JP2015070737A - Battery unit and control method therefor, and battery system and control method therefor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、少なくとも1つの二次電池を直列に接続した電池モジュールを有する電池ユニット及びその制御方法並びに該電池ユニットを備える電池システム及びその制御方法に関するものである。 The present invention relates to a battery unit having a battery module in which at least one secondary battery is connected in series, a control method thereof, a battery system including the battery unit, and a control method thereof.
二次電池は、低温状態になると、イオン伝達性や電極活物質の反応が低下するために、電池の内部抵抗が大きくなり、適切な充電が行えないことが知られている。例えば、リチウムイオン二次電池では、低温(例えば、0℃よりも低い温度)で充電した場合、正極から出たリチウムイオンが負極に吸収されにくくなってリチウム金属が析出しやすくなり、故障に至るおそれがある。そのため、従来は、電池の温度を検出し、電池の温度が所定の設定温度以下である場合に、充電を停止させるとともに、ヒータなどの加熱手段を作動させる方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。 It is known that, when the secondary battery is in a low temperature state, the ion transfer property and the reaction of the electrode active material are reduced, so that the internal resistance of the battery is increased and appropriate charging cannot be performed. For example, in a lithium ion secondary battery, when charged at a low temperature (for example, a temperature lower than 0 ° C.), lithium ions emitted from the positive electrode are not easily absorbed by the negative electrode, and lithium metal is liable to be deposited, leading to failure. There is a fear. Therefore, conventionally, a method has been proposed in which the temperature of a battery is detected, and when the temperature of the battery is equal to or lower than a predetermined set temperature, charging is stopped and heating means such as a heater is operated (for example, a patent) Reference 1).
ところで、車両などの移動体に特許文献1に開示されているような制御を適用しようとすると、電池温度に加えて、移動体の運転状態なども考慮してヒータ制御などを行う必要があり、制御が煩雑になるという問題がある。
By the way, when trying to apply control as disclosed in
また、例えば、図7に示すように、複数の電池モジュール51、52が並列接続されてなる電池システム50を車両の走行モータ53の電源として用いている場合、低温時において、走行モータ53と各電池モジュール51、52とを非接続状態とし、走行モータ53の回生電流による電池モジュール51、52の充電を回避することが考えられる。しかしながら、走行モータ53が同期モータの場合には、非接続とすることができず、回生電流により充電されてしまう。また、回生電流による充電を回避したとしても、電池モジュール51、52間で電圧差があれば、電圧の高い電池モジュール(例えば、電池モジュール51)から低い電池モジュール(例えば、電池モジュール52)へ還流電流が流れてしまう。従って、複数の電池モジュール51、52を並列接続してなる電池システム50においては、走行モータ53からの回生電流の外に、電池モジュール51、52間に流れる還流電流についても考慮して、電池の保護を行う必要があった。
Further, for example, as shown in FIG. 7, when a
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、低温時における充電電流を低減させることのできる電池ユニット及びその制御方法並びに電池システム及びその制御方法を提供することを目的とする。 This invention is made in view of such a situation, Comprising: It aims at providing the battery unit which can reduce the charging current at the time of low temperature, its control method, a battery system, and its control method. .
本発明の第1態様は、少なくとも1つの二次電池が直列に接続された電池モジュールと、前記電池モジュールに接続された電力消費手段と、前記電池モジュールまたはその付近の温度を計測する温度計測手段と、前記電池モジュールに流れる電流を計測する電流計測手段と、前記温度計測手段によって計測された温度が予め設定された温度範囲を外れ、かつ、前記電流計測手段によって所定値以上の充電電流が計測された場合に、前記電池モジュールの充電電流が所定の閾値以下になるように、前記電力消費手段を制御する制御手段とを具備する電池ユニットである。 According to a first aspect of the present invention, there is provided a battery module in which at least one secondary battery is connected in series, power consumption means connected to the battery module, and temperature measuring means for measuring the temperature of the battery module or the vicinity thereof. Current measuring means for measuring the current flowing through the battery module; and the temperature measured by the temperature measuring means is out of a preset temperature range, and the charging current greater than a predetermined value is measured by the current measuring means. And a control unit that controls the power consuming unit so that a charging current of the battery module is equal to or lower than a predetermined threshold when the battery module is charged.
上記態様によれば、電池モジュールに電力消費手段が接続された構成とされ、電池モジュールまたはその周辺温度が所定の温度範囲を外れ、かつ、所定値以上の充電電流が計測された場合に、記電池モジュールの充電電流が所定の閾値以下になるように、制御手段によって電力消費手段が制御される。電力消費手段が制御されることにより、電力消費手段側に電流を流すことができるため、電池モジュールの充電電流を低減させることができる。これにより、低温時に、電池モジュールに所定値以上の充電電流が流れることを回避でき、電池モジュールを保護することが可能となる。 According to the above aspect, the battery module has a configuration in which the power consuming means is connected, the battery module or its surrounding temperature is out of the predetermined temperature range, and the charging current greater than the predetermined value is measured. The power consuming means is controlled by the control means so that the charging current of the battery module is equal to or less than a predetermined threshold value. By controlling the power consuming means, a current can flow through the power consuming means, so that the charging current of the battery module can be reduced. As a result, it is possible to avoid a charging current of a predetermined value or more flowing through the battery module at a low temperature, and to protect the battery module.
上記電池ユニットにおいて、前記電力消費手段は、負荷と、該負荷と前記電池モジュールとを接続可能な常開型の開閉手段とを含み、前記制御手段は、前記温度計測手段によって計測された温度が予め設定された温度範囲を外れ、かつ、前記電流計測手段によって所定値以上の充電電流が計測された場合に、前記開閉手段を閉成するようにしてもよい。 In the battery unit, the power consuming means includes a load and a normally open type opening / closing means capable of connecting the load and the battery module, and the control means has a temperature measured by the temperature measuring means. The opening / closing means may be closed when the temperature is out of the preset temperature range and the current measuring means measures a charging current of a predetermined value or more.
このような構成によれば、電池モジュールまたはその周辺温度が所定の温度範囲を外れ、かつ、所定値以上の充電電流が計測された場合に、制御手段による開閉手段の開閉制御といった簡易な制御のみで、負荷側に電流を流し、電池モジュールの充電電流を低減させることができる。 According to such a configuration, only simple control such as opening / closing control of the opening / closing means by the control means is performed when the battery module or its surrounding temperature is out of the predetermined temperature range and a charging current of a predetermined value or more is measured. Thus, it is possible to reduce the charging current of the battery module by flowing a current to the load side.
上記電池ユニットにおいて、前記電力消費手段は、負荷と、該負荷と前記電池モジュールとの間に配される電流制御装置とを含み、前記制御装置は、前記温度計測手段によって計測された温度が予め設定された温度範囲を外れ、かつ、前記電流計測手段によって所定値以上の充電電流が計測された場合に、前記電池モジュールの充電電流が所定の閾値以下になるように、前記負荷に流れる電流を前記電流制御装置によって調整するようにしてもよい。 In the battery unit, the power consuming means includes a load and a current control device disposed between the load and the battery module, and the control device has a temperature measured in advance by the temperature measuring means. The current flowing through the load is adjusted so that the charging current of the battery module falls below a predetermined threshold when the charging temperature exceeds a predetermined value when the current measuring means measures a charging current exceeding a predetermined temperature range. You may make it adjust with the said current control apparatus.
このような構成によれば、電池モジュールまたはその周辺温度が所定の温度範囲を外れ、かつ、所定値以上の充電電流が計測された場合に、制御手段による電流制御装置の制御で負荷側に流れる電流量を調整できるため、電池モジュールの充電電流を正確に低減させることができる。 According to such a configuration, when the battery module or its surrounding temperature is out of a predetermined temperature range and a charging current of a predetermined value or more is measured, the current flows to the load side under the control of the current control device by the control means. Since the amount of current can be adjusted, the charging current of the battery module can be accurately reduced.
上記電池ユニットにおいて、前記電力消費手段は、抵抗値が可変な負荷であって、前記制御手段は、前記電池モジュールの充電電流が所定の閾値以下になるように、前記負荷の抵抗値を調整することとしてもよい。
また、この場合、前記負荷の抵抗値は、例えば、前記電池モジュールの両端電圧と当該電池ユニットに流れこむ電流に基づいて決定される。
In the battery unit, the power consuming means is a load having a variable resistance value, and the control means adjusts the resistance value of the load so that a charging current of the battery module is equal to or less than a predetermined threshold value. It is good as well.
In this case, the resistance value of the load is determined based on, for example, the voltage across the battery module and the current flowing into the battery unit.
上記電池ユニットにおいて、前記電力消費手段は、ヒータを含むこととしてもよい。 In the battery unit, the power consuming means may include a heater.
このような構成によれば、ヒータに電流を流すことにより、熱を発生させることができる。これにより、電池モジュールの周辺温度を上昇させることが可能となり、電池モジュールの動作環境を向上させることができる。 According to such a configuration, heat can be generated by passing a current through the heater. As a result, the ambient temperature of the battery module can be increased, and the operating environment of the battery module can be improved.
このような構成によれば、電池モジュールの充電電流を所定の閾値以下、例えば、ゼロに近づけることが可能となる。 According to such a configuration, the charging current of the battery module can be made close to a predetermined threshold value, for example, close to zero.
本発明の第2態様は、上記の複数の電池ユニットを並列に接続して構成される電池システムである。
上記電池システムにおいて、前記制御手段は、複数の前記電池ユニット間において共有化されていてもよい。
上記電池システムにおいて、前記電力消費手段は、複数の前記電池ユニット間において共有化されていてもよい。
このような構成によれば、部品点数を削減することができる。
A second aspect of the present invention is a battery system configured by connecting the plurality of battery units in parallel.
In the battery system, the control means may be shared among the plurality of battery units.
In the battery system, the power consuming unit may be shared among the plurality of battery units.
According to such a configuration, the number of parts can be reduced.
本発明の第3態様は、外部負荷に接続される電池システムであって、少なくとも1つの二次電池が直列に接続された第1電池モジュールと、前記第1電池モジュールの正極側端子と前記外部負荷との間に設けられた抵抗素子と、前記抵抗素子を介して前記第1電池モジュールに並列に接続された第2電池モジュールと、前記第2電池モジュールに接続された電力消費手段と、前記第2電池モジュールまたはその付近の温度を計測する温度計測手段と、前記第2電池モジュールに流れる電流を計測する電流計測手段と、前記温度計測手段によって計測された温度が予め設定された温度範囲を外れ、かつ、前記電流計測手段によって所定値以上の充電電流が計測された場合に、前記電池モジュールの充電電流が所定の閾値以下になるように、前記電力消費手段を制御する制御手段とを具備する電池システムである。 A third aspect of the present invention is a battery system connected to an external load, in which at least one secondary battery is connected in series, a positive terminal of the first battery module, and the external A resistance element provided between the load, a second battery module connected in parallel to the first battery module via the resistance element, power consumption means connected to the second battery module, and A temperature measuring means for measuring the temperature of the second battery module or its vicinity, a current measuring means for measuring a current flowing through the second battery module, and a temperature range in which the temperature measured by the temperature measuring means is set in advance. And when the charging current greater than or equal to a predetermined value is measured by the current measuring means, the charging current of the battery module is less than or equal to a predetermined threshold value. A battery system and a control means for controlling the force dissipation means.
このような電池システムによれば、放電時、第1電池モジュールの正極側端子と外部負荷との間に設けられた抵抗素子によって、第2電池モジュールから外部負荷に電力が多く供給されることとなり、第1電池モジュールの両端電圧を、第2電池モジュールの両端電圧よりも高い状態で維持することが可能となる。これにより、第1電池モジュールに流れる電流を第2電池モジュールに流れる電流よりも小さくすることができ、還流電流が主に流れる方向を一方向に特定することが可能となる。この結果、第1電池モジュールに充電電流を低減させるための負荷を接続する必要がなくなり、装置構成の簡素化を図ることが可能となる。 According to such a battery system, at the time of discharging, a large amount of electric power is supplied from the second battery module to the external load by the resistance element provided between the positive terminal of the first battery module and the external load. The voltage across the first battery module can be maintained higher than the voltage across the second battery module. Thereby, the current flowing through the first battery module can be made smaller than the current flowing through the second battery module, and the direction in which the reflux current mainly flows can be specified in one direction. As a result, it is not necessary to connect a load for reducing the charging current to the first battery module, and the device configuration can be simplified.
本発明の第4態様は、少なくとも1つの二次電池が直列に接続された電池モジュールに電力消費手段を接続し、前記電池モジュールまたはその付近の温度が予め設定された温度範囲を外れ、かつ、前記電池モジュールの充電電流が所定値以上である場合に、前記電池モジュールの充電電流が所定の閾値以下になるように、前記電力消費手段を制御する電池ユニットの制御方法である。 According to a fourth aspect of the present invention, the power consuming means is connected to a battery module in which at least one secondary battery is connected in series, and the temperature of the battery module or the vicinity thereof is out of a preset temperature range, and When the charging current of the battery module is equal to or higher than a predetermined value, the battery unit control method controls the power consuming means so that the charging current of the battery module is equal to or lower than a predetermined threshold value.
本発明の第5態様は、外部負荷に接続される電池システムの制御方法であって、少なくとも1つの二次電池が直列に接続された第1電池モジュールの正極側端子と前記外部負荷との間に抵抗素子を接続するとともに、前記抵抗素子を介して前記第1電池モジュールと第2電池モジュールとを並列に接続し、前記第2電池モジュールに電力消費手段を接続し、前記第2電池モジュールまたはその付近の温度が予め設定された温度範囲を外れ、かつ、前記第2電池モジュールの充電電流が所定値以上である場合に、前記電池モジュールの充電電流が所定の閾値以下になるように、前記電力消費手段を制御する電池システムの制御方法である。 According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a control method for a battery system connected to an external load between the positive terminal of the first battery module in which at least one secondary battery is connected in series and the external load. And connecting the first battery module and the second battery module in parallel via the resistance element, connecting power consuming means to the second battery module, and connecting the second battery module or When the temperature in the vicinity is out of a preset temperature range and the charging current of the second battery module is equal to or higher than a predetermined value, the charging current of the battery module is equal to or lower than a predetermined threshold. A battery system control method for controlling power consumption means.
本発明によれば、低温時における充電電流を低下させることができ、電池保護に寄与することができるという効果を奏する。 According to the present invention, it is possible to reduce the charging current at a low temperature, and it is possible to contribute to battery protection.
以下に、本発明の一実施形態に係る電池ユニット及びその制御方法について、図面を参照して説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係る電池ユニット10の概略構成を示した図である。図1に示すように、本実施形態に係る電池ユニット10は、外部負荷30と接続され、外部負荷30に対して電力を供給する。また、外部負荷30がモータなどのように回生動作可能な負荷であった場合には、その回生電流により充電される。
Hereinafter, a battery unit and a control method thereof according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a
電池ユニット10は、複数の二次電池が直列に接続された電池モジュール11を有している。二次電池の一例としては、リチウムイオン電池が挙げられる。なお、電池モジュール11は、1つの二次電池によって構成されていてもよい。
電池モジュール11には、負荷(電力消費手段)14が並列に接続されている。更に、負荷14には、常開型のスイッチ(開閉手段)13が直列に接続されている。本実施形態において、負荷14は、抵抗値が可変とされている。また、負荷14の一例として、ヒータが用いられることが好ましい。
The
A load (power consuming means) 14 is connected to the
電池ユニット10には、電池モジュール11またはその付近の温度を計測する温度センサ(温度計測手段)15と、電池モジュール11に向かって流れる電流を計測する電流センサ(電流計測手段)16とが設けられている。温度センサ15、電流センサ16の計測値は、制御装置20に出力される。なお、電流センサ16の位置は、電池モジュール11の+側と外部負荷30との間の配線上であって、該配線と負荷14の接続点を基準として図1に示すように外部負荷30側に設けられてもよいし、負荷14の接続点を基準として電池モジュール側に設けられてもよい。ユーザがシステムに応じて適宜最適な位置に電流センサ16を設けることができる。
制御装置20は、例えば、マイクロコンピュータであり、中央演算処理装置(CPU)、RAM(Random Access Memory)等の主記憶装置、補助記憶装置などを備えている。後述の各種機能を実現するための一連の処理の過程は、プログラムの形式で補助記憶装置に記録されており、このプログラムを中央演算処理装置が主記憶装置に読み出して、情報の加工・演算処理を実行することにより、後述の各種機能が実現される。
図1には、制御装置20の機能ブロックが示されている。制御装置20は、例えば、センサ情報取得部21、判定部22、スイッチ制御部23、抵抗値調整部24を備えている。
The
The
FIG. 1 shows functional blocks of the
このような構成を備える電池ユニット10においては、外部負荷30の運転状況に応じて電池モジュール11が充放電されるとともに、制御装置20において図2に示す処理が所定の時間間隔で繰り返し実行される。
まず、温度センサ15によって計測された温度及び電流センサ16によって計測された電流値が制御装置20のセンサ情報取得部21によって取得される(図2のステップS1)。次に、センサ情報取得部21によって取得された温度が、予め設定されている所定の温度範囲外か否かが判定部22によって判定される(ステップS2)。ここで、所定の温度範囲は、例えば、電池モジュールの温度特性によって予め設定され、制御装置20内の所定の記憶エリアに格納されている。
In the
First, the temperature measured by the
この結果、温度が所定の温度範囲外でなければ(ステップS2において「NO」)、当該処理を終了し、温度が所定の温度範囲外であれば(ステップS2において「YES」)、続いて、予め設定されている所定値以上の充電電流が検出されたか否かが判定部22によって判定される(ステップS3)。ここで、充電電流の「所定値」は、電池モジュール11の特性に応じて予め設定されている電流閾値であり、低温状態において好ましくないとされる一応の電流閾値であり、制御装置20内の所定の記憶エリアに格納されている。
As a result, if the temperature is not outside the predetermined temperature range (“NO” in step S2), the process ends, and if the temperature is outside the predetermined temperature range (“YES” in step S2), then, It is determined by the determination part 22 whether the charging current more than the predetermined value set beforehand is detected (step S3). Here, the “predetermined value” of the charging current is a current threshold that is set in advance according to the characteristics of the
この結果、所定値以上の充電電流が検出されていない場合には(ステップS3において「NO」)、当該処理を終了し、所定値以上の充電電流が検出された場合には(ステップS3において「YES」)、スイッチ制御部23によって、スイッチ13が閉成され(ステップS4)、抵抗値調整部24によって電池モジュール11の充電電流がゼロになるように、負荷14の抵抗値が調整される(ステップS5)。例えば、抵抗値調整部24は、電池モジュール11の充電電流がゼロになるように、抵抗値のフィードバック制御を行う。なお、充電電流は必ずしもゼロになる必要はなく、例えば、充電電流がゼロ付近に設定された所定の閾値以下となるように、負荷14の抵抗値を調整することとしてもよい。また、充電電流を所定の閾値以下とするとは、電池モジュール11から放電電流が流れることも含み、放電電流を流すことで負荷14の抵抗値を調整してもよい。負荷14の一例としてヒータを用いれば、負荷14の抵抗値は、例えば、ヒータの熱量を調整することで調整することができる。所定の閾値とは、上述の充電電流の「所定値」と同じ値に設定してもよいし、二次電池の保護のために、充電電流の「所定値」よりも更に小さい値に設定してもよい。また、温度に応じて所定の閾値を適宜変更するようにしてもよい。
As a result, when a charging current of a predetermined value or more has not been detected (“NO” in step S3), the process ends, and when a charging current of a predetermined value or more is detected (“ YES ”), the
以上説明したように、本実施形態に係る電池ユニット10及びその制御方法によれば、電池モジュール11に負荷14が並列に接続されるとともに、負荷14と直列にスイッチ13が接続された構成とされ、電池モジュール11またはその周辺温度が所定の温度範囲を外れ、かつ、所定値以上の充電電流が計測された場合に、制御装置20によってスイッチ13が閉成される。スイッチ13が閉成されることにより、負荷14側に電流が流れるため、電池モジュール11の充電電流を低減させることができる。これにより、低温時に、電池モジュール11に所定値以上の充電電流が流れることを回避でき、電池モジュール11を保護することが可能となる。
As described above, according to the
また、スイッチ13が閉成された場合には、電池モジュール11の充電電流をゼロに近づけるように、抵抗調整部24によって負荷14の抵抗値が調整されるので、電池モジュール11に流れる電流を限りなくゼロに近づけることが可能となる。
更に、負荷14としてヒータを用いることにより、負荷14に流れた電流によって効率的に熱を発生させることができる。これにより、周囲温度を上昇させることが可能となり、電池モジュール11の動作環境を向上させることができる。
Further, when the
Further, by using a heater as the
なお、本実施形態では、負荷14の抵抗値を可変としたが、負荷14の抵抗値は固定であってもよい。この場合には、負荷14の抵抗値は、スイッチ13が閉成された場合に、電池モジュール11の充電電流が略ゼロとなるように設定される。以下、負荷14の抵抗値について説明する。
In the present embodiment, the resistance value of the
図3に示すように、電池モジュール11を構成する複数の二次電池の起電力の和(以下、「第一の電圧」という)をV、電池モジュール11の内部抵抗値をR0、負荷14の抵抗値をR、電池モジュール11に流れる充電電流をIR0、負荷14に流れる電流をIR、電池ユニット10に流れ込む電流をIとする。なお、二次電池の起電力は、図示していないが、各二次電池に設けられた電圧センサにより測定し、該電圧センサから制御装置20に起電力の情報が送られる。
I≠0のときに、電池モジュール11に流れる充電電流IR0=0とすると、以下の式が成立する。
As shown in FIG. 3, the sum of electromotive forces (hereinafter referred to as “first voltage”) of a plurality of secondary batteries constituting the
If the charging current I R0 = 0 flowing in the
IR=I (1)
VR=V (2)
I R = I (1)
V R = V (2)
また、R=VR/IRなので、この式に(1)式、(2)式を代入すると以下の(3)式が成立する。 Since R = V R / I R , the following formula (3) is established by substituting the formulas (1) and (2) into this formula.
R=V/I (3) R = V / I (3)
上記から、充電電流IR0を0とするための負荷14の抵抗値Rは、第一の電圧V及び電池ユニット10に流れ込む電流Iに基づいて設定される。例えば、第一の電圧Vの取り得る範囲、電池ユニット10に流れ込む電流Iの取り得る範囲を事前に得ておき、これらの情報に基づいて、抵抗値Rを設定する。これにより、電池モジュール11の充電電流を効果的に低減することが可能となる。
From the above, the resistance value R of the
また、本実施形態では、負荷14の抵抗値を可変としたが、負荷14の抵抗値は固定とし、電池ユニットと負荷14との間に電流制御装置を設けて、制御装置が電流制御装置を制御して負荷に流れる電流を制御するようにしてもよい。
In this embodiment, the resistance value of the
次に、本発明の第1実施形態に係る電池システム及びその制御方法について図面を参照して説明する。
図4は、本発明の第1実施形態に係る電池システム1を概略的に示した図である。図4に示すように、電池システム1は、電池ユニット10a、10bを並列に接続した構成とされている。ここで、電池ユニット10a、10bのそれぞれは、上述した電池ユニット10と同じ構成をとる。なお、図4においては、電池ユニット10aの構成と、電池ユニット10bの構成とを区別するために、電池ユニット10aが備える構成については各符号に「a」が、電池ユニット10bが備える構成については各符号に「b」が付されている。また、図4では、2つの電池ユニット10a,10bを並列に接続しているが、並列接続されるユニット数は、特に限定されない。さらに、電池モジュール11aを構成する複数の二次電池の起電力の和を第一の電圧とし、電池モジュール11bを構成する複数の二次電池の起電力の和を第二の電圧とする。
Next, a battery system and a control method thereof according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 4 is a diagram schematically showing the
複数の電池ユニット10a、10bが並列に接続された電池システム1では、上述した外部負荷30からの回生電流の外、例えば、外部負荷30との接続が遮断された場合に、第一の電圧が第二の電圧より高い場合、電池ユニット10aから電池ユニット10bに還流電流が流れる可能性がある。このような場合でも、各電池ユニット10a、10bがそれぞれ備える制御装置20a、20bによって、図2に示した処理がそれぞれ個別に実行されることにより、電池温度が所定の温度範囲外であり、かつ、充電電流が所定値以上である場合には、スイッチ13a、13bがそれぞれ閉成され、負荷14a、14bに還流電流が流れることとなる。これにより、電池モジュール11a、11bの充電電流を低下させることが可能となる。
In the
以上説明したように本実施形態に係る電池システム1及びその制御方法によれば、低温時における充電電流を所定値以下に抑制することができる。
また、本実施形態に係る電池システム1によれば、電池ユニット10を1単位とし、これらを並列に接続した構成を採るので、並列接続数を変えることで、電池システム1の電池電圧を容易に変更することができる。これにより、汎用性を高めることができる。
As described above, according to the
Moreover, according to the
なお、上記のように、電池ユニット10を1単位として電池システム1を構成するのに代えて、負荷14、温度センサ15を複数の電池ユニット10a、10b間で共有化してもよい。
また、制御装置20についても、図5に示すように、複数の電池ユニット10a、10b間で共有化することとしてもよい。例えば、図5には、負荷14と制御装置20´とを複数の電池ユニット10a、10b間で共有化したときの概略構成が示されている。ここで、図5では、図4と同様に、電池ユニット10aが備える構成については各符号に「a」が、電池ユニット10bが備える構成については各符号に「b」が付されている。
図5に示すように、制御装置20´が複数の電池ユニット10a、10b間で共有化された場合には、制御装置20´が各電池ユニット10a、10bに対して図2に示した処理をそれぞれ実行する。
As described above, instead of configuring the
Further, the
As shown in FIG. 5, when the
このように、複数の電池ユニット10a、10b間で負荷14、制御装置20´、温度センサ15を共有化することで、部品点数を削減することができ、低コスト化及び装置の小型化が期待できる。
なお、図5に示した電池システムのスイッチ13aを省略し、温度センサ15a,15bによる計測値のうち温度の高い方、または、電流センサ16a、16bの計測値のうち充電電流の大きい方に基づいて、負荷14の抵抗値を制御することとしてもよい。このように制御しても、配線抵抗が十分低ければ、負荷14に還流電流が流れ、電池モジュール11a、11bの充電電流を低下させることができる。
In this way, by sharing the
Note that the
次に、本発明の第2実施形態に係る電池システム及びその制御方法について図面を参照して説明する。
図6は、本発明の第2実施形態に係る電池システム1´を概略的に示した図である。図6に示すように、電池システム1´は、外部負荷30に接続される電池システムであって、少なくとも1つの二次電池が直列に接続された第1電池モジュール11cと、第1モジュール11cの正極側端子と外部負荷30との間に設けられた抵抗素子26と、抵抗素子26を介して第1電池モジュール11cに並列に接続された第2電池モジュール11dとを備えている。図6では、1つの第2電池モジュール11dを例示しているが、第2電池モジュール11dの接続数については限定されない。
Next, a battery system and a control method thereof according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 6 is a diagram schematically showing a
第2電池モジュール11dには、負荷14dが並列に接続されるとともに、負荷14dには常開型のスイッチ13dが直列に接続されている。また、第2電池モジュール11dまたはその付近の温度を計測する温度センサ15d及び第2電池モジュール11dに流れる電流を計測する電流センサ16dが設けられている。
温度センサ15d及び電流センサ16dによって計測されたセンサ計測値は、制御装置20dに出力される。制御装置20dは、上述した第1実施形態に係る制御装置20と同様の機能を有しており、温度センサ15dによって計測された温度が予め設定された温度範囲を外れ、かつ、電流センサ16dによって所定値以上の充電電流が計測された場合に、スイッチ13dを閉成し、第2電池モジュール11dの充電電流を低下させる。
このとき、負荷14dは抵抗値が可変とされ、制御装置20dは、例えば、充電電流がゼロとなるように、負荷14dの抵抗値をフィードバック制御する。
ここで、電流値に代えて、電池モジュールを構成する複数の二次電池の起電力の和に基づいて充電電流を制御することも可能である。しかしながら、これら複数の二次電池の起電力の和以外にも、各二次電池の内部抵抗値や配線抵抗値も存在することから、実際に流れる電流値に基づいて充電電流を制御する方が、制御の精度の面から好ましいといえる。
A
Sensor measurement values measured by the
At this time, the resistance value of the
Here, instead of the current value, it is also possible to control the charging current based on the sum of electromotive forces of a plurality of secondary batteries constituting the battery module. However, in addition to the sum of the electromotive forces of these secondary batteries, there are internal resistance values and wiring resistance values of each secondary battery, so it is better to control the charging current based on the current value that actually flows. It can be said that it is preferable in terms of control accuracy.
ここで、第1電池モジュール11cに接続された抵抗素子26は、第1電池モジュール11cを構成する複数の二次電池の起電力の和を、第2電池モジュール11dを構成する複数の二次電池の起電力の和よりも高めに維持するために設けられた抵抗素子であり、第1電池モジュール11cの内部抵抗値と第2電池モジュール11dの内部抵抗値とのバラツキを吸収し、第2電池モジュール11d側のアームの抵抗値を第1電池モジュール11c側のアームよりも常に大きくするために十分な大きさの抵抗値に設定されている。
Here, the
このような構成を備える電池システム1´及びその制御方法によれば、抵抗素子26により、基本的に、第2電池モジュール11dに流れる電流を、第1電池モジュール11cに流れる電流よりも大きな値とすることができる。従って、電流センサを設ける必要がなく、部品点数の削減を図ることが可能となる。
According to the
以上、本発明の各実施形態について説明したが、本発明の範囲は上述した実施形態のみに限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々変形実施が可能である。
例えば、上記角実施形態では、負荷14としてヒータを一例にとって説明したが、本実施形態はこれに限られず、ヒータとともに、または、ヒータに代えて、例えば、還流電流を消費し得るランプなど種々の負荷を用いることとしてもよい。
While the embodiments of the present invention have been described above, the scope of the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the invention.
For example, in the above-described corner embodiment, the heater has been described as an example of the
1、1´ 電池システム
10、10a、10b 電池ユニット
11、11a、11b 電池モジュール
11c 第1電池モジュール
11d 第2電池モジュール
13、13a、13b スイッチ
14、14a、14b 負荷
15、15a、15b 温度センサ
16、16a、16b 電流センサ
20、20a、20b 制御装置
21 センサ情報取得部
22 判定部
23 スイッチ制御部
24 抵抗値調整部
26 抵抗素子
30 外部負荷
1, 1 '
Claims (12)
前記電池モジュールに接続された電力消費手段と、
前記電池モジュールまたはその付近の温度を計測する温度計測手段と、
前記電池モジュールに向かって流れる電流を計測する電流計測手段と、
前記温度計測手段によって計測された温度が予め設定された温度範囲を外れ、かつ、前記電流計測手段によって所定値以上の充電電流が計測された場合に、前記電池モジュールの充電電流が所定の閾値以下になるように、前記電力消費手段を制御する制御手段と
を具備する電池ユニット。 A battery module in which at least one secondary battery is connected in series;
Power consumption means connected to the battery module;
Temperature measuring means for measuring the temperature of the battery module or the vicinity thereof, and
Current measuring means for measuring a current flowing toward the battery module;
When the temperature measured by the temperature measuring means is out of a preset temperature range, and the charging current of a predetermined value or more is measured by the current measuring means, the charging current of the battery module is below a predetermined threshold value. A battery unit comprising control means for controlling the power consuming means.
前記制御手段は、前記温度計測手段によって計測された温度が予め設定された温度範囲を外れ、かつ、前記電流計測手段によって所定値以上の充電電流が計測された場合に、前記開閉手段を閉成する請求項1に記載の電池ユニット。 The power consuming means includes a load, and a normally open type opening / closing means capable of connecting the load and the battery module,
The control means closes the opening / closing means when the temperature measured by the temperature measuring means is out of a preset temperature range and when the charging current more than a predetermined value is measured by the current measuring means. The battery unit according to claim 1.
前記制御装置は、前記温度計測手段によって計測された温度が予め設定された温度範囲を外れ、かつ、前記電流計測手段によって所定値以上の充電電流が計測された場合に、前記電池モジュールの充電電流が所定の閾値以下になるように、前記負荷に流れる電流を前記電流制御装置によって調整する請求項1に記載の電池ユニット。 The power consuming means includes a load and a current control device arranged between the load and the battery module,
When the temperature measured by the temperature measuring unit is out of a preset temperature range and the current measuring unit measures a charging current of a predetermined value or more, the control device is configured to charge the battery module. The battery unit according to claim 1, wherein the current flowing through the load is adjusted by the current control device so that the current becomes equal to or less than a predetermined threshold.
前記制御手段は、前記電池モジュールの充電電流が所定の閾値以下になるように、前記負荷の抵抗値を調整する請求項1に記載の電池ユニット。 The power consuming means is a load having a variable resistance value,
The battery unit according to claim 1, wherein the control unit adjusts a resistance value of the load so that a charging current of the battery module is equal to or less than a predetermined threshold.
前記電力消費手段は、複数の前記電池ユニット間で共有化されている電池システム。 A battery system in which a plurality of battery units according to claim 1 are connected in parallel,
The battery system in which the power consuming means is shared among a plurality of the battery units.
少なくとも1つの二次電池が直列に接続された第1電池モジュールと、
前記第1電池モジュールの正極側端子と前記外部負荷との間に設けられた抵抗素子と、
前記抵抗素子を介して前記第1電池モジュールに並列に接続された第2電池モジュールと、
前記第2電池モジュールに接続された電力消費手段と、
前記第2電池モジュールまたはその付近の温度を計測する温度計測手段と、
前記第2電池モジュールに流れる電流を計測する電流計測手段と、
前記温度計測手段によって計測された温度が予め設定された温度範囲を外れ、かつ、前記電流計測手段によって所定値以上の充電電流が計測された場合に、前記電池モジュールの充電電流が所定の閾値以下になるように、前記電力消費手段を制御する制御手段と
を具備する電池システム。 A battery system connected to an external load,
A first battery module in which at least one secondary battery is connected in series;
A resistance element provided between a positive terminal of the first battery module and the external load;
A second battery module connected in parallel to the first battery module via the resistance element;
Power consuming means connected to the second battery module;
Temperature measuring means for measuring the temperature of the second battery module or the vicinity thereof;
Current measuring means for measuring a current flowing through the second battery module;
When the temperature measured by the temperature measuring means is out of a preset temperature range, and the charging current of a predetermined value or more is measured by the current measuring means, the charging current of the battery module is below a predetermined threshold value. A battery system comprising control means for controlling the power consumption means.
前記電池モジュールまたはその付近の温度が予め設定された温度範囲を外れ、かつ、前記電池モジュールの充電電流が所定値以上である場合に、前記電池モジュールの充電電流が所定の閾値以下になるように、前記電力消費手段を制御する電池ユニットの制御方法。 Connecting a power consuming means to a battery module in which at least one secondary battery is connected in series;
When the temperature of the battery module or the vicinity thereof is out of a preset temperature range, and the charging current of the battery module is equal to or higher than a predetermined value, the charging current of the battery module is equal to or lower than a predetermined threshold value. The battery unit control method for controlling the power consumption means.
少なくとも1つの二次電池が直列に接続された第1電池モジュールの正極側端子と前記外部負荷との間に抵抗素子を接続するとともに、前記抵抗素子を介して前記第1電池モジュールと第2電池モジュールとを並列に接続し、
前記第2電池モジュールに電力消費手段を接続し、
前記第2電池モジュールまたはその付近の温度が予め設定された温度範囲を外れ、かつ、前記第2電池モジュールの充電電流が所定値以上である場合に、前記電池モジュールの充電電流が所定の閾値以下になるように、前記電力消費手段を制御する電池システムの制御方法。
A control method for a battery system connected to an external load,
A resistance element is connected between a positive terminal of a first battery module in which at least one secondary battery is connected in series and the external load, and the first battery module and the second battery are connected via the resistance element. Connect the module in parallel,
Connecting power consuming means to the second battery module;
When the temperature of the second battery module or the vicinity thereof is out of a preset temperature range and the charging current of the second battery module is equal to or higher than a predetermined value, the charging current of the battery module is equal to or lower than a predetermined threshold value. A battery system control method for controlling the power consumption means.
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CN113162196A (en) * | 2021-05-12 | 2021-07-23 | 西安易朴通讯技术有限公司 | Device for protecting battery, control method, wearable device and storage medium |
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- 2013-09-30 JP JP2013204663A patent/JP2015070737A/en active Pending
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