JP2020145905A - Battery pack - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、通常状態と省電力状態とを交互に繰り返す間欠動作を行っている最中にセルバランスを実行する電池パックに関する。 The present invention relates to a battery pack that performs cell balance during intermittent operation in which a normal state and a power saving state are alternately repeated.
リチウムイオン電池等の充電可能な複数の二次電池を直列に接続して高電圧を出力する電池パックは、フォークリフトや電気自動車やハイブリッドカーといった車両の電源として利用されている。複数の二次電池を接続した電池モジュールでは、二次電池の充放電に応じて、各二次電池の残量に差が生じる。各二次電池の残量に差が生じると、二次電池の劣化などの原因となる。そこで、電池パックでは、各二次電池の残量を均等化するセルバランスを行っている。セルバランスは、放電抵抗及び放電スイッチを有するセルバランス回路によって行われ、放電スイッチを閉じ、放電抵抗に電流を流すことで各二次電池を放電させることによって行われる。 Battery packs that output high voltage by connecting a plurality of rechargeable secondary batteries such as lithium-ion batteries in series are used as a power source for vehicles such as forklifts, electric vehicles, and hybrid cars. In a battery module in which a plurality of secondary batteries are connected, the remaining amount of each secondary battery varies depending on the charge and discharge of the secondary batteries. If there is a difference in the remaining amount of each secondary battery, it may cause deterioration of the secondary battery. Therefore, in the battery pack, cell balancing is performed to equalize the remaining amount of each secondary battery. The cell balance is performed by a cell balance circuit having a discharge resistance and a discharge switch, and is performed by closing the discharge switch and discharging each secondary battery by passing a current through the discharge resistance.
また、電池パックを電源とする車両においては、スタートスイッチがオフにされているとき、制御部に間欠動作を実行させ、消費電力を低減させている。間欠動作とは、通常状態と、通常状態よりも稼働する機能が少ない省電力状態とを交互に繰り返す動作である。なお、上記したセルバランスは、二次電池に充放電電流が流れているときは行えないため、スタートスイッチのオフ中に行われる。よって、セルバランスは上記間欠動作が行われているときに行われる。 Further, in a vehicle using a battery pack as a power source, when the start switch is turned off, the control unit is made to execute an intermittent operation to reduce power consumption. The intermittent operation is an operation in which a normal state and a power saving state having fewer functions than the normal state are alternately repeated. Since the above-mentioned cell balance cannot be performed when the charge / discharge current is flowing through the secondary battery, it is performed while the start switch is off. Therefore, the cell balance is performed when the above-mentioned intermittent operation is performed.
例えば、特許文献１においては、制御部は、スタートスイッチのオフ後、セルバランスが開始されると省電力状態へ移行する。また、セルバランスが実行される際、制御部は、放電させる二次電池の端子電圧が、目標とされる二次電池の端子電圧と等しくなるまでに要する放電時間を演算する。そして、セルバランスが開始されると、制御部は、放電時間のカウントを開始し、放電時間のカウントが終了すると、通常状態に移行し、放電を停止させる。 For example, in Patent Document 1, the control unit shifts to a power saving state when cell balance is started after the start switch is turned off. Further, when the cell balance is executed, the control unit calculates the discharge time required for the terminal voltage of the secondary battery to be discharged to become equal to the target terminal voltage of the secondary battery. Then, when the cell balance is started, the control unit starts counting the discharge time, and when the count of the discharge time is completed, the state shifts to the normal state and the discharge is stopped.
ところが、特許文献１において、放電時間は、端子電圧、満充電容量、放電電流、放電抵抗等を用いた演算によって算出され、放電時間に誤差が生じ得ることは否めない。このため、特許文献１においては、放電される二次電池の端子電圧が、目標とされる二次電池の端子電圧と等しくなり、セルバランスが完了していても放電時間のカウントが終了していない場合が生じ、放電を停止させるタイミングがセルバランスの完了時点よりも遅れてしまうなど、セルバランス精度が低下する虞がある。 However, in Patent Document 1, the discharge time is calculated by calculation using the terminal voltage, full charge capacity, discharge current, discharge resistance, and the like, and it is undeniable that an error may occur in the discharge time. Therefore, in Patent Document 1, the terminal voltage of the secondary battery to be discharged becomes equal to the terminal voltage of the target secondary battery, and the discharge time count is completed even if the cell balance is completed. In some cases, the timing to stop the discharge may be delayed from the time when the cell balance is completed, and the cell balance accuracy may decrease.
本発明の目的は、セルバランス精度の低下を抑制できる電池パックを提供することにある。 An object of the present invention is to provide a battery pack capable of suppressing a decrease in cell balance accuracy.
上記問題点を解決するための電池パックは、複数の二次電池と、各二次電池と並列接続され、直列接続された放電抵抗及び放電スイッチを有し、前記放電スイッチを閉じ、前記放電抵抗に電流を流すことで前記二次電池を放電させ、前記二次電池の残量を均等化させるセルバランスを行うセルバランス回路と、前記二次電池の残量を表す状態パラメータを取得し、前記各二次電池の前記状態パラメータから前記セルバランスを行う必要があると判定した場合に前記セルバランス回路に前記セルバランスを実行させるとともに、前記二次電池の残量が均等化されると前記セルバランス回路に前記セルバランスを停止させる制御部と、を備え、前記制御部は、当該制御部を通常状態と前記状態パラメータの取得を含む一部の機能を停止させた省電力状態とに切り替え可能であり、前記通常状態と前記省電力状態とを交互に繰り返す間欠動作を行っている最中に前記セルバランスを実行させる電池パックにおいて、前記制御部は、前記省電力状態の時間をゼロ又は可変に設定でき、前記制御部は、前記セルバランスの実行中に繰り返される前記通常状態の度に前記状態パラメータを取得し、取得した前記状態パラメータから前記二次電池の残量のばらつき量を導出するとともに、当該状態パラメータを取得した通常状態に続く前記省電力状態の時間を前記ばらつき量に応じて設定し、設定される前記省電力状態の時間は、前記均等化に要する時間よりも短く、かつ前記ばらつき量が少ないほど短いことを要旨とする。 A battery pack for solving the above problems has a plurality of secondary batteries and a discharge resistance and a discharge switch connected in parallel with each secondary battery and connected in series, and the discharge switch is closed to obtain the discharge resistance. A cell balance circuit that discharges the secondary battery by passing a current through the battery to balance the remaining amount of the secondary battery and a state parameter indicating the remaining amount of the secondary battery are acquired. When it is determined from the state parameters of each secondary battery that it is necessary to perform the cell balance, the cell balance circuit is made to execute the cell balance, and when the remaining amount of the secondary battery is equalized, the cell The balance circuit includes a control unit for stopping the cell balance, and the control unit can switch the control unit between a normal state and a power saving state in which some functions including acquisition of the state parameters are stopped. In the battery pack that executes the cell balance during the intermittent operation in which the normal state and the power saving state are alternately repeated, the control unit sets the time of the power saving state to zero or variable. The control unit acquires the state parameter every time the normal state is repeated during the execution of the cell balance, and derives the amount of variation in the remaining amount of the secondary battery from the acquired state parameter. At the same time, the time of the power saving state following the normal state in which the state parameter is acquired is set according to the amount of variation, and the set time of the power saving state is shorter than the time required for the equalization. The gist is that the smaller the amount of variation, the shorter the amount.
これによれば、セルバランスが実行されると、均等化のために放電される二次電池の残量は減少しながら、均等化のために目標とされる残量に近づいていく。しかし、省電力状態中は、制御部は、二次電池の状態パラメータを取得できず、均等化されている二次電池の残量を監視できなくなる。そこで、セルバランス実行中に繰り返される通常状態の度に、制御部は二次電池の状態パラメータを取得し、取得した状態パラメータに応じたばらつき量から、通常状態に続けて行われる省電力状態の時間を設定する。このとき、ばらつき量が少ないほど、省電力状態の時間を短い時間に設定し、しかも、均等化に要する時間よりも短く設定する。このため、ばらつき量が少なくなるほど、通常状態に移行する頻度が高くなり、しかも、均等化する前、つまりセルバランスが完了する前には通常状態に移行する。その結果、二次電池が均等化されてセルバランスが完了していても制御部が省電力状態のままとなることが抑制され、均等化した時点でセルバランスを停止させることができ、セルバランス精度の低下を抑制できる。 According to this, when the cell balance is executed, the remaining amount of the secondary battery discharged for equalization decreases and approaches the remaining amount targeted for equalization. However, during the power saving state, the control unit cannot acquire the state parameter of the secondary battery and cannot monitor the remaining amount of the equalized secondary battery. Therefore, each time the normal state is repeated during the cell balance execution, the control unit acquires the state parameter of the secondary battery, and from the amount of variation according to the acquired state parameter, the power saving state performed following the normal state. Set the time. At this time, the smaller the amount of variation, the shorter the power saving state time is set, and the shorter the time required for equalization is set. Therefore, as the amount of variation decreases, the frequency of transition to the normal state increases, and the transition to the normal state occurs before equalization, that is, before the cell balance is completed. As a result, even if the secondary battery is equalized and the cell balance is completed, it is suppressed that the control unit remains in the power saving state, and the cell balance can be stopped at the time of equalization, and the cell balance can be stopped. It is possible to suppress a decrease in accuracy.
また、電池パックについて、導出された前記ばらつき量が省電力状態禁止閾値以下の場合には、前記制御部は前記省電力状態の時間をゼロに設定してもよい。
これによれば、セルバランスの実行される時間が長くなるほど、二次電池の残量は、均等化のために目標とされる残量に近づいていく。ばらつき量が省電力状態禁止閾値以下の場合には、状態パラメータを取得した通常状態に続けて省電力状態には移行せず、通常状態を維持する。このため、二次電池が均等化されてセルバランスが完了していても制御部が省電力状態のままとなることが抑制され、均等化した時点でセルバランスを停止させることができ、セルバランス精度の低下を抑制できる。
Further, for the battery pack, when the derived amount of variation is equal to or less than the power saving state prohibition threshold value, the control unit may set the time of the power saving state to zero.
According to this, the longer the cell balance is executed, the closer the remaining amount of the secondary battery approaches the remaining amount targeted for equalization. When the amount of variation is equal to or less than the power saving state prohibition threshold value, the normal state is maintained without shifting to the power saving state following the normal state in which the state parameter is acquired. Therefore, even if the secondary battery is equalized and the cell balance is completed, it is suppressed that the control unit remains in the power saving state, and the cell balance can be stopped at the time of equalization, and the cell balance can be stopped. It is possible to suppress a decrease in accuracy.
本発明によれば、セルバランス精度の低下を抑制できる。 According to the present invention, it is possible to suppress a decrease in cell balance accuracy.
以下、電池パックを具体化した一実施形態を図１〜図４にしたがって説明する。
図１に示すように、車両１０は、電池パック１１と、パワーコントロールユニット２０と、走行用モータ２１と、車両制御部３１と、スタートスイッチ３２と、を搭載する。また、電池パック１１は、バッテリ１２と、セルバランス回路１３と、電池監視ユニット１６と、制御部１７と、正極側システムメインリレーＳＭＲ１と、負極側システムメインリレーＳＭＲ２とを備える。車両１０において、走行用モータ２１は、電池パック１１のバッテリ１２から供給される電力によって駆動する。走行用モータ２１には、パワーコントロールユニット２０を介してバッテリ１２が接続されている。
Hereinafter, an embodiment in which the battery pack is embodied will be described with reference to FIGS. 1 to 4.
As shown in FIG. 1, the vehicle 10 includes a battery pack 11, a power control unit 20, a traveling motor 21, a vehicle control unit 31, and a start switch 32. Further, the battery pack 11 includes a battery 12, a cell balance circuit 13, a battery monitoring unit 16, a control unit 17, a positive electrode side system main relay SMR1, and a negative electrode side system main relay SMR2. In the vehicle 10, the traveling motor 21 is driven by the electric power supplied from the battery 12 of the battery pack 11. A battery 12 is connected to the traveling motor 21 via a power control unit 20.
バッテリ１２の正極端子には、正極側電力ラインＰＬ１を介してパワーコントロールユニット２０が接続され、正極側電力ラインＰＬ１には正極側システムメインリレーＳＭＲ１が設けられている。また、バッテリ１２の負極端子には、負極側電力ラインＮＬ１を介してパワーコントロールユニット２０が接続され、負極側電力ラインＮＬ１には負極側システムメインリレーＳＭＲ２が設けられている。 The power control unit 20 is connected to the positive electrode terminal of the battery 12 via the positive electrode side power line PL1, and the positive electrode side system main relay SMR1 is provided in the positive electrode side power line PL1. Further, the power control unit 20 is connected to the negative electrode terminal of the battery 12 via the negative electrode side power line NL1, and the negative electrode side system main relay SMR2 is provided in the negative electrode side power line NL1.
正極側システムメインリレーＳＭＲ１及び負極側システムメインリレーＳＭＲ２が車両制御部３１によってオンされた状態において、パワーコントロールユニット２０は、バッテリ１２から供給される直流電力を交流電力に変換して走行用モータ２１に出力する。また、正極側システムメインリレーＳＭＲ１及び負極側システムメインリレーＳＭＲ２が車両制御部３１によってオンされた状態において、車両１０が減速したり、停止したりするとき、パワーコントロールユニット２０は、走行用モータ２１が生成した交流電力を直流電力に変換し、直流電力をバッテリ１２に出力する。バッテリ１２は、走行用モータ２１が生成した回生電力を蓄える。 In a state where the positive electrode side system main relay SMR1 and the negative electrode side system main relay SMR2 are turned on by the vehicle control unit 31, the power control unit 20 converts the DC power supplied from the battery 12 into AC power and the traveling motor 21. Output to. Further, when the vehicle 10 decelerates or stops while the positive electrode side system main relay SMR1 and the negative electrode side system main relay SMR2 are turned on by the vehicle control unit 31, the power control unit 20 uses the traveling motor 21. Converts the AC power generated by the above into DC power and outputs the DC power to the battery 12. The battery 12 stores the regenerative power generated by the traveling motor 21.
車両１０は、充電スタンドや駐車場等に設置された充電器２４からの電力によりバッテリ１２を充電可能なプラグイン式のハイブリッド車両やＥＶ車両として構成されている。車両１０の車体側部には受電コネクタ１０ａが配置されている。受電コネクタ１０ａには、正極側充電電力ラインＰＬ２と負極側充電電力ラインＮＬ２が接続されている。正極側充電電力ラインＰＬ２には正極側充電リレーＲ１が設けられ、正極側充電電力ラインＰＬ２は、正極側システムメインリレーＳＭＲ１を介して正極側電力ラインＰＬ１に接続される。また、負極側充電電力ラインＮＬ２には負極側充電リレーＲ２が設けられ、負極側充電電力ラインＮＬ２は、負極側システムメインリレーＳＭＲ２を介して負極側電力ラインＮＬ１に接続される。 The vehicle 10 is configured as a plug-in type hybrid vehicle or an EV vehicle capable of charging the battery 12 with electric power from a charger 24 installed in a charging stand, a parking lot, or the like. A power receiving connector 10a is arranged on the vehicle body side of the vehicle 10. The positive electrode side charging power line PL2 and the negative electrode side charging power line NL2 are connected to the power receiving connector 10a. The positive electrode side charging power line PL2 is provided with a positive electrode side charging relay R1, and the positive electrode side charging power line PL2 is connected to the positive electrode side power line PL1 via the positive electrode side system main relay SMR1. Further, the negative electrode side charging power line NL2 is provided with a negative electrode side charging relay R2, and the negative electrode side charging power line NL2 is connected to the negative electrode side power line NL1 via the negative electrode side system main relay SMR2.
そして、受電コネクタ１０ａが充電器２４に接続され、正極側充電リレーＲ１及び負極側充電リレーＲ２と、正極側システムメインリレーＳＭＲ１及び負極側システムメインリレーＳＭＲ２が車両制御部３１によりオンされることにより、バッテリ１２が充電器２４によって充電されるようになっている。このとき、パワーコントロールユニット２０から走行用モータ２１には電力が出力されない。 Then, the power receiving connector 10a is connected to the charger 24, and the positive electrode side charging relay R1 and the negative electrode side charging relay R2, the positive electrode side system main relay SMR1 and the negative electrode side system main relay SMR2 are turned on by the vehicle control unit 31. , The battery 12 is charged by the charger 24. At this time, no electric power is output from the power control unit 20 to the traveling motor 21.
正極側システムメインリレーＳＭＲ１及び負極側システムメインリレーＳＭＲ２は、バッテリ１２が過放電や過充電等の異常状態であるときにはオフされ、バッテリ１２をパワーコントロールユニット２０又は充電器２４から遮断する。 The positive electrode side system main relay SMR1 and the negative electrode side system main relay SMR2 are turned off when the battery 12 is in an abnormal state such as over-discharge or over-charge, and the battery 12 is cut off from the power control unit 20 or the charger 24.
バッテリ１２は、リチウムイオン電池やニッケル水素電池などの二次電池１２ａを複数備える。バッテリ１２は、複数の二次電池１２ａを直列接続したものである。なお、バッテリ１２としては、複数の二次電池１２ａを並列接続したものや、複数の二次電池１２ａを接続してモジュール化したものを直列接続、あるいは、並列接続したものでもよい。バッテリ１２は、走行用モータ２１の電力源である。 The battery 12 includes a plurality of secondary batteries 12a such as a lithium ion battery and a nickel hydrogen battery. The battery 12 is a series of a plurality of secondary batteries 12a connected together. The battery 12 may be a battery 12 in which a plurality of secondary batteries 12a are connected in parallel, a battery in which a plurality of secondary batteries 12a are connected and modularized, connected in series, or a battery 12 connected in parallel. The battery 12 is a power source for the traveling motor 21.
セルバランス回路１３は、二次電池１２ａのそれぞれに対応して、互いに直列接続された放電抵抗１４と放電スイッチ１５と、を備える。放電抵抗１４と放電スイッチ１５との直列接続体は、二次電池１２ａに並列接続されている。放電スイッチ１５がオン状態の場合、二次電池１２ａと放電抵抗１４とが接続され、放電抵抗１４に電流が流れて二次電池１２ａの放電が行われる。そして、セルバランス回路１３により、放電させる二次電池１２ａの残量を、目標とする二次電池１２ａの残量とを均等化させるセルバランスが行われる。本実施形態のセルバランス回路１３は、パッシブ方式のセルバランスを行う。 The cell balance circuit 13 includes a discharge resistor 14 and a discharge switch 15 connected in series to each other corresponding to each of the secondary batteries 12a. The series connection body of the discharge resistor 14 and the discharge switch 15 is connected in parallel to the secondary battery 12a. When the discharge switch 15 is in the ON state, the secondary battery 12a and the discharge resistance 14 are connected, and a current flows through the discharge resistance 14 to discharge the secondary battery 12a. Then, the cell balance circuit 13 performs cell balance to equalize the remaining amount of the secondary battery 12a to be discharged with the remaining amount of the target secondary battery 12a. The cell balance circuit 13 of the present embodiment performs a passive cell balance.
電池監視ユニット１６は集積回路である。電池監視ユニット１６は、セルバランススイッチ部１６ａを有する。セルバランススイッチ部１６ａは、セルバランス回路１３の放電スイッチ１５を含み、放電スイッチ１５を選択的に動作させる。また、電池監視ユニット１６は、当該電池監視ユニット１６を統括して制御するユニット制御部１６ｃ、二次電池１２ａ毎の端子電圧を測定する電圧測定部１６ｂ、充放電電流を測定する電流測定部１６ｄ、充放電電流の経路を遮断する経路遮断部（図示せず）、等を備える。電池監視ユニット１６は、各部によって二次電池１２ａの状態を監視し、例えば、経路遮断部によって経路の遮断等の制御を行ったり、セルバランススイッチ部１６ａによってセルバランスを行ったりする。電池監視ユニット１６は、バッテリ１２から電力を供給されて動作する。 The battery monitoring unit 16 is an integrated circuit. The battery monitoring unit 16 has a cell balance switch unit 16a. The cell balance switch unit 16a includes the discharge switch 15 of the cell balance circuit 13 and selectively operates the discharge switch 15. Further, the battery monitoring unit 16 includes a unit control unit 16c that controls the battery monitoring unit 16 in a centralized manner, a voltage measuring unit 16b that measures the terminal voltage of each secondary battery 12a, and a current measuring unit 16d that measures the charge / discharge current. , A path cutoff unit (not shown) that cuts off the charge / discharge current path, and the like are provided. The battery monitoring unit 16 monitors the state of the secondary battery 12a by each unit, and for example, the path blocking unit controls the route blocking and the like, and the cell balance switch unit 16a performs cell balancing. The battery monitoring unit 16 operates by being supplied with electric power from the battery 12.
制御部１７は、ＣＰＵ１８と、ＲＡＭ及びＲＯＭ等からなる記憶部１９と、タイマ１７ａとを備える電子制御ユニット(Electronic Control Unit)である。ＣＰＵ１８と接続される記憶部１９には、電池パック１１を制御するための種々のプログラムが記憶されている。また、記憶部１９には、後述する間欠動作における省電力状態の時間を設定するプログラムが記憶されている。制御部１７は、各種処理のうち少なくとも一部の処理を実行する専用のハードウェア、例えば、特定用途向け集積回路：ＡＳＩＣを備えていてもよい。制御部１７は、コンピュータプログラムに従って動作する１つ以上のプロセッサ、ＡＳＩＣ等の１つ以上の専用のハードウェア回路、あるいは、それらの組み合わせを含む回路として構成し得る。プロセッサは、ＣＰＵ、並びに、ＲＡＭ及びＲＯＭ等のメモリを含む。メモリは、処理をＣＰＵに実行させるように構成されたプログラムコードまたは指令を格納している。メモリ、即ち、コンピュータ可読媒体は、汎用または専用のコンピュータでアクセスできるあらゆるものを含む。制御部１７はバッテリ１２から電力を供給されて動作する。 The control unit 17 is an electronic control unit including a CPU 18, a storage unit 19 including a RAM, a ROM, and the like, and a timer 17a. Various programs for controlling the battery pack 11 are stored in the storage unit 19 connected to the CPU 18. Further, the storage unit 19 stores a program for setting the time of the power saving state in the intermittent operation described later. The control unit 17 may include dedicated hardware that executes at least a part of the various processes, for example, an integrated circuit for a specific application: ASIC. The control unit 17 may be configured as one or more processors operating according to a computer program, one or more dedicated hardware circuits such as an ASIC, or a circuit including a combination thereof. The processor includes a CPU and memories such as RAM and ROM. The memory stores a program code or a command configured to cause the CPU to execute the process. Memory, or computer-readable medium, includes anything that can be accessed by a general purpose or dedicated computer. The control unit 17 operates by being supplied with electric power from the battery 12.
制御部１７は、電池監視ユニット１６によって測定された測定値を状態パラメータとして取得することで、二次電池１２ａの状態の監視を行う。状態パラメータは、例えば二次電池１２ａの端子電圧である。二次電池１２ａの状態の監視とは、例えば、二次電池１２ａの充電率の推定や、二次電池１２ａに過電流などの異常が生じていないか、過高温になっていないかを判定することである。 The control unit 17 monitors the state of the secondary battery 12a by acquiring the measured value measured by the battery monitoring unit 16 as a state parameter. The state parameter is, for example, the terminal voltage of the secondary battery 12a. The monitoring of the state of the secondary battery 12a is, for example, estimating the charge rate of the secondary battery 12a and determining whether the secondary battery 12a has an abnormality such as an overcurrent or is not overheated. That is.
また、制御部１７は、セルバランス回路１３の放電スイッチ１５を制御することによるセルバランス、即ち、二次電池１２ａの残量を示す一例である充電率の均等化処理をセルバランススイッチ部１６ａに実行させる。制御部１７は、セルバランスを行う場合、ユニット制御部１６ｃに指令を送信することで、セルバランススイッチ部１６ａにセルバランス回路１３の放電スイッチ１５を制御させる。 Further, the control unit 17 performs a cell balance by controlling the discharge switch 15 of the cell balance circuit 13, that is, a charge rate equalization process which is an example indicating the remaining amount of the secondary battery 12a, on the cell balance switch unit 16a. Let it run. When performing cell balancing, the control unit 17 transmits a command to the unit control unit 16c to cause the cell balance switch unit 16a to control the discharge switch 15 of the cell balance circuit 13.
図２に示すように、セルバランスを行う際、制御部１７は、全ての二次電池１２ａのうち、最小の端子電圧の二次電池１２ａの端子電圧を目標電圧に設定する。以下の説明において、最小の端子電圧の二次電池１２ａを最小電池１２ｍｉｎと記載する。また、目標電圧よりも端子電圧が閾値以上高い二次電池１２ａを、セルバランスが実行される対象電池１２ｔと記載する。なお、全ての対象電池１２ｔのうち、端子電圧が目標電圧に最も近い端子電圧の二次電池１２ａを、最近対象電池１２ｔｉと記載する。 As shown in FIG. 2, when performing cell balancing, the control unit 17 sets the terminal voltage of the secondary battery 12a, which has the minimum terminal voltage among all the secondary batteries 12a, as the target voltage. In the following description, the secondary battery 12a having the minimum terminal voltage will be referred to as the minimum battery 12min. Further, the secondary battery 12a whose terminal voltage is higher than the target voltage by a threshold value or more is described as the target battery 12t for which cell balance is executed. Of all the target batteries 12t, the secondary battery 12a having the terminal voltage closest to the target voltage is recently referred to as the target battery 12ti.
そして、制御部１７は、各対象電池１２ｔに並列に接続された放電スイッチ１５をオンさせる指令をユニット制御部１６ｃに発し、各対象電池１２ｔを放電させる。そして、制御部１７は、各対象電池１２ｔの端子電圧を電圧測定部１６ｂから取得しながら、各対象電池１２ｔの端子電圧を最小電池１２ｍｉｎの端子電圧に一致させる。つまり、二次電池１２ａの端子電圧を均等化させ、各対象電池１２ｔと最小電池１２ｍｉｎとを均等化する。 Then, the control unit 17 issues a command to the unit control unit 16c to turn on the discharge switch 15 connected in parallel to each target battery 12t, and discharges each target battery 12t. Then, the control unit 17 acquires the terminal voltage of each target battery 12t from the voltage measuring unit 16b, and makes the terminal voltage of each target battery 12t match the terminal voltage of the minimum battery 12min. That is, the terminal voltage of the secondary battery 12a is equalized, and each target battery 12t and the minimum battery 12min are equalized.
図１に示すように、電池監視ユニット１６のユニット制御部１６ｃと制御部１７とは、ＣＡＮ(Controller Area Network)や、ＬＩＮ(Local Interconnect Network)などの通信プロトコルで互いに通信を行うことが可能である。これにより、ユニット制御部１６ｃと制御部１７は、互いの情報を取得可能である。 As shown in FIG. 1, the unit control unit 16c and the control unit 17 of the battery monitoring unit 16 can communicate with each other by a communication protocol such as CAN (Controller Area Network) or LIN (Local Interconnect Network). is there. As a result, the unit control unit 16c and the control unit 17 can acquire each other's information.
車両１０の車両制御部３１には、スタートスイッチ３２が接続されている。車両制御部３１は、ＣＰＵと、ＲＡＭ及びＲＯＭ等からなる記憶部と、を備える電子制御ユニット(Electronic Control Unit)である。車両制御部３１は、搭乗者によるスタートスイッチ３２の操作に応じて、又はバッテリ１２の充電に応じて車両１０の起動状態と停止状態とを切り替える。起動状態とは、スタートスイッチ３２がオンされ、正極側システムメインリレーＳＭＲ１及び負極側システムメインリレーＳＭＲ２がオンされるとともに、アクセルペダルの操作による車両１０の走行動作が可能な状態である。又は、起動状態とは、正極側充電リレーＲ１及び負極側充電リレーＲ２がオンされ、バッテリ１２が充電されている状態である。即ち、起動状態とは、走行用モータ２１への電力供給が可能な状態、又はバッテリ１２へ電力が供給されている状態である。 A start switch 32 is connected to the vehicle control unit 31 of the vehicle 10. The vehicle control unit 31 is an electronic control unit including a CPU and a storage unit including a RAM and a ROM. The vehicle control unit 31 switches between the started state and the stopped state of the vehicle 10 according to the operation of the start switch 32 by the passenger or the charging of the battery 12. The activated state is a state in which the start switch 32 is turned on, the positive electrode side system main relay SMR1 and the negative electrode side system main relay SMR2 are turned on, and the vehicle 10 can be operated by operating the accelerator pedal. Alternatively, the activated state is a state in which the positive electrode side charging relay R1 and the negative electrode side charging relay R2 are turned on and the battery 12 is charged. That is, the activated state is a state in which electric power can be supplied to the traveling motor 21 or a state in which electric power is supplied to the battery 12.
一方、停止状態とは、スタートスイッチ３２がオフされ、正極側システムメインリレーＳＭＲ１及び負極側システムメインリレーＳＭＲ２がオフされるとともに、アクセルペダルの操作が行われても車両１０が動作しない状態である。又は、停止状態とは、正極側充電リレーＲ１及び負極側充電リレーＲ２がオフされ、バッテリ１２が充電されていない状態である。即ち、停止状態とは、走行用モータ２１への電力供給が不能な状態、又はバッテリ１２へ電力が供給されていない状態である。 On the other hand, the stopped state is a state in which the start switch 32 is turned off, the positive electrode side system main relay SMR1 and the negative electrode side system main relay SMR2 are turned off, and the vehicle 10 does not operate even if the accelerator pedal is operated. .. Alternatively, the stopped state is a state in which the positive electrode side charging relay R1 and the negative electrode side charging relay R2 are turned off and the battery 12 is not charged. That is, the stopped state is a state in which power cannot be supplied to the traveling motor 21, or a state in which power is not supplied to the battery 12.
電池監視ユニット１６及び制御部１７は、通常状態を維持する通常動作を取り得る。また、電池監視ユニット１６及び制御部１７は、通常状態と、一部の機能を停止させることで稼働する機能を少なくした省電力状態とを交互に切り換える間欠動作を取り得る。そして、電池監視ユニット１６及び制御部１７は、上記通常動作と間欠動作とを切り換え可能に構成されている。省電力状態は一部の機能を停止させる状態であることから、省電力状態は通常状態に比べて消費電力が小さい状態である。本実施形態では、省電力状態では、制御部１７は、電池監視ユニット１６から各二次電池１２ａの端子電圧を取得する機能といった、電圧測定部１６ｂの機能を停止させるとともに、ＣＰＵ１８の一部の機能は駆動させている。また、電池監視ユニット１６の省電力状態では、電池監視ユニット１６の一部の機能は駆動させるとともに、ユニット制御部１６ｃの一部の機能は駆動させる。本実施形態では、セルバランススイッチ部１６ａの機能は駆動させている。 The battery monitoring unit 16 and the control unit 17 may take a normal operation of maintaining a normal state. Further, the battery monitoring unit 16 and the control unit 17 can take an intermittent operation of alternately switching between a normal state and a power saving state in which the number of functions to be operated is reduced by stopping some functions. The battery monitoring unit 16 and the control unit 17 are configured to be able to switch between the normal operation and the intermittent operation. Since the power saving state is a state in which some functions are stopped, the power saving state is a state in which the power consumption is smaller than that in the normal state. In the present embodiment, in the power saving state, the control unit 17 stops the function of the voltage measuring unit 16b, such as the function of acquiring the terminal voltage of each secondary battery 12a from the battery monitoring unit 16, and also a part of the CPU 18. The function is driving. Further, in the power saving state of the battery monitoring unit 16, some functions of the battery monitoring unit 16 are driven and some functions of the unit control unit 16c are driven. In the present embodiment, the function of the cell balance switch unit 16a is driven.
また、制御部１７は、間欠動作中における制御部１７の省電力状態の時間Ｔを可変に設定できる。なお、省電力状態の時間Ｔとは、通常状態の終了した時点から、次の通常状態が開始される時点までの時間である。そして、省電力状態の時間Ｔは、二次電池１２ａの端子電圧といった二次電池１２ａの残量を表す状態パラメータから導出される各二次電池１２ａの残量のばらつき量に応じて設定される。省電力状態の時間Ｔの設定については後述する。なお、本実施形態では、間欠動作中における通常状態の時間は一定であり、変化しない。 Further, the control unit 17 can variably set the time T of the power saving state of the control unit 17 during the intermittent operation. The power saving state time T is the time from the end of the normal state to the start of the next normal state. Then, the time T in the power saving state is set according to the amount of variation in the remaining amount of each secondary battery 12a derived from the state parameter representing the remaining amount of the secondary battery 12a such as the terminal voltage of the secondary battery 12a. .. The setting of the time T in the power saving state will be described later. In this embodiment, the time in the normal state during the intermittent operation is constant and does not change.
また、制御部１７は、車両制御部３１から送られてくる情報により車両１０が起動状態か停止状態かを判定する。制御部１７は、車両１０が停止状態にされた場合、つまり、スタートスイッチ３２がオフされた場合、又はバッテリ１２の充電が終了した場合、電池監視ユニット１６にスリープ信号を送る。スリープ信号は、電池監視ユニット１６に間欠動作を指示する信号である。 Further, the control unit 17 determines whether the vehicle 10 is in the started state or the stopped state based on the information sent from the vehicle control unit 31. The control unit 17 sends a sleep signal to the battery monitoring unit 16 when the vehicle 10 is stopped, that is, when the start switch 32 is turned off or when the charging of the battery 12 is completed. The sleep signal is a signal instructing the battery monitoring unit 16 to operate intermittently.
一方、制御部１７は、スタートスイッチ３２がオンされると、又はバッテリ１２の充電が開始すると、電池監視ユニット１６にウェイクアップ信号を送る。ウェイクアップ信号は、電池監視ユニット１６に通常動作を指示する信号である。したがって、スリープ信号及びウェイクアップ信号に応じて電池監視ユニット１６及び制御部１７の通常動作と間欠動作が切り替わる。 On the other hand, the control unit 17 sends a wake-up signal to the battery monitoring unit 16 when the start switch 32 is turned on or when the battery 12 starts charging. The wake-up signal is a signal instructing the battery monitoring unit 16 to operate normally. Therefore, the normal operation and the intermittent operation of the battery monitoring unit 16 and the control unit 17 are switched according to the sleep signal and the wakeup signal.
そして、本実施形態では、車両１０が停止状態の場合、バッテリ１２の電力消費を抑えるために電池監視ユニット１６及び制御部１７は、通常状態と省電力状態とを交互に繰り返して切り替える間欠動作を行う。 Then, in the present embodiment, when the vehicle 10 is in the stopped state, the battery monitoring unit 16 and the control unit 17 perform an intermittent operation of alternately repeating the normal state and the power saving state in order to suppress the power consumption of the battery 12. Do.
また、車両１０の停止状態は、二次電池１２ａの放電後及び二次電池１２ａの充電後である。このため、二次電池１２ａの充放電が行われていないため、車両１０の停止中に二次電池１２ａのセルバランスが行われる。セルバランスは、電池監視ユニット１６のセルバランススイッチ部１６ａによって放電スイッチ１５を制御することにより行われる。ユニット制御部１６ｃは、セルバランスを行う場合、セルバランススイッチ部１６ａに指令を送信することで、セルバランススイッチ部１６ａに、各対象電池１２ｔの放電スイッチ１５を制御させる。 The stopped state of the vehicle 10 is after the secondary battery 12a is discharged and after the secondary battery 12a is charged. Therefore, since the secondary battery 12a is not charged or discharged, the cell balance of the secondary battery 12a is performed while the vehicle 10 is stopped. The cell balance is performed by controlling the discharge switch 15 by the cell balance switch unit 16a of the battery monitoring unit 16. When performing cell balancing, the unit control unit 16c transmits a command to the cell balance switch unit 16a so that the cell balance switch unit 16a controls the discharge switch 15 of each target battery 12t.
また、車両１０の停止状態では、上述したように間欠動作が行われる。このため、セルバランスは間欠動作中に実行される。しかし、間欠動作における省電力状態中は、制御部１７は、電圧測定部１６ｂによって端子電圧を取得する機能を停止させるため、各対象電池１２ｔの端子電圧を監視できなくなる。つまり、省電力状態中は、各対象電池１２ｔが最小電池１２ｍｉｎの端子電圧に一致しているか否かを監視できなくなる。 Further, in the stopped state of the vehicle 10, the intermittent operation is performed as described above. Therefore, cell balancing is performed during intermittent operation. However, during the power saving state in the intermittent operation, the control unit 17 stops the function of acquiring the terminal voltage by the voltage measuring unit 16b, so that the terminal voltage of each target battery 12t cannot be monitored. That is, during the power saving state, it becomes impossible to monitor whether or not each target battery 12t matches the terminal voltage of the minimum battery 12min.
そこで、制御部１７は、セルバランスの実行中において、省電力状態の時間Ｔを短くする制御を行う。この省電力状態の時間Ｔの設定は、通常状態中に行われる。制御部１７は、最小電池１２ｍｉｎと最近対象電池１２ｔｉの端子電圧の差である、最小電池１２ｍｉｎと最近対象電池１２ｔｉの残量のばらつき量に応じて省電力状態の時間Ｔを適宜設定し、間欠動作中であっても、各対象電池１２ｔのセルバランス状態を監視する頻度を高めるようにする。 Therefore, the control unit 17 controls to shorten the time T in the power saving state during the execution of cell balance. The setting of the time T in the power saving state is performed during the normal state. The control unit 17 appropriately sets the power saving state time T according to the difference in the terminal voltage between the minimum battery 12 min and the recently target battery 12 ti, which is the difference in the remaining amount between the minimum battery 12 min and the recently target battery 12 ti, and intermittently Even during operation, the frequency of monitoring the cell balance state of each target battery 12t is increased.
次に、省電力状態の時間Ｔの設定について詳細に説明する。
上記したように、制御部１７は、最小電池１２ｍｉｎと最近対象電池１２ｔｉの端子電圧の差によって省電力状態の時間Ｔを設定する。省電力状態の時間Ｔは、端子電圧の差であるばらつき量によって決まる。
Next, the setting of the time T in the power saving state will be described in detail.
As described above, the control unit 17 sets the time T of the power saving state by the difference between the terminal voltage of the minimum battery 12 min and the recent target battery 12 ti. The time T in the power saving state is determined by the amount of variation, which is the difference between the terminal voltages.
対象電池１２ｔの残量の均等化に要する時間は、放電スイッチ１５を繋いで各対象電池１２ｔの放電を開始してから、最近対象電池１２ｔｉの端子電圧が、最小電池１２ｍｉｎの端子電圧に一致するまでに要する時間として表される。均等化に要する時間は、放電抵抗１４の抵抗値、放電スイッチ１５をオン状態とする時間等によって決まり、端子電圧の差に応じた均等化に要する時間が予め実験等によって設定されている。そして、設定される省電力状態の時間Ｔは、上記均等化に要する時間よりも短く設定される。 The time required to equalize the remaining amount of the target battery 12t is such that the terminal voltage of the target battery 12ti recently matches the terminal voltage of the minimum battery 12min after the discharge switch 15 is connected to start discharging each target battery 12t. It is expressed as the time required to complete. The time required for equalization is determined by the resistance value of the discharge resistor 14, the time for turning on the discharge switch 15, and the like, and the time required for equalization according to the difference in terminal voltage is set in advance by an experiment or the like. Then, the set power saving state time T is set shorter than the time required for the equalization.
これは、省電力状態の間に、最近対象電池１２ｔｉの端子電圧が最小電池１２ｍｉｎの端子電圧に一致したり、下回ることを回避するためである。つまり、最近対象電池１２ｔｉの端子電圧が最小電池１２ｍｉｎの端子電圧に一致する前に省電力状態が終了し、かつ通常状態に移行しているように省電力状態の時間Ｔが設定される。したがって、省電力状態の時間Ｔは、制御部１７が省電力状態から通常状態に移行する時間も含めた時間が、均等化に要する時間よりも短くなるように設定されている。 This is to prevent the terminal voltage of the target battery 12ti from recently matching or falling below the terminal voltage of the minimum battery 12min during the power saving state. That is, the time T of the power saving state is set so that the power saving state ends before the terminal voltage of the target battery 12ti recently matches the terminal voltage of the minimum battery 12min and the state shifts to the normal state. Therefore, the time T in the power saving state is set so that the time including the time when the control unit 17 shifts from the power saving state to the normal state is shorter than the time required for equalization.
放電スイッチ１５を繋いで最近対象電池１２ｔｉの放電を開始してからの経過時間が長くなるほど、最近対象電池１２ｔｉの端子電圧も低下していき、ばらつき量も小さくなる。そして、設定される省電力状態の時間Ｔは、ばらつき量が少ないほど、つまり、最小電池１２ｍｉｎと最近対象電池１２ｔｉの端子電圧の差が小さいほど短くなるように設定される。 As the elapsed time from the connection of the discharge switch 15 to the recent start of discharging the target battery 12ti becomes longer, the terminal voltage of the target battery 12ti also decreases and the amount of variation becomes smaller. The time T of the power saving state to be set is set to be shorter as the amount of variation is smaller, that is, as the difference between the terminal voltage of the minimum battery 12 min and the recently target battery 12 ti is smaller.
このような省電力状態の時間Ｔの設定は、ばらつき量との相関関係によって設定されたマップを用いて設定される。このマップは、制御部１７の記憶部１９に記憶されている。制御部１７は、通常状態の度に、電圧測定部１６ｂによって取得された端子電圧からばらつき量を導出し、ばらつき量に応じた省電力状態の時間Ｔをマップから導出する。 The setting of the time T in such a power saving state is set using a map set by the correlation with the amount of variation. This map is stored in the storage unit 19 of the control unit 17. The control unit 17 derives the amount of variation from the terminal voltage acquired by the voltage measuring unit 16b each time in the normal state, and derives the time T of the power saving state according to the amount of variation from the map.
さらに、放電スイッチ１５を繋いで最近対象電池１２ｔｉの放電を開始してからの経過時間が長くなるほど、最近対象電池１２ｔｉと最小電池１２ｍｉｎとの端子電圧の差も小さくなっていき、ばらつき量も小さくなる。省電力状態の時間Ｔをごく僅かな短時間に設定すると、省電力状態に移行した直後に通常状態に移行する必要が生じ、省電力状態と通常状態との移行時間を考慮すると、通常状態に移行した直後に、最近対象電池１２ｔｉの端子電圧と最小電池１２ｍｉｎの端子電圧とが一致する場合が生じ、好ましくない。 Further, as the elapsed time from the connection of the discharge switch 15 to the recent start of discharging the target battery 12ti becomes longer, the difference in terminal voltage between the target battery 12ti and the minimum battery 12min becomes smaller and the amount of variation becomes smaller. Become. If the power saving state time T is set to a very short time, it becomes necessary to shift to the normal state immediately after shifting to the power saving state, and considering the transition time between the power saving state and the normal state, the normal state is set. Immediately after the transition, the terminal voltage of the target battery 12ti and the terminal voltage of the minimum battery 12min may recently match, which is not preferable.
そこで、予め設定された省電力状態禁止閾値よりもばらつき量が低い場合は、マップでは、省電力状態の時間Ｔがゼロになるように設定されている。つまり、通常状態を維持するように設定されている。省電力状態禁止閾値とは、最近対象電池１２ｔｉと最小電池１２ｍｉｎとの端子電圧の差が僅かであり、両方の端子電圧が一致する直前での値に設定されている。 Therefore, when the amount of variation is lower than the preset power saving state prohibition threshold value, the map is set so that the time T of the power saving state becomes zero. That is, it is set to maintain the normal state. The power saving state prohibition threshold is set to a value immediately before the terminal voltage difference between the target battery 12ti and the minimum battery 12min is small and both terminal voltages match.
マップは、二次電池１２ａの端子電圧を実際に測定して設定されている。例えば、セルバランス実行時に、端子電圧の差が最大の減少率で減少した場合の時間を測定し、その測定された時間より若干短くして設定される。制御部１７は、タイマ１７ａを備え、タイマ１７ａは、放電スイッチ１５がオンしてからの時間を計測する。 The map is set by actually measuring the terminal voltage of the secondary battery 12a. For example, when the cell balance is executed, the time when the difference in terminal voltage decreases at the maximum reduction rate is measured, and the time is set slightly shorter than the measured time. The control unit 17 includes a timer 17a, and the timer 17a measures the time after the discharge switch 15 is turned on.
制御部１７は、通常状態にあるとき、最近対象電池１２ｔｉ及び最小電池１２ｍｉｎの端子電圧を取得しながら、最近対象電池１２ｔｉの端子電圧が、最小電池１２ｍｉｎの端子電圧と一致したか否かを判定する。そして、最近対象電池１２ｔｉの端子電圧が、最小電池１２ｍｉｎの端子電圧と一致した時点で、最近対象電池１２ｔｉの放電スイッチ１５をオフさせる指令をユニット制御部１６ｃに送信する。すると、最近対象電池１２ｔｉのセルバランスが停止される。そして、セルバランス中の対象電池１２ｔのうち、端子電圧が目標電圧に最も近い端子電圧の対象電池１２ｔを、最近対象電池１２ｔｉとして再設定し、上記の間欠動作を繰り返す。 In the normal state, the control unit 17 recently acquires the terminal voltage of the target battery 12ti and the minimum battery 12min, and determines whether or not the terminal voltage of the target battery 12ti recently matches the terminal voltage of the minimum battery 12min. To do. Then, when the terminal voltage of the target battery 12ti recently matches the terminal voltage of the minimum battery 12min, a command to turn off the discharge switch 15 of the target battery 12ti is transmitted to the unit control unit 16c. Then, the cell balance of the target battery 12ti is recently stopped. Then, among the target batteries 12t in the cell balance, the target battery 12t having the terminal voltage closest to the target voltage is recently reset as the target battery 12ti, and the above intermittent operation is repeated.
以下、セルバランス実行中に制御部１７が行う処理を図３及び図４を用いて説明する。
図３に示すように、時点ｔ０で車両１０は停止状態となる。制御部１７は、車両制御部３１から送られてくる情報により車両１０が停止状態にあると判定する。車両１０が停止状態にされた場合、制御部１７は、電池監視ユニット１６にスリープ信号を送り、電池監視ユニット１６を省電力状態に移行させるとともに、自身もスリープ信号を受け、省電力状態に移行する。その後、省電力状態の基準時間Ｔ０が経過すると、制御部１７は通常状態に移行するとともに、電池監視ユニット１６にウェイクアップ信号を送る。したがって、スリープ信号及びウェイクアップ信号に応じて電池監視ユニット１６及び制御部１７の通常動作と間欠動作がなされる。
Hereinafter, the processing performed by the control unit 17 during the execution of cell balance will be described with reference to FIGS. 3 and 4.
As shown in FIG. 3, the vehicle 10 is stopped at the time point t0. The control unit 17 determines that the vehicle 10 is in the stopped state based on the information sent from the vehicle control unit 31. When the vehicle 10 is stopped, the control unit 17 sends a sleep signal to the battery monitoring unit 16 to shift the battery monitoring unit 16 to the power saving state, and also receives the sleep signal to shift to the power saving state. To do. After that, when the reference time T0 of the power saving state elapses, the control unit 17 shifts to the normal state and sends a wakeup signal to the battery monitoring unit 16. Therefore, the battery monitoring unit 16 and the control unit 17 perform normal operation and intermittent operation according to the sleep signal and the wakeup signal.
車両１０の停止した時点ｔ０から所定時間が経過した時点ｔ１での通常状態において、制御部１７はセルバランスを実行するか否かを判定する。制御部１７は、全ての二次電池１２ａの端子電圧を電圧測定部１６ｂから取得し、その中から最小電池１２ｍｉｎを抽出するとともに、その最小電池１２ｍｉｎの端子電圧を目標電圧に設定する。また、制御部１７は、端子電圧と目標電圧との差が閾値以上の二次電池１２ａを対象電池１２ｔとして抽出するとともに、対象電池１２ｔのうち、目標電圧に最も近い端子電圧の最近対象電池１２ｔｉを抽出する。そして、制御部１７は、対象電池１２ｔが抽出された場合に、つまり、最近対象電池１２ｔｉと最小電池１２ｍｉｎとの端子電圧の差によって決まるばらつき量が閾値以上の場合に、セルバランスを開始する。よって、本実施形態では、制御部１７は、端子電圧の差によって決まるばらつき量から、セルバランスを行う必要があると判定する。その結果、セルバランスの実行中に制御部１７及び電池監視ユニット１６の間欠動作が行われる。 In the normal state at the time point t1 when the predetermined time elapses from the time point t0 when the vehicle 10 is stopped, the control unit 17 determines whether or not to execute the cell balance. The control unit 17 acquires the terminal voltage of all the secondary batteries 12a from the voltage measuring unit 16b, extracts the minimum battery 12 min from the terminal voltage, and sets the terminal voltage of the minimum battery 12 min to the target voltage. Further, the control unit 17 extracts the secondary battery 12a whose difference between the terminal voltage and the target voltage is equal to or greater than the threshold value as the target battery 12t, and among the target batteries 12t, the latest target battery 12ti having the terminal voltage closest to the target voltage. Is extracted. Then, the control unit 17 starts cell balance when the target battery 12t is extracted, that is, when the amount of variation determined by the difference in terminal voltage between the target battery 12ti and the minimum battery 12min is equal to or greater than the threshold value. Therefore, in the present embodiment, the control unit 17 determines that it is necessary to perform cell balance based on the amount of variation determined by the difference in terminal voltage. As a result, the control unit 17 and the battery monitoring unit 16 are intermittently operated during the execution of cell balance.
ユニット制御部１６ｃは、各対象電池１２ｔに対応する放電スイッチ１５にオン指令を発し、放電スイッチ１５を繋ぐ。すると、セルバランスが開始され、各対象電池１２ｔの放電が開始され、最近対象電池１２ｔｉと最小電池１２ｍｉｎとの端子電圧の差も小さくなっていく。そして、セルバランス実行中において、間欠動作の通常状態の度に、制御部１７は、省電力状態の時間Ｔを短くする制御を行う。 The unit control unit 16c issues an on command to the discharge switch 15 corresponding to each target battery 12t, and connects the discharge switch 15. Then, the cell balance is started, the discharge of each target battery 12t is started, and the difference in the terminal voltage between the target battery 12ti and the minimum battery 12min is getting smaller recently. Then, during the cell balance execution, the control unit 17 controls to shorten the time T in the power saving state every time the normal state of the intermittent operation is performed.
図４に示すように、ステップＳ１では、図３の時点ｔ１のように、通常状態にある制御部１７は、状態パラメータである各二次電池１２ａの端子電圧を取得する。そして、最近対象電池１２ｔｉと最小電池１２ｍｉｎとの端子電圧の差によって決まるばらつき量を導出する。次に、ステップＳ２において、制御部１７は、ばらつき量、つまり端子電圧の差が省電力状態禁止閾値より多いか否かを判定する。図３の時点ｔ１では、セルバランスによる放電量が未だ少なく、端子電圧の差から導出されるばらつき量が省電力状態禁止閾値よりも多い。このように、ばらつき量が省電力状態禁止閾値より多い場合、つまり、ステップＳ２でＹＥＳの場合、制御部１７はステップＳ３に移行する。 As shown in FIG. 4, in step S1, as at the time point t1 in FIG. 3, the control unit 17 in the normal state acquires the terminal voltage of each secondary battery 12a, which is a state parameter. Then, recently, the amount of variation determined by the difference in terminal voltage between the target battery 12ti and the minimum battery 12min is derived. Next, in step S2, the control unit 17 determines whether or not the amount of variation, that is, the difference in terminal voltage is larger than the power saving state prohibition threshold. At time point t1 in FIG. 3, the amount of discharge due to cell balance is still small, and the amount of variation derived from the difference in terminal voltage is larger than the power saving state prohibition threshold. As described above, when the amount of variation is larger than the power saving state prohibition threshold value, that is, when YES in step S2, the control unit 17 shifts to step S3.
ステップＳ３において、制御部１７は、ばらつき量に応じて省電力状態の時間Ｔを設定する。つまり、時点ｔ１では、制御部１７は、省電力状態の時間Ｔを基準時間Ｔ０よりも短い時間Ｔ１に設定する。その後、制御部１７は、電池監視ユニット１６にスリープ信号を送り、電池監視ユニット１６を省電力状態に移行させるとともに、制御部１７自身も省電力状態に移行する（ステップＳ４）。タイマ１７ａは、省電力状態に移行すると、省電力状態が開始された時点からの経過時間を計時する。そして、ステップＳ５において、設定された省電力状態の時間Ｔ（時点ｔ１で設定された省電力状態の時間Ｔ１）がタイマ１７ａによって計時されると、制御部１７は、電池監視ユニット１６にウェイクアップ信号を送るとともに、自身も通常状態に移行する。ただし、電池監視ユニット１６は省電力状態のままであってもよい。 In step S3, the control unit 17 sets the power saving state time T according to the amount of variation. That is, at the time point t1, the control unit 17 sets the time T in the power saving state to the time T1 shorter than the reference time T0. After that, the control unit 17 sends a sleep signal to the battery monitoring unit 16 to shift the battery monitoring unit 16 to the power saving state, and the control unit 17 itself also shifts to the power saving state (step S4). When the timer 17a shifts to the power saving state, the timer 17a measures the elapsed time from the time when the power saving state is started. Then, in step S5, when the set power saving state time T (power saving state time T1 set at the time point t1) is timed by the timer 17a, the control unit 17 wakes up to the battery monitoring unit 16. Along with sending a signal, it also shifts to the normal state. However, the battery monitoring unit 16 may remain in the power saving state.
次に、ステップＳ１に戻り、同様の処理を繰り返す。そして、セルバランスが進み、ステップＳ２において、図３の時点ｔ２、時点ｔ３、時点ｔ４、時点ｔ５のように、ばらつき量が省電力状態禁止閾値より多い間は、通常状態と省電力状態が交互に繰り返される間中、ばらつき量に応じて省電力状態の時間Ｔを設定し続ける。時点ｔ２で設定された省電力状態の時間Ｔ２の長さは、時点ｔ１で設定された省電力状態の時間Ｔ１の長さより短く、時点ｔ３で設定された省電力状態の時間Ｔ３の長さは、時点ｔ２で設定された省電力状態の時間Ｔ２の長さより短い。また、時点ｔ４で設定された省電力状態の時間Ｔ４の長さは、時点ｔ３で設定された省電力状態の時間Ｔ３の長さより短く、時点ｔ５で設定された省電力状態の時間Ｔ５の長さは、時点ｔ４で設定された省電力状態の時間Ｔ４の長さより短い。 Next, the process returns to step S1 and the same process is repeated. Then, as the cell balance progresses, in step S2, as in the time point t2, time point t3, time point t4, and time point t5 in FIG. 3, the normal state and the power saving state alternate while the variation amount is larger than the power saving state prohibition threshold. The time T of the power saving state is continuously set according to the amount of variation throughout the repetition. The length of the power saving state time T2 set at the time point t2 is shorter than the length of the power saving state time T1 set at the time point t1, and the length of the power saving state time T3 set at the time point t3 is , Shorter than the length of the power saving state time T2 set at time point t2. Further, the length of the power saving state time T4 set at the time point t4 is shorter than the length of the power saving state time T3 set at the time point t3, and the length of the power saving state time T5 set at the time point t5. Is shorter than the length of the power saving state time T4 set at the time point t4.
このように、省電力状態の時間Ｔは、徐々に短くなっていく。そして、セルバランスによって最近対象電池１２ｔｉの端子電圧は徐々に低下していき、目標電圧に近づいていく。このため、ばらつき量も徐々に低下していき、設定される省電力状態の時間Ｔも徐々に短く設定されていく。その結果、ばらつき量が省電力状態禁止閾値より多い間は、間欠動作が行われていながらも通常状態に移行する頻度が高くなる。 In this way, the time T in the power saving state gradually becomes shorter. Then, recently, the terminal voltage of the target battery 12ti gradually decreases due to the cell balance and approaches the target voltage. Therefore, the amount of variation gradually decreases, and the set power saving state time T is gradually set shorter. As a result, while the amount of variation is larger than the power saving state prohibition threshold, the frequency of transitioning to the normal state increases even though the intermittent operation is performed.
そして、図３の時点ｔ６のように、ばらつき量が省電力状態禁止閾値以下になると、つまりステップＳ２の判定がＮＯの場合、制御部１７は、ステップＳ６に移行し、省電力状態の時間Ｔをゼロに設定する。つまり、制御部１７は通常状態を維持することとなる。その後、制御部１７は、ステップＳ７に移行する。 Then, when the variation amount becomes equal to or less than the power saving state prohibition threshold value, that is, when the determination in step S2 is NO as in the time point t6 of FIG. 3, the control unit 17 shifts to step S6 and the power saving state time T Is set to zero. That is, the control unit 17 maintains the normal state. After that, the control unit 17 shifts to step S7.
ステップＳ７において、制御部１７は、通常状態のまま端子電圧を常に取得し、最近対象電池１２ｔｉの端子電圧が最小電池１２ｍｉｎの端子電圧に一致しているか否かを判定する。そして、最近対象電池１２ｔｉの端子電圧が最小電池１２ｍｉｎの端子電圧に一致した時点で、制御部１７は、セルバランススイッチ部１６ａに最近対象電池１２ｔｉの放電スイッチ１５をオフする指令を送信する。すると、最近対象電池１２ｔｉのセルバランスが完了する。 In step S7, the control unit 17 constantly acquires the terminal voltage in the normal state, and recently determines whether or not the terminal voltage of the target battery 12ti matches the terminal voltage of the minimum battery 12min. Then, when the terminal voltage of the target battery 12ti recently matches the terminal voltage of the minimum battery 12min, the control unit 17 sends a command to the cell balance switch unit 16a to turn off the discharge switch 15 of the target battery 12ti recently. Then, the cell balance of the target battery 12ti is completed recently.
次に、ステップＳ８において、制御部１７は、セルバランスの必要な対象電池１２ｔが残っているか否かを判定する。対象電池１２ｔが未だ残っている、つまりステップＳ８の判定がＹＥＳの場合、制御部１７はステップＳ９に移行する。 Next, in step S8, the control unit 17 determines whether or not the target battery 12t that requires cell balance remains. If the target battery 12t still remains, that is, if the determination in step S8 is YES, the control unit 17 shifts to step S9.
ステップＳ９において、制御部１７は残りの対象電池１２ｔのうち、目標電圧に最も近い端子電圧の最近対象電池１２ｔｉを再度抽出するとともに、ステップＳ１に戻り、同様の処理を繰り返す。そして、セルバランスの必要な対象電池１２ｔが無くなった場合、つまり、ステップＳ８の判定がＮＯの場合、制御部１７はセルバランスを完了する。 In step S9, the control unit 17 re-extracts the latest target battery 12ti having the terminal voltage closest to the target voltage from the remaining target batteries 12t, returns to step S1, and repeats the same process. Then, when the target battery 12t that requires cell balance is exhausted, that is, when the determination in step S8 is NO, the control unit 17 completes cell balance.
上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）セルバランスの実行中、制御部１７は、ばらつき量から、通常状態に続けて行われる省電力状態の時間Ｔを設定する。このとき、ばらつき量が少ないほど、省電力状態の時間Ｔを短い時間に設定し、しかも、均等化に要する時間よりも短く設定する。このため、ばらつき量が少なくなるほど、制御部１７が通常状態に移行する頻度が高くなり、しかも、均等化する前、つまりセルバランスが完了する前には通常状態に移行する。その結果、二次電池１２ａが均等化されてセルバランスが完了していても制御部１７が省電力状態のままとなることが抑制され、均等化した時点でセルバランスを停止させることができ、セルバランス精度の低下を抑制できる。
According to the above embodiment, the following effects can be obtained.
(1) During the execution of cell balance, the control unit 17 sets the time T of the power saving state that is performed following the normal state from the amount of variation. At this time, the smaller the amount of variation, the shorter the time T in the power saving state is set, and the shorter the time required for equalization is set. Therefore, as the amount of variation decreases, the frequency with which the control unit 17 shifts to the normal state increases, and moreover, the control unit 17 shifts to the normal state before equalization, that is, before the cell balance is completed. As a result, even if the secondary battery 12a is equalized and the cell balance is completed, it is suppressed that the control unit 17 remains in the power saving state, and the cell balance can be stopped at the time of equalization. It is possible to suppress a decrease in cell balance accuracy.
（２）省電力状態の時間Ｔは、ばらつき量が少なくなるほど短くなるため、最近対象電池１２ｔｉの端子電圧が目標電圧に近づくほど通常状態に移行しやすくなり、制御部１７が通常状態にあるときにセルバランスが完了しやすくなる。このため、最近対象電池１２ｔｉの端子電圧が目標電圧と一致した時点では、制御部１７は通常状態にあり、セルバランスを終了させることができる。 (2) Since the time T in the power saving state becomes shorter as the amount of variation becomes smaller, it becomes easier to shift to the normal state as the terminal voltage of the target battery 12ti approaches the target voltage recently, and when the control unit 17 is in the normal state. It becomes easier to complete the cell balance. Therefore, when the terminal voltage of the target battery 12ti recently matches the target voltage, the control unit 17 is in the normal state, and the cell balance can be terminated.
（３）セルバランスの実行される時間が長くなるほど、最近対象電池１２ｔｉの端子電圧は目標電圧に近づいていく。ばらつき量が省電力状態禁止閾値以下の場合には、制御部１７は省電力状態の時間Ｔをゼロに設定する。つまり、制御部１７は、省電力状態には移行せず、通常状態を維持する。このため、最近対象電池１２ｔｉが均等化されてセルバランスが完了していても制御部１７が省電力状態のままとなることが抑制され、均等化した時点でセルバランスを停止させることができ、セルバランス精度の低下を抑制できる。 (3) The longer the cell balance is executed, the closer the terminal voltage of the target battery 12ti has recently approached the target voltage. When the amount of variation is equal to or less than the power saving state prohibition threshold value, the control unit 17 sets the power saving state time T to zero. That is, the control unit 17 does not shift to the power saving state and maintains the normal state. Therefore, even if the target battery 12ti is recently equalized and the cell balance is completed, it is suppressed that the control unit 17 remains in the power saving state, and the cell balance can be stopped at the time of equalization. It is possible to suppress a decrease in cell balance accuracy.
なお、本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
○ ばらつき量によって設定される省電力状態の時間Ｔは、マップ以外の方法、例えば、演算によって導出してもよい。
In addition, this embodiment can be implemented by changing as follows. The present embodiment and the following modified examples can be implemented in combination with each other within a technically consistent range.
○ The time T of the power saving state set by the amount of variation may be derived by a method other than the map, for example, by calculation.
○ 実施形態では、セルバランスを行うか否かの判定と、省電力状態の時間Ｔの設定の両方を、状態パラメータから取得されるばらつき量を用いて行ったが、これに限らない。例えば、セルバランスを行うか否かの判定を、取得された充電率から行い、省電力状態の時間Ｔの設定をばらつき量から導出してもよい。 ○ In the embodiment, both the determination of whether or not to perform cell balancing and the setting of the time T in the power saving state are performed using the amount of variation obtained from the state parameter, but the present invention is not limited to this. For example, it may be determined whether or not to perform cell balance from the acquired charge rate, and the setting of the time T in the power saving state may be derived from the variation amount.
○ 二次電池１２ａの残量を表す状態パラメータは、二次電池１２ａの端子電圧以外でもよく、例えば、二次電池１２ａの充電率であってもよい。
○ 二次電池１２ａの残量のばらつき量は、対象電池１２ｔと最小電池１２ｍｉｎの端子電圧の差以外でもよく、例えば、対象電池１２ｔと最小電池１２ｍｉｎの充電率差や、均等化に必要な放電量であってもよい。
○ The state parameter representing the remaining amount of the secondary battery 12a may be other than the terminal voltage of the secondary battery 12a, and may be, for example, the charge rate of the secondary battery 12a.
○ The amount of variation in the remaining amount of the secondary battery 12a may be other than the difference in terminal voltage between the target battery 12t and the minimum battery 12min. For example, the difference in charge rate between the target battery 12t and the minimum battery 12min and the discharge required for equalization. It may be a quantity.
次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について以下に追記する。
（１）前記状態パラメータは前記二次電池の端子電圧である。
（２）前記ばらつき量は前記二次電池の端子電圧の差である。
Next, the technical idea that can be grasped from the above embodiment and another example will be added below.
(1) The state parameter is the terminal voltage of the secondary battery.
(2) The amount of variation is the difference in the terminal voltage of the secondary battery.
（３）前記省電力状態の時間は、当該省電力状態の時間と前記ばらつき量との相関関係によって設定されたマップを用いて設定される。 (3) The time of the power saving state is set by using a map set by the correlation between the time of the power saving state and the variation amount.
１１…電池パック、１２ａ…二次電池、１３…セルバランス回路、１４…放電抵抗、１５…放電スイッチ、１７…制御部。 11 ... Battery pack, 12a ... Secondary battery, 13 ... Cell balance circuit, 14 ... Discharge resistance, 15 ... Discharge switch, 17 ... Control unit.
Claims (2)
各二次電池と並列接続され、直列接続された放電抵抗及び放電スイッチを有し、前記放電スイッチを閉じ、前記放電抵抗に電流を流すことで前記二次電池を放電させ、前記二次電池の残量を均等化させるセルバランスを行うセルバランス回路と、
前記二次電池の残量を表す状態パラメータを取得し、前記各二次電池の前記状態パラメータから前記セルバランスを行う必要があると判定した場合に前記セルバランス回路に前記セルバランスを実行させるとともに、前記二次電池の残量が均等化されると前記セルバランス回路に前記セルバランスを停止させる制御部と、を備え、
前記制御部は、当該制御部を通常状態と前記状態パラメータの取得を含む一部の機能を停止させた省電力状態とに切り替え可能であり、前記通常状態と前記省電力状態とを交互に繰り返す間欠動作を行っている最中に前記セルバランスを実行させる電池パックにおいて、
前記制御部は、前記省電力状態の時間をゼロ又は可変に設定でき、
前記制御部は、前記セルバランスの実行中に繰り返される前記通常状態の度に前記状態パラメータを取得し、取得した前記状態パラメータから前記二次電池の残量のばらつき量を導出するとともに、当該状態パラメータを取得した通常状態に続く前記省電力状態の時間を前記ばらつき量に応じて設定し、
設定される前記省電力状態の時間は、前記均等化に要する時間よりも短く、かつ前記ばらつき量が少ないほど短いことを特徴とする電池パック。 With multiple rechargeable batteries
It has a discharge resistor and a discharge switch that are connected in parallel with each secondary battery and are connected in series. The discharge switch is closed, and a current is passed through the discharge resistor to discharge the secondary battery. A cell balance circuit that balances cells to equalize the remaining amount and
When a state parameter representing the remaining amount of the secondary battery is acquired and it is determined from the state parameter of each secondary battery that it is necessary to perform the cell balance, the cell balance circuit is made to execute the cell balance. The cell balance circuit is provided with a control unit for stopping the cell balance when the remaining amount of the secondary battery is equalized.
The control unit can switch the control unit between a normal state and a power saving state in which some functions including acquisition of the state parameter are stopped, and the normal state and the power saving state are alternately repeated. In the battery pack that executes the cell balance during the intermittent operation,
The control unit can set the time of the power saving state to zero or variable.
The control unit acquires the state parameter every time the normal state is repeated during the execution of the cell balance, derives the variation amount of the remaining amount of the secondary battery from the acquired state parameter, and obtains the state. The time of the power saving state following the normal state in which the parameter is acquired is set according to the amount of variation.
The battery pack is characterized in that the time of the power saving state to be set is shorter than the time required for the equalization, and the smaller the amount of variation is, the shorter the time is.
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|---|---|---|---|---|
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Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013005677A (en) * | 2011-06-21 | 2013-01-07 | Toyota Industries Corp | Cell balancer |
| JP2013207900A (en) * | 2012-03-28 | 2013-10-07 | Sanyo Electric Co Ltd | Battery control device |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115765121A (en) * | 2023-01-10 | 2023-03-07 | 柏腾数科(杭州)科技有限公司 | New forms of energy storage battery distributed control system |
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