JP4542675B2 - 電気自動車用組電池の電圧補正装置 - Google Patents
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- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気自動車用組電池の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ハイブリッド車、燃料電池車、純二次電池車など、電力を走行エネルギー源とする電気自動車には、複数の電池を直列接続して構成した高圧大容量の組電池が搭載される。
【０００３】
この種の組電池では、互いに直列接続されたバイパス抵抗及びバイパススイッチを電池ごとに並列接続するとともに各電池の容量を算出し、バイパススイッチを導通させることにより、各電池（又は電池ブロック）の容量を最も低容量の電池に合わせる容量均等化処理を図っている。
【０００４】
電池容量の算出には、Ｖ−Ｉ特性や電流積算やそれらの組み合わせる手法が採用される。たとえば、特開平１１−３４６４４４号公報は、電池の動作履歴により電池の開放電圧を修正して得た修正開放電圧に基づいて電池の充電状態（ＳＯＣ）を推定する方式を提案している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記電池容量算出における検出誤差に起因して、上記容量均等化処理によっても精度よく各電池の容量を均等化することが容易ではないという問題があることがわかった。
【０００６】
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、容量均等化処理を行う電気自動車用組電池において電池の容量均等化を従来より格段に高精度化することが可能な組電池の電圧補正装置を提供することをその目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、直列接続されて電気自動車用組電池を構成する多数の電池の電圧を検出する電圧検出部と、互いに直列接続されて前記各電池の両端に接続されたバイパス抵抗及びバイパススイッチと、前記各電池のＳＯＣを算出するＳＯＣ算出部と、前記バイパススイッチの導通を制御して前記各電池の容量均等化を実施するバイパススイッチ制御部と、を備える電気自動車用組電池の電圧補正装置において、各電池の電圧の時間的変動の大小を判定する電圧変動判定手段を有し、前記バイパススイッチ制御部は、前記電圧変動が大きい場合に各電池のＳＯＣのうち最小値に対して所定値以上大きいＳＯＣをもつ電池をバイパス放電させ、前記電圧変動が小さい場合に各電池の電圧のうち最小値に対して所定値以上大きい電圧をもつ電池をバイパス放電させることを特徴としている。
そして、本発明の実施態様では、前記バイパススイッチ制御部は、前記電圧変動が大きい場合に各電池のＳＯＣのうち最小のＳＯＣを抽出し、各前記ＳＯＣと前記最小のＳＯＣとの差が所定値以上大きい前記ＳＯＣをもつ電池をバイパス放電させ、前記電圧変動が小さい場合に各電池の電圧平均値のうちの最小値を抽出し、各前記電圧平均値と前記最小値との差が所定値以上大きい前記電圧平均値をもつ電池をバイパス放電させるのである。
【０００８】
本発明によれば、電池電圧の時間的変動が小さく、計測した電池電圧と容量との相関性に信頼性を期待できる場合には、電池電圧差に基づいてそれを低減するようにバイパス放電を実行するので、ＳＯＣ差に基づいてそれを低減するようにバイパス放電を実行する場合に比較して、たとえば電流積算などで生じるＳＯＣ算出誤差による各電池間の容量検出誤差により不適切なバイパス放電が実行されたり、逆にバイパス放電されるべきなのにバイパス放電が実行されないなどの不具合を防止することができる。
【０００９】
更に、電池電圧の時間的変動が大きく、計測した電池電圧と容量との相関性に信頼性を期待できない場合でも、従来通り、ＳＯＣ差に基づいてそれを低減するようにバイパス放電を実行するので、バイパス放電を長期にわたって実行できず、電池の容量不均衡が増大するという不具合を防止することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な態様を以下の実施例により詳細に説明する。ただし、本発明は下記の実施例の構成に限定されるものではなく、置換可能な公知回路を用いても構成できることは当然である。
【００１１】
【実施例】
（構成）
本発明の電気自動車用組電池の電圧補正装置の一実施例を図面を参照して説明する。図１は、この組電池の電圧補正装置のブロック回路図である。１は組電池、１Ａ〜１Ｃは電池、２はバイパス抵抗、３はバイパススイッチ、４は電圧検出回路、５は電池管理用のマイクロコンピュータである。
【００１２】
電池１Ａ〜１Ｃ及び図示しないその他の電池は直列接続されて組電池１を構成している。バイパス抵抗２及びバイパススイッチ３は直列接続されて各電池１Ａ〜１Ｃ及びその他の電池とそれぞれ並列に接続されている。電圧検出回路４は各電池の電圧を検出してマイクロコンピュータ５に出力する。マイクロコンピュータ５は、各電圧検出回路４から入力する各電圧データ、組電池１の充放電電流を検出する電流センサ（図示せず）から入力する電流データ、組電池１の温度を検出する温度センサ（図示せず）から入力する温度データに基づいて組電池１を構成する各電池のＳＯＣを算出し、それに基づいて組電池１の充放電を制御する。
【００１３】
上記した組電池の管理装置自体は従来と同じであるので、更なる詳細説明は省略する。
（動作）
本発明の要旨をなす電池の電圧補正制御の実施態様を以下に説明する。この制御はマイクロコンピュータ５により実行される。
【００１４】
まず、各電池の電圧と組電池１の電流及び温度を所定のデータサンプリング期間Ｔｓにそれぞれ所定時間間隔で複数（ここでは１２個）入力する（Ｓ１００）。
図３に各電池ごとに採取した電池電圧データの一例を示す。
【００１５】
次に、今回のデータサンプリング期間Ｔｓ内にて得られた各電池電圧、電流、温度に基づいて従来手法により各電池のＳＯＣを算出する（Ｓ１０２）。
【００１６】
次に、今回のデータサンプリング期間Ｔｓ内にて入力された各電池電圧から、各電池ごとに最大値Ｖｍａｘと最小値Ｖｍｉｎと最大電圧差（Ｖｍａｘ−Ｖｍｉｎ）と電圧平均値Ｖａｖｅとを求める（Ｓ１０４）。
【００１７】
次に、各最大電圧差（Ｖｍａｘ−Ｖｍｉｎ）がそれぞれ所定値Ａ（Ｖ）以下かどうかを判定し（Ｓ１０６）、すべてが以下であれば電圧変動が小さい静的状態と判定してＳ１０８に進み、そうでなければ電圧変動が大きい動的状態と判定してＳ１１０に進む。
【００１８】
静的状態であれば、各電圧平均値Ｖａｖｅのうちの最小値Ｖａｖｅｍｉｎを抽出し、各電圧平均値Ｖａｖｅと最小値Ｖａｖｅｍｉｎとの差が所定値Ｃ（ｍＶ）以上かどうかを各電圧平均値Ｖａｖｅごとに調べ（Ｓ１０８）、電圧差が所定値Ｃ（ｍＶ）以上の電池をバイパス放電するものと決定し、Ｓ１１２に進む。
【００１９】
動的状態であれば、各電池のＳＯＣのうち最小のＳＯＣｍｉｎを抽出し、各ＳＯＣと最小の最小のＳＯＣｍｉｎとの差が所定値Ｂ（％）以上かどうかを各ＳＯＣごとに調べ（Ｓ１１０）、ＳＯＣが所定値Ｂ（％）以上の電池をバイパス放電するものと決定し、Ｓ１１２に進む。
【００２０】
Ｓ１１２では、Ｓ１０８、Ｓ１１０でバイパス放電すると決定された電池に対してだけ、バイパススイッチ３を導通させて所定時間だけバイパス放電を実行する。
【００２１】
この実施例によれば、電池電圧の変動が小さい静的状態では電池間の電圧差に基づいてそれが大きい電池のみバイパス放電を行い、電池電圧の変動が大きい動的状態では電池間のＳＯＣ差に基づいてそれが大きい電池のみバイパス放電を行うので、従来のＳＯＣ差にのみによりバイパス処理を行う場合に比較して、高精度の電池容量均等化を実現することができる。
（変形態様）
上記実施例では、各電池ごとに電池電圧の時間変動の大きさを求め、すべての電池の電圧変動量が所定値以下の場合に静的状態と判定したが、各電池ごとに電池電圧の時間変動の大きさを求め、時間変動が小さい電池に対してはＳ１０８の電圧差に基づくバイパス放電の是非を選択し、時間変動が大きい電池に対してはＳ１１０のＳＯＣ差に基づくバイパス放電の是非を選択することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】電気自動車用組電池の電圧補正装置を示すブロック図である。
【図２】図１のマイクロコンピュータの電圧補正制御を示すフローチャートである。
【図３】電圧測定期間Ｔｓにおける各電池の計測電圧データのばらつきを示すマップ図である。
【符号の説明】
１：組電池
１Ａ〜１Ｃ：電池
２：バイパス抵抗
３：バイパススイッチ
４：電圧検出回路（電圧検出部）
５：電池管理用のマイクロコンピュータ（ＳＯＣ算出部、バイパススイッチ制御部）
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気自動車用組電池の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ハイブリッド車、燃料電池車、純二次電池車など、電力を走行エネルギー源とする電気自動車には、複数の電池を直列接続して構成した高圧大容量の組電池が搭載される。
【０００３】
この種の組電池では、互いに直列接続されたバイパス抵抗及びバイパススイッチを電池ごとに並列接続するとともに各電池の容量を算出し、バイパススイッチを導通させることにより、各電池（又は電池ブロック）の容量を最も低容量の電池に合わせる容量均等化処理を図っている。
【０００４】
電池容量の算出には、Ｖ−Ｉ特性や電流積算やそれらの組み合わせる手法が採用される。たとえば、特開平１１−３４６４４４号公報は、電池の動作履歴により電池の開放電圧を修正して得た修正開放電圧に基づいて電池の充電状態（ＳＯＣ）を推定する方式を提案している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記電池容量算出における検出誤差に起因して、上記容量均等化処理によっても精度よく各電池の容量を均等化することが容易ではないという問題があることがわかった。
【０００６】
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、容量均等化処理を行う電気自動車用組電池において電池の容量均等化を従来より格段に高精度化することが可能な組電池の電圧補正装置を提供することをその目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、直列接続されて電気自動車用組電池を構成する多数の電池の電圧を検出する電圧検出部と、互いに直列接続されて前記各電池の両端に接続されたバイパス抵抗及びバイパススイッチと、前記各電池のＳＯＣを算出するＳＯＣ算出部と、前記バイパススイッチの導通を制御して前記各電池の容量均等化を実施するバイパススイッチ制御部と、を備える電気自動車用組電池の電圧補正装置において、各電池の電圧の時間的変動の大小を判定する電圧変動判定手段を有し、前記バイパススイッチ制御部は、前記電圧変動が大きい場合に各電池のＳＯＣのうち最小値に対して所定値以上大きいＳＯＣをもつ電池をバイパス放電させ、前記電圧変動が小さい場合に各電池の電圧のうち最小値に対して所定値以上大きい電圧をもつ電池をバイパス放電させることを特徴としている。
そして、本発明の実施態様では、前記バイパススイッチ制御部は、前記電圧変動が大きい場合に各電池のＳＯＣのうち最小のＳＯＣを抽出し、各前記ＳＯＣと前記最小のＳＯＣとの差が所定値以上大きい前記ＳＯＣをもつ電池をバイパス放電させ、前記電圧変動が小さい場合に各電池の電圧平均値のうちの最小値を抽出し、各前記電圧平均値と前記最小値との差が所定値以上大きい前記電圧平均値をもつ電池をバイパス放電させるのである。
【０００８】
本発明によれば、電池電圧の時間的変動が小さく、計測した電池電圧と容量との相関性に信頼性を期待できる場合には、電池電圧差に基づいてそれを低減するようにバイパス放電を実行するので、ＳＯＣ差に基づいてそれを低減するようにバイパス放電を実行する場合に比較して、たとえば電流積算などで生じるＳＯＣ算出誤差による各電池間の容量検出誤差により不適切なバイパス放電が実行されたり、逆にバイパス放電されるべきなのにバイパス放電が実行されないなどの不具合を防止することができる。
【０００９】
更に、電池電圧の時間的変動が大きく、計測した電池電圧と容量との相関性に信頼性を期待できない場合でも、従来通り、ＳＯＣ差に基づいてそれを低減するようにバイパス放電を実行するので、バイパス放電を長期にわたって実行できず、電池の容量不均衡が増大するという不具合を防止することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な態様を以下の実施例により詳細に説明する。ただし、本発明は下記の実施例の構成に限定されるものではなく、置換可能な公知回路を用いても構成できることは当然である。
【００１１】
【実施例】
（構成）
本発明の電気自動車用組電池の電圧補正装置の一実施例を図面を参照して説明する。図１は、この組電池の電圧補正装置のブロック回路図である。１は組電池、１Ａ〜１Ｃは電池、２はバイパス抵抗、３はバイパススイッチ、４は電圧検出回路、５は電池管理用のマイクロコンピュータである。
【００１２】
電池１Ａ〜１Ｃ及び図示しないその他の電池は直列接続されて組電池１を構成している。バイパス抵抗２及びバイパススイッチ３は直列接続されて各電池１Ａ〜１Ｃ及びその他の電池とそれぞれ並列に接続されている。電圧検出回路４は各電池の電圧を検出してマイクロコンピュータ５に出力する。マイクロコンピュータ５は、各電圧検出回路４から入力する各電圧データ、組電池１の充放電電流を検出する電流センサ（図示せず）から入力する電流データ、組電池１の温度を検出する温度センサ（図示せず）から入力する温度データに基づいて組電池１を構成する各電池のＳＯＣを算出し、それに基づいて組電池１の充放電を制御する。
【００１３】
上記した組電池の管理装置自体は従来と同じであるので、更なる詳細説明は省略する。
（動作）
本発明の要旨をなす電池の電圧補正制御の実施態様を以下に説明する。この制御はマイクロコンピュータ５により実行される。
【００１４】
まず、各電池の電圧と組電池１の電流及び温度を所定のデータサンプリング期間Ｔｓにそれぞれ所定時間間隔で複数（ここでは１２個）入力する（Ｓ１００）。
図３に各電池ごとに採取した電池電圧データの一例を示す。
【００１５】
次に、今回のデータサンプリング期間Ｔｓ内にて得られた各電池電圧、電流、温度に基づいて従来手法により各電池のＳＯＣを算出する（Ｓ１０２）。
【００１６】
次に、今回のデータサンプリング期間Ｔｓ内にて入力された各電池電圧から、各電池ごとに最大値Ｖｍａｘと最小値Ｖｍｉｎと最大電圧差（Ｖｍａｘ−Ｖｍｉｎ）と電圧平均値Ｖａｖｅとを求める（Ｓ１０４）。
【００１７】
次に、各最大電圧差（Ｖｍａｘ−Ｖｍｉｎ）がそれぞれ所定値Ａ（Ｖ）以下かどうかを判定し（Ｓ１０６）、すべてが以下であれば電圧変動が小さい静的状態と判定してＳ１０８に進み、そうでなければ電圧変動が大きい動的状態と判定してＳ１１０に進む。
【００１８】
静的状態であれば、各電圧平均値Ｖａｖｅのうちの最小値Ｖａｖｅｍｉｎを抽出し、各電圧平均値Ｖａｖｅと最小値Ｖａｖｅｍｉｎとの差が所定値Ｃ（ｍＶ）以上かどうかを各電圧平均値Ｖａｖｅごとに調べ（Ｓ１０８）、電圧差が所定値Ｃ（ｍＶ）以上の電池をバイパス放電するものと決定し、Ｓ１１２に進む。
【００１９】
動的状態であれば、各電池のＳＯＣのうち最小のＳＯＣｍｉｎを抽出し、各ＳＯＣと最小の最小のＳＯＣｍｉｎとの差が所定値Ｂ（％）以上かどうかを各ＳＯＣごとに調べ（Ｓ１１０）、ＳＯＣが所定値Ｂ（％）以上の電池をバイパス放電するものと決定し、Ｓ１１２に進む。
【００２０】
Ｓ１１２では、Ｓ１０８、Ｓ１１０でバイパス放電すると決定された電池に対してだけ、バイパススイッチ３を導通させて所定時間だけバイパス放電を実行する。
【００２１】
この実施例によれば、電池電圧の変動が小さい静的状態では電池間の電圧差に基づいてそれが大きい電池のみバイパス放電を行い、電池電圧の変動が大きい動的状態では電池間のＳＯＣ差に基づいてそれが大きい電池のみバイパス放電を行うので、従来のＳＯＣ差にのみによりバイパス処理を行う場合に比較して、高精度の電池容量均等化を実現することができる。
（変形態様）
上記実施例では、各電池ごとに電池電圧の時間変動の大きさを求め、すべての電池の電圧変動量が所定値以下の場合に静的状態と判定したが、各電池ごとに電池電圧の時間変動の大きさを求め、時間変動が小さい電池に対してはＳ１０８の電圧差に基づくバイパス放電の是非を選択し、時間変動が大きい電池に対してはＳ１１０のＳＯＣ差に基づくバイパス放電の是非を選択することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】電気自動車用組電池の電圧補正装置を示すブロック図である。
【図２】図１のマイクロコンピュータの電圧補正制御を示すフローチャートである。
【図３】電圧測定期間Ｔｓにおける各電池の計測電圧データのばらつきを示すマップ図である。
【符号の説明】
１：組電池
１Ａ〜１Ｃ：電池
２：バイパス抵抗
３：バイパススイッチ
４：電圧検出回路（電圧検出部）
５：電池管理用のマイクロコンピュータ（ＳＯＣ算出部、バイパススイッチ制御部）
Claims (2)
- 直列接続されて電気自動車用組電池を構成する多数の電池の電圧を検出する電圧検出部と、
互いに直列接続されて前記各電池の両端に接続されたバイパス抵抗及びバイパススイッチと、
前記各電池のＳＯＣを算出するＳＯＣ算出部と、
前記バイパススイッチの導通を制御して前記各電池の容量均等化を実施するバイパススイッチ制御部と、
を備える電気自動車用組電池の電圧補正装置において、
各電池の電圧の時間的変動の大小を判定する電圧変動判定手段を有し、
前記バイパススイッチ制御部は、
前記電圧変動が大きい場合に各電池のＳＯＣのうち最小値に対して所定値以上大きいＳＯＣをもつ電池をバイパス放電させ、前記電圧変動が小さい場合に各電池の電圧のうち最小値に対して所定値以上大きい電圧をもつ電池をバイパス放電させることを特徴とする電気自動車用組電池の電圧補正装置。 - 前記バイパススイッチ制御部は、
前記電圧変動が大きい場合に各電池のＳＯＣのうち最小のＳＯＣを抽出し、各前記ＳＯＣと前記最小のＳＯＣとの差が所定値以上大きい前記ＳＯＣをもつ電池をバイパス放電させ、前記電圧変動が小さい場合に各電池の電圧平均値のうちの最小値を抽出し、各前記電圧平均値と前記最小値との差が所定値以上大きい前記電圧平均値をもつ電池をバイパス放電させる、請求項１に記載の電気自動車用組電池の電圧補正装置。
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|---|---|---|---|
| JP2000193010A JP4542675B2 (ja) | 2000-06-27 | 2000-06-27 | 電気自動車用組電池の電圧補正装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000193010A JP4542675B2 (ja) | 2000-06-27 | 2000-06-27 | 電気自動車用組電池の電圧補正装置 |
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|---|---|
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| JP2000193010A Expired - Fee Related JP4542675B2 (ja) | 2000-06-27 | 2000-06-27 | 電気自動車用組電池の電圧補正装置 |
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2000
- 2000-06-27 JP JP2000193010A patent/JP4542675B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000092733A (ja) * | 1998-09-17 | 2000-03-31 | Denso Corp | 組電池の充電状態調整方法および組電池の充電状態調整装置 |
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|---|---|
| JP2002008732A (ja) | 2002-01-11 |
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