JP2020178488A - Balance control device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複数の電池セルを備える電池パックにおいて、各電池セルの電圧バラツキの調整制御を行うバランス制御装置に関する。 The present invention relates to a balance control device that adjusts and controls voltage variations of each battery cell in a battery pack including a plurality of battery cells.
近年、電気自動車やプラグインハイブリッド自動車等の電動車両が多数実用化されている。電動車両に搭載されている走行用モータに電力を供給するバッテリとしては、充電可能な二次電池(例えば、リチウムイオン二次電池)が用いられている。また、このようなバッテリは、一般的に、例えば、ケース内に複数の電池セル(二次電池)が収容された電池パック(組電池)として電動車両に搭載されている。 In recent years, many electric vehicles such as electric vehicles and plug-in hybrid vehicles have been put into practical use. A rechargeable secondary battery (for example, a lithium ion secondary battery) is used as a battery for supplying electric power to a traveling motor mounted on an electric vehicle. Further, such a battery is generally mounted on an electric vehicle as, for example, a battery pack (combined battery) in which a plurality of battery cells (secondary batteries) are housed in a case.
複数の電池セルを備える電池パックにおいては、充放電サイクルを繰り返しているうちに、各電池セル間の温度状態や劣化状況の違い等に起因して、各電池セル間に電圧差が生じてしまう。各電池セル間に電圧差が生じてしまうと、電池パック(バッテリ)の使用領域が制限されてしまう虞がある。 In a battery pack having a plurality of battery cells, a voltage difference occurs between the battery cells due to a difference in temperature state and deterioration status between the battery cells while repeating the charge / discharge cycle. .. If a voltage difference occurs between the battery cells, the usable area of the battery pack (battery) may be limited.
具体的には、充電時には、各電池セルの最高電圧(最高セル電圧)が許容最高電圧に達すると充電を停止し、放電時には、各電池セルの最低電圧(最低セル電圧)が許容最低電圧になると放電を停止する。このため、電池パックを構成する各電池セルの電圧差が小さいほど、電池パックが本来有する電池容量をより多く使用することができることになる。したがって、電池パックを構成する各電池セルの電圧差は極力小さい状態に維持されていることが好ましい。 Specifically, during charging, charging is stopped when the maximum voltage (maximum cell voltage) of each battery cell reaches the allowable maximum voltage, and during discharging, the minimum voltage (minimum cell voltage) of each battery cell becomes the allowable minimum voltage. When it becomes, the discharge is stopped. Therefore, the smaller the voltage difference between the battery cells constituting the battery pack, the larger the battery capacity originally possessed by the battery pack can be used. Therefore, it is preferable that the voltage difference between the battery cells constituting the battery pack is maintained as small as possible.
このような問題を解消するために、電池セルを放電させるためのバランサ回路が各電池セルに対応して設けられたものがある。バランサ回路の抵抗によって電圧の高い電池セルを放電させることで、各電池セル間の電圧差(電圧バラツキ)を低減させることができる(例えば、特許文献1参照)。 In order to solve such a problem, some balancer circuits for discharging the battery cells are provided corresponding to each battery cell. By discharging the battery cells having a high voltage by the resistance of the balancer circuit, the voltage difference (voltage variation) between the battery cells can be reduced (see, for example, Patent Document 1).
このバランサ回路は、例えば、電池パックの普通充電時に作動させているため、電池セル間の電圧バラツキを十分に低減することができない虞がある。詳しくは、バランサ回路の抵抗の大きさ(抵抗値)は一定であり、また電池パックの普通充電時には、通常、一定の大きさの充電電流が電池セルに供給される。このため、電池セル間の電圧バラツキが大きいと、普通充電の実行中にバランサ回路を作動させただけでは、電池セル間の電圧バラツキを十分に低減することができない虞がある。 Since this balancer circuit is operated, for example, during normal charging of the battery pack, there is a possibility that the voltage variation between the battery cells cannot be sufficiently reduced. Specifically, the magnitude (resistance value) of the resistance of the balancer circuit is constant, and during normal charging of the battery pack, a charging current of a constant magnitude is usually supplied to the battery cell. Therefore, if the voltage variation between the battery cells is large, there is a possibility that the voltage variation between the battery cells cannot be sufficiently reduced only by operating the balancer circuit during normal charging.
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、電池パックが備える各電池セル間の電圧バラツキ(電圧差)を適切に減少させることができるバランス制御装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a balance control device capable of appropriately reducing voltage variation (voltage difference) between battery cells included in a battery pack. To do.
上記課題を解決する本発明の一つの態様は、電池パックが備える複数の電池セルの電圧バラツキの調整制御を行うバランス制御装置であって、複数の前記電池セルの電圧を検出する電圧検出手段と、各電池セルの電圧差を算出する電圧差算出手段と、前記電圧差算出手段の算出結果に基づいて、各電池セルの内部抵抗の目標値を設定する抵抗値設定手段と、各電池セルの内部抵抗が前記目標値に近づくように各電池セルの個別温度を調整する温調手段と、を備えることを特徴とするバランス制御装置にある。 One aspect of the present invention for solving the above problems is a balance control device for adjusting and controlling voltage variations of a plurality of battery cells included in a battery pack, and a voltage detecting means for detecting the voltages of the plurality of battery cells. , A voltage difference calculating means for calculating the voltage difference of each battery cell, a resistance value setting means for setting a target value of the internal resistance of each battery cell based on the calculation result of the voltage difference calculating means, and a resistance value setting means for each battery cell. The balance control device includes a temperature control means for adjusting an individual temperature of each battery cell so that the internal resistance approaches the target value.
ここで、前記電圧差算出手段は、前記電池セルの電圧の平均値と各電池セルの電圧との差を前記電圧差として算出し、前記抵抗値設定手段は、前記電圧差がプラス側に大きいほど前記目標値を高い値に設定し、前記電圧差がマイナス側に大きいほど前記目標値を低い値に設定することが好ましい。 Here, the voltage difference calculating means calculates the difference between the average value of the voltages of the battery cells and the voltage of each battery cell as the voltage difference, and the resistance value setting means has a large voltage difference on the positive side. It is preferable to set the target value to a higher value, and to set the target value to a lower value as the voltage difference is larger on the negative side.
また前記温調手段は、前記電池セルの内部抵抗を増加させる場合に前記電池セルの温度を上昇させ、前記電池セルの内部抵抗を低下させる場合に前記電池セルの温度を低下させることが好ましい。 Further, it is preferable that the temperature control means raises the temperature of the battery cell when increasing the internal resistance of the battery cell, and lowers the temperature of the battery cell when lowering the internal resistance of the battery cell.
また前記温調手段は、前記電池セルの内部抵抗の現在値と前記目標値との差が、所定値以上である場合に、前記電池セルの個別温度の調整を実施することが好ましい。 Further, it is preferable that the temperature controlling means adjusts the individual temperature of the battery cell when the difference between the current value of the internal resistance of the battery cell and the target value is equal to or more than a predetermined value.
さらに前記電池セルのそれぞれに設けられて当該電池セルを加熱・冷却する加熱冷却手段を備え、前記温調手段は、各電池セルの内部抵抗が前記目標値に近づくように各電池セルの目標温度を設定し、各電池セルの温度が前記目標温度に近づくように前記加熱冷却手段を個別に制御することが好ましい。加熱冷却手段としては、例えば、ペルチェ素子を用いることが好ましい。 Further, each of the battery cells is provided with a heating / cooling means for heating / cooling the battery cells, and the temperature controlling means measures the target temperature of each battery cell so that the internal resistance of each battery cell approaches the target value. It is preferable to individually control the heating / cooling means so that the temperature of each battery cell approaches the target temperature. As the heating / cooling means, for example, it is preferable to use a Peltier element.
あるいは前記電池セルが収容されるケース内に設けられて当該ケース内を冷却するための冷却手段と、前記電池セルのそれぞれに設けられて各電池セルを個別に加熱するための加熱手段と、を備え、前記温調手段は、前記冷却手段及び前記加熱手段を制御することで、各電池セルの内部抵抗が前記目標値に近づくように各電池セルの個別温度を調整することが好ましい。 Alternatively, a cooling means provided in the case in which the battery cells are housed and for cooling the inside of the case, and a heating means provided in each of the battery cells for individually heating each battery cell are provided. It is preferable that the temperature control means adjusts the individual temperature of each battery cell so that the internal resistance of each battery cell approaches the target value by controlling the cooling means and the heating means.
かかる本発明のバランス制御装置によれば、電池パックが備える各電池セル間の電圧バラツキ(電圧差)を適切に減少させることができる。 According to the balance control device of the present invention, the voltage variation (voltage difference) between the battery cells included in the battery pack can be appropriately reduced.
以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
図1に示す車両1は、例えば、電気自動車やハイブリッド車両等の電動車両であり、図示しないモータに電力を供給するための電池パック10が搭載されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
The
電池パック10は、図2に示すように、パックトレイ11及びパックカバー12とで構成されるパック外装ケース13と、このパック外装ケース13内に収容される電池モジュール20と、を備えている。
As shown in FIG. 2, the
電池パック10(パック外装ケース13)内には、図2及び図3に示すように、電池モジュール20が複数収容されており、各電池モジュール20は、複数の電池セル(二次電池セル)30を備えている。これらの各電池セル30は、パック外装ケース13内で直列に接続されている。
As shown in FIGS. 2 and 3, a plurality of
各電池セル30は、例えば、リチウムイオン電池等の密閉型の二次電池であり、それ自体は公知の構造であるため、ここでは簡単に説明する。図4に示すように、各電池セル30は、容器31と、容器31を封止する蓋部材32と、を備えている。容器31の内部には、正極板、負極板及びセパレータを含む電極体(発電要素)が電解液と共に収容されている。蓋部材32には、容器31内に収容された電極体の正極板又は負極板にそれぞれ接続される正極端子部材33及び負極端子部材34が設けられている。
Each
さらに電池パック10は、図5に示すように、このように直列に接続された複数の電池セル30の電圧バラツキの調整制御を行うバランス制御装置100を備えている。
Further, as shown in FIG. 5, the
バランス制御装置100は、各電池セル30の電圧バラツキ(各電池セル30の電圧差の最大値)が予め設定された基準値を超えた場合に、電圧バラツキの調整制御を実施する。詳しくは後述するが、電圧バラツキの調整制御では、各電池セル30の温度を調整して内部抵抗の大きさを変化させる。これにより各電池セル30での消費電力を調整し、各電池セル30における電圧バラツキを低減させている。
The
バランス制御装置100は、本実施形態では、各電池セル30の電圧(セル電圧)をそれぞれ検出する複数の電圧センサ(電圧検出手段)110と、各電池セル30の温度をそれぞれ検出する複数の温度センサ(温度検出手段)120と、各電池セル30に設けられて各電池セル30を個別に加熱・冷却するためのペルチェ素子(加熱冷却手段)130と、電圧センサ110及び温度センサ120の検出結果に基づいてペルチェ素子130を適宜制御する制御部140と、を備えている。
In the present embodiment, the
なお電圧センサ110の構成は特に限定されず、各電池セル30の電圧を検出できるものであればよい。温度センサ120の構成も特に限定されず、各電池セル30の温度を検出できるものであればよい。また加熱冷却手段130は、各電池セル30を個別に加熱・冷却できるものであればよく、その構成は特に限定されるものではないが、ペルチェ素子が好適に用いられる。
The configuration of the
制御部140は、CPU、制御プログラムなどを格納・記憶するROM、制御プログラムの作動領域としてのRAM、各種データを書き換え可能に保持するEEPROM、周辺回路等とのインターフェースをとるインターフェース部などを含んで構成されている。そして制御部140には、電池パック10を構成する各電池セル30に対して設けられた電圧センサ(電圧検出手段)110及び温度センサ(温度検出手段)120と、各ペルチェ素子(加熱冷却手段)130とが、それぞれ接続されている。
The
制御部140は、詳しくは、電圧差算出手段141と、抵抗値設定手段142と、温調手段143と、を備えている。
Specifically, the
電圧差算出手段141は、各電圧センサ110の検出結果に基づいて、各電池セル30の電圧差(各電池セル30の電圧と基準値との差)を算出する。本実施形態では、電圧差算出手段141は、各電池セル30の電圧(現在値)V1の平均値Vaを算出してこの平均値Vaを基準値とし、各電池セル30の電圧差Vd(=|V1−Va|)を算出する。
The voltage difference calculating means 141 calculates the voltage difference (difference between the voltage of each
抵抗値設定手段142は、電圧差算出手段141の算出結果に基づいて、各電池セル30の内部抵抗の目標値を設定する。具体的には、抵抗値設定手段142は、各電池セル30の電圧差Vdがプラス側に大きいほど内部抵抗の目標値Rtを低い値に設定し、電圧差Vdがマイナス側に大きいほど内部抵抗の目標値Rtを高い値に設定する。
The resistance value setting means 142 sets a target value of the internal resistance of each
例えば、電池セル30の電圧(現在値)V1と平均値Vaとの関係がV1>Vaである場合、抵抗値設定手段142は、内部抵抗の目標値Rtを現在値R1よりも高い値に設定し且つ電圧差Vd(=|V1−Va|)が大きいほど目標値Rtをより高い値に設定する。一方、電池セル30の電圧(現在値)V1と平均値Vaとの関係がV1<Vaである場合、抵抗値設定手段142は、内部抵抗の目標値Rtを現在値R1よりも低い値に設定し且つ電圧差Vd(=|V1−Va|)が小さいほど目標値Rtをより低い値に設定する。
For example, when the relationship between the voltage (current value) V1 of the
温調手段143は、電圧センサ110及び温度センサ120の検出結果に基づいて、各電池セル30に設けられたペルチェ素子130を制御して各電池セル30の温度調整を行い、各電池セル30が所定温度となるようにする。
The temperature control means 143 controls the
温調手段143は、所定条件が成立していない通常時には、各電池セル30が予め設定された一定の所定温度となるように、ペルチェ素子130を制御して電池セル30を加熱又は冷却する。
The temperature control means 143 controls the
また温調手段143は、所定条件が成立すると電圧バラツキの調整制御を開始して、各電池セル30の個別温度を調整する。本実施形態では、温調手段143は、各電池セル30の電圧差Vdのうちの最大値が予め設定された閾値以上であることを条件として、電圧バラツキの調整制御を開始し、各電池セル30の個別温度の調整を行う。
Further, the temperature control means 143 starts the adjustment control of the voltage variation when the predetermined condition is satisfied, and adjusts the individual temperature of each
なお温調手段143は、電池セル30の内部抵抗の現在値R1と目標値Rtとの差(抵抗差Rd=|R1−Rt|)が、予め設定された閾値以上であることを条件として、電圧バラツキの調整制御を開始するようにしてもよい。
The temperature control means 143 is provided on the condition that the difference between the current value R1 of the internal resistance of the
電圧バラツキの調整制御として、温調手段143は、各電池セル30の内部抵抗の現在値R1が、抵抗値設定手段142によって設定された目標値Rtに近づくように、好ましくは目標値Rtとなるように、各電池セル30の個別温度を調整する。
As the adjustment control of the voltage variation, the temperature control means 143 preferably has a target value Rt so that the current value R1 of the internal resistance of each
言い換えれば、温調手段143は、電池セル30の内部抵抗の現在値R1と目標値Rtとの差(|R1−Rt|)が小さくなるように、好ましくはゼロとなるように、各電池セル30の個別温度を調整する。
In other words, the temperature control means 143 is provided with each battery cell so that the difference (| R1-Rt |) between the current value R1 and the target value Rt of the internal resistance of the
温調手段143による各電池セル30の個別温度の調整方法は、特に限定されないが、本実施形態では、各電池セル30に設けられているペルチェ素子(加熱冷却手段)130を適宜制御することで、各電池セル30の内部抵抗の現在値R1が目標値Rtに近づくようにする。
The method of adjusting the individual temperature of each
具体的には、温調手段143は、まずは各電池セル30の温度(現在値)T1に基づいて電池パック10全体としての目標温度Te1を算出する。その後、この目標温度Te1を基準として、各電池セル30の内部抵抗が目標値Rtに近づくように各電池セル30の個別の目標温度Te2を設定する。
Specifically, the temperature control means 143 first calculates the target temperature Te1 for the
この温調手段143による目標温度Te1の算出は、電圧バラツキの調整制御を開始する前に行われる。電圧バラツキの調整制御を実施しない場合、温調手段143は、各電池セル30が目標温度Te1となるように各ペルチェ素子130を制御する。
The calculation of the target temperature Te1 by the temperature control means 143 is performed before starting the adjustment control of the voltage variation. When the adjustment control of the voltage variation is not performed, the temperature control means 143 controls each
電圧バラツキの調整制御を実施する場合、温調手段143は、各電池セル30の温度(現在値)T1がこの目標温度Te2に近づくように、各電池セル30に設けられているペルチェ素子130を個別に制御する。このように各電池セル30の温度を目標温度Te2に近づけることで、電池パック10全体としては目標温度Te1に近づくことになる。
When adjusting and controlling the voltage variation, the temperature control means 143 uses a
例えば、電池セル30の内部抵抗の現在値R1と目標値Rtとの関係がR1>Rtである場合、温調手段143は、電池パック10全体の目標温度Te1よりも低い温度を、電池セル30の個別の目標温度Te2として設定する。
For example, when the relationship between the current value R1 of the internal resistance of the
そして温調手段143は、電池セル30の温度T1が目標温度Te2に近づくように、ペルチェ素子130を制御して電池セル30を加熱又は冷却する。その際、温調手段143は、電池セル30の目標温度Te2を、上記抵抗差(|R1−Rt|)が大きいほど低い値に設定することが好ましい。
Then, the temperature control means 143 controls the
目標温度Te2(<Te1)にて温調される電池セル(以下、第1の電池セルともいう)の内部抵抗は、例えば、目標温度Te1にて温調されている他の電池セル(以下、第2の電池セルともいう)の内部抵抗よりも相対的に低くなる。 The internal resistance of the battery cell (hereinafter, also referred to as the first battery cell) whose temperature is adjusted at the target temperature Te2 (<Te1) is, for example, another battery cell whose temperature is adjusted at the target temperature Te1 (hereinafter, also referred to as the first battery cell). It is relatively lower than the internal resistance of the second battery cell).
このため、第1の電池セルの内部抵抗で消費される電力量は、第2の電池セルの内部抵抗で消費される電力量よりも相対的に減少する。したがって、第1の電池セルは、第2の電池セルに比べて電圧の低下が抑制される。 Therefore, the amount of power consumed by the internal resistance of the first battery cell is relatively smaller than the amount of power consumed by the internal resistance of the second battery cell. Therefore, the voltage drop of the first battery cell is suppressed as compared with that of the second battery cell.
一方、例えば、電池セル30の内部抵抗の現在値R1と目標値Rtとの関係がR1<Rtである場合、温調手段143は、電池パック10全体の目標温度Te1よりも高い温度を、電池セル30の個別の目標温度Te2として設定する。そして温調手段143は、電池セル30の温度T1が目標温度Te2に近づくように、ペルチェ素子130により電池セル30を加熱又は冷却する。その際、温調手段143は、電池セル30の目標温度Te2を、上記抵抗差(|R1−Rt|)が大きいほど高い温度に設定することが好ましい。
On the other hand, for example, when the relationship between the current value R1 of the internal resistance of the
目標温度Te2(>Te1)にて温調される電池セル(以下、第3の電池セルともいう)の内部抵抗は、例えば、目標温度Te1にて温調されている第2の電池セルの内部抵抗よりも相対的に高くなる。 The internal resistance of the battery cell (hereinafter, also referred to as the third battery cell) whose temperature is adjusted at the target temperature Te2 (> Te1) is, for example, the inside of the second battery cell whose temperature is adjusted at the target temperature Te1. It is relatively higher than the resistance.
このため、第3の電池セルの内部抵抗で消費される電力量は、第2の電池セルの内部抵抗で消費される電力量よりも相対的に増加する。したがって、第3の電池セルは、第2の電池セルに比べて電圧の低下が促進される。 Therefore, the amount of power consumed by the internal resistance of the third battery cell is relatively larger than the amount of power consumed by the internal resistance of the second battery cell. Therefore, the voltage drop of the third battery cell is promoted as compared with that of the second battery cell.
このように電圧バラツキの調整制御を実施し、各電池セル30の個別温度を調整を行うことで、各電池セル30間の電圧バラツキを抑制することができる。
By performing the adjustment control of the voltage variation in this way and adjusting the individual temperature of each
なお本実施形態では、温調手段143は、電池セル30の電圧や内部抵抗に基づいて、電池セル30の個別の目標温度Te2を設定しているが、その際、電池セルの充電率(SOH)や劣化状態(SOH)等を考慮して目標温度Te2を設定することが好ましい。これにより、各電池セル30により適切な目標温度Te2を設定することができる。
In the present embodiment, the temperature control means 143 sets the individual target temperature Te2 of the
図6は、バランス制御装置100による温度バラツキの調整制御の一例を示すフローチャートである。以下、図6を参照して、温度バラツキの調整制御の一例について説明する。
FIG. 6 is a flowchart showing an example of temperature variation adjustment control by the
例えば、電動車両1がスタンバイ状態(キーオンの状態)になると、バランス制御装置100は、各電池セル30の温度と共に電圧の検出(測定)を開始する(ステップS1)。なおバランス制御装置100が電池セル30の電圧測定を開始するタイミングは、特に限定されるものではない。例えば、乗員がバランス制御装置100を手動により起動させたタイミングで、電圧測定を開始するようにしてもよい。
For example, when the
次いでステップS2で、各電池セル30の電圧バラツキを算出する。具体的には、上述したように各電池セル30の電圧の現在値V1と平均値Vaとの差である電圧差Vdを算出する。次いでステップS3では、各電池セル30の電圧差Vdのうちの最大値が予め設定された閾値である基準値Vb1以上であるか否かを判定する。
Next, in step S2, the voltage variation of each
ここで、電圧差(最大値)Vdが基準値Vb1以上である場合には(ステップS3:Yes)、ステップS4に進み、温度バラツキの調整制御を実施する。具体的には、ステップS5で、各電池セル30の温度(現在値)T1に基づいて決定された電池パック10全体の目標温度Te1、各電池セル30の内部抵抗等に基づいて、各電池セル30の個別の目標温度Te2を設定する。
Here, if the voltage difference (maximum value) Vd is equal to or greater than the reference value Vb1 (step S3: Yes), the process proceeds to step S4 to perform temperature variation adjustment control. Specifically, in step S5, each battery cell is based on the target temperature Te1 of the
そしてステップS6にて各電池セル30の温度が個別の目標温度Te2に近づくように、各電池セル30に設けられたペルチェ素子130をそれぞれ制御する。その後、ステップS7にて、各電池セル30の電圧差(最大値)Vdが予め設定された閾値である基準値Vb2(<Vb1)よりも小さいか否かを判定する。
Then, in step S6, the
各電池セル30の電圧差(最大値)Vdが基準値Vb2(<Vb1)以上である間は(ステップS7:No)、ステップS4に戻り、電圧バラツキの調整制御を継続する。その後、各電池セル30の電圧差(最大値)Vdが基準値Vb2(<Vb1)よりも小さくなると(ステップS7:Yes)、ステップS8で電圧バラツキの調整制御を終了し、ペルチェ素子130のフィードバック制御を停止する。
While the voltage difference (maximum value) Vd of each
なおステップS3で、電圧差(最大値)Vdが基準値Vb1よりも小さい場合には(ステップS3:No)、ステップS9に進み、温度バラツキの調整制御を実施することなく通常の温調制御を実施する。すなわち、各電池セル30が目標温度Te1となるように、各電池セル30に設けられたペルチェ素子130を制御する。
If the voltage difference (maximum value) Vd is smaller than the reference value Vb1 in step S3 (step S3: No), the process proceeds to step S9, and normal temperature control is performed without performing temperature variation adjustment control. carry out. That is, the
以上説明したように、本発明に係るバランス制御装置100によれば、電池パック10が備える各電池セル30の温度を個別に制御して各電池セル30の内部抵抗を調整することで、各電池セル30の電圧バラツキ(電圧差)を抑制することができる。つまり各電池セル30の電圧の均一化を図ることができる。
As described above, according to the
また本発明に係る電圧バラツキの調整制御は、電池パック10の充電中だけでなく、電動車両1の走行中であっても実施することができる。すなわち電圧バラツキの調整制御を比較的長時間に亘って実施することができる。したがって、電池セル30の内部抵抗によっても、各電池セル30の電圧バラツキを適切に調整することができる。
Further, the adjustment control of the voltage variation according to the present invention can be performed not only while the
また本実施形態に係るバランス制御装置100では、各電池セル30の温度を個別に調整するようにしているため、各電池セル30をそれぞれ適切な温度に調整することができる。したがって、電池セル30の劣化を抑制できると共に、各電池セル30の劣化むら(バラツキ)を抑制することもできる。
Further, in the
各電池セル30は、使用を継続することにより劣化するが、使用環境に応じて劣化の進行の度合いは変化する。各電池セル30は、パック外装ケース13内での温度むら等に起因して劣化の進行度合いが変化する場合がある。例えば、パック外装ケース13内において局所的な温度上昇が生じると、温度上昇した部分の電池セル30の劣化の進行が早まる虞がある。しかしながら、上述のように各電池セル30の温度を個別に調整することで、電池セル30の劣化の進行度合いの均一化を図ることができる。
Each
以上、本発明の一実施形態について説明したが、勿論、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではない。
例えば、上述の実施形態では、各電池セル30に加熱冷却手段(ペルチェ素子)130を設け、この加熱冷却手段130によって各電池セル30の温度を調整するようにしたが、電池セル30の温度を調整するための構成は特に限定されるものではない。
Although one embodiment of the present invention has been described above, the present invention is, of course, not limited to the above-described embodiment.
For example, in the above-described embodiment, the heating / cooling means (Peltier element) 130 is provided in each
例えば、図7に示すように、バランス制御装置100は、各電池セル30の温度を調整するための構成として、電池セル30が収容されるパック外装ケース13内に冷風を供給してパック外装ケース13内を冷却する空調装置(冷却手段)150と、各電池セル30のそれぞれに設けられて各電池セル30を個別に加熱するヒータ(加熱手段)160とを備えるようにしてもよい。
For example, as shown in FIG. 7, the
この場合には、温調手段143は、空調装置150を制御して電池セル30の全てを冷却すると共に、ヒータ160を選択的に制御して所定の電池セル30を加熱する。このような構成としても上述の実施形態と同様に、各電池セル30の温度が個別の目標温度Te2となるように調整することができる。
In this case, the temperature control means 143 controls the
また上述の実施形態では、電動車両に搭載される電池パックを一例として本発明のバランス制御装置を説明したが、本発明のバランス制御措置は、車両用以外の電池パックにも採用することができるものである。 Further, in the above-described embodiment, the balance control device of the present invention has been described by taking a battery pack mounted on an electric vehicle as an example, but the balance control measures of the present invention can also be adopted for battery packs other than those for vehicles. It is a thing.
1 電動車両(車両)
10 電池パック
11 パックトレイ
12 パックカバー
13 パック外装ケース
20 電池モジュール
30 電池セル
100 バランス制御装置
110 電圧センサ(電圧検出手段)
120 温度センサ(温度検出手段)
130 ペルチェ素子(加熱冷却手段)
140 制御部
141 電圧差算出手段
142 抵抗値設定手段
143 温調手段
150 空調装置(冷却手段)
160 ヒータ(加熱手段)
1 Electric vehicle (vehicle)
10
120 Temperature sensor (Temperature detection means)
130 Peltier element (heating and cooling means)
140
160 heater (heating means)
Claims (7)
複数の前記電池セルの電圧を検出する電圧検出手段と、
各電池セルの電圧差を算出する電圧差算出手段と、
前記電圧差算出手段の算出結果に基づいて、各電池セルの内部抵抗の目標値を設定する抵抗値設定手段と、
各電池セルの内部抵抗が前記目標値に近づくように各電池セルの個別温度を調整する温調手段と、を備える
ことを特徴とするバランス制御装置。 It is a balance control device that adjusts and controls the voltage variation of multiple battery cells included in the battery pack.
A voltage detecting means for detecting the voltage of a plurality of the battery cells,
A voltage difference calculation means for calculating the voltage difference of each battery cell,
A resistance value setting means for setting a target value of the internal resistance of each battery cell based on the calculation result of the voltage difference calculation means, and a resistance value setting means.
A balance control device comprising: a temperature control means for adjusting an individual temperature of each battery cell so that the internal resistance of each battery cell approaches the target value.
前記電圧差算出手段は、前記電池セルの電圧の平均値と各電池セルの電圧との差を前記電圧差として算出し、
前記抵抗値設定手段は、前記電圧差がプラス側に大きいほど前記目標値を高い値に設定し、前記電圧差がマイナス側に大きいほど前記目標値を低い値に設定する
ことを特徴とするバランス制御装置。 The balance control device according to claim 1.
The voltage difference calculating means calculates the difference between the average value of the voltages of the battery cells and the voltage of each battery cell as the voltage difference.
The balance value setting means is characterized in that the larger the voltage difference is on the positive side, the higher the target value is set, and the larger the voltage difference is on the negative side, the lower the target value is set. Control device.
前記温調手段は、前記電池セルの内部抵抗を増加させる場合に前記電池セルの温度を上昇させ、前記電池セルの内部抵抗を低下させる場合に前記電池セルの温度を低下させる
ことを特徴とするバランス制御装置。 The balance control device according to claim 2.
The temperature control means is characterized in that the temperature of the battery cell is increased when the internal resistance of the battery cell is increased, and the temperature of the battery cell is decreased when the internal resistance of the battery cell is decreased. Balance control device.
前記温調手段は、前記電池セルの内部抵抗の現在値と前記目標値との差が、所定値以上である場合に、前記電池セルの個別温度の調整を実施する
ことを特徴とするバランス制御装置。 The balance control device according to any one of claims 1 to 3.
The temperature control means is characterized in that the individual temperature of the battery cell is adjusted when the difference between the current value of the internal resistance of the battery cell and the target value is equal to or more than a predetermined value. apparatus.
前記電池セルのそれぞれに設けられて当該電池セルを加熱・冷却する加熱冷却手段を備え、
前記温調手段は、各電池セルの内部抵抗が前記目標値に近づくように各電池セルの目標温度を設定し、各電池セルの温度が前記目標温度に近づくように前記加熱冷却手段を個別に制御する
ことを特徴とするバランス制御装置。 The balance control device according to any one of claims 1 to 4.
Each of the battery cells is provided with a heating / cooling means for heating / cooling the battery cells.
The temperature control means sets a target temperature of each battery cell so that the internal resistance of each battery cell approaches the target value, and individually heats and cools the means so that the temperature of each battery cell approaches the target temperature. A balance control device characterized by controlling.
前記加熱冷却手段が、ペルチェ素子である
ことを特徴とするバランス制御装置。 The balance control device according to claim 5.
A balance control device characterized in that the heating / cooling means is a Peltier element.
前記電池セルが収容されるケース内に設けられて当該ケース内を冷却するための冷却手段と、前記電池セルのそれぞれに設けられて各電池セルを個別に加熱するための加熱手段と、を備え、
前記温調手段は、前記冷却手段及び前記加熱手段を制御することで、各電池セルの内部抵抗が前記目標値に近づくように各電池セルの個別温度を調整する
ことを特徴とするバランス制御装置。 The balance control device according to any one of claims 1 to 5.
It is provided with a cooling means provided in a case in which the battery cells are housed and for cooling the inside of the case, and a heating means provided in each of the battery cells for individually heating each battery cell. ,
The temperature control means is a balance control device characterized in that by controlling the cooling means and the heating means, the individual temperature of each battery cell is adjusted so that the internal resistance of each battery cell approaches the target value. ..
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JP2019080423A JP2020178488A (en) | 2019-04-19 | 2019-04-19 | Balance control device |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN116031510A (en) * | 2023-01-11 | 2023-04-28 | 中国铁塔股份有限公司 | Battery equalization method and device and related equipment |
WO2024013867A1 (en) * | 2022-07-13 | 2024-01-18 | 三菱電機株式会社 | Storage battery system and method for controlling storage battery system |
-
2019
- 2019-04-19 JP JP2019080423A patent/JP2020178488A/en active Pending
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