JP2015015777A - 蓄電装置および蓄電装置の制御方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】直列接続された2次電池の各々の充放電量をコスト上昇なく正確に得ることを可能とする。
【解決手段】少なくとも1つの蓄電素子を有する蓄電素子部が複数直列接続される電池部と、複数の蓄電素子部と並列接続され、複数の蓄電素子部間のセルバランス動作を行うセルバランス回路と、セルバランス回路を流れるセルバランス電流を制御する制御部と、電池部の全体を流れる全体電流の電流値を測定する全体電流測定部とセルバランス電流の電流値を測定するセルバランス電流測定部とを有する蓄電装置である。
【選択図】図1
【解決手段】少なくとも1つの蓄電素子を有する蓄電素子部が複数直列接続される電池部と、複数の蓄電素子部と並列接続され、複数の蓄電素子部間のセルバランス動作を行うセルバランス回路と、セルバランス回路を流れるセルバランス電流を制御する制御部と、電池部の全体を流れる全体電流の電流値を測定する全体電流測定部とセルバランス電流の電流値を測定するセルバランス電流測定部とを有する蓄電装置である。
【選択図】図1
Description
本開示は、蓄電装置および蓄電装置の制御方法に関する。
近年では、太陽光などの自然エネルギーを利用した発電技術と情報技術を駆使して効率的に電力系統を運用するスマートグリッド技術が注目されている。自然エネルギーによる発電は、天候などの影響により発電量を一定に管理することは困難である。よって自然エネルギーによる発電系統が多数接続された電力系統では、需給のアンバランスにより系統事故が発生して、最悪な場合には停電する恐れがある。かかる事態を防止する目的で、例えばリチウムイオン電池のような2次電池の単位電池(単電池、セルとも呼ばれる。以下の説明では、電池セルと適宜称する。)あるいは電池ブロックを構成要素とする蓄電モジュールが用いられる。このような蓄電モジュールの中にはメガワット級の出力が可能なものがある。
蓄電モジュールは、複数個(4個、8個、10個等)の電池セルを並列に接続して、電池ブロックを構成する。多数の電池ブロックの直列接続が外装ケースに収納されて蓄電モジュールが構成される。さらに、大出力を発生するために多数の電池セルを使用する場合、複数の蓄電モジュールを直列に接続し、複数の蓄電モジュールに対して共通の制御装置を設ける電池システムが知られている。各蓄電モジュールがモジュールコントローラを有し、モジュールコントローラと制御装置との間で通信手段を介して通信する構成とされている。
複数の電池セルを使用する場合、電池セルの自己放電の相違等に起因して放電時に複数の電池セルの一つが使用下限電圧に到達しても、他の電池セルが未だ使用下限電圧に到達しないことがある。このような状態で、電池セルを再び充電すると、充分に充電することができない電池セルが生じ、電池セルの能力を充分に発揮させることができない問題が生じる。直列接続された複数の電池セル間で充電状態にバラツキが生じた状態で、複数の電池セルを充放電すると、複数の直列接続された電池セルには同じ電流が流れる。このため、複数のセルの間の充電状態バラツキはそのまま維持されるばかりか、この状態を放置するとバラツキが拡大してしまう恐れがある。
従来から複数の電池セルを直列接続して構成される組電池では、電池最大容量の活用、劣化による電池バラツキの発生防止等を目的として、各電池セルの電圧を均等化する電圧均等化回路(以下、セルバランス回路と称する。)が使用されている。セルバランス回路としては、例えば、特許文献1や特許文献2に示されるように、種々の構成が知られている。
特許文献1に記載のセルバランス回路は、セル毎にバイパススイッチを備えるバイパス回路を設定し、満充電状態となったセルにおいては、バイパススイッチをオンして充電電流をバイパス回路に流すことにより、セルの過充電を回避するものである。
特許文献2に記載のセルバランス回路は、1次側に各電池が接続され、2次側がモジュール端子に接続されたトランスを用いて、2次側に設けたスイッチを所定の周波数でスイッチングすることにより1次側コイルおよび2次側コイルを介したエネルギーの授受を繰り返し、各セルの電圧を均等化するものである。
さらに、電池の内部状態を正確に知ることによって、電池の劣化の程度等を判定するとができる。電池の内部状態を知るためには、電池に流れる電流を計測、積算することで充放電量を得る方法や、計測した電池電圧と電池電流より得られる充放電量より等価回路ベースのモデルより推定する方法などが知られている。通常の充放電時の電流のみならず、セルバランスの時に流れる電流も考慮しないと、正確な情報を得ることができない。
特許文献1では、電池電圧を判定基準にしており、セルバランス機能が動作すると、電池の直列回路の全体を流れる全体電流を正確に積算していても、各電池セルの電流を計測あるいは積算していないので、各電池セルの充放電量が不明でありモジュール全体の正確な容量を得ることは困難である。
特許文献2の図2には、電流検出器D1、D2、・・・、Dn-1 を接続し、各電池セルの接続部に流れ込む電流を検出することが記載されている。この構成は、各電池セルに対して電流検出器を設けるので、多数の電池を接続して蓄電モジュールを構成する場合には、部品点数の増加、回路配線の複雑化によるコスト上昇が生じる問題がある。
したがって、本開示の目的は、蓄電モジュールを構成する直列接続された2次電池の各々の充放電量をコスト上昇なく正確に得ることができる蓄電装置および蓄電装置の制御方法を提供することにある。
上述した課題を解決するために、本開示は、少なくとも1つの蓄電素子を有する蓄電素子部が複数直列接続される電池部と、
複数の蓄電素子部と並列接続され、複数の蓄電素子部間のセルバランス動作を行うセルバランス回路と、
セルバランス回路を流れるセルバランス電流を制御する制御部と、
電池部の全体を流れる全体電流の電流値を測定する全体電流測定部とセルバランス電流の電流値を測定するセルバランス電流測定部と
を有する蓄電装置である。
複数の蓄電素子部と並列接続され、複数の蓄電素子部間のセルバランス動作を行うセルバランス回路と、
セルバランス回路を流れるセルバランス電流を制御する制御部と、
電池部の全体を流れる全体電流の電流値を測定する全体電流測定部とセルバランス電流の電流値を測定するセルバランス電流測定部と
を有する蓄電装置である。
本開示によれば、少ない個数の電流測定回路によって各蓄電素子の充放電量を正確に求めることができる。
以下、実施の形態について説明する。なお、説明は、以下の順序で行う。
<1.本開示の第1の実施の形態>
<2.本開示の第2の実施の形態>
<3.本開示の第3の実施の形態>
<4.本開示の第4の実施の形態>
<5.応用例>
<6.変形例>
なお、以下に説明する実施の形態は、好適な具体例であり、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本開示の範囲は、以下の説明において、特に本開示を限定する旨の記載がない限り、これらの実施の形態に限定されないものとする。
<1.本開示の第1の実施の形態>
<2.本開示の第2の実施の形態>
<3.本開示の第3の実施の形態>
<4.本開示の第4の実施の形態>
<5.応用例>
<6.変形例>
なお、以下に説明する実施の形態は、好適な具体例であり、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本開示の範囲は、以下の説明において、特に本開示を限定する旨の記載がない限り、これらの実施の形態に限定されないものとする。
<1.本開示の第1の実施の形態>
図1を参照して本開示の第1の実施の形態について説明する。例えばリチウムイオン2次電池の電池セルCe1、Ce2およびCe3が直列接続された電池部が構成される。電池セルCe1、Ce2およびCe3の直列接続の+側が電流測定回路AMaを介してモジュール端子Pに接続され、その−側がモジュール端子Mに接続される。電流測定回路AMaは、電池セルCe1〜Ce3の直列接続を流れる全体電流(以下、モジュール電流と称する)Iを測定する。電流測定回路AMaとしては、シャント抵抗、ホール素子を使用した電流測定回路等を使用できる。
図1を参照して本開示の第1の実施の形態について説明する。例えばリチウムイオン2次電池の電池セルCe1、Ce2およびCe3が直列接続された電池部が構成される。電池セルCe1、Ce2およびCe3の直列接続の+側が電流測定回路AMaを介してモジュール端子Pに接続され、その−側がモジュール端子Mに接続される。電流測定回路AMaは、電池セルCe1〜Ce3の直列接続を流れる全体電流(以下、モジュール電流と称する)Iを測定する。電流測定回路AMaとしては、シャント抵抗、ホール素子を使用した電流測定回路等を使用できる。
モジュール端子PおよびMに対して、充電時には、充電回路が接続され、放電時には、負荷が接続される。なお、電池セルに代えて複数の電池セルが直列および/または並列接続された電池ブロックを使用しても良い。さらに、直列接続される電池セルまたは電池ブロックの個数は、3個以外の任意の数が可能である。
セルバランスのために電池セルCe1〜Ce3のそれぞれの+側がスイッチSW1P、SW2PおよびSW3Pと電流測定回路AMbを介してセルバランス用静電容量CBの一方の電極と接続される。電池セルCe1〜Ce3のそれぞれの−側がスイッチSW1N、SW2NおよびSW3Nを介してセルバランス用静電容量CBの他方の電極と接続される。スイッチSW1P〜SW3P並びにSW1N〜SW3Nとして、FET(Field Effect
Transistor)、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)等の半導体スイッチング素子が使用される。
Transistor)、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)等の半導体スイッチング素子が使用される。
さらに、電池セルCe1〜Ce3のそれぞれの電圧が電圧測定回路VM1、VM2およびVM3によってそれぞれ測定される。測定された電圧値がA/Dコンバータ(図示しない)によってデジタル信号に変換されて制御部CNTに供給される。電圧測定回路VM1〜VM3としては、例えば演算増幅器の入力側に電池セルの両端を接続する構成を使用できる。
制御部CNTは、例えばCPU(Central Processing Unit )、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)などにより構成されるマイクロコンピュータである。制御部CNTは、ROMに記憶されているプログラムを実行することにより、蓄電モジュールの各部を統括的に制御する。
制御部CNTは、電池セルCe1〜Ce3の充電動作、放電動作、セルバランス動作を制御する。制御部CNTは、各電池セルの電圧のデータを受け取って、各電池セルの電圧を等しくするように、スイッチを制御するスイッチ制御信号CSWを生成する。さらに、電流測定回路AMaおよびAMbにより測定された電流値のデータから得られた各電池セルの充放電量が制御部CNT内のメモリに記憶される。
一般的なセルバランス制御について説明する。最初は、全ての電池セルCe1〜Ce3が満充電されているものとする。次に、電池セルが放電して放電量にバラツキが発生し、例えば一つの電池セルCe1の電圧が使用下限電圧に達したとする。電池セル間のバラツキによって、他の電池セルCe2およびCe3は、未だ使用下限電圧には到達していない。例えば自己放電量の相違が電池セル間の放電量のバラツキの原因である。
この状態で充電を開始すると、電池セルCe1の電圧が使用下限電圧に達した時点が残っている容量が最も多い電池セル例えば電池セルCe2が最初に満容量に達する。この時点では、電池セルCe1は、満充電まで充電されない。したがって、満充電の場合に放電できる放電量に比して放電量が減少してしまう。
この問題を解決するために、電池セルCe1が使用下限電圧に到達した時点で最も容量が残っている(最高電位)電池セルCe2から他の容量が最も少ない(最低電位)電池セルCe1に電力を移して残っている容量をほぼ等しいものとする。そして、電池セルCe1〜Ce3を充電することによって、3個の電池セルをほぼ満充電電圧まで充電できる。実際には、複数回の処理を繰り返し行うようになされる。
このような制御は、アクティブボトムセルバランス制御と称される。ボトムセルバランス制御によって放電できる量の減少を防止することができる。最も電位の低い電池セルと電位を合わせるように、他の電池セルを放電する方式は、パッシブボトムセルバランス制御と称される。パッシブ方式に比較してアクティブ方式の方が容量を有効に利用することができるので好ましい。
アクティブトップバランス制御について説明する。最初は、全ての電池セルが満充電されているものとする。次に、電池セルが放電したとする。そして充電を開始すると、電池セル例えば電池セルCe1の電圧が最初に使用上限電圧に達する。この時点では、電池セルCe2およびCe3の電圧は、使用上限電圧まで達していない。したがって、充電量が減少してしまう。
この問題を解決するために、電池セルCe1が使用上限電圧に到達した時点で最も容量が多い(最高電位)電池セルCe1から他の容量が最も少ない(最低電位)電池セルCe2に電力を移して残っている容量をほぼ等しいものとする。そして、電池セルCe1〜Ce3を充電することによって、3個の電池セルをほぼ満充電電圧まで充電できる。実際には、複数回の処理を繰り返し行うようになされる。
このような制御は、アクティブトップセルバランス制御と称される。トップセルバランス制御によって充電できる量の減少を防止することができる。最も電位の低い電池セルと電位を合わせるように、電池セルを放電する方式は、パッシブトップセルバランス制御と称される。パッシブ方式に比較してアクティブ方式の方が容量を有効に利用することができるので好ましい。
本開示は、上述した何れのセルバランス方式に対しても適用できる。さらに、複数の蓄電モジュールを接続したシステムにおいて、蓄電モジュール間のバランスを制御する場合に対しても適用できる。
図2のフローチャートを参照して制御部CNTが行うセルバランス動作の一例の制御について説明する。
ステップS1:電池セルCe1〜Ce3に対する充電を開始する。
ステップS2:各電池セルの電圧を測定する。
ステップS3:電池セルの電圧が終止電圧Ve以上かどうかが判定される。終止電圧Veは、充電を終了するときの電圧である。電池セルCe1〜Ce3の中の最大電圧が終止電圧Ve以上かどうかが判定される。この判定が否定の場合には、ステップS2に処理が戻って各セルの充電が継続される。
ステップS1:電池セルCe1〜Ce3に対する充電を開始する。
ステップS2:各電池セルの電圧を測定する。
ステップS3:電池セルの電圧が終止電圧Ve以上かどうかが判定される。終止電圧Veは、充電を終了するときの電圧である。電池セルCe1〜Ce3の中の最大電圧が終止電圧Ve以上かどうかが判定される。この判定が否定の場合には、ステップS2に処理が戻って各セルの充電が継続される。
ステップS4:ステップS3の判定結果が肯定の場合には、充電が中断される。
ステップS5:電池セル間の電圧差がしきい値Vd以下かどうかが判定される。電池セルCe1〜Ce3の中の最大の電圧Vmax と最小の電圧Vmin との差がしきい値Vdと比較される。
ステップS5:電池セル間の電圧差がしきい値Vd以下かどうかが判定される。電池セルCe1〜Ce3の中の最大の電圧Vmax と最小の電圧Vmin との差がしきい値Vdと比較される。
ステップS6:ステップS5の判定結果が肯定の場合、すなわち、最大の電圧Vmax と最小の電圧Vmin との差がしきい値Vd以下の場合には、セルバランス動作が行われない。そして、電池セル電圧が終止電圧以上かどうかが判定される。
ステップS7:判定結果が肯定の場合には、充電が終了する。若し、判定結果が否定の場合には、処理がステップS2(各電池セルの電圧計測)に戻る。
ステップS7:判定結果が肯定の場合には、充電が終了する。若し、判定結果が否定の場合には、処理がステップS2(各電池セルの電圧計測)に戻る。
ステップS8:ステップS5の判定結果が否定の場合、すなわち、最大の電圧Vmax と最小の電圧Vmin との差がしきい値Vd以下でない場合には、セルバランス動作が行われる。最大の電圧Vmax の電池セルに接続されているスイッチが期間Tb1だけオンとされる。電流測定回路AMbは、セルバランス用静電容量CBへ流れ込む第1のバランス電流Ib1を計測する。
ステップS9:最小の電圧Vmin の電池セルに接続されているスイッチが期間Tb2だけオンとされる。電流測定回路AMbは、セルバランス用静電容量CBから流れだす第2のバランス電流Ib2を計測する。そして、処理がステップS5に戻り、電池セル間の電圧差がしきい値Vd以下かどうかが判定される。ステップS5、S8、S9の処理を繰り返すことによって、電池セルの電圧差がしきい値Vd以下となるように制御される。
図3、図4および図5を参照して本開示の第1の実施の形態についてさらに説明する。図3は、図1に示す接続における主要部の接続を示す。通常動作例えば充電時には、図3に示すように、全てのスイッチSW1P〜SW3Nがオフとされており、モジュール電流Iが電池セルCe1、Ce2、Ce3を流れる。モジュール電流Iが電流測定回路AMaによって測定される。測定値は、動作状態の情報(例えばスイッチのオン/オフ状態の情報)と共にデジタルデータとして制御部CNT内のメモリに記憶される。後述する処理においても、電流測定回路の測定値がそれぞれメモリに動作状態の情報と共に記憶される。ここで充電開始からセルバランス動作の開始までの時間をTmとすると電池セルCe1〜Ce3の充放電量(充放電電荷量を表している)Q1〜Q3は、式(1)で表すことができる。
ここで、セルバランス開始までの各セルの充放電量はQ1=Q2=Q3となる。
ここで、電池セルCe1〜Ce3を充電する状況で、電池セルCe1〜Ce3の容量バラツキあるいは初期充電量バラツキなどにより電池セルCe1〜Ce3の間に電圧に差が生じた場合、ある電池セルの電圧が充電終了条件に達すると、充電が終了してしまう。そこで、この充電状態の不均一によるセル間の電圧バラツキを解消させるためセルバランス機能を有効にする。
ここで、電池セルCe1〜Ce3を充電する状況で、電池セルCe1〜Ce3の容量バラツキあるいは初期充電量バラツキなどにより電池セルCe1〜Ce3の間に電圧に差が生じた場合、ある電池セルの電圧が充電終了条件に達すると、充電が終了してしまう。そこで、この充電状態の不均一によるセル間の電圧バラツキを解消させるためセルバランス機能を有効にする。
一例として、電池セルCe1〜Ce3の中で、電池セルCe1が最高電圧で、電池セルCe3が最低電圧であり、両者の電圧差がしきい値Vd以上とする。図2のフローチャート中のステップS8に示すように、電池セルCe1のSW1PおよびSW1Nが期間Tb1だけオンとされる。図4は、この状態を示す。
図4に示すように、電池セルCe1とセルバランス用静電容量CBとが並列接続され、セルバランス用静電容量CBの両端の電圧が電池セルCe1の端子電圧に等しくなるまでの時間、第1のバランス電流Ib1が破線で示す経路でCBに流れ込み、バランス電流Ib1が電流測定回路AMbにて測定される。
電池セルCe1からセルバランス用静電容量CBに電流を流す期間をTb1とする。期間Tb1の終了後は図5に示すように、SW1PおよびSW1Nは、オフ状態となり、SW3PおよびSW3Nがオン状態となり、セルバランス用静電容量CBから電池セルCe3に破線で示す経路でもって第2のバランス電流Ib2が流れこむ。このバランス電流Ib2が電流測定回路AMbによって測定される。バランス電流Ib2は、セルバランス用静電容量CBの端子電圧が電池セルCe3の端子電圧に等しくなるまで流れる。この期間をTb2とする。ここまでの一連の動作による電池セルCe1〜Ce3のそれぞれの充放電量は、下記の式(2)、式(3)および式(4)のように表現される。
上述した図4および図5で示す動作は、電池セルCe1〜Ce3の端子電圧が等しくなる、または電池セルCe1〜Ce3の最高電圧と最低電圧の差が一定値以下になるまで繰り返される。モジュール電流Iが電流測定回路AMaにより測定され、バランス時に電池セルCe1〜電池セルCe3に流れる電流は電流測定回路AMbにより測定される。したがって、電池セルCe1〜Ce3の充電状態は、式(1)〜式び(4)を用いることで、電池セルCe1〜電池セルCe3の充電状態を知ることができる。さらに、モジュール全体電流測定用に1個、バランス時に各電池セルに流れるバランス電流測定用に1個と合計2個あれば、各電池セルの充電量を知ることができる。したがって、従来の各電池セルに電流測定回路を用いる場合と比較してより少数の電流測定回路を設ければ良い。このように、各セル電圧と充放電量を用いることで、各セルの容量、劣化度などを、セルバランスを行っても、正確に推定することができる。
<2.本開示の第2の実施の形態>
図6〜図9を参照して本開示の第2の実施の形態について説明する。図6は、第2の実施の形態の主要部の構成を示し、上述した第1の実施の形態の対応する部分には、同一の参照符号を付すことにする。例えばリチウムイオン2次電池の電池セルCe1、Ce2およびCe3が直列接続される。
図6〜図9を参照して本開示の第2の実施の形態について説明する。図6は、第2の実施の形態の主要部の構成を示し、上述した第1の実施の形態の対応する部分には、同一の参照符号を付すことにする。例えばリチウムイオン2次電池の電池セルCe1、Ce2およびCe3が直列接続される。
電池セルCe1、Ce2およびCe3の直列接続の+側が電流測定回路AMabを介してモジュール端子Pおよびセルバランス用静電容量CBの一方の端子に接続される。すなわち、共通の電流測定回路AMabがモジュール端子Pと電池セルCe1〜Ce3の間に接続される。電池セルの直列接続の−側がモジュール端子Mおよびセルバランス用静電容量CBの他方の端子に接続される。スイッチSW1P〜SW3P並びにSW1N〜SW3Nとして、FET、IGBT等の半導体スイッチング素子が使用される。
電流測定回路AMabは、電池セルCe1〜Ce3の直列接続を流れるモジュール電流およびバランス電流を測定する。電流測定回路AMabとしては、シャント抵抗、ホール素子を使用した電流測定回路等を使用できる。セルバランス用静電容量CBに対して並列に電荷リセット用スイッチSWCが接続される。セルバランス制御に先行して電荷リセット用スイッチSWCがオンとされる。
モジュール端子PおよびMに対して、充電時には、充電回路が接続され、放電時には、負荷が接続される。なお、電池セルに代えて複数の電池セルが並列接続された電池ブロックを使用しても良い。さらに、直列接続される電池セルまたは電池ブロックの個数は、3個以外の任意の数が可能である。なお、図示しないが、第1の実施の形態と同様に、電池セルCe1〜Ce3のそれぞれの両端の電圧を測定する電圧測定回路、充放電電流の導通を制御する充放電回路そして電圧や電流などの情報を元にスイッチや充放電回路を制御する制御部等が備えられている。さらに、電流測定回路AMabにより測定された電流値のデータから得られた各電池セルの充放電量が制御部内のメモリに記憶される。
図7に示すように、通常状態例えば充電状態では、スイッチSW1PとSW3Nとがオン状態とされ、他のスイッチがオフ状態に設定される。外部より供給されるモジュール電流Iは、図7において、破線で示す経路でもって、直列接続されている電池セルCe1〜Ce3に流れ、電流値が電流測定回路AMabで測定される。測定値が記憶される。
図8と図9は、第2の実施の形態のセルバランス状態を表す。一例として、電池セルCe1〜Ce3内で電池セルCe1が最高電圧であり、電池セルCe3が最低電圧とする。セルバランス動作に入ると、図8に示すように、まず、スイッチSW1PとスイッチSW1Nとがオン状態となる。したがって、電池セルCe1とセルバランス用静電容量CBとが並列接続され、CB両端の電圧が電池セルCe1端子電圧に等しくなるまでの時間バランス電流Ib1が破線で示す経路でセルバランス用静電容量CBに流れ込む。バランス電流Ib1が電流測定回路AMabによって測定され、測定値が記憶される。
その後、図9に示すように、スイッチSW1PとスイッチSW1Nとがオフ状態となり、スイッチSW3PとスイッチSW3Nとがオン状態となる。セルバランス用静電容量CBから電池セルCe3に対して破線で示す経路でもってバランス電流Ib2が流れこむ。この電流が電流測定回路AMabにて測定される。第2の実施の形態では、以上述べたように、1つの電流測定回路AMabによって、モジュール電流I、バランス電流Ib1およびバランス電流Ib2を測定することができる。したがって、第1の実施の形態と同様に、式(1)乃至式(4)を用いることによって、電池セルCe1〜電池セルCe3の充電状態を知ることができる。
さらに、モジュール全体の電流測定とバランス時に各電池セルに流れる電流測定とを1個の電流測定回路AMabによって行うので、より少数の電流測定回路を設ければ良い。このように、各セル電圧と充放電量を用いることで、各セルの容量、劣化度などを、セルバランスを行っても、正確に推定することができる。1個の電流測定回路AMabを使用することは、コストを抑えることのみならず、電流測定回路の精度のバラツキの影響を少なくできる利点がある。
<3.本開示の第3の実施の形態>
図10乃至図14を参照して、本開示の第3の実施の形態について説明する。上述した第1および第2の実施の形態がセルバランス用静電容量CBを使用しているのに対して、第3の実施の形態は、セルバランス用トランスTBを使用するものである。
図10乃至図14を参照して、本開示の第3の実施の形態について説明する。上述した第1および第2の実施の形態がセルバランス用静電容量CBを使用しているのに対して、第3の実施の形態は、セルバランス用トランスTBを使用するものである。
セルバランスのために電池セルCe1〜Ce3のそれぞれの+側がスイッチSW1P、SW2PおよびSW3Pと電流測定回路AMbを介してセルバランス用トランスTBの2次コイルL2の巻き終り端と接続される。電池セルCe1〜Ce3のそれぞれの−側がスイッチSW1N、SW2NおよびSW3Nと共通のスイッチSWMとを介してセルバランス用トランスTBの2次コイルL2の巻き始め端と接続される。スイッチSW1P〜SW3P並びにSW1N〜SW3Nと同様に、スイッチSWMとして、FET、IGBT等の半導体スイッチング素子が使用される。
さらに、セルバランス用トランスTBの1次コイルL1の巻き始め端がダイオードD1を順方向に介してコンデンサC1の一方の端子と接続され、コンデンサC1の他方の端子が1次コイルL1の巻き終り端と接続される。ダイオードD1は、逆流防止のために接続されている。さらに、1次コイルL1の巻き始め端がダイオードD1を介して2次コイルL2の巻き終り端と接続され、1次コイルL1の巻き終り端がスイッチSWMを介して2次コイルL2の巻き始め端と接続される。1次コイルL1と2次コイルL2の極性が逆とされている。
図11のフローチャートを参照して制御部CNTが行うセルバランス動作の一例の制御について説明する。図2のフローチャートと比較すると、ステップS18およびステップS19以外の処理は、同様である。但し、処理の流れを分かりやすくするために、順に説明する。
ステップS11:充電を開始する。
ステップS12:各電池セルの電圧を測定する。
ステップS13:電池セルCe1〜Ce3の中の最大電圧が終止電圧Ve以上かどうかが判定される。この判定が否定の場合には、ステップS12に処理が戻って各セルの充電が継続される。
ステップS11:充電を開始する。
ステップS12:各電池セルの電圧を測定する。
ステップS13:電池セルCe1〜Ce3の中の最大電圧が終止電圧Ve以上かどうかが判定される。この判定が否定の場合には、ステップS12に処理が戻って各セルの充電が継続される。
ステップS14:ステップS13の判定結果が肯定の場合には、充電が中断される。
ステップS15:電池セルCe1〜Ce3の中の最大の電圧Vmax と最小の電圧Vmin
との差がしきい値Vdと比較される。
ステップS15:電池セルCe1〜Ce3の中の最大の電圧Vmax と最小の電圧Vmin
との差がしきい値Vdと比較される。
ステップS16:最大の電圧Vmax と最小の電圧Vmin との差がしきい値Vd以下の場合には、セルバランス動作が行われない。そして、電池セル電圧が終止電圧以上かどうかが判定される。
ステップS17:判定結果が肯定の場合には、充電が終了する。若し、判定結果が否定の場合には、処理がステップS12(各電池セルの電圧計測)に戻る。
ステップS17:判定結果が肯定の場合には、充電が終了する。若し、判定結果が否定の場合には、処理がステップS12(各電池セルの電圧計測)に戻る。
ステップS18:ステップS15において、最大の電圧Vmax と最小の電圧Vmin との差がしきい値Vd以下でないと判定される場合には、セルバランス動作が行われる。期間Tb3だけスイッチSWMがオンとされてセルバランス用トランスTBの2次コイルL2に電流を流す。電流測定回路AMbによって、流れる電流が計測される。
ステップS19:最小の電圧Vmin の電池セルに接続されているスイッチが期間Tb4だけオンとされて1次コイルL1から当該電池セルに対して電流を供給する。電流測定回路AMbは、1次コイルL1から供給される電流を計測する。そして、処理がステップS15に戻り、電池セル間の電圧差がしきい値Vd以下かどうかが判定される。ステップS15、S18、S19の処理を繰り返すことによって、電池セルの電圧差がしきい値Vd以下となるように制御される。
図12、図13および図14を参照して本開示の第3の実施の形態についてさらに説明する。図12は、図10に示す接続における主要部の接続を示す。通常動作例えば充電時には、図12に示すように、全てのスイッチSW1P〜SW3NおよびスイッチSWMがオフとされており、モジュール電流Iが電池セルCe1、Ce2、Ce3を流れる。モジュール電流Iが電流測定回路AMaによって測定される。測定値は、動作状態の情報(例えばスイッチのオン/オフ状態の情報)と共にデジタルデータとして制御部CNT内のメモリに記憶される。後述する処理においても、電流測定回路の測定値がそれぞれメモリに動作状態の情報と共に記憶される。ここで充電開始からセルバランス動作の開始までの時間をTmとすると電池セルCe1〜Ce3の充放電量(充放電電荷量)Q1〜Q3は、前述の式(1)で表すことができる。
ここで、セルバランス開始までの各セルの充放電量はQ1=Q2=Q3となる。
ここで、電池セルCe1〜Ce3を充電する状況で、電池セルCe1〜Ce3の容量バラツキあるいは初期充電量バラツキなどにより電池セルCe1〜Ce3の間に電圧に差が生じた場合、ある電池セルの電圧が充電終了条件に達すると、充電が終了してしまう。そこで、この充電状態の不均一によるセル間の電圧バラツキを解消させるためセルバランス機能を有効にする。
ここで、電池セルCe1〜Ce3を充電する状況で、電池セルCe1〜Ce3の容量バラツキあるいは初期充電量バラツキなどにより電池セルCe1〜Ce3の間に電圧に差が生じた場合、ある電池セルの電圧が充電終了条件に達すると、充電が終了してしまう。そこで、この充電状態の不均一によるセル間の電圧バラツキを解消させるためセルバランス機能を有効にする。
一例として、電池セルCe1〜Ce3の中で、電池セルCe1が最高電圧で、電池セルCe3が最低電圧であり、両者の電圧差がしきい値Vd以上とする。まず、図11のフローチャート中のステップS18に示すように、スイッチSW1P、SWMおよびSW3Nが期間Tb3だけオンとされる。図13は、この状態を示し、破線で示す経路でもって第1のバランス電流Ib1がセルバランス用トランスTBの2次側を流れる。このとき、電池セルCe1〜Ce3に対する充電量は、下記の式(5)で表される。この電流が電流測定回路AMbによって測定される。
次に、状態が切り替わり、図14で示すように期間Tb4にスイッチSW3P、SW3Nがオン状態になり、スイッチSWMがオフ状態になる。期間Tb3において、セルバランス用トランスTBの2次側に通電したことで蓄積されたエネルギーが1次側で電気エネルギーとして放出され、バランス電流Ib2で電池セルCe3が充電される。第2のバランス電流Ib2が電流測定回路AMbによって測定される。この時点での各セルの充電量は、下記の式(6)および式(7)によって表される。
上述した図13および図14で示す動作は、電池セルCe1〜Ce3の端子電圧が等しくなる、または電池セルCe1〜Ce3の最高電圧と最低電圧の差が一定値以下になるまで繰り返される。モジュール電流Iが電流測定回路AMaにより測定され、バランス時に電池セルCe1〜電池セルCe3に流れるバランス電流は電流測定回路AMbにより測定される。したがって、電池セルCe1〜Ce3の充電状態は、式(1)、式(5)、式(6)および式(7)を用いることで、電池セルCe1〜電池セルCe3の充電状態を知ることができる。
さらに、モジュール全体の全体電流測定用に1個、バランス時に各電池セルに流れるバランス電流測定用に1個と合計2個あれば、各電池セルの充電量を知ることができるので、従来の各電池セルに電流測定回路を用いる場合と比較してより少数の電流測定回路を設ければ良い。このように、各セル電圧と充放電量を用いることで、各セルの容量、劣化度などを、セルバランスを行っても、正確に推定することができる。
<4.本開示の第4の実施の形態>
図15〜図18を参照して本開示の第4の実施の形態について説明する。第4の実施の形態は、第3の実施の形態と同様に、セルバランス用トランスTBを使用するものである。図15は、第4の実施の形態の主要部の構成を示し、上述した第3の実施の形態の対応する部分には、同一の参照符号を付すことにする。例えばリチウムイオン2次電池の電池セルCe1、Ce2およびCe3が直列接続される。
図15〜図18を参照して本開示の第4の実施の形態について説明する。第4の実施の形態は、第3の実施の形態と同様に、セルバランス用トランスTBを使用するものである。図15は、第4の実施の形態の主要部の構成を示し、上述した第3の実施の形態の対応する部分には、同一の参照符号を付すことにする。例えばリチウムイオン2次電池の電池セルCe1、Ce2およびCe3が直列接続される。
セルバランスのために電池セルCe1〜Ce3のそれぞれの+側がスイッチSW1P、SW2PおよびSW3Pと電流測定回路AMabを介してセルバランス用トランスTBの2次コイルL2の巻き終り端と接続される。電池セルCe1〜Ce3のそれぞれの−側がスイッチSW1N、SW2NおよびSW3Nと共通のスイッチSWMとを介してセルバランス用トランスTBの2次コイルL2の巻き始め端と接続される。スイッチSW1P〜SW3P並びにSW1N〜SW3Nと同様に、スイッチSWMとして、FET、IGBT等の半導体スイッチング素子が使用される。
さらに、セルバランス用トランスTBの1次コイルL1の巻き始め端がダイオードD1を順方向に介してコンデンサC1の一方の端子と接続され、コンデンサC1の他方の端子が1次コイルL1の巻き終り端と接続される。さらに、1次コイルL1の巻き始め端がダイオードD1を介して2次コイルL2の巻き終り端と接続され、1次コイルL1の巻き終り端がスイッチSWMを介して2次コイルL2の巻き始め端と接続される。1次コイルL1と2次コイルL2の極性が逆とされている。
電流測定回路AMabと2次コイルL2の巻き終り端との接続点がモジュール端子Pとして導出されている。スイッチSW1N〜SW3Nの共通接続点とスイッチSWMとの接続点がモジュール端子Mとして導出されている。
通常動作例えば充電時には、図16に示すように、全てのスイッチSW1P〜SW3NおよびスイッチSWMがオフとされており、モジュール電流Iが電池セルCe1、Ce2、Ce3を流れる。モジュール電流Iが電流測定回路AMabによって測定される。測定値は、動作状態の情報(例えばスイッチのオン/オフ状態の情報)と共にデジタルデータとして制御部CNT内のメモリに記憶される。後述する処理においても、電流測定回路の測定値がそれぞれメモリに動作状態の情報と共に記憶される。ここで充電開始からセルバランス動作の開始までの時間をTmとすると電池セルCe1〜Ce3の充放電量(充放電電荷量)Q1〜Q3は、前述の式(1)で表すことができる。
ここで、セルバランス開始までの各セルの充放電量はQ1=Q2=Q3となる。
ここで、電池セルCe1〜Ce3を充電する状況で、電池セルCe1〜Ce3の容量バラツキあるいは初期充電量バラツキなどにより電池セルCe1〜Ce3の間に電圧に差が生じた場合、ある電池セルの電圧が充電終了条件に達すると、充電が終了してしまう。そこで、この充電状態の不均一によるセル間の電圧バラツキを解消させるためセルバランス機能を有効にする。
ここで、電池セルCe1〜Ce3を充電する状況で、電池セルCe1〜Ce3の容量バラツキあるいは初期充電量バラツキなどにより電池セルCe1〜Ce3の間に電圧に差が生じた場合、ある電池セルの電圧が充電終了条件に達すると、充電が終了してしまう。そこで、この充電状態の不均一によるセル間の電圧バラツキを解消させるためセルバランス機能を有効にする。
一例として、電池セルCe1〜Ce3の中で、電池セルCe1が最高電圧で、電池セルCe3が最低電圧であり、両者の電圧差がしきい値Vd以上とする。まず、スイッチSW1P、SWMおよびSW3Nが期間Tb3だけオンとされる。図17は、この状態を示し、破線で示す経路でもってバランス電流Ib1がセルバランス用トランスTBの2次側を流れる。このとき、電池セルCe1〜Ce3に対する充電量は、前述の式(5)で表される。この電流が電流測定回路AMabによって測定される。
次に、状態が切り替わり、図18で示すように期間Tb4にスイッチSW3P、SW3Nがオン状態になり、スイッチSWMがオフ状態になる。期間Tb3において、セルバランス用トランスTBの2次側に通電したことで蓄積されたエネルギーが1次側で電気エネルギーとして放出され、バランス電流Ib2で電池セルCe3が充電される。バランス電流Ib2が電流測定回路AMabによって測定される。この時点での各セルの充電量は、前述の式(6)および式(7)によって表される。
上述した図17および図18で示す動作は、第3の実施の形態と同様に、電池セルCe1〜Ce3の端子電圧が等しくなる、または電池セルCe1〜Ce3の最高電圧と最低電圧の差が一定値以下になるまで繰り返される。モジュール電流I、並びにバランス時に電池セルCe1〜電池セルCe3に流れるバランス電流が電流測定回路AMabにより測定される。したがって、電池セルCe1〜Ce3の充電状態は、式(1)、式(5)、式(6)および式(7)を用いることで、電池セルCe1〜電池セルCe3の充電状態を知ることができる。
さらに、モジュール全体の電流測定とバランス時に各電池セルに流れる電流測定とを1個の電流測定回路AMabによって行うので、より少数の電流測定回路を設ければ良い。このように、各セル電圧と充放電量を用いることで、各セルの容量、劣化度などを、セルバランスを行っても、正確に推定することができる。1個の電流測定回路AMabを使用することは、コストを抑えることのみならず、電流測定回路の精度のバラツキの影響を少なくできる利点がある。
本開示の第1〜第4の実施の形態は、時分割で並列に接続されるセルバランス回路を有する蓄電モジュールでモジュール全体の電流を計測する回路と、1つ以下の各2次電池の充放電電流を計測する回路とを有する。かかる本開示の第1〜第4の実施の形態によれば、蓄電モジュールを構成する直列接続された電池セルの各々の充放電量をコスト上昇なく正確に得ることができる。各セルの充放電量を正確に測定することが可能となるので、電池の充電状態、劣化状態の把握や、より正確な推定が可能となる。
<5.応用例>
「応用例としての住宅における蓄電システム」
本開示を住宅用の蓄電システムに適用した例について、図19を参照して説明する。例えば住宅101用の蓄電システム100においては、火力発電102a、原子力発電102b、水力発電102c等の集中型電力系統102から電力網109、情報網112、スマートメータ107、パワーハブ108等を介し、電力が蓄電装置103に供給される。これと共に、家庭内発電装置104等の独立電源から電力が蓄電装置103に供給される。蓄電装置103に供給された電力が蓄電される。蓄電装置103を使用して、住宅101で使用する電力が給電される。住宅101に限らずビルに関しても同様の蓄電システムを使用できる。
「応用例としての住宅における蓄電システム」
本開示を住宅用の蓄電システムに適用した例について、図19を参照して説明する。例えば住宅101用の蓄電システム100においては、火力発電102a、原子力発電102b、水力発電102c等の集中型電力系統102から電力網109、情報網112、スマートメータ107、パワーハブ108等を介し、電力が蓄電装置103に供給される。これと共に、家庭内発電装置104等の独立電源から電力が蓄電装置103に供給される。蓄電装置103に供給された電力が蓄電される。蓄電装置103を使用して、住宅101で使用する電力が給電される。住宅101に限らずビルに関しても同様の蓄電システムを使用できる。
住宅101には、発電装置104、電力消費装置105、蓄電装置103、各装置を制御する制御装置110、スマートメータ107、各種情報を取得するセンサー111が設けられている。各装置は、電力網109および情報網112によって接続されている。発電装置104として、太陽電池、燃料電池等が利用され、発電した電力が電力消費装置105および/または蓄電装置103に供給される。電力消費装置105は、冷蔵庫105a、空調装置105b、テレビジョン受信機105c、風呂105d等である。さらに、電力消費装置105には、電動車両106が含まれる。電動車両106は、電気自動車106a、ハイブリッドカー106b、電気バイク106cである。
蓄電装置103に対して、上述した本開示の電源供給装置が適用される。蓄電装置103は、二次電池またはキャパシタから構成されている。例えば、リチウムイオン電池によって構成されている。リチウムイオン電池は、定置型であっても、電動車両106で使用されるものでも良い。スマートメータ107は、商用電力の使用量を測定し、測定された使用量を、電力会社に送信する機能を備えている。電力網109は、直流給電、交流給電、非接触給電の何れか一つまたは複数を組み合わせても良い。
各種のセンサー111は、例えば人感センサー、照度センサー、物体検知センサー、消費電力センサー、振動センサー、接触センサー、温度センサー、赤外線センサー等である。各種センサー111により取得された情報は、制御装置110に送信される。センサー111からの情報によって、気象の状態、人の状態等が把握されて電力消費装置105を自動的に制御してエネルギー消費を最小とすることができる。さらに、制御装置110は、住宅101に関する情報をインターネットを介して外部の電力会社等に送信することができる。
パワーハブ108によって、電力線の分岐、直流交流変換等の処理がなされる。制御装置110と接続される情報網112の通信方式としては、UART(Universal Asynchronous Receiver-Transceiver:非同期シリアル通信用送受信回路)等の通信インターフェー
スを使う方法、Bluetooth(登録商標)、ZigBee、Wi−Fi等の無線通信規格によるセンサーネットワークを利用する方法がある。Bluetooth(登録商標)方式は、マルチメディア通信に適用され、一対多接続の通信を行うことができる。ZigBeeは、IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.15.4の物理層を使用するものである。IEEE802.15.4は、PAN(Personal Area Network) またはW(Wireless)PANと呼ばれる短距離無線ネットワーク規格の名称である。
スを使う方法、Bluetooth(登録商標)、ZigBee、Wi−Fi等の無線通信規格によるセンサーネットワークを利用する方法がある。Bluetooth(登録商標)方式は、マルチメディア通信に適用され、一対多接続の通信を行うことができる。ZigBeeは、IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.15.4の物理層を使用するものである。IEEE802.15.4は、PAN(Personal Area Network) またはW(Wireless)PANと呼ばれる短距離無線ネットワーク規格の名称である。
制御装置110は、外部のサーバ113と接続されている。このサーバ113は、住宅101、電力会社、サービスプロバイダーの何れかによって管理されていても良い。サーバ113が送受信する情報は、たとえば、消費電力情報、生活パターン情報、電力料金、天気情報、天災情報、電力取引に関する情報である。これらの情報は、家庭内の電力消費装置(たとえばテレビジョン受信機)から送受信しても良いが、家庭外の装置(たとえば、携帯電話機等)から送受信しても良い。これらの情報は、表示機能を持つ機器、たとえば、テレビジョン受信機、携帯電話機、PDA(Personal Digital Assistants)等に、表
示されても良い。
示されても良い。
各部を制御する制御装置110は、CPU(Central Processing Unit )、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)等で構成され、この例では、蓄電装置103に格納されている。制御装置110は、蓄電装置103、家庭内発電装置104、電力消費装置105、各種センサー111、サーバ113と情報網112により接続され、例えば、商用電力の使用量と、発電量とを調整する機能を有している。なお、その他にも、電力市場で電力取引を行う機能等を備えていても良い。
以上のように、電力が火力発電102a、原子力発電102b、水力発電102c等の集中型電力系統102のみならず、家庭内発電装置104(太陽光発電、風力発電)の発電電力を蓄電装置103に蓄えることができる。したがって、家庭内発電装置104の発電電力が変動しても、外部に送出する電力量を一定にしたり、または、必要なだけ放電するといった制御を行うことができる。例えば、太陽光発電で得られた電力を蓄電装置103に蓄えると共に、夜間は料金が安い深夜電力を蓄電装置103に蓄え、昼間の料金が高い時間帯に蓄電装置103によって蓄電した電力を放電して利用するといった使い方もできる。
なお、この例では、制御装置110が蓄電装置103内に格納される例を説明したが、スマートメータ107内に格納されても良いし、単独で構成されていても良い。さらに、蓄電システム100は、集合住宅における複数の家庭を対象として用いられてもよいし、複数の戸建て住宅を対象として用いられてもよい。
「応用例としての車両における蓄電システム」
本開示を車両用の蓄電システムに適用した例について、図20を参照して説明する。図20に、本開示が適用されるシリーズハイブリッドシステムを採用するハイブリッド車両の構成の一例を概略的に示す。シリーズハイブリッドシステムはエンジンで動かす発電機で発電された電力、あるいはそれを電池に一旦貯めておいた電力を用いて、電力駆動力変換装置で走行する車である。
本開示を車両用の蓄電システムに適用した例について、図20を参照して説明する。図20に、本開示が適用されるシリーズハイブリッドシステムを採用するハイブリッド車両の構成の一例を概略的に示す。シリーズハイブリッドシステムはエンジンで動かす発電機で発電された電力、あるいはそれを電池に一旦貯めておいた電力を用いて、電力駆動力変換装置で走行する車である。
このハイブリッド車両200には、エンジン201、発電機202、電力駆動力変換装置203、駆動輪204a、駆動輪204b、車輪205a、車輪205b、電池208、車両制御装置209、各種センサ210、充電口211が搭載されている。電池208に対して、上述した本開示の蓄電装置が適用される。
ハイブリッド車両200は、電力駆動力変換装置203を動力源として走行する。電力駆動力変換装置203の一例は、モータである。電池208の電力によって電力駆動力変換装置203が作動し、この電力駆動力変換装置203の回転力が駆動輪204a、204bに伝達される。なお、必要な個所に直流−交流(DC−AC)あるいは逆変換(AC−DC変換)を用いることによって、電力駆動力変換装置203が交流モータでも直流モータでも適用可能である。各種センサ210は、車両制御装置209を介してエンジン回転数を制御したり、図示しないスロットルバルブの開度(スロットル開度)を制御したりする。各種センサ210には、速度センサ、加速度センサ、エンジン回転数センサなどが含まれる。
エンジン201の回転力は発電機202に伝えられ、その回転力によって発電機202により生成された電力を電池208に蓄積することが可能である。
図示しない制動機構によりハイブリッド車両が減速すると、その減速時の抵抗力が電力駆動力変換装置203に回転力として加わり、この回転力によって電力駆動力変換装置203により生成された回生電力が電池208に蓄積される。
電池208は、ハイブリッド車両の外部の電源に接続されることで、その外部電源から充電口211を入力口として電力供給を受け、受けた電力を蓄積することも可能である。
図示しないが、二次電池に関する情報に基いて車両制御に関する情報処理を行なう情報処理装置を備えていても良い。このような情報処理装置としては、例えば、電池の残容量に関する情報に基づき、電池残容量表示を行う情報処理装置などがある。
なお、以上は、エンジンで動かす発電機で発電された電力、或いはそれを電池に一旦貯めておいた電力を用いて、モーターで走行するシリーズハイブリッド車を例として説明した。しかしながら、エンジンとモーターの出力が何れも駆動源とし、エンジンのみで走行、モーターのみで走行、エンジンとモーター走行という3つの方式を適宜切り替えて使用するパラレルハイブリッド車に対しても本開示は有効に適用可能である。さらに、エンジンを用いず駆動モータのみによる駆動で走行する所謂、電動車両に対しても本開示は有効に適用可能である。
<6.変形例>
以上、本開示の実施の形態について具体的に説明したが、上述の各実施の形態に限定されるものではなく、本開示の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。例えば、上述の実施の形態において挙げた構成、方法、工程、形状、材料および数値などはあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれと異なる構成、方法、工程、形状、材料および数値などを用いても良い。
以上、本開示の実施の形態について具体的に説明したが、上述の各実施の形態に限定されるものではなく、本開示の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。例えば、上述の実施の形態において挙げた構成、方法、工程、形状、材料および数値などはあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれと異なる構成、方法、工程、形状、材料および数値などを用いても良い。
例えば電池セルCe1、Ce2、Ce3のそれぞれが複数の電池セルを並列接続した電池ブロックであっても良い。また、電池ブロックを複数接続した蓄電モジュールでも良い。
なお、本開示は、以下のような構成も取ることができる。
(1)
少なくとも1つの蓄電素子を有する蓄電素子部が複数直列接続される電池部と、
前記複数の蓄電素子部と並列接続され、前記複数の蓄電素子部間のセルバランス動作を行うセルバランス回路と、
前記セルバランス回路を流れるセルバランス電流を制御する制御部と、
前記電池部の全体を流れる全体電流の電流値を測定する全体電流測定部と前記セルバランス電流の電流値を測定するセルバランス電流測定部と
を有する蓄電装置。
(2)
前記セルバランス動作において、前記制御部はセルバランス回路を時分割で制御することにより、前記セルバランス電流測定部が前記電池部のそれぞれの前記蓄電素子部に流れる電流を測定する(1)記載の蓄電装置。
(3)
前記制御部は前記全体電流の電流値と前記セルバランス電流の電流値から前記複数の蓄電素子部のそれぞれの充電電流を求める(1)(2)の何れかに記載の蓄電装置。
(4)
前記全体電流測定部と前記セルバランス電流測定部がそれぞれ別々の電流測定部である(1)(2)(3)の何れかに記載の蓄電装置。
(5)
前記全体電流測定部と前記セルバランス電流測定部が共通の電流測定部である(1)(2)(3)の何れかに記載の蓄電装置。
(6)
前記電池部と電気的に接続されるモジュール端子を有し
前記共通の電流測定部は前記モジュール端子と前記電池部の間に接続される
(5)記載の蓄電装置。
(7)
少なくとも1つの蓄電素子を有する蓄電素子部が複数直列接続される電池部と、
前記複数の蓄電素子部と並列接続され、前記複数の蓄電素子部間のセルバランス動作を行うセルバランス回路と、
前記セルバランス回路を流れるセルバランス電流を制御する制御部と、
前記電池部の全体を流れる全体電流の電流値を測定する全体電流測定部と前記セルバランス電流の電流値を測定するセルバランス電流測定部とを有する蓄電装置の制御方法であって、
前記セルバランス動作において、前記制御部はセルバランス回路を時分割で制御することにより、前記セルバランス電流測定部が前記電池部のそれぞれの前記蓄電素子部に流れる電流を測定する蓄電装置の制御方法。
(1)
少なくとも1つの蓄電素子を有する蓄電素子部が複数直列接続される電池部と、
前記複数の蓄電素子部と並列接続され、前記複数の蓄電素子部間のセルバランス動作を行うセルバランス回路と、
前記セルバランス回路を流れるセルバランス電流を制御する制御部と、
前記電池部の全体を流れる全体電流の電流値を測定する全体電流測定部と前記セルバランス電流の電流値を測定するセルバランス電流測定部と
を有する蓄電装置。
(2)
前記セルバランス動作において、前記制御部はセルバランス回路を時分割で制御することにより、前記セルバランス電流測定部が前記電池部のそれぞれの前記蓄電素子部に流れる電流を測定する(1)記載の蓄電装置。
(3)
前記制御部は前記全体電流の電流値と前記セルバランス電流の電流値から前記複数の蓄電素子部のそれぞれの充電電流を求める(1)(2)の何れかに記載の蓄電装置。
(4)
前記全体電流測定部と前記セルバランス電流測定部がそれぞれ別々の電流測定部である(1)(2)(3)の何れかに記載の蓄電装置。
(5)
前記全体電流測定部と前記セルバランス電流測定部が共通の電流測定部である(1)(2)(3)の何れかに記載の蓄電装置。
(6)
前記電池部と電気的に接続されるモジュール端子を有し
前記共通の電流測定部は前記モジュール端子と前記電池部の間に接続される
(5)記載の蓄電装置。
(7)
少なくとも1つの蓄電素子を有する蓄電素子部が複数直列接続される電池部と、
前記複数の蓄電素子部と並列接続され、前記複数の蓄電素子部間のセルバランス動作を行うセルバランス回路と、
前記セルバランス回路を流れるセルバランス電流を制御する制御部と、
前記電池部の全体を流れる全体電流の電流値を測定する全体電流測定部と前記セルバランス電流の電流値を測定するセルバランス電流測定部とを有する蓄電装置の制御方法であって、
前記セルバランス動作において、前記制御部はセルバランス回路を時分割で制御することにより、前記セルバランス電流測定部が前記電池部のそれぞれの前記蓄電素子部に流れる電流を測定する蓄電装置の制御方法。
Ce1、Ce2、Ce3・・・電池セル
AMa、AMb、AMab・・・電流測定回路
P、M・・・モジュール端子
CB・・・セルバランス用静電容量
VM1、VM2、VM3・・・電圧測定回路
CNT・・・制御部
TB・・・セルバランス用トランス
AMa、AMb、AMab・・・電流測定回路
P、M・・・モジュール端子
CB・・・セルバランス用静電容量
VM1、VM2、VM3・・・電圧測定回路
CNT・・・制御部
TB・・・セルバランス用トランス
Claims (7)
- 少なくとも1つの蓄電素子を有する蓄電素子部が複数直列接続される電池部と、
前記複数の蓄電素子部と並列接続され、前記複数の蓄電素子部間のセルバランス動作を行うセルバランス回路と、
前記セルバランス回路を流れるセルバランス電流を制御する制御部と、
前記電池部の全体を流れる全体電流の電流値を測定する全体電流測定部と前記セルバランス電流の電流値を測定するセルバランス電流測定部と
を有する蓄電装置。 - 前記セルバランス動作において、前記制御部はセルバランス回路を時分割で制御することにより、前記セルバランス電流測定部が前記電池部のそれぞれの前記蓄電素子部に流れる電流を測定する請求項1記載の蓄電装置。
- 前記制御部は前記全体電流の電流値と前記セルバランス電流の電流値から前記複数の蓄電素子部のそれぞれの充電電流を求める請求項1記載の蓄電装置。
- 前記全体電流測定部と前記セルバランス電流測定部がそれぞれ別々の電流測定部である請求項1記載の蓄電装置。
- 前記全体電流測定部と前記セルバランス電流測定部が共通の電流測定部である請求項1記載の蓄電装置。
- 前記電池部と電気的に接続されるモジュール端子を有し
前記共通の電流測定部は前記モジュール端子と前記電池部の間に接続される
請求項5記載の蓄電装置。 - 少なくとも1つの蓄電素子を有する蓄電素子部が複数直列接続される電池部と、
前記複数の蓄電素子部と並列接続され、前記複数の蓄電素子部間のセルバランス動作を行うセルバランス回路と、
前記セルバランス回路を流れるセルバランス電流を制御する制御部と、
前記電池部の全体を流れる全体電流の電流値を測定する全体電流測定部と前記セルバランス電流の電流値を測定するセルバランス電流測定部とを有する蓄電装置の制御方法であって、
前記セルバランス動作において、前記制御部はセルバランス回路を時分割で制御することにより、前記セルバランス電流測定部が前記電池部のそれぞれの前記蓄電素子部に流れる電流を測定する蓄電装置の制御方法。
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