JP4220953B2 - Cell balance apparatus and method, and program - Google Patents

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Description

本発明は、HEV(Hybrid Electric Vehicles;ハイブリッド電気自動車)、電動フォークリフト等の移動体の駆動電源として利用される二次電池などの組電池に好適なセルバランス装置及び方法並びにプログラムに関する。   The present invention relates to a cell balance device, method, and program suitable for an assembled battery such as a secondary battery used as a driving power source for a moving body such as an HEV (Hybrid Electric Vehicle) or an electric forklift.
二次電池は過充電状態、過放電状態になると、寿命劣化や安全上の問題が起こる。組電池システムでは、個々の電池の残容量のバラツキにより、同じ電力を充放電しても、過充電/過放電となる電池が出てくるため、各電池の残容量を均等化する機構(以下、このようなに残容量を均等化することを「セルバランス補正」という。)が必要となる。
セルバランス補正の方式として、従来、コンデンサを利用して組電池の電圧バランスを補正することが知られている。例えば、特開2003−189495号公報(特許文献1)には、コンデンサを利用した充放電制御装置が開示されている。
この発明によれば、複数の単位キャパシタをセルとして直列に接続して組電源を構成するとともに、組電源の各セルに対して充放電可能な調整用セルと、調整用セルを個別に組電源の各セルに接続する接続手段とを設けて、調整用セルが順番に組電源の各セルに接続するように接続手段を制御する。
このように構成することで、調整用セルと各セル間の充放電によって、各セルの電圧が均一化され、セルの残容量のバラツキによる過放電および過充電を防止する。
特開2003−189495号公報
When a secondary battery is overcharged or overdischarged, life deterioration and safety problems occur. In an assembled battery system, even if the same power is charged / discharged due to variations in the remaining capacity of each battery, a battery that is overcharged / overdischarged appears. Such equalization of the remaining capacity is called “cell balance correction”).
As a cell balance correction method, it is conventionally known to correct the voltage balance of an assembled battery using a capacitor. For example, Japanese Patent Laying-Open No. 2003-189495 (Patent Document 1) discloses a charge / discharge control device using a capacitor.
According to this invention, a plurality of unit capacitors are connected in series as a cell to form a combined power supply, and an adjustment cell that can be charged / discharged with respect to each cell of the combined power supply, and the adjustment cell are individually connected to the combined power supply. Connecting means for connecting to each cell, and controlling the connecting means so that the adjustment cell is connected to each cell of the assembled power supply in order.
With this configuration, the voltage of each cell is equalized by charging / discharging between the adjustment cell and each cell, and overdischarge and overcharge due to variations in the remaining capacity of the cell are prevented.
JP 2003-189495 A
しかしながら、上述したような従来のセルバランス補正方法は、以下の理由により、移動体の駆動用電源として用いられる高出力二次電池への適用が難しいという問題があった。
第1に、高出力二次電池において、充放電中にセルバランスを行う場合は、比較的大電流によりセルバランス補正を行う必要があるが、従来のセルバランス装置をそのまま適用すると、回路規模が大きくなってしまう。
第2に、移動体向けの高出力二次電池は、短時間に大電流の充電(回生)/放電(力行)が繰り返される。このような高出力二次電池では、セルの内部抵抗や化学反応の影響によりセル電圧が安定しないため、セル電圧の計測値に誤差が生ずる。このため、高い精度でセルバランス補正を実施できない。
However, the conventional cell balance correction method as described above has a problem that it is difficult to apply to a high-power secondary battery used as a power source for driving a moving body for the following reasons.
First, when performing cell balance during charging / discharging in a high-power secondary battery, it is necessary to perform cell balance correction with a relatively large current. However, if the conventional cell balance device is applied as it is, the circuit scale is reduced. It gets bigger.
Secondly, a high-power secondary battery for a moving body is repeatedly charged (regenerated) / discharged (powering) with a large current in a short time. In such a high-power secondary battery, the cell voltage is not stable due to the internal resistance of the cell or the influence of a chemical reaction, so that an error occurs in the measured value of the cell voltage. For this reason, cell balance correction cannot be performed with high accuracy.
本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、移動体向けの二次電池のセルバランス補正を高い精度で行うことが可能なセルバランス装置及び方法並びにプログラムを提供することを目的とする。   The present invention has been made in consideration of such circumstances, and provides a cell balance device, method, and program capable of performing cell balance correction of a secondary battery for a mobile body with high accuracy. Objective.
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
本発明は、移動体の駆動電源用の組電池に使用され、複数のセルが直列に接続されて構成される前記組電池の前記セル間の残容量を均等化するセルバランス装置であって、定電流源と、各セルの電圧値を検出する電圧センサと、前記移動体の停止中において、前記電圧センサから各セルの電圧値を取得し、これら電圧値に基づいて、電流を補充する充電対象セルを特定するセル特定手段と、前記移動体の停止中において、前記セル特定手段により特定された前記充電対象セルに対して、前記定電流源から電流を供給させる制御手段とを有し、前記セル特定手段は、前記移動体の停止後におけるセルの電圧又は組電池の電圧をモニタし、セルの電圧又は組電池の電圧の時間変化率が所定値以下になった時点或いはその後に、前記電圧センサから各セルの電圧値を取得し、これら電圧値に基づいて、電流を補充する充電対象セルを特定するセルバランス装置を提供する。
In order to solve the above problems, the present invention employs the following means.
The present invention is a cell balance device that is used in an assembled battery for a driving power source of a mobile body and equalizes the remaining capacity between the cells of the assembled battery configured by connecting a plurality of cells in series, A constant current source, a voltage sensor for detecting a voltage value of each cell, and a charge for acquiring a voltage value of each cell from the voltage sensor and supplementing a current based on the voltage value while the moving body is stopped Cell specifying means for specifying a target cell, and control means for supplying current from the constant current source to the charging target cell specified by the cell specifying means while the moving body is stopped ; The cell specifying means monitors the voltage of the cell or the battery pack after the mobile unit is stopped, and when the time change rate of the cell voltage or the battery pack voltage becomes a predetermined value or less, or after From voltage sensor It gets the voltage value of the cell, on the basis of these voltage values, to provide a cell balance unit for identifying the charging target cell to replenish the current.
本発明によれば、セル特定手段は、移動体の停止中において、電圧センサから各セルの電圧値を取得する。ここで、移動体の停止中には、組電池に電流が流れないため、誤差の少ない正確なセル電圧を取得することが可能となる。セル特定手段は、このように、正確に計測されたセル電圧値を互いに比較することにより、電流を供給すべき充電対象セルを特定する。このとき特定されるセルは、1つ又は2以上でも良い。制御手段は、セル特定手段により特定された充電対象セルに対して、前記定電流源から電流を供給する。これにより、電流供給されたセルの電圧は上昇し、この結果、組電池の電圧値(残容量)を均等化させることが可能となる。
また、セル特定手段が、セル電圧の時間変化率をモニタするので、セル電圧が安定したタイミングを正確に把握することが可能となる。これにより、セルの状態が安定した後のセル電圧に基づいて充電対象セルを特定することができ、化学反応の影響による計測誤差を解消することができる。
セルは、例えば、リチウムイオン電池などの二次電池やキャパシタ、二重層コンデンサなどが挙げられる。
According to the present invention, the cell specifying unit acquires the voltage value of each cell from the voltage sensor while the moving body is stopped. Here, since no current flows through the assembled battery while the moving body is stopped, it is possible to acquire an accurate cell voltage with few errors. In this way, the cell specifying means specifies the charging target cell to which the current is to be supplied by comparing the accurately measured cell voltage values with each other. One or two or more cells may be specified at this time. The control means supplies current from the constant current source to the charge target cell specified by the cell specifying means. As a result, the voltage of the cell supplied with the current increases, and as a result, the voltage value (remaining capacity) of the assembled battery can be equalized.
In addition, since the cell specifying means monitors the time change rate of the cell voltage, it is possible to accurately grasp the timing when the cell voltage is stabilized. Thereby, a charge object cell can be specified based on the cell voltage after the state of a cell is stabilized, and the measurement error by the influence of a chemical reaction can be eliminated.
Examples of the cell include a secondary battery such as a lithium ion battery, a capacitor, and a double layer capacitor.
上記記載のセルバランス装置において、前記セル特定手段は、前記電圧センサから取得した各セルの電圧値を比較して、最高電圧のセルよりも電圧値が設定値以上低いセルの中で、最も電圧値が低いセルを充電対象セルとして特定することが好ましい。
このように、最も電圧値が低いセルから電流を供給するので、セルの残容量の均一化を効率よく行うことが可能となる。なお、最高電圧のセルよりも電圧値が所定値以上低いセルが存在しない場合には、充電は行われないこととなる。
In the cell balance device described above, the cell specifying unit compares the voltage value of each cell acquired from the voltage sensor, and the voltage is the lowest among the cells whose voltage value is lower than the set value by a value higher than the highest voltage cell. It is preferable to specify a cell having a low value as a cell to be charged.
In this way, since the current is supplied from the cell having the lowest voltage value, the remaining capacity of the cell can be made uniform efficiently. It should be noted that charging is not performed when there is no cell having a voltage value lower than the maximum voltage cell by a predetermined value or more.
上記記載のセルバランス装置において、前記定電流源は、前記組電池を構成する各セルにそれぞれ対応して設けられており、前記制御手段は、前記充電対象セルに対応する前記定電流源を起動させることにより、前記定電流源から前記充電対象セルに電流を供給させることが好ましい。
このように、各セルに対応して定電流源をそれぞれ設けることにより、充電対象セルに速やかに電流を供給することが可能となるので、均等化に要する時間を短縮することができる。
In the cell balance device described above, the constant current source is provided corresponding to each cell constituting the assembled battery, and the control unit activates the constant current source corresponding to the charging target cell. It is preferable to supply current from the constant current source to the charging target cell.
Thus, by providing a constant current source corresponding to each cell, it becomes possible to supply a current to the charging target cell quickly, so that the time required for equalization can be shortened.
上記記載のセルバランス装置において、前記組電池は、複数のセルを有する複数のモジュールに分割されており、前記モジュール毎に、前記定電流源、前記セル特定手段、及び前記制御手段がそれぞれ設けられ、前記定電流源は、スイッチング手段を介して前記セルのそれぞれと接続されており、前記セル特定手段は、前記モジュールを構成する各セルの電圧値を比較して、最高電圧のセルよりも電圧値が設定値以上低いセルの中で、最も電圧値が低いセルを充電対象セルとして特定し、前記制御手段は、前記移動体の停止中において、前記セル特定手段により特定された前記充電対象セルと前記定電流源とを接続する前記スイッチング手段を作動させることにより、前記定電流源から電流を供給させることが好ましい。
このように、組電池を構成する全セルを複数のモジュールに分け、モジュール毎に均一化を行うので、セル特定手段や制御手段の処理を軽減させることが可能となる。これにより、残容量の均等化を迅速に行うことができる。
In the cell balance apparatus described above, the assembled battery is divided into a plurality of modules each having a plurality of cells, and the constant current source, the cell specifying unit, and the control unit are provided for each module. The constant current source is connected to each of the cells via switching means, and the cell specifying means compares the voltage value of each cell constituting the module and outputs a voltage higher than the highest voltage cell. The cell having the lowest voltage value among the cells whose values are lower than the set value is specified as the charging target cell, and the control means is configured to specify the charging target cell specified by the cell specifying means while the moving body is stopped. It is preferable that current is supplied from the constant current source by operating the switching means that connects the constant current source to the constant current source.
As described above, since all the cells constituting the assembled battery are divided into a plurality of modules and uniformized for each module, the processing of the cell specifying means and the control means can be reduced. As a result, the remaining capacity can be equalized quickly.
上記記載のセルバランス装置において、前記モジュール毎に対応して設けられている前記セル特定手段は、情報伝達媒体を介して互いに接続されており、相互にセルの電圧値を送受信して、前記組電池を構成する全セルの中における最高電圧値を特定し、前記最高電圧値よりも電圧値が所定値以上低いセルを自己のモジュールの中から選定し、選定した前記セルのうち、最も低いセルを充電対象セルとして特定することが好ましい。
このように、各セル特定手段は、自己が有しているセルの電圧値を互いに送受することにより、組電池を構成する全セルの電圧値を共有することが可能となるので、モジュール間における残容量のバラツキまでも解消することができる。これにより、組電池全体としてのセルの残容量均等化を図ることが可能となる。
In the cell balance apparatus described above, the cell specifying means provided corresponding to each module are connected to each other through an information transmission medium, and transmit and receive a voltage value of the cells to each other. The highest voltage value among all the cells constituting the battery is specified, a cell having a voltage value lower than the maximum voltage value by a predetermined value or more is selected from its own module, and the lowest cell among the selected cells Is preferably specified as the charging target cell.
In this way, each cell specifying means can share the voltage values of all the cells constituting the assembled battery by mutually transmitting and receiving the voltage values of the cells that it owns. Even variations in remaining capacity can be eliminated. This makes it possible to equalize the remaining capacity of the cells as a whole assembled battery.
上記記載のセルバランス装置において、前記定電流源は、前記モジュール内の電池又は組電池から駆動電力の供給を受けることが好ましい。
このように、モジュール内の電池又は組電池から定電流源の駆動電力の供給を受けることにより、外部電源装置を設ける必要がなく、装置の大型化を回避することが可能となる。
In the cell balance device described above, it is preferable that the constant current source is supplied with driving power from a battery or an assembled battery in the module.
Thus, by receiving the driving power of the constant current source from the battery or the assembled battery in the module, it is not necessary to provide an external power supply device, and it is possible to avoid an increase in the size of the device.
上記記載のセルバランス装置において、前記定電流源は、所定の外部電源装置から駆動電力の供給を受けることが好ましい。
このように、外部電源装置から定電流源の駆動電力の供給を受けることにより、組電池の電力を減少させることなく、セルの残容量の均等化を図ることが可能となる。
In the cell balance device described above, it is preferable that the constant current source is supplied with driving power from a predetermined external power supply device.
Thus, by receiving the driving power of the constant current source from the external power supply device, it becomes possible to equalize the remaining capacity of the cells without reducing the power of the assembled battery.
上記記載のセルバランス装置において、前記定電流源の電流値は可変であることが好ましい。
一般的に、大きい電流により充電を行うと、均等化に要する時間が短くなる一方、電力損失は大きくなる。従って、理想的に充電を行う場合には、充電時間との兼ね合いで、なるべく小さい電流値により充電を行うことが好ましい。
本発明によれば、定電流源の電流値を可変にすることにより、適切な電流値に設定することが可能となるので、セルバランス補正、つまり残容量の均等化の効率を高めることが可能となる。
In the cell balance device described above, the current value of the constant current source is preferably variable.
In general, when charging is performed with a large current, the time required for equalization is shortened while the power loss is increased. Therefore, when charging ideally, it is preferable to perform charging with a current value as small as possible in consideration of the charging time.
According to the present invention, it is possible to set an appropriate current value by making the current value of the constant current source variable, so that it is possible to increase the efficiency of cell balance correction, that is, equalization of the remaining capacity. It becomes.
上記記載のセルバランス装置において、前記制御手段は、前記組電池を構成する前記セルの状態と推定停止時間とに基づいて、前記定電流源から供給する電流値を変化させることが好ましい。
制御手段が、組電池を構成する前記セルの状態と推定停止時間とに基づいて、自動的に定電流源の電流値を設定するので、組電池の状態に応じた適切な電流値の電流により、セル間の残容量の均等化を図ることが可能となる。
上記セルの状態には、容量劣化が含まれる。この容量劣化は、セルの電圧変化に基づいて推定することができる。
In the cell balance device described above, it is preferable that the control unit changes a current value supplied from the constant current source based on a state of the cell constituting the assembled battery and an estimated stop time.
Since the control means automatically sets the current value of the constant current source based on the state of the cell constituting the assembled battery and the estimated stop time, the current of the appropriate current value according to the state of the assembled battery is set. Thus, it is possible to equalize the remaining capacity between cells.
The cell state includes capacity degradation. This capacity deterioration can be estimated based on the voltage change of the cell.
上記記載のセルバランス装置において、前記セル特定手段は、移動体の停止から所定時間経過後に、前記電圧センサから各セルの電圧値を取得し、これら電圧値に基づいて、電流を補充する充電対象セルを特定することが好ましい。
一般的に、セルの電圧は、内部接触抵抗や化学反応などの影響により、移動体の停止直後には、電圧が安定していない。従って、移動体の停止から所定時間経過後に、電圧センサから各セルの電圧値を取得することにより、電圧安定後における正確な電圧値に基づいて、充電対象セルを特定することが可能となる。これにより、残容量の均等化の精度を高めることが可能となる。
In the cell balance device described above, the cell specifying unit acquires a voltage value of each cell from the voltage sensor after a lapse of a predetermined time from the stop of the moving body, and replenishes a current based on these voltage values. It is preferable to specify the cell.
Generally, the voltage of the cell is not stable immediately after the moving body is stopped due to the influence of internal contact resistance, chemical reaction, and the like. Therefore, by acquiring the voltage value of each cell from the voltage sensor after a lapse of a predetermined time from the stop of the moving body, it becomes possible to specify the charging target cell based on the accurate voltage value after the voltage is stabilized. Thereby, it is possible to improve the accuracy of equalizing the remaining capacity.
本発明は、複数のセルが直列に接続されて構成され、移動体の駆動電源として使用される組電池と、前記組電池の前記セル間の残容量を均等化するセルバランス装置とを備え、前記セルバランス装置は、定電流源と、各セルの電圧値を検出する電圧センサと、前記移動体の停止中において、前記電圧センサから各セルの電圧値を取得し、これら電圧値に基づいて、電流を補充する充電対象セルを特定するセル特定手段と、前記移動体の停止中において、前記セル特定手段により特定された前記充電対象セルに対して、前記定電流源から電流を供給させる制御手段とを有し、前記セル特定手段は、前記移動体の停止後におけるセルの電圧又は組電池の電圧をモニタし、セルの電圧又は組電池の電圧の時間変化率が所定値以下になった時点或いはその後に、前記電圧センサから各セルの電圧値を取得し、これら電圧値に基づいて、電流を補充する充電対象セルを特定する蓄電装置を提供する。 The present invention comprises an assembled battery configured by connecting a plurality of cells in series and used as a driving power source for a moving body, and a cell balance device for equalizing the remaining capacity between the cells of the assembled battery, The cell balance device acquires a voltage value of each cell from the voltage sensor while the moving body is stopped, a constant current source, a voltage sensor that detects a voltage value of each cell, and based on these voltage values A cell specifying means for specifying a charge target cell for replenishing current, and a control for supplying current from the constant current source to the charge target cell specified by the cell specifying means while the moving body is stopped The cell specifying means monitors the cell voltage or the assembled battery voltage after the moving body is stopped, and the time rate of change of the cell voltage or the assembled battery voltage is below a predetermined value. Time or After obtains the voltage value of each cell from the voltage sensor, on the basis of these voltage values, to provide a power storage device for identifying the charging target cell to replenish the current.
本発明は、移動体の駆動電源用の組電池に使用され、複数のセルが直列に接続されて構成される前記組電池の前記セル間の残容量を均等化するセルバランス方法であって、前記移動体の停止中において、各セルの電圧値を検出する第1過程と、検出した前記各セルの電圧値に基づいて、電流を補充する充電対象セルを特定する第2過程と、前記移動体の停止中において、特定した前記充電対象セルに対して、定電流源から電流を供給させる第3過程とを有し、前記第2過程では、前記移動体の停止後におけるセルの電圧又は組電池の電圧をモニタし、セルの電圧又は組電池の電圧の時間変化率が所定値以下になった時点或いはその後に、前記電圧センサから各セルの電圧値を取得し、これら電圧値に基づいて、電流を補充する充電対象セルを特定するセルバランス方法を提供する。 The present invention is a cell balancing method for equalizing the remaining capacity between the cells of the assembled battery, which is used in an assembled battery for a driving power source of a mobile body, and a plurality of cells are connected in series, A first process of detecting the voltage value of each cell while the moving body is stopped, a second process of specifying a charge target cell to be supplemented with current based on the detected voltage value of each cell, and the movement A third process of supplying a current from a constant current source to the identified charging target cell while the body is stopped. In the second process, the voltage or set of the cell after the mobile body is stopped The battery voltage is monitored, and the voltage value of each cell is obtained from the voltage sensor at or after the time change rate of the cell voltage or the assembled battery voltage becomes a predetermined value or less, and based on these voltage values. , Charge the cell to replenish the current It provides a cell balancing method for constant.
本発明は、移動体の駆動電源用の組電池に使用され、複数のセルが直列に接続されて構成される前記組電池の前記セル間の残容量を均等化するセルバランス処理をコンピュータに実行させるためのセルバランスプログラムであって、前記移動体の停止中において、電圧センサにより検出された各セルの電圧値を取得する第1ステップと、取得した前記セルの電圧値に基づいて、電流を補充する充電対象セルを特定する第2ステップと、前記移動体の停止中において、充電対象セルに対して、定電流源から電流を供給させる第3ステップとを有し、前記第2ステップでは、前記移動体の停止後におけるセルの電圧又は組電池の電圧をモニタし、セルの電圧又は組電池の電圧の時間変化率が所定値以下になった時点或いはその後に、前記電圧センサから各セルの電圧値を取得し、これら電圧値に基づいて、電流を補充する充電対象セルを特定するセルバランスプログラムを提供する。 The present invention is used in an assembled battery for a driving power source of a mobile body, and executes a cell balancing process for equalizing the remaining capacity between the cells of the assembled battery configured by connecting a plurality of cells in series. a cell balancing program for the during stopping of the movable body, a first step of acquiring the voltage value of each cell detected by the voltage sensor, based on the voltage value of the acquired cell, current a second step of identifying a charging target cell to supplement, in a stoppage of the movable body with respect to the charging target cell, and a third step of supplying a current from a constant current source, in the second step The cell voltage or the assembled battery voltage after the moving body is stopped is monitored, and at or after the time rate of change of the cell voltage or the assembled battery voltage becomes a predetermined value or less, the voltage sensor is monitored. It gets the voltage value of each cell from, on the basis of these voltage values, provides a cell balance program that identifies the charging target cell to replenish the current.
本発明のセルバランス装置及び方法並びにプログラムによれば、移動体が停止したときに、定電流電源を起動させて充電対象セルに電流を供給するので、セルの内部抵抗や化学反応に起因する計測誤差を解消することが可能となる。これにより、高い精度でセルバランス補正を実現することが可能となる。
また、停止中にのみセルバランス補正を実施するため、大電流による充電が不要となり、装置の大型化を回避することができる。
According to the cell balance device, method and program of the present invention, when the moving body stops, the constant current power source is activated to supply the current to the charging target cell, so that the measurement is caused by the internal resistance or chemical reaction of the cell. It becomes possible to eliminate the error. Thereby, cell balance correction can be realized with high accuracy.
In addition, since the cell balance correction is performed only while the vehicle is stopped, charging with a large current is not necessary, and an increase in the size of the apparatus can be avoided.
以下、本発明のセルバランス装置の一実施形態について、図面を参照して説明する。   Hereinafter, an embodiment of a cell balance device of the present invention will be described with reference to the drawings.
〔第1の実施形態〕
図1は、本発明の第1の実施形態に係るセルバランス装置の構成図である。
図1に示すように、本実施形態のセルバランス装置は、複数のセル10が直列に接続された複数のモジュール11(ここでは、一例として、K番目とK+1番目に接続されているモジュールについて図示している)を直列に接続して構成される組電池のセル間の残容量を均等化するものである。ここで、セル10としては、例えば、リチウムイオン電池などの二次電池やキャパシタ、二重層コンデンサなどが挙げられる。
本実施形態のセルバランス装置は、定電流源20と、電圧センサ30と、電圧監視部40とを備えて構成されている。定電流源20及び電圧監視部40は、上記モジュール11毎にそれぞれ1つずつ設けられている。電圧センサ30は、組電池を構成する全てのセル10に対応して1つずつ設けられている。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a configuration diagram of a cell balance device according to a first embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 1, the cell balance device of this embodiment includes a plurality of modules 11 in which a plurality of cells 10 are connected in series (here, as an example, the modules connected to the Kth and K + 1th modules are illustrated. The remaining capacity between the cells of the battery pack constituted by connecting the two in series is equalized. Here, examples of the cell 10 include a secondary battery such as a lithium ion battery, a capacitor, and a double layer capacitor.
The cell balance device of this embodiment includes a constant current source 20, a voltage sensor 30, and a voltage monitoring unit 40. One constant current source 20 and one voltage monitoring unit 40 are provided for each module 11. One voltage sensor 30 is provided corresponding to all the cells 10 constituting the assembled battery.
上記定電流源20は、スイッチング素子60を介して、対応するモジュール11を構成する各セル10と接続されている。定電流源20は、例えば、図2又は図3に示すように、増幅器(アンプ)、定電圧素子、トランジスタなどを用いて構成され、電流値を一定に制御して、セルに供給する。なお、定電流源20の具体的な構成例については、上記例に限られず、実装に応じて当業者が適宜設計することができるものである。例えば、上記例以外にも、電池充電制御用の専用ICを用いて構成することも可能である。
定電流源20は、図1に示した絶縁型DC/DCコンバータ50を介して組電池と接続され、この組電池から駆動電力の供給を受けている。具体的には、組電池の電圧は、絶縁型DC/DCコンバータ50により、所定の電圧に降圧されて、定電流源20に供給される。
The constant current source 20 is connected to each cell 10 constituting the corresponding module 11 via the switching element 60. For example, as shown in FIG. 2 or FIG. 3, the constant current source 20 is configured by using an amplifier, a constant voltage element, a transistor, and the like, and supplies a current to a cell by controlling the current value to be constant. Note that the specific configuration example of the constant current source 20 is not limited to the above example, and can be appropriately designed by those skilled in the art according to the mounting. For example, in addition to the above example, a dedicated IC for battery charge control can be used.
The constant current source 20 is connected to the assembled battery via the insulation type DC / DC converter 50 shown in FIG. 1, and receives driving power from the assembled battery. Specifically, the voltage of the assembled battery is stepped down to a predetermined voltage by the insulated DC / DC converter 50 and supplied to the constant current source 20.
電圧センサ30は、各セル10の電圧値を計測し、この電圧値をそのセルが属するモジュール11に対応して設けられている電圧監視部40に出力する。
電圧監視部40は、CPUや他の電圧比較回路を持つ1または複数の論理回路で構成されている。電圧監視部40は、電圧センサ30からセル電圧値を取得し、モジュール11を構成するセル10の電圧値を比較して、後述する所定の条件に従って、定電流源20を起動する起動信号を出力するとともに、スイッチング素子に対して切替信号を出力する。
具体的には、電圧監視部40は、電圧センサ30から取得したそれぞれの電圧値を比較して、最高電圧のセルよりも電圧値が設定値以上低いセルを選定し、選定したセルの中で最も電圧値の低いセルを充電対象セルとして特定する機能(セル特定手段)と、充電対象セルとして特定した充電対象セルと定電流源20との間に設けられているスイッチング素子60を作動(オン)させることにより、定電流源20から充電対象セルに対して電流を供給させる機能(制御手段)とを備えている。
The voltage sensor 30 measures the voltage value of each cell 10 and outputs the voltage value to the voltage monitoring unit 40 provided corresponding to the module 11 to which the cell belongs.
The voltage monitoring unit 40 is composed of one or more logic circuits having a CPU and other voltage comparison circuits. The voltage monitoring unit 40 acquires the cell voltage value from the voltage sensor 30, compares the voltage value of the cell 10 constituting the module 11, and outputs an activation signal for activating the constant current source 20 according to a predetermined condition described later. In addition, a switching signal is output to the switching element.
Specifically, the voltage monitoring unit 40 compares the respective voltage values acquired from the voltage sensor 30 and selects a cell whose voltage value is lower than a set value by a value that is lower than the highest voltage cell. Activates (turns on) the switching element 60 provided between the function (cell identification means) that identifies the cell with the lowest voltage value as the cell to be charged and the charging target cell identified as the cell to be charged and the constant current source 20 ) To supply a current to the charging target cell from the constant current source 20 (control means).
次に、本実施形態に係るセルバランス装置の動作について説明する。
まず、組電池は、HEV(Hybrid Electric Vehicles;ハイブリッド電気自動車)や、電動フォークリフト等の移動体に搭載され、移動体の走行用モータの駆動電源として利用される。そして、本実施形態に係るセルバランス装置は、この組電池とともに、移動体に搭載され、この移動体の停止時において、残容量の少ない所定のセルに対して電流を補給することにより、組電池を構成する全てのセルの残容量の均等化を図るものである。
本実施形態では、組電池を構成するモジュール11ごとに、残容量の均等化が行われる。ここでは、複数のモジュールが直列に接続されている組電池において、K+1番目に接続されているモジュール11を例にあげ、セルバランス装置の動作について説明する。
まず、移動体の停止時において、各セル10に対応して設けられた電圧センサ30により、セル電圧が計測され、この電圧計測値が当該モジュール11に対応して設けられている電圧監視部40に入力される。ここで、移動体が停止したか否かは、例えば、組電池に流れる電流がゼロになったか否か、或いは、イグニッションキーの操作などに基づいて判定される。
Next, the operation of the cell balance device according to this embodiment will be described.
First, the assembled battery is mounted on a moving body such as an HEV (Hybrid Electric Vehicle) or an electric forklift, and is used as a driving power source for a traveling motor of the moving body. Then, the cell balance device according to the present embodiment is mounted on the moving body together with the assembled battery, and when the moving body stops, the assembled battery is replenished with current to a predetermined cell with a small remaining capacity. Is intended to equalize the remaining capacity of all cells.
In this embodiment, the remaining capacity is equalized for each module 11 constituting the assembled battery. Here, in an assembled battery in which a plurality of modules are connected in series, the module 11 connected in the (K + 1) th order will be described as an example, and the operation of the cell balance device will be described.
First, when the moving body is stopped, the cell voltage is measured by the voltage sensor 30 provided corresponding to each cell 10, and this voltage measurement value is provided corresponding to the module 11. Is input. Here, whether or not the moving body has stopped is determined based on, for example, whether or not the current flowing through the assembled battery has become zero, or the operation of an ignition key.
電圧監視部40は、入力された当該モジュール11に属する全てのセル10の電圧値を比較し、この中から最高電圧のセルより所定値(例えば、25mV)以上電圧が低いセル10を選定する。この結果、選定されたセルが1つであれば、このセルを充電対象セルとして特定する。そして、この充電対象セル10に対応するスイッチング素子60をオンすることにより、充電対象セルと定電流源20とを接続し、その後、定電流源20に対して起動信号を出力することにより、定電流源20を起動させる。
この結果、充電対象セルには、定電流源20から電流が供給され、他のセルとの残容量の差(電圧差)が除々に解消される。電圧監視部40は、充電対象セルの電圧値と最高電圧値との電圧差が15mV以下になった時点で、電流供給を停止させる。
The voltage monitoring unit 40 compares the input voltage values of all the cells 10 belonging to the module 11 and selects a cell 10 having a voltage lower than a highest voltage cell by a predetermined value (for example, 25 mV) from among the cells. As a result, if there is one selected cell, this cell is specified as a charge target cell. Then, by turning on the switching element 60 corresponding to the charging target cell 10, the charging target cell and the constant current source 20 are connected, and then a start signal is output to the constant current source 20, whereby the constant current source 20 is output. The current source 20 is activated.
As a result, a current is supplied to the charging target cell from the constant current source 20, and the difference in remaining capacity (voltage difference) from other cells is gradually eliminated. The voltage monitoring unit 40 stops the current supply when the voltage difference between the voltage value of the charging target cell and the maximum voltage value becomes 15 mV or less.
一方、最高電圧のセル10より25mV(ミリボルト)以上電圧が低いセル10がモジュール11内に複数存在した場合、電圧監視部40は、各モジュール内で順次最も電圧値が低いセル10を充電対象セルとして特定し、この充電対象セルに対応するスイッチング素子60をオンさせることにより、定電流源20と充電対象セルとを接続させる。これにより、定電流源20から充放電セルへ電流が流れ、充放電セルの電圧値は除々に上昇する。電圧監視部40は、充電対象セルの電圧値と最高電圧値との電圧差が15mV以下になった時点で、このセルへの電流供給を停止させる。続いて、この時点で、最も電圧値が低いセルを充電対象セルとして特定し、このセルに対して、上述と同様に定電流源20からの電流供給を開始させる。
そして、上記定電流源からの電流供給は、当該モジュール11内から最高電圧のセルより25mV以上電圧が低いセルがなくなるまで、或いは、移動体が走行を開始するまで繰り返し行われることとなる。
On the other hand, when there are a plurality of cells 10 having a voltage of 25 mV (millivolt) or more lower than the highest voltage cell 10 in the module 11, the voltage monitoring unit 40 sequentially selects the cell 10 having the lowest voltage value in each module. And the constant current source 20 and the charging target cell are connected by turning on the switching element 60 corresponding to the charging target cell. Thereby, a current flows from the constant current source 20 to the charge / discharge cell, and the voltage value of the charge / discharge cell gradually increases. The voltage monitoring unit 40 stops the current supply to the cell when the voltage difference between the voltage value of the charging target cell and the maximum voltage value becomes 15 mV or less. Subsequently, at this time, the cell having the lowest voltage value is specified as the charging target cell, and the current supply from the constant current source 20 is started for this cell as described above.
The current supply from the constant current source is repeated until there is no cell having a voltage of 25 mV or more lower than that of the highest voltage cell in the module 11 or until the moving body starts running.
以上述べたように、本実施形態に係るセルバランス装置によれば、以下の効果を奏する。
第1に、移動体の停止中に検出されたセル電圧に基づいて、充電が必要な充電対象セルを特定して、セルの残容量の均等化を実施するため、接触抵抗やセル内部インピーダンスによる電圧計測誤差が生じず、精度の高い電圧値を測定することが可能となる。これにより、各セルの残容量を高い精度で均等化することができる。更に、移動体の停止中に充電を実施することにより、比較的長時間にわたりゆっくりと充電を行うことが可能となるので、小さい電流値による充電電流により充電を行うことができる。これにより、セルバランス装置の大型化を回避することが可能となる。
第2に、モジュール毎に定電流源20を設置するため、定電流源20の設置数を少なくでき、製造コストを大幅に削減することができる。
As described above, the cell balance device according to the present embodiment has the following effects.
First, based on the cell voltage detected while the moving body is stopped, the charging target cell that needs to be charged is identified and the remaining capacity of the cell is equalized. A voltage measurement error does not occur, and a highly accurate voltage value can be measured. Thereby, the remaining capacity of each cell can be equalized with high accuracy. Furthermore, since charging can be performed slowly over a relatively long time by performing charging while the moving body is stopped, charging can be performed with a charging current with a small current value. This makes it possible to avoid an increase in the size of the cell balance device.
Second, since the constant current source 20 is installed for each module, the number of constant current sources 20 can be reduced, and the manufacturing cost can be greatly reduced.
〔第2の実施形態〕
次に、本発明の第2の実施形態に係るセルバランス装置について説明する。
上述した第1の実施形態に係るセルバランス装置では、各電圧監視部40が各モジュールを構成する各セルの残容量の均等化をそれぞれ個別に行っていた。
これに対して、本実施形態に係るセルバランス装置では、図4に示すように、各モジュール11にそれぞれ設けられた電圧監視部40が、情報伝達媒体70を介してそれぞれ接続される構成をとる。
[Second Embodiment]
Next, a cell balance device according to a second embodiment of the present invention will be described.
In the cell balance device according to the first embodiment described above, each voltage monitoring unit 40 individually equalizes the remaining capacity of each cell constituting each module.
On the other hand, in the cell balance device according to the present embodiment, as shown in FIG. 4, the voltage monitoring units 40 provided in the respective modules 11 are respectively connected via the information transmission medium 70. .
以下、本実施形態に係るセルバランス装置の動作について説明する。
まず、各モジュール11に対応して設けられた電圧監視部40は、電圧センサ30から各セルの電圧計測値を取得すると、これら電圧計測値を保有するとともに、他の電圧監視部40に対して、これら電圧計測値を情報伝達媒体70を介して送信する。この情報の送受信を各電圧監視部40がそれぞれ実行することにより、各電圧監視部40は、組電池を構成する全てのセルの電圧計測値を取得する。
電圧監視部40は、組電池を構成する全てのセルの電圧計測値の中から最高電圧値を抽出する。続いて、自己が属するモジュール11内のセルにおいて、この最高電圧値に対して所定値(例えば、25mV)以上、電圧値が低いセルを選定し、選定したセルに対して順次、上述した第1の実施形態に係るセルバランス装置と同様に、定電流源20から電流の供給を行うことにより、各セルの残容量の均等化を図る。
Hereinafter, the operation of the cell balance device according to the present embodiment will be described.
First, when the voltage monitoring unit 40 provided corresponding to each module 11 acquires the voltage measurement value of each cell from the voltage sensor 30, the voltage monitoring unit 40 holds these voltage measurement values and also controls the other voltage monitoring units 40. These voltage measurement values are transmitted through the information transmission medium 70. Each voltage monitoring unit 40 executes transmission / reception of this information, whereby each voltage monitoring unit 40 acquires voltage measurement values of all cells constituting the assembled battery.
The voltage monitoring unit 40 extracts the maximum voltage value from the voltage measurement values of all the cells constituting the assembled battery. Subsequently, in the cell in the module 11 to which the self belongs, a cell having a voltage value lower than a predetermined value (for example, 25 mV) with respect to the maximum voltage value is selected, and the first cell described above is sequentially applied to the selected cell. Similarly to the cell balance device according to the embodiment, by supplying current from the constant current source 20, the remaining capacity of each cell is equalized.
以上述べたように、本実施形態に係るセルバランス装置によれば、組電池を構成する全てのセルの中から最高電圧値のセルを抽出し、この最高電圧値を基準として、充電を行うべきセルを選定し、選定したセルに対して順次充電を行うので、モジュール11間における残容量のバラツキまでも解消させることが可能となる。これにより、組電池全体としての残容量の均等化を実現させることができる。   As described above, according to the cell balance device of the present embodiment, the cell having the highest voltage value is extracted from all the cells constituting the assembled battery, and charging should be performed based on the highest voltage value. Since the cells are selected and the selected cells are charged sequentially, it is possible to eliminate the variation in the remaining capacity between the modules 11. Thereby, equalization of the remaining capacity as the whole assembled battery can be realized.
〔第3の実施形態〕
次に、本発明の第3の実施形態に係るセルバランス装置について説明する。
本実施形態に係るセルバランス装置では、図4に示した第2の実施形態に係るセルバランス装置において、定電流源20の電流値を可変とする。
具体的には、図5に示すように、電圧監視部40に、定電流源20の電流値の変更を手動で行えるような定電流設定器80を付加する。そして、電圧監視部40は、定電流源20に対して起動信号を出力する際に、定電流設定器80により設定された電流値に基づく電流値指令を付加して出力する。これにより、起動信号を受けた定電流源20は、電流値指令に基づく電流値の電流を充電対象セルに供給する。
以上述べたように、本実施形態に係るセルバランス装置によれば、定電流源20の電流値を可変にすることにより、セルの残容量のばらつきなどに応じた適切な電流値でセルに対して電流を供給することが可能となるので、均等化の効率を高めることが可能となる。
[Third Embodiment]
Next, a cell balance device according to a third embodiment of the present invention will be described.
In the cell balance device according to this embodiment, the current value of the constant current source 20 is variable in the cell balance device according to the second embodiment shown in FIG.
Specifically, as shown in FIG. 5, a constant current setting device 80 that can manually change the current value of the constant current source 20 is added to the voltage monitoring unit 40. When the voltage monitoring unit 40 outputs a start signal to the constant current source 20, the voltage monitoring unit 40 adds and outputs a current value command based on the current value set by the constant current setting unit 80. Thus, the constant current source 20 that has received the activation signal supplies a current having a current value based on the current value command to the charging target cell.
As described above, according to the cell balance device according to the present embodiment, the current value of the constant current source 20 is made variable so that the cell can be supplied with an appropriate current value according to the variation in the remaining capacity of the cell. Therefore, it is possible to increase the efficiency of equalization.
なお、上述したように、手動で電流値を設定する手法のほか、例えば、電圧監視部40に、適切な電流値指令を出力するための定電流設定機能を付加し、これにより、自動的に電流値の設定を行うように構成しても良い。
この場合、電圧監視部40は、セルの状態と推定停止時間とに応じて、定電流現20の電流値を設定する。例えば、推定停止時間が長いほど、電流値を小さく設定し、セルの状態、例えば、残容量のばらつきが大きいほど、電流値を大きく設定する。
充電電流は、できるだけ小さく設定することが好ましいため、電圧監視部40は、推定停止時間において、残容量の均等化を終了できる最小の電流値に定電流源20の電流値を設定する。
As described above, in addition to the method of manually setting the current value, for example, a constant current setting function for outputting an appropriate current value command is added to the voltage monitoring unit 40, thereby automatically The current value may be set.
In this case, the voltage monitoring unit 40 sets the current value of the constant current 20 according to the state of the cell and the estimated stop time. For example, the current value is set to be smaller as the estimated stop time is longer, and the current value is set to be larger as the variation of the cell state, for example, the remaining capacity is larger.
Since it is preferable to set the charging current as small as possible, the voltage monitoring unit 40 sets the current value of the constant current source 20 to the minimum current value at which the equalization of the remaining capacity can be completed during the estimated stop time.
上記推定停止時間は、例えば、今までの走行状態に基づいて推定することが可能である。具体的には、車両の停止時間を毎回保持しておき、今までの平均停止時間を推定停止時間として採用することが可能である。
ここで、「車両の停止時間」は、信号待ちなどにより車両が停止している期間、つまり、停止している時間が比較的短い場合と、車両を駐車してから次回車両を走行させるまでの期間、つまり、停止している時間が比較的長い場合とに大別される。
これは、例えば、イグニッションキーがオンになっている場合と、オフになっている場合とで区別することができる。そこで、イグニッションキーがオンになっている場合と、オフになっている場合とで、2つのモードを設け、イグニッションキーのオンオフに応じて、採用する推定停止時間を分けるようにするとよい。これにより、信号待ちによる停止であるにもかかわらず、長い推定時間が採用されることにより、適切でない電流値が設定されることを回避することができる。
The estimated stop time can be estimated based on, for example, the traveling state so far. Specifically, it is possible to hold the stop time of the vehicle every time and adopt the average stop time so far as the estimated stop time.
Here, the “vehicle stop time” is a period during which the vehicle is stopped due to a signal waiting or the like, that is, when the stop time is relatively short, and after the vehicle is parked until the next vehicle is run. It is roughly divided into a period, that is, a case where the stop time is relatively long.
This can be distinguished, for example, between when the ignition key is on and when it is off. Therefore, it is preferable to provide two modes for the case where the ignition key is turned on and the case where the ignition key is turned off, and to divide the estimated stop time to be adopted depending on whether the ignition key is turned on or off. As a result, it is possible to avoid setting an inappropriate current value by adopting a long estimated time in spite of the stop due to signal waiting.
以上述べたように、電圧監視部40が、組電池を構成する前記セルの状態(例えば、劣化状態)と推定停止時間とに基づいて、自動的に定電流源20の電流値を設定することにより、組電池の状態に応じた適切な電流値の電流により、セル間の残容量の均等化を図ることが可能となる。
また、この手法によれば、移動体の走行状態に追随して電流値を変化させることができるので、適切な電流値において充電を実現させることが可能となる。
As described above, the voltage monitoring unit 40 automatically sets the current value of the constant current source 20 based on the state of the cells constituting the assembled battery (for example, the deterioration state) and the estimated stop time. Accordingly, it is possible to equalize the remaining capacity between the cells with a current having an appropriate current value according to the state of the assembled battery.
Further, according to this method, the current value can be changed following the traveling state of the moving body, so that charging can be realized at an appropriate current value.
〔第4の実施形態〕
次に、第4の実施形態に係るセルバランス装置について説明する。
本実施形態に係るセルバランス装置は、図6に示すように、上述した第2の実施形態に係るセルバランス装置において、電圧監視部40がタイマ90を更に備えている。電圧監視部40は、移動体が停止した時点で、タイマ90を起動させ、予め設定されている所定時間経過後に、電圧センサ30からそれぞれの電圧値を取得し、取得したこれらの電圧値を比較して、充電対象セルを特定する。そして、この充電対象セルに対して、定電流源20から電流を供給する。
[Fourth Embodiment]
Next, a cell balance device according to a fourth embodiment will be described.
As shown in FIG. 6, in the cell balance device according to the present embodiment, the voltage monitoring unit 40 further includes a timer 90 in the cell balance device according to the second embodiment described above. The voltage monitoring unit 40 starts the timer 90 when the moving body stops, acquires each voltage value from the voltage sensor 30 after a predetermined time elapses, and compares these acquired voltage values. Then, the charging target cell is specified. A current is supplied from the constant current source 20 to the charging target cell.
組電池を構成するセルは、化学反応を利用して電力を充放電するリチウムイオン電池などが一般的に採用されている。このようなセルでは、電流が流れなくなった後においても、セル内部の化学反応の影響により、セル間電圧が変化する。つまり、電流が流れなくなった後において、セルの電圧が一定値に落ち着くまでに時間がかかる。
本実施形態に係るセルバランス装置では、移動体が停止した直後に、セル電圧を取得するのではなく、移動体が停止した時点から所定時間経過後に、電圧センサからセル電圧を取得し、この取得したセル電圧に基づいて充電を行う充電対象セルを特定する。そして、特定した充放電対象セルに対して、定電流源からの充電を行う。
このように、セルの状態が安定した後のセル電圧に基づいて充電対象セルを特定するので、化学反応の影響による計測誤差を解消することができる。これにより、残容量(セル電圧)を正確に検出することができるので、セルの残容量の均等化を高い精度で実現させることが可能となる。
As a cell constituting the assembled battery, a lithium ion battery that charges and discharges electric power by using a chemical reaction is generally employed. In such a cell, even after the current stops flowing, the inter-cell voltage changes due to the influence of a chemical reaction inside the cell. That is, it takes time for the cell voltage to settle to a constant value after the current stops flowing.
In the cell balance device according to the present embodiment, the cell voltage is not acquired immediately after the moving body stops, but the cell voltage is acquired from the voltage sensor after a predetermined time has elapsed since the moving body stopped, and this acquisition is performed. A charging target cell to be charged is specified based on the cell voltage. And charging from a constant current source is performed with respect to the specified charging / discharging object cell.
Thus, since the charge target cell is specified based on the cell voltage after the cell state is stabilized, the measurement error due to the influence of the chemical reaction can be eliminated. As a result, the remaining capacity (cell voltage) can be accurately detected, so that the equalization of the remaining capacity of the cells can be realized with high accuracy.
なお、上述したタイマ90による手法のほか、例えば、各セルの電圧変化率が所定値以下となった場合に、そのときの電圧値に基づいて、充電対象セルの特定を行うようにしても良い。具体的には、電圧監視部40が、各電圧センサ30から取得した各セルの電圧値に基づいて、各セルの電圧変化率を算出し、全てのセルの電圧変化率が所定値以下となった場合に、セルの状態が安定したと判断して、このときの電圧値に基づいて充電対象セルの特定を行う。
このように、電圧変化率をモニタすることにより、セルの状態をより正確に把握することが可能となる。これにより、化学反応によるセル電圧などの測定誤差を更に低減させることが可能となり、セルの残容量の均等化をより高い精度で実現させることが可能となる。
なお、各セルの電圧変化率に代わって、組電池の電圧変化率、各モジュールの電圧変化率を利用するようにしても良い。
In addition to the method using the timer 90 described above, for example, when the voltage change rate of each cell becomes a predetermined value or less, the cell to be charged may be specified based on the voltage value at that time. . Specifically, the voltage monitoring unit 40 calculates the voltage change rate of each cell based on the voltage value of each cell acquired from each voltage sensor 30, and the voltage change rate of all the cells becomes a predetermined value or less. In this case, it is determined that the state of the cell is stable, and the charging target cell is specified based on the voltage value at this time.
Thus, by monitoring the voltage change rate, it becomes possible to grasp the state of the cell more accurately. As a result, measurement errors such as cell voltage due to chemical reaction can be further reduced, and equalization of the remaining capacity of the cell can be realized with higher accuracy.
Instead of the voltage change rate of each cell, the voltage change rate of the assembled battery and the voltage change rate of each module may be used.
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
第1に、電圧監視部40は実装に応じて適宜所定数設けられるものであり、具体的には、各モジュールに対応して設けるか、すべてのモジュールの電圧を集中して監視制御すべく当該装置に1つ設けること、つまり、組電池に対して1つ設けることが考えられる。
第2に、定電流源20は、図7に示すように、各セルに対応してそれぞれ設けるようにしても良い。つまり、1つのセル10に対して1つの定電流源20を設けるようにしても良い。このような構成によれば、スイッチング素子60が不要となるので、スイッチング素子の切り替えによる時間的ロスを解消することが可能となる。これにより、均一化を迅速に行うことができる。
As mentioned above, although embodiment of this invention was explained in full detail with reference to drawings, the specific structure is not restricted to this embodiment, The design change etc. of the range which does not deviate from the summary of this invention are included.
First, a predetermined number of voltage monitoring units 40 are provided as appropriate according to mounting. Specifically, the voltage monitoring unit 40 is provided corresponding to each module, or the voltage monitoring unit 40 is configured to monitor and control all the modules in a concentrated manner. It is conceivable to provide one for the device, that is, one for the assembled battery.
Second, the constant current source 20 may be provided corresponding to each cell, as shown in FIG. That is, one constant current source 20 may be provided for one cell 10. According to such a configuration, since the switching element 60 is not necessary, it is possible to eliminate a time loss due to switching of the switching element. Thereby, uniformization can be performed quickly.
第3に、定電流源20は、駆動電力の供給を上記組電池から受ける場合のほか、例えば、モジュール内の電池又は所定の外部電源装置から電力の供給を受けるようにしても良い。このように、外部電源装置から定電流源の駆動電源の供給を受けることにより、組電池の電力を減少させることなく、セルの残容量の均等化を図ることが可能となる。なお、外部電源装置は、セルバランス装置に内蔵しても良いし、外部に備えてもよい。   Third, the constant current source 20 may receive power from, for example, a battery in a module or a predetermined external power supply, in addition to receiving driving power from the assembled battery. Thus, by receiving the supply of the driving power of the constant current source from the external power supply device, it becomes possible to equalize the remaining capacity of the cells without reducing the power of the assembled battery. The external power supply device may be built in the cell balance device or provided outside.
第4に、電圧監視部40は、例えば、図示しないCPU(中央演算装置)、ROM(Read
Only Memory)、RAM(Random Access Memory)等により構成されていても良い。この場合、電圧監視部40が上述したような各種機能を実現するための一連の処理の過程は、プログラムの形式でROM等に記録されており、このプログラムをCPUがRAM等に読み出して、情報の加工・演算処理を実行することにより、後述の各種機能が実現される。
第5に、絶縁型DC/DCコンバータ50に代わって、AC/DCコンバータを用いるようにしても良い。また、AC/DCコンバータに代わって、トランスを用いるようにしても良い。
Fourth, the voltage monitoring unit 40 includes, for example, a CPU (Central Processing Unit), ROM (Read
It may be configured by only memory (RAM), random access memory (RAM), or the like. In this case, a series of processes for realizing the various functions as described above by the voltage monitoring unit 40 is recorded in a ROM or the like in the form of a program, and the CPU reads the program into the RAM or the like to read information. By executing the processing / calculation processing, various functions described later are realized.
Fifth, instead of the insulated DC / DC converter 50, an AC / DC converter may be used. Further, a transformer may be used instead of the AC / DC converter.
本発明の第1の実施形態に係るセルバランス装置の構成図である。It is a lineblock diagram of the cell balance device concerning a 1st embodiment of the present invention. 図1に示した定電流源の一構成例を示す図である。It is a figure which shows one structural example of the constant current source shown in FIG. 図1に示した定電流源の一構成例を示す図である。It is a figure which shows one structural example of the constant current source shown in FIG. 本発明の第2の実施形態に係るセルバランス装置の構成図である。It is a block diagram of the cell balance apparatus which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施形態に係るセルバランス装置の構成図である。It is a block diagram of the cell balance apparatus which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4の実施形態に係るセルバランス装置の構成図である。It is a block diagram of the cell balance apparatus which concerns on the 4th Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係るセルバランス装置の変形例を示す図である。It is a figure which shows the modification of the cell balance apparatus which concerns on one Embodiment of this invention.
符号の説明Explanation of symbols
10 セル
11 モジュール
20 定電流源
30 電圧センサ
40 電圧監視部
60 スイッチング素子
70 情報伝達媒体
80 定電流設定器
90 タイマ
10 cell 11 module 20 constant current source 30 voltage sensor 40 voltage monitoring unit 60 switching element 70 information transmission medium 80 constant current setter 90 timer

Claims (13)

  1. 移動体の駆動電源用の組電池に使用され、複数のセルが直列に接続されて構成される前記組電池の前記セル間の残容量を均等化するセルバランス装置であって、
    定電流源と、
    各セルの電圧値を検出する電圧センサと、
    前記移動体の停止中において、前記電圧センサから各セルの電圧値を取得し、これら電圧値に基づいて、電流を補充する充電対象セルを特定するセル特定手段と、
    前記移動体の停止中において、前記セル特定手段により特定された前記充電対象セルに対して、前記定電流源から電流を供給させる制御手段と
    有し、
    前記セル特定手段は、前記移動体の停止後におけるセルの電圧又は組電池の電圧をモニタし、セルの電圧又は組電池の電圧の時間変化率が所定値以下になった時点或いはその後に、前記電圧センサから各セルの電圧値を取得し、これら電圧値に基づいて、電流を補充する充電対象セルを特定するセルバランス装置。
    A cell balance device for equalizing a remaining capacity between the cells of the assembled battery, which is used in an assembled battery for a driving power source of a moving body, and a plurality of cells are connected in series,
    A constant current source;
    A voltage sensor for detecting the voltage value of each cell;
    While the moving body is stopped, a cell specifying means for acquiring a voltage value of each cell from the voltage sensor and specifying a charging target cell for replenishing current based on the voltage value;
    Control means for supplying current from the constant current source to the charging target cell specified by the cell specifying means while the moving body is stopped ;
    The cell specifying means monitors the voltage of the cell or the battery pack after the mobile unit is stopped, and when the time change rate of the cell voltage or the battery pack voltage becomes a predetermined value or less, or after A cell balance device that acquires a voltage value of each cell from a voltage sensor and identifies a charging target cell to be supplemented with current based on the voltage value .
  2. 前記セル特定手段は、前記電圧センサから取得した各セルの電圧値を比較して、最高電圧のセルよりも電圧値が設定値以上低いセルの中で、最も電圧値が低いセルを充電対象セルとして特定する請求項1に記載のセルバランス装置。   The cell specifying means compares the voltage value of each cell acquired from the voltage sensor, and selects the cell with the lowest voltage value among the cells whose voltage value is lower than the maximum voltage cell by the set value. The cell balance device according to claim 1 specified as follows.
  3. 前記定電流源は、前記組電池を構成する各セルにそれぞれ対応して設けられており、
    前記制御手段は、前記充電対象セルに対応する前記定電流源を起動させることにより、前記定電流源から前記充電対象セルに電流を供給させる請求項1又は請求項2に記載のセルバランス装置。
    The constant current source is provided corresponding to each cell constituting the assembled battery,
    3. The cell balance device according to claim 1, wherein the control unit causes a current to be supplied from the constant current source to the charging target cell by activating the constant current source corresponding to the charging target cell.
  4. 前記組電池は、複数のセルを有する複数のモジュールに分割されており、
    前記モジュール毎に、前記定電流源、前記セル特定手段、及び前記制御手段がそれぞれ設けられ、
    前記定電流源は、スイッチング手段を介して前記セルのそれぞれと接続されており、
    前記セル特定手段は、前記モジュールを構成する各セルの電圧値を比較して、最高電圧のセルよりも電圧値が設定値以上低いセルの中で、最も電圧値が低いセルを充電対象セルとして特定し、
    前記制御手段は、前記移動体の停止中において、前記セル特定手段により特定された前記充電対象セルと前記定電流源とを接続する前記スイッチング手段を作動させることにより、前記定電流源から電流を供給させる請求項1に記載のセルバランス装置。
    The assembled battery is divided into a plurality of modules having a plurality of cells,
    For each module, the constant current source, the cell specifying unit, and the control unit are provided,
    The constant current source is connected to each of the cells via switching means;
    The cell identification means compares the voltage value of each cell constituting the module, and among the cells whose voltage value is lower than a set value by a value higher than the highest voltage cell, the cell having the lowest voltage value is set as the charging target cell. Identify,
    The control unit activates the switching unit that connects the charging target cell specified by the cell specifying unit and the constant current source while the moving body is stopped, thereby supplying current from the constant current source. The cell balance device according to claim 1 to be supplied.
  5. 前記モジュール毎に対応して設けられている前記セル特定手段は、相互にセルの電圧値を送受信して、前記組電池を構成する全セルの中における最高電圧値を特定し、前記最高電圧値よりも電圧値が所定値以上低いセルを自己のモジュールの中から選定し、選定した前記セルのうち、最も低いセルを充電対象セルとして特定する請求項4に記載のセルバランス装置。   The cell specifying means provided corresponding to each module transmits and receives the voltage value of each cell, specifies the highest voltage value among all the cells constituting the assembled battery, and the highest voltage value The cell balance device according to claim 4, wherein a cell having a voltage value lower than a predetermined value is selected from its own module, and the lowest cell among the selected cells is specified as a charge target cell.
  6. 前記定電流源は、前記モジュール内の電池から駆動電力の供給を受ける請求項1から請求項5のいずれかの項に記載のセルバランス装置。   The cell constant device according to any one of claims 1 to 5, wherein the constant current source is supplied with driving power from a battery in the module.
  7. 前記定電流源は、前記組電池から駆動電力の供給を受ける請求項1から請求項5のいずれかの項に記載のセルバランス装置。   The cell balance device according to any one of claims 1 to 5, wherein the constant current source is supplied with driving power from the assembled battery.
  8. 前記定電流源は、所定の外部電源装置から駆動電力の供給を受ける請求項1から請求項5のいずれかの項に記載のセルバランス装置。   The cell balance device according to any one of claims 1 to 5, wherein the constant current source is supplied with driving power from a predetermined external power supply device.
  9. 前記定電流源の電流値は可変である請求項1から請求項8のいずれかの項に記載のセルバランス装置。   The cell balance device according to any one of claims 1 to 8, wherein a current value of the constant current source is variable.
  10. 前記制御手段は、前記組電池を構成する前記セルの状態と推定停止時間とに基づいて、前記定電流源から供給する電流値を変化させる請求項1から請求項9のいずれかの項に記載のセルバランス装置。   The said control means changes the electric current value supplied from the said constant current source based on the state and estimated stop time of the said cell which comprises the said assembled battery, The statement in any one of Claims 1-9 Cell balance device.
  11. 複数のセルが直列に接続されて構成され、移動体の駆動電源として使用される組電池と、前記組電池の前記セル間の残容量を均等化するセルバランス装置とを備え、
    前記セルバランス装置は、
    定電流源と、
    各セルの電圧値を検出する電圧センサと、
    前記移動体の停止中において、前記電圧センサから各セルの電圧値を取得し、これら電圧値に基づいて、電流を補充する充電対象セルを特定するセル特定手段と、
    前記移動体の停止中において、前記セル特定手段により特定された前記充電対象セルに対して、前記定電流源から電流を供給させる制御手段と
    有し、
    前記セル特定手段は、前記移動体の停止後におけるセルの電圧又は組電池の電圧をモニタし、セルの電圧又は組電池の電圧の時間変化率が所定値以下になった時点或いはその後に、前記電圧センサから各セルの電圧値を取得し、これら電圧値に基づいて、電流を補充する充電対象セルを特定する蓄電装置。
    A battery pack comprising a plurality of cells connected in series and used as a driving power source for a moving body, and a cell balance device for equalizing the remaining capacity between the cells of the battery pack,
    The cell balance device includes:
    A constant current source;
    A voltage sensor for detecting the voltage value of each cell;
    While the moving body is stopped, a cell specifying means for acquiring a voltage value of each cell from the voltage sensor and specifying a charging target cell for replenishing current based on the voltage value;
    Control means for supplying current from the constant current source to the charging target cell specified by the cell specifying means while the moving body is stopped ;
    The cell specifying means monitors the voltage of the cell or the battery pack after the mobile unit is stopped, and when the time change rate of the cell voltage or the battery pack voltage becomes a predetermined value or less, or after A power storage device that acquires a voltage value of each cell from a voltage sensor and identifies a charging target cell that is supplemented with current based on the voltage value .
  12. 移動体の駆動電源用の組電池に使用され、複数のセルが直列に接続されて構成される前記組電池の前記セル間の残容量を均等化するセルバランス方法であって、
    前記移動体の停止中において、各セルの電圧値を検出する第1過程と
    検出した前記各セルの電圧値に基づいて、電流を補充する充電対象セルを特定する第2過程と
    前記移動体の停止中において、特定した前記充電対象セルに対して、定電流源から電流を供給させる第3過程と
    を有し、
    前記第2過程では、前記移動体の停止後におけるセルの電圧又は組電池の電圧をモニタし、セルの電圧又は組電池の電圧の時間変化率が所定値以下になった時点或いはその後に、前記電圧センサから各セルの電圧値を取得し、これら電圧値に基づいて、電流を補充する充電対象セルを特定するセルバランス方法。
    A cell balance method for equalizing a remaining capacity between the cells of the assembled battery, which is used in an assembled battery for a driving power source of a moving body, and a plurality of cells are connected in series,
    A first step of detecting a voltage value of each cell while the moving body is stopped;
    Based on the detected voltage value of each of the cells, a second process of identifying a charge target cell to be supplemented with current;
    A third step of supplying a current from a constant current source to the specified charging target cell while the moving body is stopped;
    Have
    In the second step, the cell voltage or the assembled battery voltage after the moving body is stopped is monitored, and at or after the time change rate of the cell voltage or the assembled battery voltage becomes a predetermined value or less. A cell balance method for acquiring a voltage value of each cell from a voltage sensor and identifying a charge target cell to be supplemented with current based on the voltage value .
  13. 移動体の駆動電源用の組電池に使用され、複数のセルが直列に接続されて構成される前記組電池の前記セル間の残容量を均等化するセルバランス処理をコンピュータに実行させるためのセルバランスプログラムであって、
    前記移動体の停止中において、電圧センサにより検出された各セルの電圧値を取得する第1ステップと、
    取得した前記セルの電圧値に基づいて、電流を補充する充電対象セルを特定する第2ステップと、
    前記移動体の停止中において、充電対象セルに対して、定電流源から電流を供給させる第3ステップと
    有し、
    前記第2ステップでは、前記移動体の停止後におけるセルの電圧又は組電池の電圧をモニタし、セルの電圧又は組電池の電圧の時間変化率が所定値以下になった時点或いはその後に、前記電圧センサから各セルの電圧値を取得し、これら電圧値に基づいて、電流を補充する充電対象セルを特定するセルバランスプログラム。
    A cell that is used in an assembled battery for a driving power source of a moving body and causes a computer to execute a cell balance process for equalizing the remaining capacity between the cells of the assembled battery configured by connecting a plurality of cells in series A balance program,
    During stopping of the movable body, a first step of acquiring the voltage value of each cell detected by the voltage sensor,
    A second step of identifying a charge target cell to be supplemented with current based on the acquired voltage value of the cell;
    A third step of supplying current from a constant current source to the charging target cell while the moving body is stopped , and
    In the second step, the cell voltage or the assembled battery voltage after the moving body is stopped is monitored, and at or after the time change rate of the cell voltage or the assembled battery voltage becomes a predetermined value or less, A cell balance program that acquires the voltage value of each cell from a voltage sensor and specifies a charge target cell to be supplemented with current based on the voltage value .
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