JP2016029867A - Battery management system, and method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はバッテリ管理システムおよび方法に関する。 The present invention relates to a battery management system and method.
バッテリは、電気自動車、医療機器、無停電電源装置、およびその他の産業用途のための、最も一般的な電気エネルギ貯蔵装置である。使用中、バッテリの基底電位より高い電位が必要である場合、直列接続した複数のバッテリを使用することが一般的である。しかしながら、バッテリが、同じアノード、カソード、および電解質材料を使用する典型的な生産方法を介して同じ構造で生産されたとしても、充電特性または放電特性（および自己放電特性）の違いが、直列接続された各バッテリ間に存在する。したがって、直列接続されたバッテリ間には、電位差があり、充電が不均衡になるという問題が発生する可能性がある。例えば、直列接続されたバッテリの電位が互いに異なる場合、一部のバッテリが所定の電圧に達しても、他の一部のバッテリは、所定の電圧に達しない可能性があるため、過充電もしくは充電が不十分となる問題、または過充電と充電が不十分となる問題との両方が、直列接続されたバッテリストリングの充電中に発生する可能性がある。 Batteries are the most common electrical energy storage device for electric vehicles, medical equipment, uninterruptible power supplies, and other industrial applications. In use, when a potential higher than the base potential of the battery is required, it is common to use a plurality of batteries connected in series. However, even if the battery is produced in the same structure through a typical production method using the same anode, cathode, and electrolyte material, the difference in charge or discharge characteristics (and self-discharge characteristics) is connected in series. Present between each battery. Therefore, there is a potential difference between the batteries connected in series, which may cause a problem that charging becomes unbalanced. For example, when the potentials of batteries connected in series are different from each other, even if some batteries reach a predetermined voltage, some other batteries may not reach a predetermined voltage. Both the problem of insufficient charging, or the problem of overcharging and insufficient charging, can occur during charging of battery strings connected in series.
過充電バッテリは、バッテリの化学成分が、過充電状態に耐えられなくなると、爆発する危険があり、一方、充電が不十分なバッテリは、直列接続されたバッテリストリングの寿命を減らす可能性がある。したがって、直列接続されたバッテリストリングに対して、不均衡な充電についての問題に対処する必要がある。一般的な方法は、充電状態均等化装置を使用して、直列接続されたバッテリストリングに対して、充電状態均等化を実現することである。 Overcharged batteries can explode if the battery's chemical components can no longer withstand overcharged conditions, while undercharged batteries can reduce the life of battery strings connected in series. . Therefore, there is a need to address the problem of unbalanced charging for battery strings connected in series. A common method is to achieve charge state equalization for battery strings connected in series using a charge state equalization device.
充電状態均等化を実現するための従来の受動的手法を図１に示す。図示した直列接続バッテリストリングでは、各バッテリは、バッテリの充電状態均等化の実現を補助する抵抗器と並列に接続される。これは、単純で、低コストの方法であるが、高いエネルギ損失と熱放散とを受ける。さらに、充電等化器の能力は、高電流のバッテリに対して限定される。 A conventional passive technique for realizing charge state equalization is shown in FIG. In the illustrated series-connected battery string, each battery is connected in parallel with a resistor that assists in achieving equalization of the charge state of the battery. This is a simple and low cost method but suffers from high energy loss and heat dissipation. Furthermore, the capacity of the charge equalizer is limited for high current batteries.
充電状態均等化を実現するための従来の能動的手法を図２に示す。図示した直列接続バッテリストリングでは、各バッテリは、充電状態均等化を実現するために、パワーエレクトロニクス回路を備える。これは、エネルギ効率の高い方法であり、高電流のバッテリに対して、充電状態均等化を実現することができる。しかしながら、充電状態均等化を実現するための個々のパワーエレクトロニクス回路は、コストがかかり、サイズが大きいため、導入コストとサイズとの両方の点で問題が発生する。 FIG. 2 shows a conventional active method for realizing charge state equalization. In the illustrated series-connected battery string, each battery includes a power electronics circuit in order to achieve charge state equalization. This is a highly energy efficient method and can achieve charge state equalization for high current batteries. However, the individual power electronics circuits for realizing equalization of the state of charge are costly and large in size, causing problems both in terms of introduction cost and size.
本明細書で開示する一実施形態によれば、バッテリシステムを提供する。本バッテリシステムは、直列接続されたＭ個のバッテリを含むバッテリモジュールを有し、さらに、Ｎ（１＜Ｎ≦Ｍ）個の充電等化器を備え、そのそれぞれが一度バッテリに接続され、バッテリを充電および／または放電し、充電状態均等化を実現させる。制御デバイスは、各バッテリに対して、バッテリの充電状態（ＳＯＣ）に基づいて充電状態均等化が必要かどうかを判断するよう構成され、充電状態均等化を必要とするＬ個のバッテリと、Ｍ個のバッテリとを比較して、その比較結果に基づき、バッテリシステムをシャットダウンさせ、または、充電状態均等化を必要とする１つまたは複数のバッテリを、対応する充電等化器に接続させる。選択的スイッチモジュールを使用して、充電状態均等化を必要とする１つまたは複数のバッテリを、それぞれ、対応する充電等化器に接続する。 According to one embodiment disclosed herein, a battery system is provided. The battery system includes a battery module including M batteries connected in series, and further includes N (1 <N ≦ M) charging equalizers, each of which is once connected to the battery. Is charged and / or discharged to achieve equalization of the state of charge. The control device is configured to determine, for each battery, whether or not charge state equalization is necessary based on the state of charge (SOC) of the battery, L batteries that require charge state equalization, and M The battery system is compared, and based on the comparison result, the battery system is shut down, or one or more batteries that require charge state equalization are connected to the corresponding charge equalizer. A selective switch module is used to connect one or more batteries that require state of charge equalization, respectively, to a corresponding charge equalizer.
本明細書で開示する他の実施形態によれば、方法を提供する。本方法では、直列接続されたＭ個のバッテリと、Ｎ（１＜Ｎ≦Ｍ）個の充電等化器とを備えるバッテリシステムを提供する。各バッテリに対して、バッテリの充電状態（ＳＯＣ）に基づいて、充電状態均等化が必要かどうかを判断する。本方法はさらに、充電状態均等化を必要とするＬ個のバッテリと、Ｎ個の充電等化器とを比較し、その比較結果に基づいて、バッテリシステムをシャットダウンし、または充電状態均等化を必要とするＬ個のバッテリを、Ｌ個の充電等化器に接続して、バッテリを充電および／または放電させて、充電状態均等化を実現することを備える。 According to other embodiments disclosed herein, a method is provided. The method provides a battery system comprising M batteries connected in series and N (1 <N ≦ M) charging equalizers. For each battery, it is determined whether or not charge state equalization is necessary based on the state of charge (SOC) of the battery. The method further compares L batteries that require charge state equalization with N charge equalizers, and shuts down the battery system or performs charge state equalization based on the comparison result. Connecting the required L batteries to the L charge equalizers to charge and / or discharge the batteries to achieve charge state equalization.
本発明のこれらおよび他の特徴、態様、および利点は、以下の詳細な説明を、添付図面を参照して読むことでより理解されよう。なお、図面を通じて、同様の参照符号は、同様の部品を表す。 These and other features, aspects, and advantages of the present invention will become better understood when the following detailed description is read with reference to the accompanying drawings, in which: Throughout the drawings, like reference numerals represent like parts.
本発明の実施形態は、コスト効果の優れた、高性能充電状態均等化策を、直列接続バッテリにもたらす。本発明の実施形態によれば、Ｍ（Ｍ≧２）の直列接続バッテリを含むバッテリモジュールを提供する。Ｎ個の充電等化器を提供して、バッテリモジュールにおけるＭ個の直列接続バッテリに対して、充電状態均等化を実現する。各充電等化器は、バッテリモジュール内のバッテリに一度接続され、バッテリを充電および／または放電し、充電状態均等化を実現させる。Ｎ個の充電等化器は、１個より多いが、Ｍ個のバッテリ以下の個数である（１＜Ｎ≦Ｍ）。選択的スイッチモジュールにより、バッテリを充電等化器に選択的に接続する。制御デバイスの制御下で、選択的スイッチモジュールは、充電状態均等化を必要とする１つまたは複数のバッテリを、それぞれ、対応する充電等化器に接続することができる。そのような方法では、バッテリモジュールは、充電等化器を用いて、充電均衡を実現することができる。特に、Ｎ個の充電等化器は、１個より多く、Ｍ個のバッテリより少なく（１＜Ｎ＜Ｍ）、バッテリモジュールは、直列接続バッテリより少ない充電等化器を用いて、充電バランスを実現することができる。 Embodiments of the present invention provide a cost effective, high performance state of charge equalization strategy for series connected batteries. According to an embodiment of the present invention, a battery module including M (M ≧ 2) series-connected batteries is provided. N charge equalizers are provided to achieve charge state equalization for the M series connected batteries in the battery module. Each charging equalizer is once connected to the battery in the battery module, and charges and / or discharges the battery to realize charge state equalization. The number of N charging equalizers is more than one but not more than M batteries (1 <N ≦ M). A selective switch module selectively connects the battery to the charge equalizer. Under the control of the control device, the selective switch module can connect one or more batteries that require state of charge equalization, respectively, to a corresponding charge equalizer. In such a method, the battery module can achieve charge balancing using a charge equalizer. In particular, N charge equalizers are more than one, less than M batteries (1 <N <M), and battery modules use less charge equalizers than series connected batteries to balance charge. Can be realized.
特に明記しない限り、本明細書で使用する技術的および科学的用語は、本発明に属する当業者によって一般に理解されるのと同じ意味である。本明細書で使用する「第１の」および「第２の」などの用語は、何らの順序、量、または重要性も意味せず、ある要素を他の要素から区別するために使用される。「ａ」および「ａｎ」という用語は、量の限定を意味せず、参照項目が少なくとも１つ存在することを意味する。さらに、「結合された」および「接続された」という用語は、２つの構成要素間の直接的もしくは間接的な結合／接続を区別することを意図しない。むしろ、そのような構成要素は、特に指示しない限り、直接的または間接的に結合／接続される可能性がある。 Unless defined otherwise, technical and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. As used herein, terms such as “first” and “second” do not imply any order, amount, or importance, and are used to distinguish one element from another. . The terms “a” and “an” do not imply a limit on the amount, but imply that there is at least one reference item. Furthermore, the terms “coupled” and “connected” are not intended to distinguish a direct or indirect coupling / connection between two components. Rather, such components may be directly or indirectly coupled / connected unless otherwise indicated.
図３を参照すると、バッテリシステム１００は、直列接続されたＭ個のバッテリ（Ｂ1、Ｂ2、Ｂ3、…、Ｂm-1、Ｂm）を有するバッテリモジュール１０２を備える。Ｍ個のバッテリのそれぞれは、バッテリの電圧を測定するためのセンサと結合される。Ｎ個の充電等化器（ＣＥ1、ＣＥ2、…、ＣＥn-1、ＣＥn）を提供して、バッテリモジュール１０２に対して充電状態均等化を実現する。ここで、１＜Ｎ≦Ｍである。選択的スイッチモジュール１０４を提供して、１つまたは複数のバッテリを、対応する充電等化器に、取り外し可能に、選択的に接続する。制御デバイス１０６は、選択的スイッチモジュール１０４および充電等化器を制御する。制御デバイス１０６は、全てのバッテリに対するセンサと通信し、センサから測定データを取得し、各バッテリの充電状態（ＳＯＣ）を算出し、それにより、各バッテリに対して、バッテリのＳＯＣに基づいて、バッテリが、充電状態均等化を必要とするかどうかを判断する。各バッテリに対して、充電状態均等化が必要かどうかを判断することによって、どのバッテリが充電状態均等化を必要としているのか、ならびに充電状態均等化を必要とするバッテリがいくつあるのかを識別することができる。いくつかの実施形態において、制御デバイスは、バッテリのＳＯＣが、所定のＳＯＣ範囲内にない場合、充電状態均等化を必要とするものとしてバッテリを判断するよう構成される。例えば、ＳＯＣ範囲内の所定範囲が４５％から６５％である場合、ＳＯＣが４５％から６５％の範囲にないバッテリは、充電状態均等化が必要であると判断される。 Referring to FIG. 3, the battery system 100 includes a battery module 102 having M batteries (B 1 , B 2 , B 3 ,..., B m−1 , B m ) connected in series. Each of the M batteries is coupled with a sensor for measuring the battery voltage. N charge equalizers (CE 1 , CE 2 ,..., CE n−1 , CE n ) are provided to achieve charge state equalization for the battery module 102. Here, 1 <N ≦ M. A selective switch module 104 is provided to removably and selectively connect one or more batteries to a corresponding charging equalizer. The control device 106 controls the selective switch module 104 and the charge equalizer. The control device 106 communicates with sensors for all batteries, obtains measurement data from the sensors, calculates the state of charge (SOC) of each battery, and thus for each battery, based on the SOC of the battery, Determine if the battery requires state of charge equalization. For each battery, identify which batteries need charge state equalization and how many batteries need charge state equalization by determining whether charge state equalization is required be able to. In some embodiments, the control device is configured to determine the battery as requiring state of charge equalization if the SOC of the battery is not within a predetermined SOC range. For example, when the predetermined range within the SOC range is 45% to 65%, a battery whose SOC is not within the range of 45% to 65% is determined to require charge state equalization.
本明細書で使用される場合、「充電状態（ＳＯＣ）」は、バッテリがフル充電であった場合のエネルギと比較した、バッテリの残量を意味し、バッテリが、再充電を必要とするまで、どれだけ機能し続けるかを利用者に示す。バッテリのＳＯＣを推定するには、いくつかの方法がある。最も一般的に使用される推定方法は、アンペア・アワー（Ａｈ）カウント法、開回路電圧（ＯＣＶ）法、およびカルマンフィルタリング法である。いくつかの実施形態において、バッテリの電圧は、バッテリに結合されたセンサによって測定され、ＯＣＶ法によりＳＯＣを算出するための基礎として使われる。 As used herein, “state of charge (SOC)” means the remaining amount of battery compared to the energy when the battery was fully charged, until the battery needs to be recharged. Show users how long it will continue to function. There are several ways to estimate the SOC of a battery. The most commonly used estimation methods are the ampere hour (Ah) counting method, the open circuit voltage (OCV) method, and the Kalman filtering method. In some embodiments, the battery voltage is measured by a sensor coupled to the battery and used as a basis for calculating the SOC by the OCV method.
いくつかの実施形態において、制御デバイス１０６は、さらに、充電状態均等化を必要とするＬ個のバッテリと、Ｎ個の充電等化器とを比較し、Ｌ＞Ｎであるかどうかを判断し、それに応じて、比較結果に応答するよう構成される。いくつかの特定の実施形態において、制御デバイス１０６は、Ｌ＞Ｎである場合に、バッテリシステムをシャットダウンし、またはＬ≦Ｎである場合に、充電状態均等化を必要とするバッテリを、それぞれ、対応する充電等化器に接続するよう構成される。 In some embodiments, the control device 106 further compares L batteries that require state of charge equalization and N charge equalizers to determine if L> N. And is configured to respond to the comparison result accordingly. In some specific embodiments, the control device 106 shuts down the battery system when L> N, or each battery that requires charge state equalization when L ≦ N, respectively. It is configured to connect to a corresponding charging equalizer.
いくつかの実施形態において、Ｌ≦Ｎである場合、制御デバイス１０６は、さらに、充電状態均等化を必要とするＬ個のバッテリを、充電状態均等化をどれだけ必要としているかについて、降順にランク付けし、それらを、Ｌ個の充電等化器に降順に接続するよう構成してもよい。 In some embodiments, if L ≦ N, the control device 106 further ranks the L batteries that require charge state equalization in descending order of how much charge state equalization is needed. In addition, they may be configured to be connected to L charging equalizers in descending order.
いくつかの特定の実施形態において、充電状態均等化を必要とするＬ個のバッテリは、そのＳＯＣが、所定のＳＯＣ範囲から変動した程度について、降順にランク付けされる。例えば、所定のＳＯＣ範囲が４０％から７０％である場合、充電状態均等化を必要とするバッテリは、そのＳＯＣが、範囲のエンドポイント、すなわち、４０％または７０％から変動した程度によって、ランク付けすることができる。例えば、ＳＯＣがそれぞれ２５％、３０％、３８％、７３％、７８％、８３％のバッテリに関し、ＳＯＣが２５％（４０％から１５％少ない）のバッテリが、最も充電状態均等化を必要とするバッテリとして判断され、次いで、ＳＯＣが８３％（７０％より１３％多い）のバッテリ、ＳＯＣが３０％（４０％から１０％少ない）のバッテリ、ＳＯＣが７８％（７０％より８％多い）のバッテリ、ＳＯＣが７３％（７０％より３％多い）のバッテリ、最後に、ＳＯＣが３８％（４０％から２％少ない）のバッテリが、充電状態均等化を必要とするバッテリとして判断される。 In some specific embodiments, the L batteries that require state of charge equalization are ranked in descending order to the extent that their SOC has fluctuated from a predetermined SOC range. For example, if a given SOC range is 40% to 70%, a battery that requires state-of-charge equalization is ranked according to the extent to which the SOC varies from the range endpoint, ie 40% or 70%. Can be attached. For example, for batteries with 25%, 30%, 38%, 73%, 78%, and 83% SOC respectively, a battery with 25% SOC (40% to 15% less) requires the most equalization of charge state Battery, then SOC is 83% (13% more than 70%), SOC is 30% (40% to 10% less), SOC is 78% (8% more than 70%) Batteries with a SOC of 73% (3% more than 70%) and finally a battery with a SOC of 38% (40% to 2% less) are judged as those requiring charge state equalization. .
充電状態均等化を必要とするバッテリと接続された各充電等化器に関し、制御デバイス１０６により、バッテリのＳＯＣに従い、バッテリを充電および／または放電するかどうかを判断することができる。バッテリモジュールにおけるバッテリを適切に充電および／または放電することにより、バッテリに対する充電状態均等化を実現することができる。 For each charge equalizer connected to a battery that requires state of charge equalization, the control device 106 can determine whether to charge and / or discharge the battery according to the SOC of the battery. By appropriately charging and / or discharging the battery in the battery module, it is possible to achieve charge state equalization for the battery.
バッテリは、１つまたは複数の、並列接続されたバッテリセルを備えてもよい。いくつかの実施形態において、バッテリは、単一のバッテリセルである。いくつかの実施形態において、バッテリは、並列接続されたバッテリセルの集合である。 The battery may comprise one or more battery cells connected in parallel. In some embodiments, the battery is a single battery cell. In some embodiments, the battery is a collection of battery cells connected in parallel.
制御デバイス１０６は、上記のような機能を実現することができる任意のデバイスとしてもよい。いくつかの実施形態において、制御デバイス１０６は、コンピュータ、プロセッサ、マイクロコントローラ、マイクロコンピュータ、プログラマブル論理コントローラ、およびプログラマブル回路から成る群から選択された１つまたは複数を構成してもよい。適切な制御デバイスの例の一部には、これらに限定されないが、マイクロプロセッサ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、フィールド・プログラマブル・ゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、およびそれらの組み合わせを含む。 The control device 106 may be an arbitrary device that can realize the functions described above. In some embodiments, the control device 106 may constitute one or more selected from the group consisting of a computer, a processor, a microcontroller, a microcomputer, a programmable logic controller, and a programmable circuit. Some examples of suitable control devices include, but are not limited to, microprocessors, application specific integrated circuits (ASICs), digital signal processors (DSPs), field programmable gate arrays (FPGAs), and their Includes combinations.
充電等化器は、バッテリストリングにおける直列接続バッテリで充電を均等化することを可能にする回路とすることができる。いくつかの実施形態において、充電等化器は、１つまたは複数の能動半導体スイッチおよび１つまたは複数の受動デバイスを備える。充電等化器で使用するのに適切な能動半導体スイッチの例には、これらに限定されないが、電界効果トランジスタ、バイポーラ接合トランジスタ（ＢＪＴ）、リレーおよびダイオードがある。充電等化器で使用するのに適切な受動デバイスの例には、これらに限定されないが、インダクタ、変圧器、およびコンデンサがある。選択的スイッチモジュール１０４は、金属−酸化膜電力半導体トランジスタ、リレー、ＢＪＴ、金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）、および絶縁ゲート・バイポーラ・トランジスタ（ＩＧＢＴ）から成る群から選択された、１つまたは複数のデバイスを備えてもよい。 The charge equalizer can be a circuit that allows charge equalization with series connected batteries in a battery string. In some embodiments, the charge equalizer comprises one or more active semiconductor switches and one or more passive devices. Examples of active semiconductor switches suitable for use in a charge equalizer include, but are not limited to, field effect transistors, bipolar junction transistors (BJTs), relays and diodes. Examples of suitable passive devices for use in the charge equalizer include, but are not limited to, inductors, transformers, and capacitors. The selective switch module 104 is one selected from the group consisting of a metal-oxide power semiconductor transistor, a relay, a BJT, a metal oxide semiconductor field effect transistor (MOSFET), and an insulated gate bipolar transistor (IGBT). Alternatively, a plurality of devices may be provided.
いくつかの実施形態において、バッテリシステムは、少なくとも２つの前記バッテリモジュールを備え、そのそれぞれは、適切な数のセンサ、適切な数の充電等化器、および選択的スイッチモジュールを備える。例えば、図４に示すように、バッテリシステム２００は、Ｋ（Ｋ≧２）個のバッテリモジュール１０２−１、…、１０２−ｋを備える。バッテリモジュール１０２−１は、直列接続されたＭ１個のバッテリ（Ｂ1、Ｂ2、Ｂ3、…、Ｂm1-1、Ｂm1）を備え、それぞれがセンサと結合し、さらに、Ｎ１（１＜Ｎ１≦Ｍ１）個の充電等化器（ＣＥ1、ＣＥ2、…、ＣＥn1-1、ＣＥn1）、および選択的スイッチモジュール２０４−１を備える。バッテリモジュール１０２−ｋは、直列接続されたＭｋ個のバッテリ（Ｂ1、Ｂ2、Ｂ3、…、Ｂmk-1、Ｂmk）を備え、それぞれがセンサと結合し、さらに、Ｎｋ（１＜Ｎｋ≦Ｍｋ）個の充電等化器（ＣＥ1、ＣＥ2、…、ＣＥnk-1、ＣＥnk）、および選択的スイッチモジュール２０４−ｋを備える。Ｋ個のバッテリモジュールのうち、あるバッテリモジュール１０２−ｉ（１＜ｉ＜ｋ）（図示せず）に関し、直列接続されたＭｉ個のバッテリ（Ｂ1、Ｂ2、Ｂ3、…、Ｂmi-1、Ｂmi）を備えてもよく、それぞれがセンサと結合し、さらに、Ｎｉ（１＜Ｎｉ≦Ｍｉ）個の充電等化器（ＣＥ1、ＣＥ2、…、ＣＥni-1、ＣＥni）、および選択的スイッチモジュール２０４−ｉを備えてもよい。いくつかの実施形態において、Ｎ１、…、Ｎｉ、…、Ｎｋは、互いに異なる番号としてもよい。いくつかの実施形態において、Ｎ１、…、Ｎｉ、…、Ｎｋの少なくとも一部は、同じ番号である。特に、Ｎ１、…、Ｎｉ、…、Ｎｋの全てを同じ番号としてもよい。バッテリシステム２００はまた、上記のように、制御デバイス２０６を有する。制御デバイス２０６を用いて、各バッテリモジュール１０２−１、…、１０２−ｋは、その対応する充電等化器により、充電状態均等化を実現することができる。 In some embodiments, a battery system includes at least two of the battery modules, each of which includes an appropriate number of sensors, an appropriate number of charge equalizers, and a selective switch module. For example, as shown in FIG. 4, the battery system 200 includes K (K ≧ 2) battery modules 102-1 to 102 -k. The battery module 102-1 includes M1 batteries (B 1 , B 2 , B 3 ,..., B m1-1 , B m1 ) connected in series, each coupled to a sensor, and N1 (1 <N1 ≦ M1) charging equalizers (CE 1 , CE 2 ,..., CE n1-1 , CE n1 ) and a selective switch module 204-1. The battery module 102-k includes Mk batteries (B 1 , B 2 , B 3 ,..., B mk−1 , B mk ) connected in series, each coupled to a sensor, and Nk (1 <Nk ≦ Mk) charging equalizers (CE 1 , CE 2 ,..., CE nk−1 , CE nk ) and a selective switch module 204 -k. Of the K battery modules, regarding a certain battery module 102-i (1 <i <k) (not shown), Mi batteries (B 1 , B 2 , B 3 ,..., B mi ) connected in series -1 , B mi ), each coupled to a sensor, and further Ni (1 <Ni ≦ Mi) charge equalizers (CE 1 , CE 2 ,..., CE ni-1 , CE ni ), and a selective switch module 204-i. In some embodiments, N1, ..., Ni, ..., Nk may be different numbers. In some embodiments, at least some of N1, ..., Ni, ..., Nk are the same number. In particular, all of N1,..., Ni,. The battery system 200 also has a control device 206 as described above. Using the control device 206, each of the battery modules 102-1,.
本発明の実施形態はまた、上記のようなバッテリシステムのためのバッテリ管理方法を提供する。図５を参照すると、直列接続されたＭ個のバッテリと、Ｎ（１＜Ｎ≦Ｍ）個の充電等化器とを備えるバッテリシステムがＳ１１で提供される。各バッテリに対して、Ｓ１２で、バッテリのＳＯＣに基づいて、充電状態均等化が必要かどうかを判断する。充電状態均等化を必要とするＬ個のバッテリは、Ｓ１３で、Ｎ個の充電等化器と比較される。比較結果に基づいて、Ｓ１４で、バッテリシステムはシャットダウンされ、またはＬ個のバッテリがＬ個の充電等化器に接続され、Ｌ個のバッテリを充電および／または放電し、充電状態均等化を実現させる。 Embodiments of the present invention also provide a battery management method for the battery system as described above. Referring to FIG. 5, a battery system including M batteries connected in series and N (1 <N ≦ M) charging equalizers is provided in S11. For each battery, at S12, it is determined whether or not charge state equalization is necessary based on the SOC of the battery. The L batteries that require charge state equalization are compared with N charge equalizers at S13. Based on the comparison result, in S14, the battery system is shut down, or L batteries are connected to L charge equalizers, and the L batteries are charged and / or discharged to achieve charge state equalization. Let
いくつかの実施形態において、Ｓ１２で、バッテリは、そのバッテリのＳＯＣが所定の範囲内ではない場合、充電状態均等化を必要とするものとして判断する。 In some embodiments, at S12, the battery determines that charge state equalization is required if the battery's SOC is not within a predetermined range.
いくつかの実施形態において、図６に示したように、Ｓ１４で、Ｌ＞Ｎの場合にバッテリシステムはシャットダウンされ、および、充電状態均等化を必要とするＬ個のバッテリは、Ｌ≦Ｎの場合、それぞれ対応する充電等化器に接続される。 In some embodiments, as shown in FIG. 6, at S14, the battery system is shut down if L> N, and L batteries that require charge state equalization have L ≦ N. Each is connected to a corresponding charge equalizer.
いくつかの実施形態において、図７に示したように、Ｓ１４で、充電状態均等化を必要とするＬ個のバッテリは、どれだけ充電状態均等化を必要とするかについて、降順にランク付けされ、それによって、降順に、Ｌ個の充電等化器に接続される。 In some embodiments, as shown in FIG. 7, at S14, the L batteries that require charge state equalization are ranked in descending order of how much charge state equalization is required. Thereby, they are connected to L charging equalizers in descending order.
上記した全てのそのような目的または利点が、必ずしも、任意の特定の実施形態により実現することができないことが理解されよう。したがって、例えば、当業者は、本明細書で説明したシステムおよび技術が、本明細書で教示もしくは提案したような他の目的もしくは利点を必ずしも実現しない、本明細書で教示したような利点の１つもしくは組を実現もしくは最適化する方法で、実施もしくは実行することができることを認識されよう。 It will be appreciated that all such objects or advantages described above may not necessarily be realized by any particular embodiment. Thus, for example, one of ordinary skill in the art will appreciate that one of the advantages as taught herein is that the systems and techniques described herein do not necessarily realize other objects or advantages as taught or suggested herein. It will be appreciated that one or a set can be implemented or executed in a way that realizes or optimizes.
１００ バッテリシステム
１０２ バッテリモジュール
１０２−１、１０２−ｉ、１０２−ｋ バッテリモジュール
１０４ 選択的スイッチモジュール
１０６ 制御デバイス
２００ バッテリシステム
２０４−１、２０４−ｉ、２０４−ｋ 選択的スイッチモジュール
２０６ 制御デバイス
Ｂ1、Ｂ2、Ｂ3、…、Ｂm-1、Ｂm バッテリＣＥ1、ＣＥ2、…、ＣＥn-1、ＣＥn 充電等化器
100 battery system 102 Battery module 102-1,102-i, 102-k battery module 104 selectively switch module 106 controls the device 200 battery system 204-1,204-i, 204-k selective switch module 206 controls the device B 1 , B 2, B 3, ... , B m-1, B m battery CE 1, CE 2, ..., CE n-1, CE n charger equalizer
Claims (15)
直列接続されたＭ個のバッテリ（Ｂ1、Ｂ2、Ｂ3、…、Ｂm-1、Ｂm）を備えるバッテリモジュール（１０２）と、
それぞれが前記バッテリモジュール（１０２）内のバッテリに一度接続され、前記バッテリを充電および／または放電し、充電状態均等化を実現させるＮ（１＜Ｎ≦Ｍ）個の充電等化器（ＣＥ1、ＣＥ2、…、ＣＥn-1、ＣＥn）と、
各バッテリに対し、前記バッテリの充電状態（ＳＯＣ）に基づいて、充電状態均等化が必要かどうかを判断し、
充電状態均等化を必要とするＬ個の前記バッテリおよび前記Ｍ個のバッテリ（Ｂ1、Ｂ2、Ｂ3、…、Ｂm-1、Ｂm）を比較し、
その比較結果に基づいて、前記バッテリシステム（１００）をシャットダウンさせ、もしくは充電状態均等化を必要とする前記１つまたは複数のバッテリを、対応する充電等化器に接続させるよう構成される制御デバイス（１０６）と、
充電状態均等化を必要とする前記１つまたは複数のバッテリを、それぞれ対応する充電等化器に接続する選択的スイッチモジュール（１０４）と
を備える、バッテリシステム（１００）。 A battery system (100) comprising:
A battery module (102) comprising M batteries (B 1 , B 2 , B 3 ,..., B m−1 , B m ) connected in series;
N (1 <N ≦ M) charging equalizers (CE 1 ), each connected once to a battery in the battery module (102), charge and / or discharge the battery, and realize charge state equalization. , CE 2 ,..., CE n-1 , CE n ),
For each battery, based on the state of charge (SOC) of the battery, determine whether charge state equalization is necessary,
Comparing L batteries and M batteries (B 1 , B 2 , B 3 ,..., B m−1 , B m ) that require charge state equalization;
A control device configured to shut down the battery system (100) or connect the one or more batteries requiring charge state equalization to a corresponding charge equalizer based on the comparison result (106)
A battery system (100) comprising a selective switch module (104) that connects the one or more batteries that require state of charge equalization to a corresponding charge equalizer.
各バッテリに対し、前記バッテリの充電状態（ＳＯＣ）に基づき、充電状態均等化が必要であるかどうかを判断するステップと、
充電状態均等化を必要とするＬ個のバッテリと、前記Ｎ個の充電等化器（ＣＥ1、ＣＥ2、…、ＣＥn-1、ＣＥn）とを比較するステップと、
その比較結果に基づいて、前記バッテリシステム（１００）をシャットダウンするステップか、もしくは、充電状態均等化を必要とする前記Ｌ個のバッテリを、Ｌ個の充電等化器に接続して、前記バッテリを充電ならびに／もしくは放電し、充電状態均等化を実現させるステップと
を備える、方法。 M batteries (B 1 , B 2 , B 3 ,..., B m , B m ) and N charge equalizers (CE 1 , CE 2 ,..., CE n-1 ) connected in series , CE n ) (1 <N ≦ M), providing a battery system (100);
For each battery, determining whether charge state equalization is necessary based on the state of charge (SOC) of the battery;
Comparing L batteries that require charge state equalization with the N charge equalizers (CE 1 , CE 2 ,..., CE n−1 , CE n );
Based on the comparison result, the battery system (100) is shut down or the L batteries that require charge state equalization are connected to L charge equalizers, and the battery Charging and / or discharging to achieve charge state equalization.
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110601299A (en) * | 2019-09-23 | 2019-12-20 | 珠海格力电器股份有限公司 | Battery capable of switching equalization mode, active equalization module and battery equalization method |
| CN111916855A (en) * | 2020-09-01 | 2020-11-10 | 锦浪科技股份有限公司 | Battery parallel equalization circuit and control circuit |
| CN118432233A (en) * | 2024-07-02 | 2024-08-02 | 深圳市精致网络设备有限公司 | Storage battery monitoring method and control system |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH1032936A (en) * | 1996-07-12 | 1998-02-03 | Tokyo R & D:Kk | Control system and method for power supply |
| JP2000511398A (en) * | 1996-05-20 | 2000-08-29 | ザ・ボード・オブ・トラステイーズ・オブ・ザ・ユニバーシテイ・オブ・イリノイ | A switch system for automatic battery equalization. |
| JP2000270483A (en) * | 1999-03-17 | 2000-09-29 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | Charging condition controller of battery set |
| JP2008220151A (en) * | 2007-03-02 | 2008-09-18 | Samsung Sdi Co Ltd | Battery management system and driving method of battery management system |
| US20100237830A1 (en) * | 2009-03-23 | 2010-09-23 | Jim Castelaz | System and Method for Balancing Charge Within a Battery Pack |
| JP2011244680A (en) * | 2010-05-03 | 2011-12-01 | Infineon Technologies Ag | Active charge balancing circuit |
| US20150035490A1 (en) * | 2013-08-01 | 2015-02-05 | General Electric Company | Battery management system and method |
-
2014
- 2014-07-25 JP JP2014151392A patent/JP6356518B2/en active Active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000511398A (en) * | 1996-05-20 | 2000-08-29 | ザ・ボード・オブ・トラステイーズ・オブ・ザ・ユニバーシテイ・オブ・イリノイ | A switch system for automatic battery equalization. |
| JPH1032936A (en) * | 1996-07-12 | 1998-02-03 | Tokyo R & D:Kk | Control system and method for power supply |
| JP2000270483A (en) * | 1999-03-17 | 2000-09-29 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | Charging condition controller of battery set |
| JP2008220151A (en) * | 2007-03-02 | 2008-09-18 | Samsung Sdi Co Ltd | Battery management system and driving method of battery management system |
| US20100237830A1 (en) * | 2009-03-23 | 2010-09-23 | Jim Castelaz | System and Method for Balancing Charge Within a Battery Pack |
| JP2011244680A (en) * | 2010-05-03 | 2011-12-01 | Infineon Technologies Ag | Active charge balancing circuit |
| US20150035490A1 (en) * | 2013-08-01 | 2015-02-05 | General Electric Company | Battery management system and method |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110601299A (en) * | 2019-09-23 | 2019-12-20 | 珠海格力电器股份有限公司 | Battery capable of switching equalization mode, active equalization module and battery equalization method |
| CN111916855A (en) * | 2020-09-01 | 2020-11-10 | 锦浪科技股份有限公司 | Battery parallel equalization circuit and control circuit |
| CN118432233A (en) * | 2024-07-02 | 2024-08-02 | 深圳市精致网络设备有限公司 | Storage battery monitoring method and control system |
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