JP2019165572A - Electrical power system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、組電池と、該組電池を充電する充電部と、組電池の充放電を制御する制御部とを備えた電源システムに関する。 The present invention relates to a power supply system including an assembled battery, a charging unit that charges the assembled battery, and a control unit that controls charging / discharging of the assembled battery.
従来から、組電池と、該組電池を充電する充電部と、組電池の充放電を制御する制御部とを備えた電源システムが知られている(下記特許文献1参照)。組電池は、互いに直列に接続された複数の電池セルからなる。組電池を充電する際には、上記充電部を用いて、組電池全体に電圧を加える。これにより、複数の電池セルを一括して充電するよう構成されている。
Conventionally, a power supply system including an assembled battery, a charging unit that charges the assembled battery, and a control unit that controls charging and discharging of the assembled battery is known (see
組電池は、個々の電池セルの充電率(SOC:State Of Charge)がばらついていると、効率的に使用しにくい。すなわち、電池セルのSOCがばらついていると、充電処理を行った場合、SOCが高い電池セルが満充電になった時点で充電が停止され、SOCが低い電池セルは満充電にならない。そのため、この組電池を使用すると、満充電になっていない電池セルが速く空になり、満充電になっている電池セルを充分に使いきることができない。 An assembled battery is difficult to use efficiently if the state of charge (SOC) of individual battery cells varies. That is, if the SOC of the battery cell varies, when the charging process is performed, the charging is stopped when the battery cell having a high SOC is fully charged, and the battery cell having a low SOC is not fully charged. Therefore, when this assembled battery is used, the battery cells that are not fully charged are quickly emptied, and the fully charged battery cells cannot be fully used.
この課題を解決するため、従来の電源システムでは、個々の電池セルに放電回路(図14参照)と電圧測定部とを設けている。そして、電圧が高い電池セル(すなわち、SOCが高い電池セル)を、放電回路を用いて個別に放電させている。これにより、電池セルの充電率を均等化し、組電池全体を効率的に使用できるようにしている。 In order to solve this problem, in the conventional power supply system, each battery cell is provided with a discharge circuit (see FIG. 14) and a voltage measurement unit. And the battery cell with high voltage (namely, battery cell with high SOC) is discharged separately using the discharge circuit. Thereby, the charge rate of a battery cell is equalized and the whole assembled battery can be used efficiently.
しかしながら、上記電源システムでは、個々の電池セルに電圧測定部と放電回路を設ける必要があるため、電源システムの回路構成が複雑になりやすい。そのため、電源システムの製造コストが上昇しやすいという課題がある。 However, in the power supply system, since it is necessary to provide a voltage measuring unit and a discharge circuit in each battery cell, the circuit configuration of the power supply system tends to be complicated. Therefore, there is a problem that the manufacturing cost of the power supply system tends to increase.
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、複数の電池セルの充電率を均等化でき、かつ回路構成を簡素にできる電源システムを提供しようとするものである。 This invention is made | formed in view of this subject, and it aims at providing the power supply system which can equalize the charging rate of a some battery cell, and can simplify a circuit structure.
本発明の一態様は、複数の電池セル(2)を互いに直列に接続した組電池(20)と、
該組電池の電圧を測定する電圧測定部(3)と、
上記組電池を充電する充電部(4)と、
上記組電池の充放電を制御する制御部(5)とを備え、
該制御部は、
上記組電池の電圧が予め定められた目標電圧に達するまで、上記充電部を用いて上記組電池を充電する充電制御部(51)と、
充電が完了した後、個々の上記電池セルの充電率を均等化する必要があるか否かを判断する均等化判断部(52)と、
該均等化判断部によって上記充電率の均等化を行う必要があると判断された場合に、上記充電部を用いて、上記組電池を所定の電荷量(ΔQ)だけ再び充電する再充電制御部(53)と、
上記組電池を再充電した後、個々の上記電池セルを自己放電させて、上記充電率を均等化する均等化指令部(54)と、
を備える、電源システム(1)にある。
One aspect of the present invention is an assembled battery (20) in which a plurality of battery cells (2) are connected in series with each other;
A voltage measuring unit (3) for measuring the voltage of the assembled battery;
A charging unit (4) for charging the assembled battery;
A control unit (5) for controlling charging and discharging of the assembled battery,
The control unit
A charge control unit (51) for charging the assembled battery using the charging unit until the voltage of the assembled battery reaches a predetermined target voltage;
After the charging is completed, an equalization determination unit (52) that determines whether or not it is necessary to equalize the charge rate of each of the battery cells,
A recharging control unit that recharges the assembled battery by a predetermined amount of charge (ΔQ) using the charging unit when it is determined by the equalization determining unit that the charging rate needs to be equalized. (53)
After recharging the assembled battery, the individual battery cells are self-discharged to equalize the charge rate, and an equalization command unit (54);
The power supply system (1) comprises:
上記電源システムの制御部は、上記充電制御部と、均等化判断部と、再充電制御部と、均等化指令部とを備える。充電制御部は、組電池の電圧が上記目標電圧に達するまで充電を行う。充電が完了した後、均等化判断部により、充電率の均等化を行う必要があると判断された場合、再充電制御部は、組電池を再充電する。均等化指令部は、再充電の後、個々の電池セルを自己放電させて、充電率を均等化する。
このようにすると、個々の電池セルに放電回路等を設けなくても、充電率を均等化できる。そのため、電源システムの回路構成を簡素にできる。すなわち、充電が完了した後、再充電すると、SOCが高い電池セルも、SOCが低い電池セルも、同一の電流で一括して充電される。その結果、再充電前にSOCが高かった電池セルは、再充電によってSOCがさらに高くなり、電圧が特に高くなる。この電池セルは、自己放電しやすくなるため、待機させると、SOCが大きく低下する。また、再充電前にSOCが低かった電池セルは、再充電によりSOCが高くなるが、電圧は特段高くないため、自己放電量はあまり多くない。したがって、この電池セルは、待機させてもSOCが大きく低下しない。
このように、再充電前にSOCが高かった電池セルは、再充電して自己放電させるとSOCが速く低下し、再充電前にSOCが低かった電池セルは、再充電して自己放電させてもSOCはあまり低下しない。そのため、再充電前にSOCのばらつきが大きかった電池セルを、再充電して自己放電させることにより、SOCのばらつきを低減させることができる。そのため、個々の電池セルに放電回路等を設ける必要がなく、電源システムの回路構成を簡素にすることができる。
The control unit of the power supply system includes the charge control unit, an equalization determination unit, a recharge control unit, and an equalization command unit. The charge control unit performs charging until the voltage of the assembled battery reaches the target voltage. After the charging is completed, when the equalization determination unit determines that the charge rate needs to be equalized, the recharge control unit recharges the assembled battery. The equalization command unit self-discharges each battery cell after recharging to equalize the charging rate.
In this way, the charge rate can be equalized without providing a discharge circuit or the like for each battery cell. Therefore, the circuit configuration of the power supply system can be simplified. That is, when recharging is performed after the charging is completed, a battery cell having a high SOC and a battery cell having a low SOC are charged together with the same current. As a result, the battery cell having a high SOC before recharging has a higher SOC and a particularly high voltage due to recharging. Since this battery cell is easily self-discharged, the SOC is greatly reduced when the battery cell is placed on standby. Further, a battery cell having a low SOC before recharging has a high SOC due to recharging, but the voltage is not particularly high, so the amount of self-discharge is not very large. Therefore, even if this battery cell is put on standby, the SOC does not greatly decrease.
In this way, battery cells that had a high SOC before recharging would have a fast drop in SOC when recharged and self-discharged, and those that had a low SOC before recharging would recharge and self-discharge. However, the SOC does not decrease much. Therefore, the variation in SOC can be reduced by recharging and self-discharging the battery cell in which the variation in SOC before recharging is large. Therefore, it is not necessary to provide a discharge circuit or the like for each battery cell, and the circuit configuration of the power supply system can be simplified.
以上のごとく、上記態様によれば、複数の電池セルの充電率を均等化でき、かつ回路構成を簡素にできる電源システムを提供することができる。
なお、特許請求の範囲及び課題を解決する手段に記載した括弧内の符号は、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ものであり、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
As mentioned above, according to the said aspect, the power supply system which can equalize the charging rate of a some battery cell and can simplify a circuit structure can be provided.
In addition, the code | symbol in the parenthesis described in the means to solve a claim and a subject shows the correspondence with the specific means as described in embodiment mentioned later, and limits the technical scope of this invention. It is not a thing.
また、上記「充電率を均等化する」とは、複数の電池セルの充電率を完全に均等にするという意味ではなく、「充電率のばらつきをより小さくする」という意味である。 Further, the above-mentioned “equalizing the charging rate” does not mean that the charging rates of the plurality of battery cells are completely equal, but means “to make the variation in the charging rate smaller”.
(実施形態1)
上記電源システムに係る実施形態について、図1〜図11を参照して説明する。図1に示すごとく、本形態の電源システム1は、組電池20(本形態ではリチウム電池)と、電圧測定部3と、充電部4と、制御部5とを備える。組電池20は、複数の電池セル2を互いに直列に接続してなる。電圧測定部3は、組電池20の電圧を測定する。充電部4は、組電池20に電圧を加えることにより、組電池20を構成する複数の電池セル2を一括して充電する。また、制御部5は、組電池20の充放電を制御する。
(Embodiment 1)
An embodiment according to the power supply system will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 1, the
制御部5は、充電制御部51と、均等化判断部52と、再充電制御部53と、均等化指令部54とを備える。充電制御部51は、充電部4を用いて、組電池20の電圧Vが予め定められた目標電圧Viniに達するまで、組電池20を充電する。均等化判断部52は、組電池20の充電が完了した後、個々の電池セル2の充電率(SOC)を均等化する必要があるか否かを判断する。
The
再充電制御部53は、均等化判断部52によってSOCの均等化を行う必要があると判断された場合に、充電部4を用いて、組電池20を所定の電荷量ΔQだけ再び充電する。均等化指令部54は、組電池20を再充電した後、組電池20を待機させ、個々の電池セル2を自己放電させる。これにより、複数の電池セル2のSOCを均等化する。
When the
本形態の電源システム1は、電気自動車やハイブリッド車等の車両に搭載するための、車載用電源システムである。図1に示すごとく、組電池20には、負荷10と、充電部4とが接続している。負荷10と組電池20との間には、放電用スイッチ11が介在している。また、充電部4と組電池20との間には、充電用スイッチ12が介在している。制御部5は、これらのスイッチ11,12の動作制御を行う。すなわち、組電池20を用いて負荷10を駆動する場合は、放電用スイッチ11をオンし、組電池20を充電する場合は、充電用スイッチ12をオンする。
The
本形態の負荷10は、インバータである。このインバータを用いて、組電池20から供給される直流電力を交流電力に変換している。そして、得られた交流電力を用いて図示しない三相交流モータを駆動し、上記車両を走行させている。
The
上述したように、組電池20には、電圧測定部3が接続している。電圧測定部3は、組電池20全体の電圧Vを測定する。また、電源システム1には、電流測定部6が設けられている。電流測定部6は、組電池20の充放電電流Iを測定する。
As described above, the
次に、組電池20の構造について、より詳細に説明する。図2に示すごとく、本形態の組電池20は、互いに直列に接続された複数の電池セル2を備える。本形態の組電池20は、全固体電池である。電池セル2は、集電極21と、正極活物質22Pと、負極活物質22Nと、固体電解質体23とを備える。組電池20を充放電すると、金属イオン(本形態ではリチウムイオン)が正極活物質22P及び負極活物質22Nに脱挿入される。金属イオンは、固体電解質体23内を移動する。
Next, the structure of the assembled
また、図2に示すごとく、本形態では、組電池20として、バイポーラ電池を用いている。バイポーラ電池では、集電極21は、互いに隣り合う2つの電池セル2(2a,2b)の間に介在している。集電極21の一方の面S1に、一方の電池セル2aの正極活物質22Pが設けられている。また、集電極21の他方の面S2に、他方の電池セル2bの負極活物質22Nが設けられている。このような構造にすることにより、各電池セル2から端子を取り出すことなく、組電池20内の集電極21を用いて、複数の電池セル2を直列に電気接続している。
Further, as shown in FIG. 2, in this embodiment, a bipolar battery is used as the assembled
図10に示すごとく、電池セル2のSOCが略100%である場合は、充放電に使用される殆どのリチウムイオンは負極活物質22Nに存在している。この状態で放電を行うと、リチウムイオンは固体電解質体23内を通り、正極活物質22Pに移動する。また、図11に示すごとく、電池セル2のSOCが略0%である場合は、充放電に使用される殆どのリチウムイオンは正極活物質22Pに存在している。この状態で充電を行うと、リチウムイオンは固体電解質体23内を通り、負極活物質22Nに移動する。
As shown in FIG. 10, when SOC of the
図5に、電池セル2の電圧と、SOCとの関係を示す。同図に示すごとく、SOCが比較的低い場合は、電圧−SOC曲線の傾きは小さいが、SOCが100%に近づくと、電圧−SOC曲線の傾きが急峻になる。この、曲線の傾きが高い領域(すなわち、SOCが高い領域)では、電池セル2は自己放電しやすくなり、短時間で電圧が低下する。また、曲線の傾きが低い領域(すなわち、SOCがあまり高くない領域)では、電池セル2は自己放電しにくく、電圧は短時間で低下しない。
FIG. 5 shows the relationship between the voltage of the
図5において、Vaveは、充電が完了したときにおける、複数の電池セル2の電圧の平均値である。電池セル2の個数をNとした場合、VaveにNを乗じた値(Vave×N)が目標電圧Viniとなる。本形態の制御部5は、上述したように、組電池20の電圧が目標電圧Viniに達するまで、組電池20を充電する。
In FIG. 5, V ave is an average value of the voltages of the plurality of
図5に示すごとく、組電池20の充電が完了した段階では、電圧が平均値Vaveより高い電池セル2(2A,2B,2C)と、電圧が平均値Vaveより低い電池セル2(2D,2E,2F)とがある。SOCのばらつきが大きいと、一部の電池セル2(例えば電池セル2A)はSOCが高いため、短時間で自己放電する。そのため、組電池20全体の電圧が短時間で低下する。
As shown in FIG. 5, at the stage of charging of the assembled
図4に、SOCのばらつきが大きい組電池20を充電した後の、電圧の時間変化を示す。上述したように、SOCのばらつきが大きい場合は、SOCが高い電池セル2が短時間で自己放電するため、組電池20全体の電圧Vが短時間で低下する。そのため、電圧Vの時間低下率|dV/dt|が大きくなる。本形態5の制御部5は、組電池20の充電が完了した後、電圧Vの時間低下率|dV/dt|が予め定められた閾値αより高い場合は、SOCのばらつきが大きいと判断する。
FIG. 4 shows the time variation of the voltage after charging the assembled
この後、制御部5は、組電池20を、所定の電荷量ΔQだけ再び充電する。このようにすると、図6に示すごとく、個々の電池セル2のSOCは上昇する。そのため、再充電前に最もSOCが低かった電池セル2Fの電圧は、再充電前の平均値Vave(=Vini/N)に近づく。また、再充電前にSOCが高かった電池セル2A〜2Cの電圧は、さらに高くなる。
Thereafter, the
再充電後、制御部5は、組電池20を暫く待機させる。このようにすると、図7に示すごとく、SOCが特に高い電池セル2A〜2Cは大きく自己放電し、電圧が大きく低下する。また、SOCが比較的低い電池セル2D〜2Fは、自己放電しにくいため、電圧の低下量が少ない。したがって、電池セル2A〜2Fの電圧のばらつき(すなわち、SOCのばらつき)が小さくなる。
After recharging, the
個々の電池セル2を自己放電させ、SOCのばらつきが小さくなった場合、組電池20の電圧Vfinは、最初の充電時の目標電圧Viniに近づく。制御部5は、自己放電させた組電池20の電圧Vfinと、目標電圧Viniとの差ΔV(=Vfin−Vini)が予め定められた閾値γより小さくなった場合は、自己放電が完了(すなわち、SOCの均等化が完了)したと判断する。
When the
次に、SOCのばらつきが小さい場合についての説明を行う。図9に示すごとく、SOCのばらつきが小さい場合、組電池20を充電すると、全ての電池セル2の電圧は、平均値Vaveに近い値になる。そのため、自己放電量が高い電池セル2が殆ど存在しない。したがって図8に示すごとく、充電完了後、組電池20の電圧は急に低下せず、徐々に低下する。制御部5は、充電完了後、組電池20の電圧Vの時間低下率|dV/dt|が閾値αより低い場合は、組電池20のSOCのばらつきが小さいと判断する。
Next, the case where the variation in SOC is small will be described. As shown in FIG. 9, when the SOC variation is small, when the assembled
次に、制御部5のフローチャートの説明を行う。図3に示すごとく、本形態の制御部5は、まずステップS1を行う。ここでは、充電部4を用いて、組電池20の電圧が目標電圧Viniに達するまで、組電池20を充電する。目標電圧Vini(図5参照)は、電池セル2のSOCの平均値SOCaveが、90〜100%となる値であることが好ましい。
Next, the flowchart of the
ステップS1の後、ステップS2に移る。ここでは、組電池20の電圧Vの時間低下率|dV/dt|を算出する。例えば、充電処理を完了してから微小時間Δt経過しときの電圧V’を測定し、下記式を用いて、時間低下率を算出する。
|dV/dt|≒|(Vini−V’)/Δt|
After step S1, the process proceeds to step S2. Here, the time decrease rate | dV / dt | of the voltage V of the assembled
| DV / dt | ≈ | (V ini −V ′) / Δt |
その後、ステップS3に移る。ここでは、電圧の時間低下率|dV/dt|が閾値αを超えたか否かを判断する。ここでYesと判断した場合(すなわち、SOCのばらつきが大きいと判断した場合:図4参照)は、ステップS4以降を行い、SOCを均等化させる。 Thereafter, the process proceeds to step S3. Here, it is determined whether or not the time rate of voltage | dV / dt | exceeds the threshold value α. If it is determined Yes (that is, if it is determined that the variation in SOC is large: see FIG. 4), Step S4 and subsequent steps are performed to equalize the SOC.
ステップS4では、再充電処理の条件を決定する。すなわち、まず、下記式を用いて、再充電に必要な電荷量ΔQ(Ah)を求める。
ΔQ=Q×β ・・・(1)
上記式において、Qは、組電池20の電池容量であり、βは1より小さい定数である。電池容量Qは、組電池20の劣化に伴って低下する。そのため、制御部5は定期的に電池容量Qを測定し、最新の電池容量Qを用いて電荷量ΔQを算出する。
In step S4, conditions for the recharging process are determined. That is, first, the amount of charge ΔQ (Ah) required for recharging is obtained using the following equation.
ΔQ = Q × β (1)
In the above formula, Q is the battery capacity of the assembled
その後、下記式を用いて、再充電を行う時間t(秒)を算出する。
t=ΔQ/I×3600
上記式において、Iは予め定められた値であり、比較的低い値である。大きな電流で再充電すると、電流による発熱等によりSOCのばらつきがかえって大きくなる可能性がある。そのため、本形態では、一定の電流Iで徐々に組電池20を再充電している。
Thereafter, a recharge time t (second) is calculated using the following equation.
t = ΔQ / I × 3600
In the above formula, I is a predetermined value, which is a relatively low value. When recharging with a large current, there is a possibility that the variation in the SOC will be increased due to heat generated by the current. Therefore, in this embodiment, the assembled
なお、再充電に必要な電荷量ΔQは、組電池20の電池容量Qの5%未満であることが好ましい。このようにすると、再充電前のSOCが最も大きい電池セル2Aが充電されすぎて低寿命化することを抑制できる。
The charge amount ΔQ required for recharging is preferably less than 5% of the battery capacity Q of the assembled
制御部5は、上記ステップS4において再充電処理の条件を決定した後、ステップS5に移る。ここでは、組電池20に上記電流Iをt秒間流し、組電池20を再充電する。
After determining the recharging process conditions in step S4, the
その後、ステップS6に移る。ここでは、組電池20を待機させ、自己放電させる。そして、自己放電させた組電池20の電圧Vfinを測定し、下記式を満たすか否かを判断する。
Vfin−Vini<γ
ここでYes(すなわち、SOCが均等化された:図7参照)と判断した場合は、終了する。また、Noと判断した場合は、ステップS4に戻り、再充電処理を再び行う。
Thereafter, the process proceeds to step S6. Here, the assembled
V fin −V ini <γ
If it is determined that the determination is Yes (that is, the SOC is equalized: see FIG. 7), the process ends. When it is determined No, the process returns to step S4 and the recharging process is performed again.
次に、本形態の作用効果について説明する。図1に示すごとく、本形態の制御部5は、充電制御部51と、均等化判断部52と、再充電制御部53と、均等化指令部54とを備える。図3に示すごとく、充電制御部51は、組電池20の電圧が目標電圧Viniに達するまで充電を行う(ステップS1)。充電が完了した後、均等化判断部52により、SOCの均等化を行う必要があると判断された場合(ステップS3)、再充電制御部53は、組電池20を再充電する(ステップS4、S5)。均等化指令部54は、再充電の後、個々の電池セル2を自己放電させて、SOCを均等化する(ステップS6)。
このようにすると、個々の電池セル2に放電回路等を設けなくても、SOCを均等化できる。そのため、電源システム1の回路構成を簡素にできる。すなわち、図5、図6に示すごとく、充電が完了した後、再充電すると、SOCが高い電池セル2(2A〜2C)も、SOCが低い電池セル(2D〜2F)も、一括して充電される。その結果、再充電前にSOCが高かった電池セル(2A〜2C)は、再充電によってSOCがさらに高くなり、電圧が特に高くなる。これらの電池セル2A〜2Cは、自己放電しやすいため、待機させると、図7に示すごとく、SOCが大きく低下する。また、再充電前にSOCが低かった電池セル2D〜2Fは、再充電によりSOCが高くなるが、電圧は特段高くないため、自己放電量はあまり多くない。したがって、この電池セル2D〜2Fは、待機させてもSOCが大きく低下しない。
このように、再充電前にSOCが高かった電池セル2A〜2Cは、再充電して自己放電させるとSOCが速く低下し、再充電前にSOCが低かった電池セル2D〜2Fは、再充電して自己放電させてもSOCはあまり低下しない。そのため、再充電前にSOCのばらつきが大きかった電池セル2A〜2Fを、再充電して自己放電させることにより、SOCのばらつきを低減させることができる。そのため、個々の電池セル2に放電回路等を設ける必要がなく、電源システム1の回路構成を簡素にすることができる。
Next, the effect of this form is demonstrated. As shown in FIG. 1, the
In this way, it is possible to equalize the SOC without providing a discharge circuit or the like for each
As described above, the
従来の電源システム1は、図14に示すごとく、個々の電池セル2に、放電回路7と電圧測定部3とを設けていた。そして、電池セル2の電圧を電圧測定部3によって個別に測定し、その測定値が高い電池セル2(すなわち、SOCが高い電池セル2)は、放電回路7のスイッチ71をオンし、この電池セル2を個別に放電していた。これによって、電池セル2のSOCを均等化させていた。しかしながら、このようにすると、複数の放電回路7や電圧測定部3が必要となり、電源システム1の回路構成が複雑になりやすい。
これに対して、図1に示すごとく、本形態の構成を採用すれば、個々の電池セル2に放電回路7を設ける必要が無くなり、電源システム1の回路構成を簡素にできる。そのため、電源システム1の製造コストを低減できる。
As shown in FIG. 14, the conventional
On the other hand, as shown in FIG. 1, if the configuration of this embodiment is adopted, it is not necessary to provide the
また、上記均等化判断部52は、組電池20の充電が完了した後、該組電池20の電圧Vの時間低下率|dV/dt|が予め定められた閾値αを超えた場合(図4参照)は、SOCの均等化を行う必要があると判断するよう構成されている。
そのため、均等化の要否を判断する際に、個々の電池セル2の電圧を測定する必要がない。したがって、個々の電池セル2に電圧測定部3を設ける必要がなくなり、電源システム1の回路構成をより簡素にすることができる。
Further, the
Therefore, it is not necessary to measure the voltage of each
また、図2に示すごとく、本形態では、個々の電池セル2として、全固体電池を採用している。
全固体電池は、過充電しても故障しにくい。そのため、本形態のように再充電を行う電源システム1に好適に使用できる。
Further, as shown in FIG. 2, in this embodiment, an all solid state battery is adopted as each
All-solid-state batteries are less likely to fail even if overcharged. Therefore, it can be suitably used for the
また、図2に示すごとく、本形態の組電池20は、バイポーラ電池である。
バイポーラ電池は、隣り合う2つの電池セル2が、集電極21によって電気接続されている。そのため、個々の電池セル2からケース25外に、電池セル2同士を電気接続するための端子(図12参照)が突出していない。したがって、この端子を用いて、各電池セル2の電圧を測定したり、各電池セル2に放電回路7(図14参照)を接続したりすることができない。しかしながら、本形態では、電池セル2の電圧を個別に測定する電圧測定部や、個別に放電する放電回路7が不要であるため、バイポーラ電池を用いる場合でも、SOCの均等化を行うことができる。
Moreover, as shown in FIG. 2, the assembled
In the bipolar battery, two
また、本形態の再充電制御部53は、組電池20に予め定められた一定の電流Iを所定時間t流すことにより、組電池20を再充電するよう構成されている。
このようにすると、組電池20を定電流で再充電するため、再充電時に大きな電流が流れ、SOCのばらつきが増大する不具合を抑制できる。
In addition, the
If it does in this way, since the assembled
また、本形態では、再充電を行う際の電荷量ΔQは、組電池20の電池容量Qの5%未満としている。
そのため、再充電前のSOCが最も大きい電池セル2Aが充電されすぎて低寿命化することを抑制できる。
In this embodiment, the charge amount ΔQ when performing recharging is less than 5% of the battery capacity Q of the assembled
Therefore, the
また、本形態の均等化指令部54は、Vfin−Viniが予め定められた値γより小さくなった場合(図7参照)に、SOCの均等化が終了したと判断する。
このようにすると、個々の電池セル2の電圧を測定しなくても、SOCの均等化が終了したか否かを判断することができる。
Further, the
In this way, it is possible to determine whether or not the SOC equalization has been completed without measuring the voltage of each
以上のごとく、本形態によれば、複数の電池セルの充電率を均等化でき、かつ回路構成を簡素にできる電源システムを提供することができる。 As described above, according to this embodiment, it is possible to provide a power supply system capable of equalizing the charging rates of a plurality of battery cells and simplifying the circuit configuration.
以下の実施形態においては、図面に用いた符号のうち、実施形態1において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、実施形態1と同様の構成要素等を表す。 In the following embodiments, the same reference numerals used in the drawings among the reference numerals used in the drawings represent the same constituent elements as those in the first embodiment unless otherwise indicated.
(実施形態2)
本形態は、組電池20の構成を変更した例である。図12に示すごとく、本形態の電池セル2は、一対の集電極21と、活物質22(22P,22N)と、これらの活物質22P,22Nの間に介在するセパレータ29と、電解液28とを備える。集電極21からケース25外に端子26が突出している。この端子26を互いに接続することにより、複数の電池セル2を直列に接続してある。
その他、実施形態1と同様の構成および作用効果を備える。
(Embodiment 2)
This embodiment is an example in which the configuration of the assembled
In addition, the same configuration and operational effects as those of the first embodiment are provided.
(実施形態3)
本形態は、電源システム1の回路構成等を変更した例である。図13に示すごとく、本形態では、組電池20にヒータ19を設けてある。本形態の均等化指令部54は、実施形態1と同様に、組電池20を再充電した後、個々の電池セル2を自己放電させて、SOCを均等化する。均等化指令部54は、この際、ヒータ19を発熱させて、電池セル2の温度を高める。より詳しくは、均等化指令部54は、電池セル2のSOCを均等化する際、ヒータ19を用いて電池セル2の温度を高めつつ、Vfin-Vini<γ(図3参照)を満たすか否かを判断する。そして、Vfin-Vini<γとなった場合には、均等化が終了したと判断する。
(Embodiment 3)
This embodiment is an example in which the circuit configuration or the like of the
本形態の作用効果について説明する。上述のようにすると、再充電によってSOCが高くなり、電圧が特に高くなった電池セル2の温度を、高めることができる。そのため、この電池セル2がより自己放電しやすくなり、SOCを短時間で均等化することが可能になる。なお、全固体電池の場合は60℃以上に加熱することが好ましい。
その他、実施形態1と同様の構成および作用効果を備える。
The effect of this form is demonstrated. If it carries out as mentioned above, SOC will become high by recharging and the temperature of the
In addition, the same configuration and operational effects as those of the first embodiment are provided.
本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の実施形態に適用することが可能である。 The present invention is not limited to the above embodiments, and can be applied to various embodiments without departing from the scope of the invention.
1 電源システム
19 ヒータ
2 電池セル
20 組電池
3 電圧測定部
4 充電部
5 制御部
51 充電制御部
52 均等化判断部
53 再充電制御部
54 均等化指令部
DESCRIPTION OF
Claims (6)
該組電池の電圧を測定する電圧測定部(3)と、
上記組電池を充電する充電部(4)と、
上記組電池の充放電を制御する制御部(5)とを備え、
該制御部は、
上記組電池の電圧が予め定められた目標電圧に達するまで、上記充電部を用いて上記組電池を充電する充電制御部(51)と、
充電が完了した後、個々の上記電池セルの充電率を均等化する必要があるか否かを判断する均等化判断部(52)と、
該均等化判断部によって上記充電率の均等化を行う必要があると判断された場合に、上記充電部を用いて、上記組電池を所定の電荷量(ΔQ)だけ再び充電する再充電制御部(53)と、
上記組電池を再充電した後、個々の上記電池セルを自己放電させて、上記充電率を均等化する均等化指令部(54)と、
を備える、電源システム(1)。 An assembled battery (20) in which a plurality of battery cells (2) are connected in series;
A voltage measuring unit (3) for measuring the voltage of the assembled battery;
A charging unit (4) for charging the assembled battery;
A control unit (5) for controlling charging and discharging of the assembled battery,
The control unit
A charge control unit (51) for charging the assembled battery using the charging unit until the voltage of the assembled battery reaches a predetermined target voltage;
After the charging is completed, an equalization determination unit (52) that determines whether or not it is necessary to equalize the charge rate of each of the battery cells,
A recharging control unit that recharges the assembled battery by a predetermined amount of charge (ΔQ) using the charging unit when it is determined by the equalization determining unit that the charging rate needs to be equalized. (53)
After recharging the assembled battery, the individual battery cells are self-discharged to equalize the charge rate, and an equalization command unit (54);
A power supply system (1) comprising:
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- 2018-03-20 JP JP2018052489A patent/JP6996377B2/en active Active
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