JP4930452B2 - Battery pack adjustment device - Google Patents
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Description
本発明は、電池セルの直列接続体としての組電池を構成する単一の電池セル及び隣接する複数の電池セルのいずれかである単位電池について、隣接するいくつかの前記単位電池からなるブロック毎に、互いに相違する複数個の処理のそれぞれを行う複数個のブロック処理手段を備える組電池の調整装置に関する。 The present invention relates to a unit battery which is one of a single battery cell and a plurality of adjacent battery cells constituting an assembled battery as a series connection body of battery cells, for each block including a plurality of adjacent unit batteries. Furthermore, the present invention relates to an assembled battery adjustment device including a plurality of block processing means for performing a plurality of different processes.
ハイブリッド車等には、複数の電池セルの直列接続体としての組電池が高圧バッテリとして搭載されている。高圧バッテリにあっては、これを構成する各電池セルの電圧を監視したり、電池セル間の電圧を均等化したりする処理を行うことが望まれる。一方、こうした処理を単一の集積回路にて行う場合には、非常に高耐圧な回路を用いる必要が生じる。このため、隣接するいくつかの電池セル毎に高圧バッテリ内の電池セルをグループ化し、これら各グループをブロックとして、ブロック単位でその電池セルの電圧の監視処理や、電池セル間の電圧の均等化処理を行うことが実用化されている。 In a hybrid vehicle or the like, an assembled battery as a series connection body of a plurality of battery cells is mounted as a high voltage battery. In a high voltage battery, it is desirable to perform processing for monitoring the voltage of each battery cell constituting the battery or equalizing the voltage between the battery cells. On the other hand, when such a process is performed by a single integrated circuit, it is necessary to use a circuit with a very high breakdown voltage. For this reason, the battery cells in the high voltage battery are grouped for several adjacent battery cells, and each of these groups is used as a block to monitor the voltage of the battery cells and to equalize the voltages between the battery cells. It has been put to practical use to perform processing.
上記ブロック内の電池セルの電圧の均等化手法としては、電圧の高い電池セルを放電回路にて放電させる手法が周知である。ただし、ブロック内での均等化処理がなされるのみでは、高圧バッテリを構成する全電池セルの電圧を均等化することはできない。 As a technique for equalizing the voltage of the battery cells in the block, a technique for discharging a battery cell having a high voltage with a discharge circuit is well known. However, the voltage of all the battery cells constituting the high voltage battery cannot be equalized only by performing the equalization process within the block.
そこで従来は、例えば下記特許文献1に見られるように、ブロックを構成する電池セルを、隣接するブロック同士で一部重複させることも提案されている。これによれば、同一の電池セルの電圧が、これを備えて構成される複数のブロックのそれぞれに対応する集積回路によって監視され、均等化処理がなされることとなるため、隣接するブロック間での電池セルの電圧の均等化を図ることができ、ひいては高圧バッテリを構成する全電池セルの電圧を均等化することができる。ただし、上記特許文献1記載の技術では、ブロック間で電池セルが重複するために、各ブロックを監視する集積回路の回路規模が増大したり、ブロックを監視する集積回路の数が増大したりする。
Therefore, conventionally, as seen in, for example,
これに対し、例えば下記特許文献2に見られるように、ブロック内の電圧の均等化処理に加えて、各ブロック間の電池セルの電圧の均等化を図ることも提案されている。ここでは、ブロック内を均等化するための放電回路をブロック間の均等化放電に流用することで、上記回路規模や回路の数の増大の問題を回避している。
ところで、均等化のための放電処理は、一般に、極微少量な放電を行うことで実現されている。これは、電池セルの単位時間当たりの放電量が多くなる場合には、電池セルの分極の影響が顕著となり、電池セルの充電状態を高精度に把握することが困難となるおそれがあることや、電池セルの過度な電圧低下を回避することなどに基づく設定である。こうした状況下、上記のようにブロック内の均等化のための放電回路を流用してブロック間の均等化のための放電をも行う場合には、これら2つの処理を同時に行うことができないために、これら2つの均等化処理として十分な機会が与えられないおそれがある。そしてこの場合には、高圧バッテリ内の電池セルの電圧の均等化を適切に行うことができなくなる。 Incidentally, the discharge process for equalization is generally realized by performing a very small amount of discharge. This is because when the amount of discharge per unit time of the battery cell increases, the influence of the polarization of the battery cell becomes significant, and it may be difficult to accurately grasp the state of charge of the battery cell. The setting is based on avoiding an excessive voltage drop of the battery cell. Under these circumstances, when the discharge circuit for equalization within the block is also used as described above to perform discharge for equalization between blocks, these two processes cannot be performed simultaneously. There is a risk that sufficient opportunities will not be given for these two equalization processes. In this case, the voltage of the battery cells in the high voltage battery cannot be properly equalized.
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、組電池を構成するブロック同士の電圧を均等化する処理と、ブロック内の単位電池間の電圧を均等化する処理との双方の実施機会を確保することのできる組電池の調整装置を提供することにある。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and has as its object the processing for equalizing the voltages between the blocks constituting the assembled battery and the processing for equalizing the voltages between the unit cells in the block. It is an object to provide a battery pack adjustment device capable of ensuring both implementation opportunities.
以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について記載する。 Hereinafter, means for solving the above-described problems and the operation and effects thereof will be described.
請求項1記載の発明は、電池セルの直列接続体としての組電池を構成する単一の電池セル及び隣接する複数の電池セルのいずれかである単位電池について、隣接するいくつかの前記単位電池からなるブロック毎に、該当するブロックから電力供給されることで、互いに相違する複数個の処理のそれぞれを行う複数個のブロック処理手段を備える組電池の調整装置において、前記ブロック処理手段は、該当するブロックを構成する前記単位電池間の電圧を入力として、当該ブロックを構成する前記単位電池同士の電圧を均等化するブロック内均等化手段を備え、前記ブロックのそれぞれの電圧を検出する処理を行うブロック電圧検出処理手段と、前記ブロック電圧検出処理手段の検出結果に基づき、前記ブロック間の電圧のばらつきを抑制すべく、前記複数個のブロック処理手段のうちのオン状態とするものの数を、電圧の高いブロックに対応するものの方が電圧の低いブロックに対応するものよりも多くすることで前記電圧の高いブロックを優先的に放電させるブロック間均等化手段とを更に備えることを特徴とする。
The invention according to
複数個のブロック処理手段のそれぞれは、該当するブロックから電力を供給されるものであるため、オン状態とされるブロック処理手段の数が多いほど、ブロックの消費電力が増大する。上記発明では、この点に着目し、ブロック処理手段を、ブロック同士の電圧均等化処理のための放電経路として利用することで、ブロック内均等化処理及びブロック間均等化処理を同時に行うことをも可能とする。このため、組電池を構成するブロック同士の電圧を均等化する処理と、ブロック内の単位電池間の電圧を均等化する処理との双方の実施機会を確保することができる。 Since each of the plurality of block processing means is supplied with power from the corresponding block, the power consumption of the block increases as the number of block processing means that are turned on increases. In the above invention, paying attention to this point, the block processing means can be used as a discharge path for the voltage equalization processing between the blocks, so that the intra-block equalization processing and the inter-block equalization processing can be performed simultaneously. Make it possible. For this reason, the implementation opportunity of both the process which equalizes the voltage of the blocks which comprise an assembled battery, and the process which equalizes the voltage between the unit batteries in a block can be ensured.
なお、請求項1記載の発明は、前記複数のブロック同士は、互いに相違する単位電池から構成されてなることを特徴とすることが望ましい。
The invention described in
請求項2記載の発明は、請求項1記載の発明において、前記組電池は、車載高圧バッテリを構成するものであり、前記ブロック電圧検出処理手段は、車両の制御システムが停止状態にある状況下、所定周期で起動されて且つ、前記複数のブロックのそれぞれの電圧を検出する処理を行うものであることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the assembled battery constitutes an in-vehicle high voltage battery, and the block voltage detection processing means is provided in a situation where the vehicle control system is in a stopped state. The method is characterized in that it is activated in a predetermined cycle and performs a process of detecting each voltage of the plurality of blocks.
車両制御システムがオン状態である場合には、組電池から大電流の放電がなされたり、大電流の充電がなされたりする可能性がある。そしてこの場合、均等化処理を行うことが困難となる。この点、上記発明では、組電池との間で大電流の充放電がなされない状況下においてブロックの電圧を検出するために、組電池との間で大電流の充放電がなされない状況下において均等化処理を行うことができる。そしてこれにより、均等化処理を高精度に行うことができる。 When the vehicle control system is in the ON state, there is a possibility that a large current is discharged from the assembled battery or a large current is charged. In this case, it is difficult to perform the equalization process. In this regard, in the above invention, in order to detect the block voltage in a situation where a large current is not charged / discharged to / from the assembled battery, in a situation where a large current is not charged / discharged to / from the assembled battery. Equalization processing can be performed. Thus, the equalization process can be performed with high accuracy.
また、このように組電池に対する発電機等からの充電がなされない状況下にあっては、組電池からの電力消費量を極力低減することが望まれる。このため、調整装置やこれを構成する手段をオン状態とする時間を極力短縮する設定となる傾向にある。そしてこの場合には、ブロック内均等化処理に要する時間も、上記オン状態とされてから次回オン状態とされるまでのタイムスケールによって下限値が規定されることとなる。このため、ブロック内均等化処理に要する時間が長期化しやすいために、ブロック同士の電圧を均等化する処理と、ブロック内の単位電池間の電圧を均等化する処理との双方の実施機会を確保しにくくなりやすい。このため、上記発明は、請求項1記載の発明の利用価値が特に高いものとなっている。
Further, in such a situation where the assembled battery is not charged from a generator or the like, it is desired to reduce the power consumption from the assembled battery as much as possible. For this reason, it tends to be set to shorten the time for turning on the adjusting device and the means constituting the adjusting device as much as possible. In this case, the lower limit value of the time required for the intra-block equalization processing is defined by the time scale from when the on state is turned on until the next time when the on state is turned on. For this reason, since the time required for the equalization process in the block tends to be prolonged, it is possible to secure both the process for equalizing the voltage between the blocks and the process for equalizing the voltage between the unit cells in the block. It is easy to become difficult. For this reason, the said invention becomes a thing with especially high utility value of invention of
請求項3記載の発明は、請求項1又は2記載の発明において、前記ブロック内均等化手段は、該当するブロック内の前記単位電池同士の電圧を入力として、前記単位電池のうちの電圧の高いものを放電経路を用いて放電させるものであることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect of the invention, the intra-block equalizing means receives a voltage between the unit cells in the corresponding block as an input, and the voltage of the unit cells is high. It is characterized in that a thing is discharged using a discharge path.
上記発明では、簡易な構成にて均等化処理を実現することができる。 In the above invention, equalization processing can be realized with a simple configuration.
請求項4記載の発明は、請求項3記載の発明において、前記ブロック内の前記単位電池間の電圧のばらつきが所定以下であるか否かを判断する判断手段を更に備え、電圧の高いブロックに対応する前記ブロック間均等化手段は、当該ブロック内の単位電池に関して前記判断手段によって前記ばらつきが所定以下であると判断される場合、該当するブロック内の全ての前記単位電池を前記放電経路によって放電させることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the third aspect of the present invention, the block according to the third aspect further includes a determination unit that determines whether or not the voltage variation between the unit cells in the block is equal to or less than a predetermined value. The corresponding inter-block equalizing means discharges all the unit cells in the corresponding block through the discharge path when the determination means judges that the variation is not more than a predetermined value with respect to the unit batteries in the block. It is characterized by making it.
電圧の高いブロックについて、これを構成する単位電池同士の電圧がばらついていない場合には、上記放電経路をブロック内の均等化処理に用いる必要はない。上記発明では、この点に着目することで、こうした状況下、電圧の高いブロックの放電に上記単位電池の放電のための放電経路を流用することで、ブロック間の均等化処理時間を短縮することができる。 When the voltage between the unit cells constituting the high voltage block does not vary, it is not necessary to use the discharge path for the equalization process in the block. In the above invention, by paying attention to this point, the equalization processing time between the blocks can be shortened by diverting the discharge path for discharging the unit cell to the discharge of the high voltage block under such circumstances. Can do.
請求項5記載の発明は、請求項1〜4のいずれか1項に記載の発明において、前記ブロック処理手段は、前記ブロック内の各単位電池の電圧が過度に高い異常である過充電異常を検出する過充電異常検出手段と、前記ブロック内の各単位電池の電圧が過度に低い異常である過放電異常を検出する過放電異常検出手段との少なくとも一方を含むことを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first to fourth aspects, the block processing means detects an overcharge abnormality in which the voltage of each unit battery in the block is excessively high. It includes at least one of overcharge abnormality detection means for detecting and overdischarge abnormality detection means for detecting an overdischarge abnormality in which the voltage of each unit battery in the block is excessively low.
請求項6記載の発明は、請求項1〜5のいずれか1項に記載の発明において、前記ブロック間均等化手段は、前記ブロックのうちの電圧の高いものについての前記ブロック処理手段の全てをオン状態とすることを特徴とする。
The invention according to claim 6 is the invention according to any one of
(第1の実施形態)
以下、本発明にかかる組電池の調整装置を車載ハイブリッド車の調整装置に適用した第1の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment in which an adjustment device for an assembled battery according to the present invention is applied to an adjustment device for an in-vehicle hybrid vehicle will be described with reference to the drawings.
図1に、本実施形態にかかる組電池の調整装置を備えるシステムの全体構成を示す。 FIG. 1 shows an overall configuration of a system including an assembled battery adjustment device according to the present embodiment.
図示される組電池10は、2次電池である電池セルBij(i=1〜n、j=1〜4)の直列接続体である。これら電池セルBijは、リチウム2次電池である。これら電池セルBijは、隣接する4つずつでグループ化され、ブロックを構成している。各電池セルBijの正極端子には、信号線Lijが接続されている。一方、各電池セルBi1〜Bi3、Bn4の負極端子には、信号線Li(j+1),Ln5が接続されており、各電池セルBi4(i=1〜n−1)には、信号線L(i+1)1が接続されている。すなわち、信号線L11,Ln5以外は、隣接する電池セルBijのうちの高電位側のセルの負極用の信号線と低電位側のセルの正極用の信号線とが共有化されている。
The illustrated assembled
組電池10の各ブロック毎に、監視ユニットUiが設けられており、ブロックを構成する電池セルBi1〜Bi4の状態は、監視ユニットUiによって監視される。監視ユニットUiは、ブロック内の電池セルBi1〜Bi4の状態の監視、及び調整を行う専用のハードウェア手段であり、集積回路にて構成されている。監視ユニットUiは、ブロック内の電池セルBi1〜Bi4の状態の監視、及び調整についての互いに相違する複数個の処理や、監視結果の送信に関する処理を行うハードウェア手段として、放電回路11、セル均等化回路12、過充電検出回路14、過放電検出回路16、及び入出力処理回路18を備えている。
A monitoring unit Ui is provided for each block of the assembled
ここで、放電回路11は、各電池セルBijを放電させる回路であり、各電池セルBijに並列接続されている。放電回路11は、図2に示されるように、定電流回路30及びスイッチ32の直列接続体を備えて構成されている。一方、セル均等化回路12は、ブロック内の電池セルBi1〜Bi4の電圧を比較し、電圧の高いものを放電回路11によって放電することで、電圧の低いものに一致させる処理を行うハードウェア手段である。セル均等化回路12は、比較器等を備えて構成されている。この回路の具体的な構成としては、例えば特許第4006877号公報に記載されている回路に準じたものとすればよい。また、過充電検出回路14は、ブロック内の各電池セルBi1〜Bi4の電圧が過度に高い異常である過充電異常を検出する処理を行うハードウェア手段である。また、過放電検出回路16は、ブロック内の各電池セルBi1〜Bi4の電圧が過度に低い異常である過放電異常を検出する処理を行うハードウェア手段である。入出力処理回路18は、監視ユニットUi内の監視結果を送信する処理等を行うハードウェア手段である。詳しくは、過充電検出回路14の検出結果や、過放電検出回路16の検出結果を外部に出力する処理等を行う。具体的には、監視ユニットU1〜U(n−1)内の入出力処理回路18については、隣接する低電位側の監視ユニットU2〜Unに検出結果を出力して且つ、監視ユニットUnについては、後述する低圧システムに検出結果を出力する。これは、各監視ユニットUiの全てと低圧システムとの間での直接的な信号の授受を回避し、フォトカプラ等の絶縁手段を低減するための設定である。こうした設定は、例えば特開2007−278913号公報等に記載されている。
Here, the discharge circuit 11 is a circuit for discharging each battery cell Bij, and is connected in parallel to each battery cell Bij. As shown in FIG. 2, the discharge circuit 11 includes a series connection body of a constant
上記セル均等化回路12や、過充電検出回路14、過放電検出回路16、入出力処理回路18は、いずれも対応するブロックを電源とするものである。そして、これらとブロックとの間には、これらを電気的に接続及び遮断するための給電スイッチSia〜Sidが設けられている。
The
電圧検出回路20は、各ブロックの電圧を検出する回路である。詳しくは、電圧検出回路20は、フライングキャパシタ及びマルチプレクサを備えて構成されており、マルチプレクサによって選択されたブロックの電圧がフライングキャパシタに印加される構成となっている。
The
上記フライングキャパシタの両端の電圧や、監視ユニットUnの出力信号は、フォトカプラ等を備えて構成されるインターフェース22を介して、統括処理装置(MPU24)に出力される。MPU24は、組電池10を備えて構成される車載高圧システムから絶縁された車載低圧システムを構成し、組電池10の状態の監視、及び調整に関する処理を統括する処理を行うものである。これは、主として監視ユニットUiを操作することで実行される。詳しくは、給電スイッチSia〜Sidを選択的にオン状態とすることで、監視ユニットUiに所望の処理を行わせる。なお、図では、便宜上、給電スイッチSia〜Sid及びMPU24間を接続する信号線を記載していない。
The voltage across the flying capacitor and the output signal of the monitoring unit Un are output to the overall processing unit (MPU 24) via the
MPU24は、車載制御システムがオン状態とされる場合にオン状態とされる。ここで、車載制御システムのオン状態とは、例えば、車載動力発生装置としての回転機に接続される電力変換回路(インバータ)と組電池10とが電気的に接続される状態とすればよい。また例えば、上記回転機を制御対象として電力変換回路を操作する制御装置がオン状態とされることとしてもよい。
The
MPU24は、更に、制御システムが停止状態とされる場合であっても、タイマ26によって所定時間が計時されるたびに起動され、電池セルBijの電圧を均等化する処理を行う。以下、これについて詳述する。
The
図3に、上記均等化処理の手順を示す。この処理は、タイマ26の計時動作に基づきMPU24が起動されるたびに、MPU24によって実行される。
FIG. 3 shows the procedure of the equalization process. This process is executed by the
この一連の処理では、まずステップS10において、電圧検出回路20を起動して、組電池10を構成するブロック同士の電圧のばらつきを検出する。すなわち、電圧検出回路20を用いて各ブロックの電圧を検出し、検出結果を取り込む。そして全てのブロックの電圧の検出結果を取り込むと、ステップS12において、電圧検出回路20をオフする。続くステップS14では、上記ステップS10におけるばらつき検出の結果に基づき、ブロック均等化が必要であるか否かを判断する。ここでは、ブロック同士の電圧の差が所定以上である場合に、ブロック均等化が必要と判断する。
In this series of processing, first, in step S <b> 10, the
そしてブロック均等化が必要ではないと判断される場合、ステップS16において、給電スイッチS1a〜Snaのみをオン状態とする。これにより、組電池10を構成する各ブロック毎に、該当する均等化回路12によって電池セルBi1〜Bi4の電圧ばらつきが検出され、その結果に基づき放電回路11が操作される。このため、必要に応じて、各ブロック内の電池セルBi1〜Bi4の電圧の均等化処理がなされることとなる。
If it is determined that block equalization is not necessary, only the power supply switches S1a to Sna are turned on in step S16. Thereby, for each block constituting the assembled
一方、上記ステップS14においてブロック均等化が必要と判断されると、放電対象となるブロックを特定する。ここでは、ブロック電圧の最低値よりも所定以上電圧が高いブロックを放電対象とすればよい。続くステップS20においては、放電対象ブロックについては、給電スイッチSxa〜Sxd(x:放電対象ブロックの番号)の全てをオン状態とする。また、放電対象とされなかったブロックについては、給電スイッチSya(y:放電対象とされないブロックの番号)のみをオンとする。 On the other hand, if it is determined in step S14 that block equalization is necessary, a block to be discharged is specified. Here, a block having a voltage higher than the minimum value of the block voltage by a predetermined value or more may be a discharge target. In subsequent step S20, all of the power supply switches Sxa to Sxd (x: the number of the block to be discharged) are turned on for the block to be discharged. In addition, only the power supply switch Sya (y: the number of the block not to be discharged) is turned on for the blocks that are not to be discharged.
なお、上記ステップS16、S20の処理が完了する場合には、ステップS22において、MPU24をオフ状態とする。
When the processes in steps S16 and S20 are completed, the
このように、本実施形態では、ブロック均等化処理が必要と判断される場合、電圧の高いブロックに接続される監視ユニットUiによる消費電力を最大化することで、その電圧を低下させることができる。ここで、本実施形態では、セル均等化回路12、過充電検出回路14、過放電検出回路16、及び入出力処理回路18のそれぞれの消費電流は、数百μA程度である。このため、これら全てをオン状態とすることで、数mAの電流を流すことができる。一方、放電回路11がオン状態とされる際の消費電流は、数mA〜十数mAである。このため、放電回路11による消費電流と、ブロック均等化のための消費電流(給電スイッチSia〜Sidの全てをオンとした際の消費電流)とが同レベル(放電回路11による消費電流がブロック均等化のための消費電流の1〜数倍程度)となる。このため、監視ユニットUiの消費電力を最大化することによって、ブロック均等化を好適に行うことができる。更に、ブロック均等化のための消費電流の方がセル均等化のための消費電流よりも小さく設定されるなら、放電対象となるブロック内の特定の電池セルの電圧が過度に低下することを好適に回避することができる。
Thus, in this embodiment, when it is determined that the block equalization process is necessary, the voltage can be lowered by maximizing the power consumption by the monitoring unit Ui connected to the high voltage block. . Here, in this embodiment, the current consumption of each of the
以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。 According to the embodiment described in detail above, the following effects can be obtained.
(1)ブロック間の電圧のばらつきを抑制すべく、複数個のブロック処理手段(セル均等化回路12、過充電検出回路14、過放電検出回路16、及び入出力処理回路18)のうちのオン状態とするものの数を、電圧の高いブロックに対応するものの方が電圧の低いブロックに対応するものよりも多くすることで電圧の高いブロックを優先的に放電させた。これにより、組電池を構成するブロック同士の電圧を均等化する処理と、ブロック内の単位電池間の電圧を均等化する処理との双方の実施機会を確保することができる。
(1) ON of a plurality of block processing means (
(2)車両の制御システムが停止状態にある状況下、所定周期でMPU24を起動することで、複数のブロックのそれぞれの電圧を検出する処理を行った。これにより、組電池10に対する発電機等からの充電がなされない状況下、組電池10からの電力消費量を極力低減することができる。
(2) In a situation where the vehicle control system is in a stopped state, the
(3)ブロック内の電圧を、放電回路11を用いて均等化した。これにより、簡易な構成にて均等化処理を実現することができる。 (3) The voltage in the block was equalized using the discharge circuit 11. Thereby, equalization processing can be realized with a simple configuration.
(4)放電回路11を、定電流回路30を備えて構成した。これにより、小規模な回路にて、ブロック内のセル電圧を均等化するための放電手段を構成することができる。すなわち、所定周期(例えば数時間)毎にMPU24を起動し、その都度、放電回路11の状態を更新する構成の場合、電池セルBijの過放電異常を回避する観点から、単位時間当たりの放電量は制限されることとなる。また、放電電流が大きい場合には、両端の電圧に基づく充電状態(放電能力:SOC)の検出に分極が顕著な影響を及ぼす。このため、放電電流を微量なものとする要求がある。ここで、線形素子としての抵抗体を用いて放電回路を構成する場合には、放電量を制限する観点から、抵抗値を大きく設定する要求が生じ、ひいては放電回路11が大型化するおそれがある。
(4) The discharge circuit 11 includes the constant
(5)ブロック間の均等化のための消費電流を、ブロック内の均等化のための消費電流よりも小さくするなら、ブロック内の特定の電池セルの電圧が過度に低下することを好適に回避することができる。 (5) If current consumption for equalization between blocks is made smaller than current consumption for equalization within a block, it is preferable to avoid excessively lowering the voltage of a specific battery cell in the block. can do.
(6)ブロック内の電池セルの電圧については、その大小関係の比較を行う回路のみを備え、電圧値を検出する手段を備えないこととした。これにより、極力簡易な構成にて、組電池10を構成する電池セルBijの電圧を均等化することができる。
(6) Regarding the voltage of the battery cells in the block, only the circuit for comparing the magnitude relationship is provided, and no means for detecting the voltage value is provided. Thereby, the voltage of the battery cell Bij which comprises the assembled
(第2の実施形態)
以下、第2の実施形態について、先の第1の実施形態との相違点を中心に、図面を参照しつつ説明する。なお、本実施形態において、先の第1の実施形態における部材と対応する部材については、便宜上同一の符号を用いている。
(Second Embodiment)
Hereinafter, the second embodiment will be described with reference to the drawings with a focus on differences from the first embodiment. In the present embodiment, the same reference numerals are used for the members corresponding to the members in the first embodiment for convenience.
本実施形態では、ハイブリッド車に代えて、電気自動車に本発明を適用する。この場合、組電池10を構成する各電池セルBijの電圧が高く、それぞれの容量も大きいものとなる。このため、均等化のための放電電流も大きくすることが望まれる。そこで本実施形態では、放電回路11を、図4に示すように、線形素子である抵抗体34及びスイッチ32にて構成する。これにより、「数十から数百mA」の電流を流す手段を、簡易な線形素子を用いて構成しつつも、放電回路11の回路規模の拡大を抑制することができる。
In the present embodiment, the present invention is applied to an electric vehicle instead of a hybrid vehicle. In this case, the voltage of each battery cell Bij constituting the assembled
図5に、本実施形態にかかる均等化処理の手順を示す。この処理は、タイマ26の計時動作に基づきMPU24が起動されるたびに、MPU24によって実行される。なお、図5において、先の図3に示した処理に対応する処理については、便宜上同一の符号を付している。
FIG. 5 shows a procedure of equalization processing according to the present embodiment. This process is executed by the
この一連の処理では、ステップS20の処理が完了すると、ステップS24に移行する。ステップS24においては、放電対象ブロック内におけるセル均等化回路12による均等化継続時間が規定時間α以上であるか否かを判断する。この処理は、放電対象となるブロックにおける均等化処理が完了しているか否かを判断するものである。ここで規定時間αは、セル均等化回路12によってブロック内の電池セルBi1〜Bi4の電圧のばらつきが所定以下とされると想定される時間に設定されている。そして、規定時間α以上であると判断される場合、ステップS26において、放電対象ブロックの放電回路11の全てをオン状態とする。これは、放電回路11のスイッチ32を、セル均等化回路12のみならず、MPU24によっても操作可能とすることで実現することができる。
In this series of processes, when the process of step S20 is completed, the process proceeds to step S24. In step S24, it is determined whether the equalization continuation time by the
こうした処理によれば、放電対象ブロックのセルの均等化処理が完了していると想定される場合、放電対象ブロックの放電手段として、放電回路11を流用することができるため、放電対象ブロックの消費電流を増大させることができ、ひいては、その電圧を迅速に低下させることができる。このため、複数個のブロック処理手段(セル均等化回路12、過充電検出回路14、過放電検出回路16、及び入出力処理回路18)の合計の消費電流(例えば数mA)が、放電回路11による消費電流の10分の1以下であっても、ブロック間の均等化を適切に行うことができる。
According to such a process, when it is assumed that the equalization process of the cells of the discharge target block has been completed, the discharge circuit 11 can be diverted as the discharge means of the discharge target block. The current can be increased and thus the voltage can be quickly reduced. Therefore, the total consumption current (for example, several mA) of the plurality of block processing means (
以上詳述した本実施形態によれば、先の第1の実施形態の上記(1)〜(3)、及び(6)の効果に加えて、更に以下の効果が得られるようになる。 According to this embodiment described in detail above, in addition to the effects (1) to (3) and (6) of the first embodiment, the following effects can be obtained.
(7)放電対象ブロック内の電池セル同士の電圧ばらつきが所定以下であると判断される場合、該当するブロック内の全ての電池セルBi1〜Bi4を放電回路11によって放電させた。これにより、ブロック間の均等化処理時間を短縮することができる。 (7) When it is determined that the voltage variation between the battery cells in the discharge target block is equal to or less than a predetermined value, all the battery cells Bi1 to Bi4 in the corresponding block are discharged by the discharge circuit 11. Thereby, the equalization processing time between blocks can be shortened.
(その他の実施形態)
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
(Other embodiments)
Each of the above embodiments may be modified as follows.
・上記各実施形態では、ブロック間に電圧のばらつきがある場合、電圧の高いブロックに対応する給電スイッチSia〜Sidの全てをオン状態としたが、これに限らない。例えば、電圧の高いブロックに対応するものほど給電スイッチSia〜Sidのうちのオン状態とするものの数が3段階以上で段階的に多くなるようにしてもよい。 In each of the above embodiments, when there is a voltage variation between the blocks, all of the power supply switches Sia to Sid corresponding to the high voltage block are turned on, but this is not limitative. For example, the number of the power supply switches Sia to Sid that are turned on may increase stepwise in three or more steps as the voltage corresponds to a higher voltage block.
・過充電検出回路14及び過放電検出回路16を、上述した特開2007−278913号公報に見られるように、一部回路を共有化して構成してもよい。この場合、これらの間で給電スイッチも共有されることとなる。
The
・ブロックを構成する電池セル同士の電圧を均等化する手段としては、電圧の大小関係の検出に基づき放電回路をオン・オフするものに限らない。例えば、時間A/D変換器(TAD)等のA/D変換器を備えることで、電池セルの電圧を直接検出し、その検出結果に基づき放電回路をオン・オフするものであってもよい。 The means for equalizing the voltages between the battery cells constituting the block is not limited to turning on / off the discharge circuit based on the detection of the magnitude relationship of the voltages. For example, an A / D converter such as a time A / D converter (TAD) may be provided to directly detect the voltage of the battery cell and turn on / off the discharge circuit based on the detection result. .
・ブロックのそれぞれの電圧を検出する処理を行うブロック電圧検出処理手段としては、監視ユニットUiとは別に、電圧検出回路20を備えて構成されるものに限らない。例えば、各監視ユニットUiに電圧検出手段を備えてブロック電圧を検出し、MPU24に出力するようにしてもよい。ここで、電圧検出手段としては、例えば、時間A/D変換器(TAD)等のA/D変換器とすればよい。
The block voltage detection processing means for performing the process of detecting each voltage of the block is not limited to the one configured with the
更に、フライングキャパシタ等を備えて構成される電圧検出回路20によって、組電池10を構成する全電池セルの電圧を検出するようにしてもよい。この場合、ブロック間の電圧のばらつきと、ブロック内の電圧のばらつきとが、電圧検出回路20の検出結果によって把握できる。このため、この検出結果に基づき、セル均等化回路12用の給電スイッチSiaのみをオンとするか否かや、給電スイッチSia〜Sidの全てをオンとするか否かを、ブロック毎に決定すればよい。更にこの場合、セル均等化回路12を設ける代わりに、上記電池セルの電圧検出結果に基づき、放電回路11を操作する回路を備えてもよい。
Furthermore, you may make it detect the voltage of all the battery cells which comprise the assembled
・上記各実施形態では、車両制御システムの停止時に、タイマ26に基づき所定周期でMPU24を起動させることで均等化処理を行ったがこれに限らない。例えば車両制御システムの起動時、更には車両の走行時において、均等化処理を行ってもよい。
In each of the above embodiments, the equalization process is performed by starting the
・ブロックを構成する電池セル同士の電圧を均等化する手段としては、電池セルに並列接続された放電経路を用いて電圧の高い電池セルを放電させるものに限らない。例えば電圧の高い電池セルの電荷を電圧の低い電池セルに充電する手段であってもよい。 The means for equalizing the voltages between the battery cells constituting the block is not limited to discharging high voltage battery cells using a discharge path connected in parallel to the battery cells. For example, a means for charging a battery cell having a high voltage to a battery cell having a low voltage may be used.
・ブロック内の電池セルの数は、4個に限らず、任意の複数個であればよい。 -The number of battery cells in the block is not limited to four, but may be any plural number.
・上記各実施形態では、ブロックを構成する各電池セルの電圧を均等化したが、これに限らず、ブロックを構成する隣接する複数の電池セルの電圧同士を均等化してもよい。 -In each said embodiment, although the voltage of each battery cell which comprises a block was equalized, you may equalize the voltage of not only this but several adjacent battery cells which comprise a block.
・電池セルとしては、リチウム電池に限らず、例えばニッケル水素電池等であってもよい。要は、電池セル及び隣接する複数の電池セルのいずれかである単位電池の電圧を均等化するものであるなら、放電回路を増大させることなく、ブロック内の均等化処理とブロック間の均等化処理との双方の機会を確保する上で本発明の適用が有効である。 -As a battery cell, not only a lithium battery but a nickel hydride battery etc. may be sufficient, for example. In short, if the voltage of the unit cell, which is one of the battery cells and the adjacent battery cells, is equalized, the equalization process in the block and the equalization between the blocks without increasing the discharge circuit The application of the present invention is effective in securing both the processing and the opportunity.
・第1の実施形態を電気自動車に適用してもよく、また、第2の実施形態を、ハイブリッド車に適用してもよい。 The first embodiment may be applied to an electric vehicle, and the second embodiment may be applied to a hybrid vehicle.
10…組電池、11…放電回路、12…セル均等化回路(ブロック内均等化手段の一実施形態)、14…過充電検出回路、16…過放電検出回路、20…電圧検出回路(ブロック電圧検出処理手段の一実施形態)、24…MPU、Bij…電池セル。
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記ブロック処理手段は、該当するブロックを構成する前記単位電池間の電圧を入力として、当該ブロックを構成する前記単位電池同士の電圧を均等化するブロック内均等化手段を備え、
前記ブロックのそれぞれの電圧を検出する処理を行うブロック電圧検出処理手段と、
前記ブロック電圧検出処理手段の検出結果に基づき、前記ブロック間の電圧のばらつきを抑制すべく、前記複数個のブロック処理手段のうちのオン状態とするものの数を、電圧の高いブロックに対応するものの方が電圧の低いブロックに対応するものよりも多くすることで前記電圧の高いブロックを優先的に放電させるブロック間均等化手段とを更に備えることを特徴とする組電池の調整装置。 Applicable for each block composed of a plurality of adjacent unit batteries, with respect to a unit battery that is one of a single battery cell and a plurality of adjacent battery cells constituting an assembled battery as a series connection body of battery cells In the battery pack adjustment device comprising a plurality of block processing means for performing each of a plurality of different processes by being supplied with power from the block,
The block processing means includes an intra-block equalization means for equalizing the voltages of the unit cells constituting the block, with the voltage between the unit batteries constituting the corresponding block as an input.
Block voltage detection processing means for performing processing for detecting each voltage of the block;
Based on the detection result of the block voltage detection processing means, the number of the plurality of block processing means that are turned on in order to suppress the voltage variation between the blocks corresponds to the block having a high voltage. The battery pack adjustment device further comprises an inter-block equalizing unit that preferentially discharges the high-voltage block by increasing the number of blocks higher than that corresponding to the low-voltage block.
前記ブロック電圧検出処理手段は、車両の制御システムが停止状態にある状況下、所定周期で起動されて且つ、前記複数のブロックのそれぞれの電圧を検出する処理を行うものであることを特徴とする請求項1記載の組電池の調整装置。 The assembled battery constitutes an in-vehicle high voltage battery,
The block voltage detection processing means is activated at a predetermined cycle in a situation where the vehicle control system is in a stopped state, and performs processing for detecting each voltage of the plurality of blocks. The battery pack adjustment device according to claim 1.
電圧の高いブロックに対応する前記ブロック間均等化手段は、当該ブロック内の単位電池に関して前記判断手段によって前記ばらつきが所定以下であると判断される場合、該当するブロック内の全ての前記単位電池を前記放電経路によって放電させることを特徴とする請求項3記載の組電池の調整装置。 A judgment means for judging whether or not a variation in voltage between the unit cells in the block is equal to or less than a predetermined value;
The block equalization unit corresponding to a block having a high voltage, when the determination unit determines that the variation is equal to or less than a predetermined value for the unit cells in the block, all the unit cells in the corresponding block. 4. The battery pack adjustment device according to claim 3, wherein the battery is discharged through the discharge path.
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