side or the discharge side. As the charging rate, a value such as SOC indicating the charging rate of the
ステップS908では、充電側の場合には、充電率と電池の温度又は電池の周辺温度に対応する充電時オフセット電圧情報テーブルを用いてオフセット電圧を特定する。また、放電側の場合には、充電率と電池の温度又は電池の周辺温度に対応する放電時オフセット電圧情報テーブルを用いてオフセット電圧を特定する。 In step S908, in the case of the charging side, the offset voltage is specified using the charging offset voltage information table corresponding to the charging rate and the battery temperature or the battery ambient temperature. In the case of the discharge side, the offset voltage is specified using a discharge offset voltage information table corresponding to the charging rate and the battery temperature or the battery ambient temperature.
図10は、実施形態3で用いる充電時オフセット電圧情報テーブル及び放電時オフセット電圧情報テーブルの格納情報の一例を示す。例えば、充放電情報が充電側を示し、電池3a又は3bの温度又は周辺温度が−40℃の場合、充電時オフセット電圧情報テーブル1001を選択する。
FIG. 10 shows an example of information stored in the charging offset voltage information table and discharging offset voltage information table used in the third embodiment. For example, when the charge / discharge information indicates the charge side and the temperature of the
充放電情報が充電側を示し、電池3a又は3bの温度又は周辺温度が−30℃の場合、充電時オフセット電圧情報テーブル1002を選択する。充放電情報が充電側を示し、電池3a又は3bの温度又は周辺温度が0℃の場合、充電時オフセット電圧情報テーブル1003を選択する。以下同様に、充放電情報が充電側を示し、電池3a又は3bの温度又は周辺温度が25℃,70℃,80℃の場合、充電時オフセット電圧情報テーブル1004,1005,1006をそれぞれ選択する。
When the charge / discharge information indicates the charge side and the temperature of the
また、放電情報が放電側を示し、電池3a又は3bの温度又は周辺温度が−40℃の場合、放電時オフセット電圧情報テーブル1007を選択する。充放電情報が放電側を示し、電池3a又は3bの温度又は周辺温度が−30℃の場合、放電時オフセット電圧情報テーブル1008を選択する。
When the discharge information indicates the discharge side and the temperature of the
充放電情報が放電側を示し、電池3a又は3bの温度又は周辺温度が0℃の場合、放電側オフセット電圧情報テーブル1009を選択する。以下同様に、充放電情報が放電側を示し、電池3a又は3bの温度又は周辺温度が25℃,70℃,80℃の場合、放電時オフセット電圧情報テーブル1010,1011,1012をそれぞれ選択する。
When the charge / discharge information indicates the discharge side and the temperature of the
続いて、選択した充電時オフセット電圧情報テーブル又は放電時オフセット電圧情報テーブルから、クロス制御セルバランス処理の開始時の充電率を基に、オフセット電圧を特定するための情報を選択する。実施形態3の充電時オフセット電圧情報テーブル及び放電時オフセット電圧情報テーブルの格納情報は、実験又はシミュレーションなどにより求め、予め記憶部2に記憶させておく。
Subsequently, information for specifying the offset voltage is selected from the selected charging offset voltage information table or discharging offset voltage information table based on the charging rate at the start of the cross control cell balance process. The information stored in the charge offset voltage information table and the discharge offset voltage information table according to the third embodiment is obtained by experiment or simulation, and is stored in the
図9のステップS909〜ステップS911に示す処理は、実施形態1の図4のステップS409〜ステップS411の処理と同様であるので、重複した説明は省略する。実施形態3によれば、クロス制御セルバランス処理で用いるオフセット電圧を、電池又は電池の周辺の温度に応じて精度良く、簡易に求めることができる。また、クロス制御を行うため、セルバランス処理時間を短縮することができる。 The processes shown in steps S909 to S911 of FIG. 9 are the same as the processes of steps S409 to S411 of FIG. According to the third embodiment, the offset voltage used in the cross control cell balance process can be easily and accurately determined according to the battery or the temperature around the battery. Further, since the cross control is performed, the cell balance processing time can be shortened.
次に、実施形態4について、図2、図3、図11〜図13を参照して説明する。クロス制御セルバランス処理において、オフセット電圧Vofsをクロス時間Tclsに応じて決定する手法は、実施形態1〜3として説明した。
Next,
クロス制御セルバランス処理の実施後、電池の分極が十分解消されるまで、電動車両等が稼動されることなく放置され、電池の分極が解消された状態で、各電池の電圧が揃うことが望ましい。しかし、クロス制御セルバランス処理の実施後に、電池の分極が解消される前に、電動車両等が稼動される場合は、該電動車両が稼動されるタイミングで、各電池の電圧が揃うことが望ましい。 After the cross-control cell balance process, it is desirable that the electric vehicle or the like is left without being operated until the polarization of the battery is sufficiently eliminated, and the voltage of each battery is set in a state where the polarization of the battery is eliminated. . However, when the electric vehicle or the like is operated after the cross-control cell balance process is performed and before the polarization of the battery is eliminated, it is desirable that the voltages of the respective batteries are aligned at the timing when the electric vehicle is operated. .
特に、分極の解消に長時間が掛かる電池の場合、電動車両等の稼動状況に合わせ、電動車両等が稼動されるタイミングで、各電池の電圧が揃うよう、クロス制御セルバランス処理のオフセット電圧Vofsを、精度良く決定することが要求される。実施形態4の電圧均等化装置は、電動車両等の稼動状況に合わせて、電動車両等が稼動されるタイミングで、各電池の電圧が揃うよう、クロス制御セルバランス処理のオフセット電圧Vofsを決定するものである。 In particular, in the case of a battery that takes a long time to eliminate polarization, the offset voltage Vofs of the cross-control cell balance process is set so that the voltage of each battery is aligned at the timing when the electric vehicle is operated in accordance with the operating status of the electric vehicle or the like. Is required to be determined with high accuracy. The voltage equalizing apparatus according to the fourth embodiment determines the offset voltage Vofs of the cross control cell balance process so that the voltages of the respective batteries are aligned at the timing when the electric vehicle or the like is operated according to the operating state of the electric vehicle or the like. Is.
フォークリフト等の外部充電式の電動車両は、いわゆるタイマー充電機能を有し、現在の日時及び曜日を認識するためのカレンダー機能を有している場合がある。該カレンダー機能を流用し、電動車両の起動・停止の日時・曜日、充電実行日時等の使用状況を記憶部2に記憶させることにより、制御部1は該記憶部2の記憶内容を基に電池の使用パターンを認識することができる。
An externally rechargeable electric vehicle such as a forklift has a so-called timer charging function and may have a calendar function for recognizing the current date and day of the week. By utilizing the calendar function, the
図11は、電動車両等の使用パターンの一例を示している。一般に、フォークリフト等の電動車両は、曜日・時間帯に応じて、停止中、稼動中又は充電中の使用状況が、定常的なパターンの繰り返しとなる場合が多い。そこで、ユーザの電動車両の使用履歴を基に、電動車両(即ち、電池)の使用パターンを学習し、該使用状況パターンを記憶部2に記憶させておく。或いは、学習に依らず、該使用パターンを外部から入力して記憶部2に登録してもよい。
FIG. 11 shows an example of a usage pattern of an electric vehicle or the like. In general, an electric vehicle such as a forklift often repeats a regular pattern depending on the day of the week and the time of day when the vehicle is stopped, operating, or being charged. Therefore, the usage pattern of the electric vehicle (that is, the battery) is learned based on the usage history of the user's electric vehicle, and the usage pattern is stored in the
使用パターンの学習が済むまで、或いは外部からの使用パターンの登録がない場合、実施形態1〜3により決定したオフセット電圧をそのまま用いる。使用パターンの学習が終わり、或いは外部からの登録により使用パターンの情報を取得した後、該使用パターンの情報を基に電動車両の放置時間を予測する。そして、実施形態1〜3により決定したオフセット電圧に対して、予測した放置時間に応じて以下のように補正を行う。 The offset voltage determined according to the first to third embodiments is used as it is until learning of the use pattern is completed or when the use pattern is not registered from the outside. After the learning of the usage pattern is completed, or after acquiring the usage pattern information by external registration, the time for which the electric vehicle is left is predicted based on the usage pattern information. And it correct | amends as follows according to the estimated leaving time with respect to the offset voltage determined by Embodiment 1-3.
図12は、実施形態4の電圧均等化装置の機能ブロック及び分極補正係数の一例を示す。実施形態4の電圧均等化装置は、図12(a)に示すように、使用パターンタイムテーブル121、オフセット電圧補正部122、カレンダー機能部123、クロス制御実行日時取得部124、車両状態判定部125を備える。
FIG. 12 shows an example of functional blocks and polarization correction coefficients of the voltage equalization apparatus according to the fourth embodiment. As shown in FIG. 12A, the voltage equalization apparatus of the fourth embodiment includes a usage pattern time table 121, an offset
使用パターンタイムテーブル121は、前述のユーザの電動車両の使用履歴を基に学習した、又は外部から登録された、曜日・時間帯に応じた電動車両(電池)の、停止中、稼動中又は充電中の使用パターンを格納したタイムテーブルである。 The usage pattern time table 121 is learned based on the above-described user's usage history of the electric vehicle, or is registered from the outside, and the electric vehicle (battery) according to the day of the week / time zone is stopped, operating or charged. It is the time table which stored the inside usage pattern.
クロス制御実行日時取得部124は、カレンダー機能部123から現在の日時の情報を参照し、クロス制御セルバランス処理のクロス制御実行日時(図3の時刻t1のクロス制御実行開始時刻、又は時刻t1から時刻t2までのクロス制御実行中の時刻)の情報を取得し、該情報をオフセット電圧補正部122に通知する。オフセット電圧補正部122は、クロス制御の実行日時の情報を基に、使用パターンタイムテーブル121を参照し、オフセット電圧の補正が必要か否かを判定する。
The cross control execution date and
オフセット電圧の補正が必要か否かの判定は、電動車両の停止中において、クロス制御の実行時刻から次の電動車両の稼動時刻までの期間が、分極が完全に解消するのに要する分極完全解消時間T以上であるか否かによって判定する。 Whether the offset voltage needs to be corrected is determined based on whether the period from the execution time of the cross control to the operation time of the next electric vehicle is completely canceled when the electric vehicle is stopped. Judgment is made based on whether or not the time is T or more.
即ち、クロス制御の実行時刻から次の電動車両の稼動時刻までの期間が、分極完全解消時間T以上である場合には、オフセット電圧の補正は不要であると判定する。一方、クロス制御の実行時刻から次の電動車両の稼動時刻までの期間が、分極完全解消時間T以下である場合には、オフセット電圧の補正が必要であると判定する。 That is, when the period from the execution time of the cross control to the operation time of the next electric vehicle is equal to or longer than the complete polarization elimination time T, it is determined that the correction of the offset voltage is unnecessary. On the other hand, when the period from the execution time of the cross control to the operation time of the next electric vehicle is equal to or shorter than the complete polarization elimination time T, it is determined that the offset voltage needs to be corrected.
オフセット電圧の補正が必要であると判定された場合、前述の実施形態1〜3で算出したオフセット電圧Vofsに、分極解消による電圧変化分に応じた分極補正係数A(t/T)を乗じることによって、オフセット電圧Vofsの補正を行う。図12の(b)は、分極補正係数A(t/T)の一例を示している。該分極補正係数A(t/T)について、図13を参照して以下に説明する。 When it is determined that the offset voltage needs to be corrected, the offset voltage Vofs calculated in the first to third embodiments is multiplied by the polarization correction coefficient A (t / T) corresponding to the voltage change due to the polarization elimination. Thus, the offset voltage Vofs is corrected. FIG. 12B shows an example of the polarization correction coefficient A (t / T). The polarization correction coefficient A (t / T) will be described below with reference to FIG.
図13は、クロス制御セルバランス処理を行う充電側電池の分極解消時の電池の電圧変化の一例を示している。図13において、横軸は経過時間を表し、縦軸は電池の電圧を表している。図13は、クロス制御セルバランス処理を行い、電池の分極が飽和している状態で、時刻t10で該電池のクロス制御セルバランス処理を停止した後の分極解消による電圧変化の様態を示している。 FIG. 13 shows an example of battery voltage change when the charge-side battery that performs cross-control cell balance processing is depolarized. In FIG. 13, the horizontal axis represents elapsed time, and the vertical axis represents battery voltage. FIG. 13 shows a state of voltage change by depolarization after the cross-control cell balance process is performed and the cross-control cell balance process of the battery is stopped at time t10 in a state where the polarization of the battery is saturated. .
図13に示すように、時刻t10でクロス制御セルバランス処理を停止すると、分極解消により電池の電圧は、時間の経過とともに漸次低下し、分極が完全に解消する分極完全解消時間Tまで、充電停止時の電圧から電圧が低下し続ける。この電圧変化を前もって実験等により測定しておく。この分極完全解消時間Tで変化する電圧を総分極電圧Vpと称することとする。なお、放電側は図13の電圧変化を上下反転した変化となる。 As shown in FIG. 13, when the cross-control cell balance process is stopped at time t10, the battery voltage gradually decreases with the elapse of time due to the depolarization, and the charging is stopped until the complete polarization elimination time T at which the polarization is completely eliminated. The voltage keeps decreasing from the voltage of the hour. This voltage change is measured in advance by experiments or the like. The voltage that changes with this complete polarization elimination time T will be referred to as the total polarization voltage Vp. The discharge side is a change obtained by inverting the voltage change in FIG.
一方、クロス制御セルバランス処理を停止した時刻t10から時間tが経過した時点(即ち、電池の分極解消時の経過時間tが経過した時点)での、分極解消による変化電圧を分極変化電圧V(t)と称することとする。上述の分極補正係数A(t/T)を、以下の(式1)により算出する。
(式1) 分極補正係数A(t/T)=分極変化電圧V(t)÷総分極電圧Vp
(式1)により算出した分極補正係数A(t/T)と分極解消時の経過時間tとを対応付けたマップを、分極補正係数テーブルとして予め記憶部2に記憶させておく。該分極補正係数テーブルの一例を、図12の(b)に示している。
On the other hand, the change voltage due to the depolarization at the time when the time t has elapsed from the time t10 when the cross-control cell balance processing is stopped (that is, when the elapsed time t at the time of depolarization of the battery has elapsed) is the polarization change voltage V ( t). The above-described polarization correction coefficient A (t / T) is calculated by the following (Equation 1).
(Equation 1) Polarization correction coefficient A (t / T) = polarization change voltage V (t) ÷ total polarization voltage Vp
A map in which the polarization correction coefficient A (t / T) calculated by (Equation 1) is associated with the elapsed time t at the time of depolarization is stored in the
図12(a)のオフセット電圧補正部122は、クロス制御の実行時刻から次の電動車両の稼動時刻までの期間を、予測停止中時間として、使用パターンタイムテーブル121を参照して求める。また、オフセット電圧補正部122は、車両状態判定部125から、現在の電動車両が、実際に充電中であるか、停止中であるか、稼働中であるかを示す情報を取得し、該情報に応じてオフセット電圧の補正を実施する。一例として、オフセット電圧の補正は、電動車両が停止中の場合のみ実施するものとする。
The offset
オフセット電圧補正部122は、オフセット電圧の補正が必要であると判定した場合、以下の(式2)のように、実施形態1〜3で算出したオフセット電圧Vofsに、上述の分極補正係数A(t/T)を乗じて、オフセット電圧Vofsを補正する。
(式2) 補正オフセット電圧Vofs=オフセット電圧Vofs×分極補正係数A
図14は実施形態4の動作フローの例を示す。図14のステップS1401〜ステップS1408に示す処理は、実施形態1の図4のステップS401〜ステップS408の処理と同様であるので、重複した説明は省略する。
When the offset
(Expression 2) Correction offset voltage Vofs = offset voltage Vofs × polarization correction coefficient A
FIG. 14 shows an example of the operation flow of the fourth embodiment. The processes shown in steps S1401 to S1408 of FIG. 14 are the same as the processes of steps S401 to S408 of FIG.
ステップS1409では、クロス制御の実行日時と使用パターンタイムテーブル121の情報を基に、停止中の時間(予測停止中時間t)を予測する。次のステップS1410では、この予測停止中時間tを、分極解消時の経過時間tと推定し、該分極解消時の経過時間tに応じた分極補正係数A(t/T)を、オフセット電圧Vofsに乗じて、該オフセット電圧Vofsを補正する。 In step S1409, the stop time (predicted stop time t) is predicted based on the execution date and time of the cross control and the information in the usage pattern time table 121. In the next step S1410, the predicted stoppage time t is estimated as the elapsed time t when the polarization is eliminated, and the polarization correction coefficient A (t / T) corresponding to the elapsed time t when the polarization is eliminated is calculated as the offset voltage Vofs. To correct the offset voltage Vofs.
次のステップS1411からステップS1413の処理は、補正後のオフセット電圧Vofsを用いる以外、図4で説明したステップS409からステップS411の処理と同様であるので、重複した説明は省略する。図14に示す実施形態4の動作フローでは、クロス制御の実行開始時の時刻(図3の時刻t1)のみを基に、停止中の時間(予測停止中時間t)を推定し、該予測停止中時間tに応じた分極補正係数A(t/T)を求めて、オフセット電圧Vofsを補正した。 The processing from the next step S1411 to step S1413 is the same as the processing from step S409 to step S411 described with reference to FIG. 4 except that the corrected offset voltage Vofs is used. In the operation flow of the fourth embodiment shown in FIG. 14, the stop time (predicted stop time t) is estimated based only on the time when the execution of cross control is started (time t1 in FIG. 3), and the predicted stop is performed. A polarization correction coefficient A (t / T) corresponding to the intermediate time t was obtained to correct the offset voltage Vofs.
この動作例では、クロス制御の実行中の時間が、予測停止中時間tに含まれており、該予測停止中時間tは、実際の停止中時間に対して誤差を含むこととなる。しかし、分極解消に長時間を要する電池に対しては、このクロス制御の実行中の時間は、分極解消時間に比べてごく僅かであり、無視し得るものである。 In this operation example, the time during execution of the cross control is included in the predicted stop time t, and the predicted stop time t includes an error with respect to the actual stop time. However, for a battery that requires a long time for depolarization, the time during execution of the cross control is negligible compared to the depolarization time, and can be ignored.
以上のように、オフセット電圧を補正してクロス制御を実行することにより、例えば、セルバランス処理の終了後、すぐに稼動される電動車両に対しては、セルバランス処理の終了して稼動するまでに各電池の電圧が揃うように、オフセット電圧が決定される。一方、クロス制御セルバランス処理の終了後、深夜や休日等のため長時間放置される電動車両に対しては、長時間(例えば12時間)後に各電池の電圧が揃うように、オフセット電圧が決定される。 As described above, by correcting the offset voltage and executing the cross control, for example, for an electric vehicle that is operated immediately after the cell balance process is completed, the cell balance process is completed and the vehicle is operated. The offset voltage is determined so that the voltages of the batteries are equal to each other. On the other hand, the offset voltage is determined so that the voltage of each battery is aligned after a long time (for example, 12 hours) for an electric vehicle that is left for a long time, for example, at midnight or on a holiday after the cross control cell balance process is completed. Is done.
電動車両等の使用パターンを、クロス制御セルバランス処理の実施タイミング、及びクロス制御のオフセット電圧の演算に反映させることにより、電動車両等の稼動時に電池の電圧が精度よく均等化されるため、稼働中の電動車両等の電池の実使用量を増やすことができ、稼動時間を伸ばすことができる。 By reflecting the usage pattern of the electric vehicle etc. in the execution timing of the cross control cell balance process and the calculation of the offset voltage of the cross control, the battery voltage is accurately equalized when the electric vehicle etc. is in operation. It is possible to increase the actual usage amount of a battery such as an electric vehicle, and to extend the operation time.
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上述の実施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改良、変更が可能である。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to the above-mentioned embodiment, A various improvement and change are possible within the range which does not deviate from the summary of this 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
501 オフセット電圧情報テーブル
701 充電時オフセット電圧情報テーブル
801 放電時オフセット電圧情報テーブル
L1,L2,L3 コイル
SW1,SW2,SW3,SW4,SW5,SW6,SW7 スイッチ
121 使用パターンタイムテーブル
122 オフセット電圧補正部
123 カレンダー機能部
124 クロス制御実行日時取得部
125 車両状態判定部
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記第1及び第2の電池の電圧を均等にするよう、該第1及び第2の電池の一方から他方へ電流を流し、かつ、該第1及び第2の電池の分極による電圧変化を推定して、該第1及び第2の電池の電圧が均等となった後も、該分極による電圧変化分に相当するオフセット電圧に達するまで、該第1及び第2の電池の一方から他方へ電流を流す、クロス制御セルバランス処理を実行する制御部と、
前記クロス制御セルバランス処理の開始からの経過時間を計測する時間計測部と、
記憶部と、を備え、
前記記憶部は、
前記クロス制御セルバランス処理により前記第1及び第2の電池の電圧差が所定の電圧範囲内になるまでの経過時間であるクロス時間と、前記オフセット電圧と、を対応付けて格納したオフセット電圧情報テーブルと、
前記第1及び第2の電池について、使用停止中の状況を含む使用状況のパターンのタイムテーブルを示す使用パターンタイムテーブルと、
前記第1又は第2の電池の分極完全解消時間で変化する電圧である総分極電圧に対する、前記第1又は第2の電池の分極解消時の電圧の比率を、分極補正係数として前記第1又は第2の電池の分極解消時の経過時間と対応付けて格納した分極補正係数テーブルと、を記憶し、
前記制御部は、
前記クロス制御セルバランス処理の実行中に、前記第1及び第2の電池の電圧の電圧差を求め、該電圧差が所定の電圧範囲内になるまでのクロス時間を求め、該クロス時間に対応したオフセット電圧を、前記オフセット電圧情報テーブルを参照して求め、
前記クロス時間後から前記第1及び第2の電池が給電に使用されるまでの使用停止中の時間を、前記使用パターンタイムテーブルを参照して予測し、
前記予測した使用停止中の時間を、前記第1又は第2の電池の分極解消時の経過時間として推定し、該第1又は第2の電池の分極解消時の経過時間に対応した分極補正係数を、前記分極補正係数テーブルを参照して求め、
前記分極補正係数を、前記オフセット電圧に乗じて補正したオフセット電圧を、前記クロス制御セルバランス処理におけるオフセット電圧として算出する
ことを特徴とする複数の電池の電圧を均等にする電圧均等化装置。 A voltage measuring unit for measuring the voltages of the first and second batteries;
A current is passed from one of the first and second batteries to the other so as to equalize the voltages of the first and second batteries, and a voltage change due to polarization of the first and second batteries is estimated. Even after the voltages of the first and second batteries are equalized, the current flows from one of the first and second batteries to the other until an offset voltage corresponding to the voltage change due to the polarization is reached. A control unit that executes a cross-control cell balance process,
A time measuring unit for measuring an elapsed time from the start of the cross-control cell balance process;
A storage unit,
The storage unit
Offset voltage information in which a cross time, which is an elapsed time until the voltage difference between the first and second batteries is within a predetermined voltage range by the cross control cell balance process, and the offset voltage are stored in association with each other. Table,
About the first and second batteries, a usage pattern time table showing a time table of a usage pattern including a status of suspension of use;
The ratio of the voltage at the time of depolarization of the first or second battery to the total polarization voltage, which is a voltage that changes with the complete depolarization time of the first or second battery, is the first or second as a polarization correction coefficient. Storing a polarization correction coefficient table stored in association with an elapsed time at the time of depolarization of the second battery,
The controller is
During the execution of the cross control cell balance process, the voltage difference between the voltages of the first and second batteries is obtained, the cross time until the voltage difference is within a predetermined voltage range is obtained, and the cross time is supported. Obtained offset voltage with reference to the offset voltage information table,
Predicting the time during which the first and second batteries are used for power feeding after the cross time with reference to the usage pattern time table,
The estimated time during which the use is suspended is estimated as an elapsed time when the polarization of the first or second battery is released, and a polarization correction coefficient corresponding to the elapsed time when the polarization of the first or second battery is released With reference to the polarization correction coefficient table,
An offset voltage obtained by multiplying the polarization correction coefficient by the offset voltage is calculated as an offset voltage in the cross control cell balance process. A voltage equalizing apparatus for equalizing the voltages of a plurality of batteries.
前記クロス制御セルバランス処理により前記第1及び第2の電池の電圧差が所定の電圧範囲内になるまでの経過時間であるクロス時間と、前記オフセット電圧と、を対応付けて格納したオフセット電圧情報テーブルを記憶部に記憶しておき、
前記第1及び第2の電池について、使用停止中の状況を含む使用状況のパターンのタイムテーブルを示す使用パターンタイムテーブルを記憶部に記憶しておき、
前記第1又は第2の電池の分極完全解消時間で変化する電圧である総分極電圧に対する、前記第1又は第2の電池の分極解消時の電圧の比率を、分極補正係数として前記第1又は第2の電池の分極解消時の経過時間と対応付けて格納した分極補正係数テーブルを記憶部に記憶しておき、
前記クロス制御セルバランス処理の実行中に、前記第1及び第2の電池の電圧の電圧差を求め、該電圧差が所定の電圧範囲内になるまでのクロス時間を求め、該クロス時間に対応したオフセット電圧を、前記オフセット電圧情報テーブルを参照して求め、
前記クロス時間後から前記第1及び第2の電池が給電に使用されるまでの使用停止中の時間を、前記使用パターンタイムテーブルを参照して予測し、
前記予測した使用停止中の時間を、前記第1又は第2の電池の分極解消時の経過時間として推定し、該第1又は第2の電池の分極解消時の経過時間に対応した分極補正係数を、前記分極補正係数テーブルを参照して求め、
前記分極補正係数を、前記オフセット電圧に乗じて補正したオフセット電圧を、前記クロス制御セルバランス処理におけるオフセット電圧として算出する、
ことを特徴とする複数の電池の電圧を均等にする電圧均等化方法。 A current is passed from one of the first and second batteries to the other so as to equalize the voltages of the first and second batteries, and a change in voltage due to the polarization of the first and second batteries is estimated. Thus, even after the voltages of the first and second batteries become equal, current is passed from one of the first and second batteries to the other until an offset voltage corresponding to the voltage change due to the polarization is reached. A voltage equalization method by cross control cell balance processing,
Offset voltage information in which a cross time, which is an elapsed time until the voltage difference between the first and second batteries is within a predetermined voltage range by the cross control cell balance process, and the offset voltage are stored in association with each other. Store the table in the storage unit,
For the first and second batteries, a usage pattern time table indicating a usage status pattern time table including a usage suspended status is stored in the storage unit;
The ratio of the voltage at the time of depolarization of the first or second battery to the total polarization voltage, which is a voltage that changes with the complete depolarization time of the first or second battery, is the first or second as a polarization correction coefficient. The polarization correction coefficient table stored in association with the elapsed time at the time of depolarization of the second battery is stored in the storage unit,
During the execution of the cross control cell balance process, the voltage difference between the voltages of the first and second batteries is obtained, the cross time until the voltage difference is within a predetermined voltage range is obtained, and the cross time is supported. Obtained offset voltage with reference to the offset voltage information table,
Predicting the time during which the first and second batteries are used for power feeding after the cross time with reference to the usage pattern time table,
The estimated time during which the use is suspended is estimated as an elapsed time when the polarization of the first or second battery is released, and a polarization correction coefficient corresponding to the elapsed time when the polarization of the first or second battery is released With reference to the polarization correction coefficient table,
An offset voltage corrected by multiplying the polarization correction coefficient by the offset voltage is calculated as an offset voltage in the cross control cell balance process.
A voltage equalizing method for equalizing the voltages of a plurality of batteries.
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