JP2019106816A - Electrical power system - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、電源システムに関する。 The present disclosure relates to a power supply system.
従来、並列に接続された複数の電池パックにより構成される電源システムがある。電池パックは、直列に接続された複数の電池セルからなる蓄電池と、蓄電池に対して直列に接続されるスイッチング素子とを備えている。このような電源システムでは、各電池パックのスイッチング素子をオン状態にした際に、OCV(Open Circuit Voltage:開放電圧)値の高い蓄電池を有する電池パックから、OCV値の低い蓄電池を有する電池パックに、電圧差に応じた突入電流が流れる可能性がある。このような突入電流は、スイッチや蓄電池に悪影響を及ぼす可能性がある。 Conventionally, there is a power supply system configured by a plurality of battery packs connected in parallel. The battery pack includes a storage battery composed of a plurality of battery cells connected in series, and a switching element connected in series to the storage battery. In such a power supply system, when a switching element of each battery pack is turned on, a battery pack having a battery with a high OCV (Open Circuit Voltage: open circuit voltage) value to a battery pack with a battery having a low OCV value Inrush current may flow according to the voltage difference. Such inrush current may adversely affect the switch and the storage battery.
そこで、特許文献1に記載の電源システムは、各電池パックのスイッチング素子をオフした際に、各電池パックに設けられる電圧検出回路により蓄電池のOCV値を検出するとともに、検出された各蓄電池のOCV値に基づいて、複数の蓄電池間の電圧を均等化する必要があるか否かを判断する。この電源システムは、均等化の必要があると判断した電池パックについて、複数の電池パック間の電池残存容量を均等化する残存容量均等化処理を行う。残存容量均等化処理は、専用の放電抵抗とスイッチング素子とにより、均等化が必要とされた電池パックのバイパス放電により行われる。
Therefore, when the power supply system described in
ところで、特許文献1に記載の電源システムでは、電池パックに突入電流を発生させないためには、残存容量平均化処理を完全に実施する必要がある。換言すれば、特許文献1に記載の電源システムは、残存容量平均化処理を実施するための時間を確保可能な電池システムに限り適用可能である。仮に残存容量平均化処理が完了するよりも前に蓄電池の放電が開始された場合、電池パック間に突入電流が発生するおそれがある。この点で、特許文献1に記載の電源システムは改良の余地を残すものとなっている。
By the way, in the power supply system described in
本開示は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、電池パック間に発生する突入電流を抑制しつつ、放電の開始時期を早めることの可能な電源システムを提供することにある。 The present disclosure has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide a power supply system capable of advancing the discharge start time while suppressing the inrush current generated between battery packs. .
上記課題を解決する電源システム(10)では、直列に接続された複数の電池セル(210)からなる蓄電池(21)が並列に複数接続され、複数の蓄電池に対して並列に接続された充電器(30)から複数の蓄電池への充電が可能であるとともに、複数の蓄電池に対して並列に接続された負荷(40)への電力供給を複数の蓄電池の放電により行うことが可能である。電源システムは、充電器から複数の蓄電池に流れる総充電電流を制御する電流制御部(24)と、充電器から複数の蓄電池への充電が行われている際に蓄電池を流れる個別充電電流を複数の蓄電池毎に検出する電流検出部(22)と、を備える。電流制御部は、複数の蓄電池のそれぞれの個別充電電流のうち、最大の個別充電電流と最小の個別充電電流との差である個別充電電流の最大偏差が制限閾値以上になった際に、総充電電流を制限する。 In a power supply system (10) for solving the above problems, a plurality of storage batteries (21) comprising a plurality of battery cells (210) connected in series are connected in parallel, and a charger connected in parallel to the plurality of storage batteries While charging to a plurality of storage batteries is possible from (30), it is possible to perform power supply to loads (40) connected in parallel to the plurality of storage batteries by discharging the plurality of storage batteries. The power supply system includes a current control unit (24) that controls the total charging current flowing from the charger to the plurality of storage batteries, and a plurality of individual charging currents flowing through the storage batteries when charging from the charger to the plurality of storage batteries is performed. And a current detection unit (22) for detecting each storage battery. When the maximum deviation of the individual charging currents, which is the difference between the maximum individual charging current and the minimum individual charging current among the individual charging currents of the plurality of storage batteries, becomes equal to or greater than the limit threshold, the current control unit Limit the charging current.
この構成によれば、充電器から複数の蓄電池への充電が行われている際に複数の蓄電池の個別充電電流の最大偏差が所定値以上になった場合には、総充電電流が制限される。これにより、最小の個別充電電流が流れる蓄電池では、充電電流がより小さくなるため、充電が大きく規制される。また、最大の個別充電電流が流れる蓄電池では、充電電流が小さくなるものの、充電が継続される。すなわち、最大の個別充電電流が流れる蓄電池の方が優先的に充電される。これにより、複数の蓄電池間の開放電圧の最大偏差を小さくすることができるため、結果的に蓄電池間に発生する突入電流を抑制することができる。また、このように複数の蓄電池間の開放電圧の最大偏差が小さくなることにより、複数の蓄電池の放電が任意のタイミングで行われたとしても、複数の蓄電池のいずれかに所定値を超える突入電流が発生する可能性が低くなる。すなわち、従来の電源システムのように残存容量均等化処理の完了を待つ必要がなくなるため、放電の開始時期を早めることができる。 According to this configuration, the total charging current is limited when the maximum deviation of the individual charging currents of the plurality of storage batteries becomes equal to or more than the predetermined value while charging from the charger to the plurality of storage batteries is performed. . As a result, in the storage battery in which the minimum individual charging current flows, the charging current becomes smaller, and the charging is greatly restricted. In addition, in the storage battery in which the maximum individual charging current flows, charging is continued although the charging current decreases. That is, the storage battery through which the largest individual charging current flows is preferentially charged. Thereby, the maximum deviation of the open circuit voltage among the plurality of storage batteries can be reduced, and as a result, the rush current generated between the storage batteries can be suppressed. In addition, since the maximum deviation of the open circuit voltage among the plurality of storage batteries is reduced as described above, even if discharge of the plurality of storage batteries is performed at an arbitrary timing, rush current exceeding a predetermined value in any of the plurality of storage batteries Is less likely to occur. That is, since it is not necessary to wait for completion of the remaining capacity equalizing process as in the conventional power supply system, the discharge start time can be advanced.
なお、上記手段、特許請求の範囲に記載の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。 In addition, the code | symbol in the parentheses as described in said means and a claim is an example which shows a correspondence with the specific means as described in embodiment mentioned later.
本開示によれば、電池パック間に発生する突入電流を抑制しつつ、放電の開始時期を早めることの可能な電源システムを提供できる。 According to the present disclosure, it is possible to provide a power supply system capable of advancing the discharge start timing while suppressing inrush current generated between battery packs.
以下、電源システムの一実施形態について図面を参照しながら説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。
図1に示されるように、本実施形態の電源システム10は、高電位側配線WH及び低電位側配線WLにより並列に接続された複数の電池パックBP(1)〜BP(n)を備えている。なお、「n」は「2」以上の整数である。各電池パックBP(1)〜BP(n)は、蓄電池21と、電流センサ22と、スイッチング素子23と、BMU(Battery Management Unit)24とをそれぞれ有している。
Hereinafter, an embodiment of a power supply system will be described with reference to the drawings. In order to facilitate understanding of the description, the same constituent elements in the drawings are denoted by the same reference numerals as much as possible, and redundant description will be omitted.
As shown in FIG. 1, the
蓄電池21は、リチウムイオン電池等の充放電可能な電池であり、直列に接続された複数の電池セル210により構成されている。蓄電池21は、例えば図2に示されるようなSOC−OCV特性を有している。SOC(State Of Charge:充電状態)値は、完全放電状態を0[%]とし、満充電状態を100[%]と定義した上で、蓄電池21の充電状態を0[%]から100[%]の範囲で表したものである。OCV値は、蓄電池21の開放電圧を示すものである。図2に示されるように、蓄電池21は、SOC値が低い領域及び高い領域ではSOC値の変化に対してOCV値が急峻に変化するとともに、SOC値がそれ以外の中間の領域ではSOC値の変化に対してOCV値の変化が小さい特性を有している。このような特性を有する蓄電池21は、例えばオリビン構造を有するリチウム金属リン酸塩(LiMOnPO4,LiFePO4,LiCoPO4,LiNiPO4)の少なくとも一つが正極に含まれるオリビン系リチウムイオン電池である。
The
電流センサ22は、蓄電池21と低電位側配線WLとの間に設けられており、蓄電池21に対して直列に接続されている。電流センサ22は、蓄電池21を流れる電流I(1)〜I(n)を検出するとともに、検出された電流に応じた信号を出力する。本実施形態では、電流センサ22が電流検出部に相当する。
The
スイッチング素子23は、蓄電池21と高電位側配線WHとの間に設けられており、蓄電池21に対して直列に接続されている。すなわち、スイッチング素子23がオン状態である場合には、高電位側配線WH及び低電位側配線WLを通じて蓄電池21の充放電が可能となる。また、スイッチング素子23がオフ状態である場合には、高電位側配線WH及び低電位側配線WLを通じた蓄電池21の充放電が停止される。
Switching
BMU24は、CPUやROM、不揮発性メモリ等を有するマイクロコンピュータを中心に構成されている。BMU24は、ROMに予め記憶されたプログラムを実行することにより、蓄電池21の状態を監視しつつ、蓄電池21の充電及び放電を制御する処理等を実行する。例えばBMU24には、電流センサ22の出力信号が取り込まれている。BMU24は、電流センサ22の出力信号に基づいて蓄電池21を流れる電流を検出することができる。また、BMU24は、スイッチング素子23のオン/オフの切り替えを行うことにより、蓄電池21の充放電の実行及び停止を切り替えることができる。
The BMU 24 is mainly configured of a microcomputer having a CPU, a ROM, a non-volatile memory and the like. By executing a program stored in advance in the ROM, the
各電池パックBP(1)〜BP(n)のBMU24は、通信可能に接続されており、各電池パックBP(1)〜BP(n)の各種状態量、例えば蓄電池21を流れる電流I(1)〜I(n)の情報を共有することができる。
電源システム10では、高電位側配線WH及び低電位側配線WLに充電器30及び負荷40が接続可能となっている。充電器30及び負荷40は、電池パックBP(1)〜BP(n)に対して並列に接続される。充電器30は、高電位側配線WH及び低電位側配線WLを通じて電池パックBP(1)〜BP(n)に電力を供給することにより、各電池パックBP(1)〜BP(n)の蓄電池21を充電する。負荷40は、電池パックBP(1)〜BP(n)の蓄電池21から高電位側配線WH及び低電位側配線WLを通じて供給される電力に基づいて駆動する電気機器等である。
The
In the
高電位側配線WH及び低電位側配線WLにおける電池パックBP(1)〜BP(n)と充電器30との間にあたる部分には、充電側スイッチング素子31,32がそれぞれ設けられている。高電位側配線WH及び低電位側配線WLにおける電池パックBP(1)〜BP(n)と負荷40との間にあたる部分には、放電側スイッチング素子41,42がそれぞれ設けられている。
At the portions of the high potential side wiring WH and the low potential side wiring WL which are between the battery packs BP (1) to BP (n) and the
この電源システム10では、各電池パックBP(1)〜BP(n)から負荷40への放電が行われる際には、充電側スイッチング素子31,32がオフ状態に設定されるとともに、放電側スイッチング素子41,42がオン状態に設定される。この状態で各電池パックBP(1)〜BP(n)のBMU24がスイッチング素子23をオン状態に設定することにより、各電池パックBP(1)〜BP(n)の蓄電池21が放電し、負荷40への電力供給が開始される。その後、負荷40への電力供給を終了する際には、充電側スイッチング素子31,32及び放電側スイッチング素子41,42が共にオフ状態に設定されるとともに、各電池パックBP(1)〜BP(n)のBMU24がスイッチング素子23をオフ状態に設定する。
In the
また、この電源システム10では、充電器30から各電池パックBP(1)〜BP(n)の蓄電池21への充電が行われる際には、充電側スイッチング素子31,32がオン状態に設定されるとともに、放電側スイッチング素子41,42がオフ状態に設定される。この状態で、各電池パックBP(1)〜BP(n)のBMU24がスイッチング素子23をオン状態に設定することにより、充電器30から各電池パックBP(1)〜BP(n)の蓄電池21への充電が行われる。その後、充電器30の充電を終了する際には、充電側スイッチング素子31,32及び放電側スイッチング素子41,42が共にオフ状態に設定されるとともに、各電池パックBP(1)〜BP(n)のBMU24がスイッチング素子23をオフ状態に設定する。
Further, in the
さらに、この電源システム10では、充電器30から各電池パックBP(1)〜BP(n)の蓄電池21への充電が行われている期間、電池パックBP(1)のBMU24が、電流センサ22の出力信号に基づいて、電池パックBP(1)の蓄電池21を流れる充電電流I(1)の情報を取得している。また、電池パックBP(1)のBMU24は、他の電池パックBP(2)〜BP(n)のBMU24と通信を行うことにより、他の電池パックBP(2)〜BP(n)の蓄電池21を流れる電流I(2)〜I(n)の情報も取得している。以下では、便宜上、充電器30から各電池パックBP(1)〜BP(n)の蓄電池21への充電が行われている期間に各電池パックBP(1)〜BP(n)の蓄電池21に個別に流れる電流を個別充電電流I(1)〜I(n)と称する。また、個別充電電流I(1)〜I(n)の総和を総充電電流Isと称する。更に、電池パックBP(1)のBMU24を「メインBMU24」とも称し、その他の電池パックBP(2)〜BP(n)のBMU24を「サブBMU24」とも称する。
Furthermore, in the
メインBMU24は、充電器30から各電池パックBP(1)〜BP(n)の蓄電池21への充電が行われている期間、個別充電電流I(1)〜I(n)のうちの最大の個別充電電流Imaxと最小の個別充電電流Iminとの偏差である個別充電電流の最大偏差ΔIが所定値以上になったか否かを判断する。メインBMU24は、個別充電電流の最大偏差ΔIが所定値以上になった場合には、放電開始時に電池パックBP(1)〜BP(n)間に所定値を超える突入電流が発生する可能性がある、あるいはそのような状態が近づいていると判断する。この場合、メインBMU24は、総充電電流Isを制限することの可能な充電器30に対して充電電流指令値Icを送信する。充電電流指令値Icは、充電器30の総充電電流Isの目標値を示すものである。本実施形態では、メインBMU24が、充電器30から電池パックBP(1)〜BP(n)の蓄電池21に流れる総充電電流Isを制御する電流制御部に相当する。
The
次に、図3を参照して、充電器30から電池パックBP(1)〜BP(n)の蓄電池21への充電が行われている際にメインBMU24により実行される処理の手順について具体的に説明する。図3に示される処理は、充電器30から電池パックBP(1)〜BP(n)の蓄電池21への充電が行われている期間にメインBMU24が所定の演算周期で繰り返し実行する。また、以下では、簡単のために、「n」が「2」である場合、すなわち電源システム10に図4に示されるような2つの電池パックBP(a),BP(b)が設けられている場合を例に挙げて説明する。
Next, referring to FIG. 3, the procedure of the process executed by
図3に示されるように、メインBMU24は、まず、ステップS10の処理として、電流制限指令フラグFが「1」であるか否かを判断する。具体的には、メインBMU24の不揮発性メモリには、図5に示されるような個別充電電流の最大偏差ΔIに対して設定された制限閾値Th1及び復帰閾値Th2が予め記憶されている。復帰閾値Th2は、制限閾値Th1よりも小さい値に設定されている。
As shown in FIG. 3, the
メインBMU24は、電流制限指令フラグFが「0」に設定されている場合、個別充電電流の最大偏差ΔIが制限閾値Th1未満であるときには電流制限指令フラグFを「0」に維持する。そして、メインBMU24は、個別充電電流の最大偏差ΔIが制限閾値Th1以上になることを条件に電流制限指令フラグFを「1」に設定する。
When the current limit command flag F is set to “0”, the
また、メインBMU24は、電流制限指令フラグFが「1」に設定されている場合、個別充電電流の最大偏差ΔIが復帰閾値Th2以上であるときには電流制限指令フラグFを「1」に維持する。そして、メインBMU24は、個別充電電流の最大偏差ΔIが復帰閾値Th2未満になることを条件に電流制限指令フラグFを「0」に設定する。
Further, when the current limit command flag F is set to “1”, the
制限閾値Th1及び復帰閾値Th2は、仮に電池パックBP(a),BP(b)のいずれかの蓄電池21に突入電流が発生した際に、その突入電流が許容値を超えない値となるようにOCV差及び内部抵抗値により予め算出されている。具体的には、制限閾値Th1は、損傷の発生しない範囲で蓄電池21に流すことの可能な電流の上限値、例えば蓄電池の定格電流、または定格電流よりも所定値だけ小さい値に設定される。復帰閾値Th2は、個別充電電流の最大偏差ΔIが所定値以下になったと判定することができる値に設定されている。
The limit threshold Th1 and the return threshold Th2 are set such that the inrush current does not exceed the allowable value when the inrush current is temporarily generated in the
図3に示されるように、メインBMU24は、ステップS10の処理で否定判断した場合には、すなわち電流制限指令フラグFが「0」に設定されている場合には、仮に電池パックBP(a),BP(b)の放電が開始されたとしても電池パックBP(a),BP(b)間に所定値を超える突入電流が発生する可能性が低いと判定する。この場合、メインBMU24は、ステップS14の処理として、充電器30に送信する充電電流指令値Icをデフォルト値Idfに設定する。
As shown in FIG. 3, when the
一方、メインBMU24は、ステップS10の処理で否定判断した場合には、すなわち電流制限指令フラグFが「1」に設定された場合には、仮に電池パックBP(a),BP(b)の放電が開始された場合に電池パックBP(a),BP(b)間に所定値を超える突入電流が発生する可能性がある、あるいはそのような状態が近づいていると判定する。この場合、メインBMU24は、ステップS11の処理として、充電器30に送信する充電電流指令値Icを所定値だけ減少させる。これにより、各電池パックBP(a),BP(b)の蓄電池21を流れる充電電流が減少する。
On the other hand, when the
具体的には、図6(A)に示されるように充電電流指令値Icがデフォルト値Idfに設定されているとき、図6(B)に示されるように、例えば電池パックBP(a),電池パックBP(b)に個別充電電流Ia,Ibがそれぞれ流れているとする。図6(B)に示されるように、内部抵抗等の個体差に起因して、電池パックBP(a)を流れる個別充電電流Iaと、電池パックBP(b)を流れる個別充電電流Ibとに偏りが発生する可能性がある。図6(B)では、電池パックBP(b)の個別充電電流Ibよりも電池パックBP(a)の個別充電電流Iaの方が大きい場合を例示している。 Specifically, as shown in FIG. 6A, when the charging current command value Ic is set to the default value Idf, as shown in FIG. 6B, for example, the battery pack BP (a), It is assumed that the individual charging currents Ia and Ib flow in the battery pack BP (b). As shown in FIG. 6B, due to individual differences such as internal resistance, the individual charging current Ia flowing through the battery pack BP (a) and the individual charging current Ib flowing through the battery pack BP (b) A bias may occur. FIG. 6B exemplifies the case where the individual charging current Ia of the battery pack BP (a) is larger than the individual charging current Ib of the battery pack BP (b).
このような場合、電池パックBP(b)よりも電池パックBP(a)の方がSOC値が上がり易い。したがって、電池パックBP(b)よりも電池パックBP(a)の方がSOC値の高い領域に早期に達するため、図2に示されるSOC−OCV特性にしたがって、電池パックBP(b)のOCV値Vbと比較して電池パックBP(a)のOCV値Vaが急峻に増加する。これにより、電池パックBP(a)のOCV値Vaと電池パックBP(b)のOCV値Vbとの間に電圧差ΔVが発生する。このような状況が発生すると、電池パックBP(a)に充電電流が流れ難くなるため、図6(B)に示されるように、時刻t10から電池パックBP(a)の個別充電電流Iaが減少する。これに起因して、電池パックBP(b)の個別充電電流Ibが増加する。このようにして、電池パックBP(a)に最小の個別充電電流Iminが流れるとともに、電池パックBP(b)に最大の個別充電電流Imaxが流れる状況が生じ得る。 In such a case, the SOC value of the battery pack BP (a) tends to increase more easily than the battery pack BP (b). Therefore, since battery pack BP (a) reaches a region with a high SOC value earlier than battery pack BP (b), the OCV of battery pack BP (b) according to the SOC-OCV characteristic shown in FIG. The OCV value Va of the battery pack BP (a) sharply increases compared to the value Vb. Thereby, a voltage difference ΔV is generated between the OCV value Va of the battery pack BP (a) and the OCV value Vb of the battery pack BP (b). When such a situation occurs, it becomes difficult for the charging current to flow to the battery pack BP (a), so the individual charging current Ia of the battery pack BP (a) decreases from time t10, as shown in FIG. Do. Due to this, the individual charging current Ib of the battery pack BP (b) increases. Thus, a situation may occur in which the minimum individual charging current Imin flows in the battery pack BP (a) and the maximum individual charging current Imax flows in the battery pack BP (b).
その後、図6(B)に示されるように、時刻t11で最大の個別充電電流Imaxと最小の個別充電電流Iminとの偏差である個別充電電流の最大偏差ΔIが制限閾値Th1に達すると、メインBMU24は電流制限指令フラグFを「1」に設定する。これにより、メインBMU24は、図6(A)に示されるように、時刻t11以降、充電電流指令値Icをデフォルト値Idfから徐々に減少させる。これにより、図6(B)に示されるように、電池パックBP(a),BP(b)のそれぞれの個別充電電流Ia,Ibが減少する。
Thereafter, as shown in FIG. 6B, when the maximum deviation ΔI of the individual charging current, which is the deviation between the maximum individual charging current Imax and the minimum individual charging current Imin at time t11, reaches the limit threshold Th1, the main The
図3に示されるように、メインBMU24は、ステップS11に続くステップS12の処理として、最小の個別充電電流Iminを示した電池パックの個別充電電流が「0[A]」に達したか否かを判断する。メインBMU24は、ステップS12の処理で否定判断した場合には、すなわち最小の個別充電電流Iminを示した電池パックの個別充電電流が「0[A]」に達していない場合には、図3に示される処理を一旦終了する。この場合、メインBMU24が所定の周期で図3に示される処理を実行することにより、ステップS11の処理が繰り返し実行され、メインBMU24から充電器30に送信される充電電流指令値Icが徐々に減少する。これにより、最小の個別充電電流Iminを示した電池パックの個別充電電流が「0[A]」に達することになる。
As shown in FIG. 3, as the process of step S12 following step S11, the
例えば、図6(A)に示されるように、個別充電電流の最大偏差ΔIが制限閾値Th1に達した時刻t11以降、充電電流指令値Icが徐々に減少することにより、最小の個別充電電流Iminを示した電池パックBP(a)の個別充電電流Iaが減少すると、いずれは電池パックBP(a)の個別充電電流Iaが「0[A]」に達することになる。 For example, as shown in FIG. 6A, since the charging current command value Ic gradually decreases after time t11 when the maximum deviation ΔI of the individual charging current reaches the limit threshold Th1, the minimum individual charging current Imin When the individual charging current Ia of the battery pack BP (a) decreases, the individual charging current Ia of the battery pack BP (a) will eventually reach “0 [A]”.
図3に示されるように、メインBMU24は、最小の個別充電電流Iminを示した電池パックの個別充電電流が「0[A]」に達すると、ステップS12の処理で肯定判断し、ステップS13の処理として、最小の個別充電電流Iminを示した電池パックの個別充電電流を「0[A]」に維持しつつ、充電電流指令値Icを更に下げる。
As shown in FIG. 3, when the individual charging current of the battery pack showing the minimum individual charging current Imin reaches “0 [A]”, the
具体的には、一方の電池パックBP(a)を流れる個別充電電流Ia、及び他方の電池パックBP(b)を流れる充電電流Ibは以下の式f1,f2で表すことができる。
Ia=−(Va−Vb)/(Ra+Rb)+Rb×Is/(Ra+Rb) (f1)
Ib=(Va−Vb)/(Ra+Rb)+Ra×Is/(Ra+Rb) (f2)
なお、「Va」は電池パックBP(a)のOCV値を示し、「Vb」は電池パックBP(b)のOCV値を示す。「Ra」は電池パックBP(a)の内部インピーダンスを示し、「Vb」は電池パックBP(b)の内部インピーダンスを示す。「Is」は充電器30の総充電電流Isを示す。
Specifically, the individual charging current Ia flowing through one battery pack BP (a) and the charging current Ib flowing through the other battery pack BP (b) can be represented by the following formulas f1 and f2.
Ia =-(Va-Vb) / (Ra + Rb) + Rb x Is / (Ra + Rb) (f1)
Ib = (Va-Vb) / (Ra + Rb) + Ra x Is / (Ra + Rb) (f2)
“Va” indicates the OCV value of the battery pack BP (a), and “Vb” indicates the OCV value of the battery pack BP (b). “Ra” indicates the internal impedance of the battery pack BP (a), and “Vb” indicates the internal impedance of the battery pack BP (b). “Is” indicates the total charging current Is of the
ここで、例えば図6(B)に示されるように、最小の個別充電電流Iminを示した電池パックBP(a)の個別充電電流Iaが時刻t12で「0[A]」に達したとする。すなわち式f1の左辺が「0」に達したとする。この場合、式f1の右辺の「(Va−Vb)/(Ra+Rb)」の値と、「Rb×Is/(Ra+Rb)」の値とが釣り合うように充電器30の総充電電流Isを制限することにより、電池パックBP(a)の個別充電電流Iaを「0[A]」に維持することができる。この原理を利用し、メインBMU24は、図3に示されるステップS13の処理として、電池パックBP(a)の個別充電電流Iaを「0[A]」に維持しつつ、充電電流指令値Icを更に下げる。
Here, for example, as shown in FIG. 6B, it is assumed that the individual charging current Ia of the battery pack BP (a) showing the minimum individual charging current Imin reaches “0 [A]” at time t12. . That is, it is assumed that the left side of the expression f1 reaches "0". In this case, the total charging current Is of the
一方、図6(A),(B)に示されるように、時刻t12以降、電池パックBP(a)の個別充電電流Iaが「0[A]」に維持されつつ充電電流指令値Icが更に下げられた場合、最大の個別充電電流Imaxを示した電池パックBP(b)の個別充電電流Ibは、徐々に下がるものの、「0[A]」よりも大きい値に設定される。すなわち、電池パックBP(b)の蓄電池21への充電は継続して行われる。これにより、電池パックBP(a)の蓄電池21のSOC値が維持される一方、電池パックBP(b)の蓄電池21のSOC値が上昇するため、電池パックBP(a)及び電池パックBP(b)のそれぞれのSOC値の偏差が小さくなる。換言すれば、電池パックBP(a)及び電池パックBP(b)のそれぞれのOCV値の偏差が小さくなる。結果的に、電池パックBP(a)と電池パックBP(b)との間に突入電流が発生し難くなる。
On the other hand, as shown in FIGS. 6A and 6B, after time t12, while the individual charging current Ia of the battery pack BP (a) is maintained at “0 [A]”, the charging current command value Ic is further When lowered, the individual charging current Ib of the battery pack BP (b) showing the largest individual charging current Imax is set to a value larger than “0 [A]” although it gradually decreases. That is, charging of
その後、図6(B)に示されるように、最大の個別充電電流Imaxと最小の個別充電電流Iminとの偏差である個別充電電流の最大偏差ΔIが時刻t13で復帰閾値Th2未満になると、メインBMU24は、電流制限指令フラグFを「0」に設定する。これにより、図6(A)に示されるように、充電電流指令値Icをデフォルト値Idfに設定すると、図6(B)に示されるように、電池パックBP(a)及び電池パックBP(b)のそれぞれの個別充電電流Ia,Ibが増加し、電池パックBP(a)及び電池パックBP(b)のそれぞれの蓄電池21の充電が通常通り行われる。
Thereafter, as shown in FIG. 6B, when the maximum deviation ΔI of the individual charging current, which is the deviation between the maximum individual charging current Imax and the minimum individual charging current Imin, becomes less than the recovery threshold Th2 at time t13, the main The
なお、図3に示される処理では、電源システム10に2つの電池パックBP(a),BP(b)が設けられている場合を例に挙げて説明したが、電源システム10に3つ以上の電池パックが設けられている場合でも、同様の作用及び効果を得ることができる。すなわち、電源システム10に3つ以上の電池パックが設けられている場合には、それらの蓄電池21のそれぞれの個別充電電流のうち、最大の個別充電電流Imaxと最小の個別充電電流Iminとの差が制限閾値Th1以上になった際に充電器30の総充電電流Isを制限することにより、同様の作用及び効果を得ることができる。
In the process shown in FIG. 3, the case where two battery packs BP (a) and BP (b) are provided in
以上説明した本実施形態の電源システム10によれば、以下の(1)〜(4)に示される作用及び効果を得ることができる。
(1)メインBMU24は、複数の蓄電池21のそれぞれの個別充電電流I(1)〜I(n)のうち、最大の個別充電電流Imaxと最小の個別充電電流Iminとの偏差ΔIが制限閾値Th1以上になった際に充電器30の総充電電流Isを制限する。これにより、最小の個別充電電流Iminを示した蓄電池では、充電電流がより小さくなるため、充電が大きく規制される。また、最大の個別充電電流Imaxを示した蓄電池では、充電電流が小さくなるものの、充電が継続される。すなわち、最大の個別充電電流Imaxを示した蓄電池の方が優先的に充電される。これにより、複数の蓄電池21間のOCV値の最大偏差を小さくすることができるため、結果的に蓄電池21間に発生する突入電流を抑制することができる。また、このように複数の蓄電池21間のOCV値の最大偏差が小さくなることにより、複数の蓄電池21の放電が任意のタイミングで行われたとしても、複数の蓄電池21のいずれかに所定値を超える突入電流が発生する可能性が低くなる。すなわち、従来の電源システムのように残存容量均等化処理の完了を待つ必要がなくなるため、放電の開始時期を早めることができる。
According to the
(1) Of the individual charging currents I (1) to I (n) of the plurality of
(2)メインBMU24は、個別充電電流の最大偏差ΔIが制限閾値Th1以上になった際に、最小の個別充電電流Iminを示した蓄電池21を流れる充電電流が零となるように充電器30の総充電電流Isを制限する。この構成によれば、最小の個別充電電流Iminを示した蓄電池、すなわちOCV値が早期に上昇した蓄電池を流れる充電電流が零に制限されるため、この蓄電池への充電が行われなくなる。これに伴い、最大の個別充電電流Imaxを示した蓄電池への充電がより優先的に行われるようになるため、結果的に複数の蓄電池21間の開放電圧の最大偏差をより早期に小さくすることができる。よって、蓄電池21間に発生する突入電流をより的確に抑制することができる。
(2) The
(3)メインBMU24は、充電器30の総充電電流Isを制限した後、個別充電電流の最大偏差ΔIが復帰閾値Th2未満になった場合には、充電器30の総充電電流Isの制限を解除する。これにより、複数の蓄電池21間に突入電流が生じる可能性が低い状況では、蓄電池21への充電を通常通りに行うことができる。
(3) After limiting the total charging current Is of the
(4)復帰閾値Th2は制限閾値Th1よりも小さい値である。これにより、複数の蓄電池21間に突入電流の生じる可能性が低い状態まで個別充電電流の最大偏差ΔIを下げることが可能となる。
なお、上記実施形態は、以下の形態にて実施することもできる。
(4) The return threshold Th2 is a value smaller than the limit threshold Th1. This makes it possible to reduce the maximum deviation ΔI of the individual charging currents to a state in which the possibility of inrush current between the plurality of
In addition, the said embodiment can also be implemented with the following forms.
・BMU24が提供する手段及び/又は機能は、実体的な記憶装置に記憶されたソフトウェア及びそれを実行するコンピュータ、ソフトウェアのみ、ハードウェアのみ、あるいはそれらの組み合わせにより提供することができる。例えばBMU24がハードウェアである電子回路により提供される場合、それは多数の論理回路を含むデジタル回路、又はアナログ回路により提供することができる。
The means and / or functions provided by the
・本開示は上記の具体例に限定されるものではない。上記の具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本開示の特徴を備えている限り、本開示の範囲に包含される。前述した各具体例が備える各要素、及びその配置、条件、形状等は、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。前述した各具体例が備える各要素は、技術的な矛盾が生じない限り、適宜組み合わせを変えることができる。 The present disclosure is not limited to the above specific example. Those skilled in the art may appropriately modify the above-described specific example as long as the features of the present disclosure are included. The elements included in the specific examples described above, and the arrangement, conditions, shape, and the like of the elements are not limited to those illustrated, and can be changed as appropriate. The elements included in the above-described specific examples can be appropriately changed in combination as long as no technical contradiction arises.
10:電源システム
21:蓄電池
22:電流センサ(電流検出部)
24:BMU(電流制御部)
30:充電器
40:負荷
210:電池セル
10: power supply system 21: storage battery 22: current sensor (current detection unit)
24: BMU (current control unit)
30: Charger 40: Load 210: Battery cell
Claims (4)
前記充電器から複数の前記蓄電池に流れる総充電電流を制御する電流制御部(24)と、
前記充電器から複数の蓄電池への充電が行われている際に前記蓄電池を流れる個別充電電流を複数の前記蓄電池毎に検出する電流検出部(22)と、を備え、
前記電流制御部は、
複数の前記蓄電池のそれぞれの個別充電電流のうち、最大の個別充電電流と最小の個別充電電流との差である個別充電電流の最大偏差が制限閾値以上になった際に、前記総充電電流を制限する
電源システム。 A plurality of storage batteries (21) consisting of a plurality of battery cells (210) connected in series are connected in parallel and a plurality of storage batteries are charged from a charger (30) connected in parallel to the plurality of storage batteries A power supply system (10) capable of supplying power to loads (40) connected in parallel to the plurality of storage batteries by discharging the plurality of storage batteries,
A current control unit (24) for controlling a total charging current flowing from the charger to the plurality of storage batteries;
And a current detection unit (22) that detects an individual charging current flowing through the storage battery while charging the plurality of storage batteries from the charger.
The current control unit
When the maximum deviation of the individual charging currents, which is the difference between the maximum individual charging current and the minimum individual charging current among the individual charging currents of the plurality of storage batteries, becomes equal to or more than the limit threshold, the total charging current is Power system to limit.
前記個別充電電流の最大偏差が前記制限閾値以上になった際に、前記最小の個別充電電流を示した蓄電池を流れる充電電流が零となるように前記総充電電流を制限する
請求項1に記載の電源システム。 The current control unit
The total charging current is limited so that the charging current flowing through the storage battery indicating the minimum individual charging current becomes zero when the maximum deviation of the individual charging current becomes equal to or more than the limit threshold. Power system.
前記総充電電流を制限した後、前記個別充電電流の最大偏差が復帰閾値未満になった場合には、前記総充電電流の制限を解除する
請求項1又は2に記載の電源システム。 The current control unit
The power supply system according to claim 1 or 2, wherein, after limiting the total charging current, when the maximum deviation of the individual charging current becomes less than a recovery threshold, the restriction of the total charging current is released.
請求項3に記載の電源システム。 The power supply system according to claim 3, wherein the return threshold is a value smaller than the limit threshold.
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