JP5409163B2 - Lithium-ion battery management device, management method, and lithium-ion battery system - Google Patents

Lithium-ion battery management device, management method, and lithium-ion battery system Download PDF

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Description

この発明は、リチウムイオン二次電池を複数接続した組電池を管理するリチウムイオン組電池管理装置、管理方法および、この装置を備えたリチウムイオン組電池システムに関する。   The present invention relates to a lithium ion assembled battery management device, a management method, and a lithium ion assembled battery system including the device, which manage an assembled battery in which a plurality of lithium ion secondary batteries are connected.

リチウムイオン二次電池は、エネルギー密度が高い、自己放電量が少ない、などという利点を有し、自動車用蓄電池や電気・電子機器用蓄電池などとして広く使用されている。また、使用目的に応じた電圧や容量を得るために、単電池であるリチウムイオンセルを複数接続して組電池を構成し、使用する場合がある。一方、リチウムイオン二次電池は、過充電などによって異常発熱が生じ、さらには、電解液が有機溶剤であるために発火事故が発生するおそれがある。   Lithium ion secondary batteries have advantages such as high energy density and low self-discharge, and are widely used as storage batteries for automobiles, storage batteries for electric / electronic devices, and the like. In addition, in order to obtain a voltage and capacity according to the purpose of use, a battery pack may be configured and used by connecting a plurality of single-cell lithium ion cells. On the other hand, in the lithium ion secondary battery, abnormal heat generation occurs due to overcharge or the like, and furthermore, an ignition accident may occur because the electrolytic solution is an organic solvent.

このため、組電池として使用する場合に、各リチウムイオンセルを適正に充電するために、バイパス回路を設けた技術が知られている(例えば、特許文献1参照。)。この技術は、複数のリチウムイオンセルを直列に接続して電池回路列を構成し、この電池回路列を複数並列に接続する。また、各リチウムイオンセルにバイパス回路を設け、それぞれのリチウムイオンセルが充電完了電圧に達した際に、対応するバイパス回路で充電電流をバイパスし、さらに、同一電池回路列内のすべてのリチウムイオンセルが充電完了電圧に達した場合に、この電池回路列を充電回路から切り離す。これにより、リチウムイオンセルの過充電を防止する、というものである。   For this reason, when using as an assembled battery, in order to charge each lithium ion cell appropriately, the technique which provided the bypass circuit is known (for example, refer patent document 1). In this technique, a plurality of lithium ion cells are connected in series to form a battery circuit array, and a plurality of battery circuit arrays are connected in parallel. In addition, each lithium ion cell is provided with a bypass circuit, and when each lithium ion cell reaches the charging completion voltage, the charging current is bypassed by the corresponding bypass circuit, and all lithium ions in the same battery circuit row are further bypassed. When the cell reaches the charging completion voltage, the battery circuit array is disconnected from the charging circuit. This prevents overcharging of the lithium ion cell.

特開2006−318843号公報JP 2006-318843 A

ところで、充電電圧が高いリチウムイオンセルに対して充電電流をバイパスしたり、放電させたりしても、各リチウムイオンセルを適正に充電できない場合がある。すなわち、リチウムイオンセルの異常により、バイパスなどをしても充電電圧が下がらない場合や、一部のリチウムイオンセルの充電電圧が上がらない場合がある。このような場合、上記特許文献1に記載のように充電完了電圧に達したリチウムイオンセルの充電電流をバイパスなどしても、各リチウムイオンセルを適正に充電できないばかりでなく、このような充電状態を継続することで、すべてのまたは一部のリチウムイオンセルが過充電状態となる場合がある。すなわち、単に充電電流をバイパスなどするのみでは、過充電を防止することができず、異常発熱などを招くおそれがある。   By the way, even if the charging current is bypassed or discharged with respect to a lithium ion cell having a high charging voltage, each lithium ion cell may not be charged properly. In other words, due to an abnormality in the lithium ion cell, the charge voltage may not decrease even when bypassing or the charge voltage of some lithium ion cells may not increase. In such a case, even if the charging current of the lithium ion cell that has reached the charging completion voltage is bypassed as described in Patent Document 1, not only can each lithium ion cell be charged properly, but such charging By continuing the state, all or some of the lithium ion cells may be overcharged. That is, simply by bypassing the charging current cannot prevent overcharging, which may cause abnormal heat generation.

特に、リチウムイオンセルがフロート充電(浮動充電)状態で使用・運用される場合、常に充電状態となっているため、上記のようにリチウムイオンセルの異常がある場合、過充電、さらには異常発熱などを招くおそれが高い。さらに、組電池の総電圧が所定のフロート充電電圧に達する前の充電初期においては、リチウムイオンセルの特性や仕様容量、残容量などに応じて、充電電流の変化や充電電圧の変化などの充電挙動が異なり、各リチウムイオンセル間での差異も生じる。従って、フロート充電の充電初期においては、過充電や異常発熱などが生じるおそれがあり、このような充電初期における安全性を高めることが、リチウムイオンセルをフロート充電で使用するためには必要であると、本出願人は考えるに至った。   In particular, when a lithium ion cell is used and operated in a float charge (floating charge) state, it is always in a charged state. Therefore, if there is an abnormality in the lithium ion cell as described above, overcharge and abnormal heat generation will occur. There is a high risk of inviting. In addition, at the initial stage of charging before the total voltage of the assembled battery reaches the specified float charging voltage, charging such as changes in charging current or charging voltage depending on the characteristics, specified capacity, remaining capacity, etc. of the lithium ion cell. The behavior is different and there is also a difference between each lithium ion cell. Therefore, there is a possibility that overcharge or abnormal heat generation may occur in the initial charge stage of the float charge, and it is necessary to increase the safety in the initial charge stage in order to use the lithium ion cell in the float charge. The applicant came to think.

そこでこの発明は、複数のリチウムイオン二次電池を組電池としてフロート充電使用する場合に、より高い安全性を確保することを可能にするリチウムイオン組電池管理装置、管理方法およびリチウムイオン組電池システムを提供することを目的とする。   Therefore, the present invention provides a lithium ion battery management device, a management method, and a lithium ion battery system that can ensure higher safety when using a plurality of lithium ion secondary batteries as float batteries for float charging. The purpose is to provide.

上記目的を達成するために請求項1に記載の発明は、リチウムイオン二次電池が複数直列に接続された単組電池がひとつまたは複数並列に接続され、フロート充電されるリチウムイオン組電池を管理するリチウムイオン組電池管理装置であって、リチウムイオン二次電池の充電電圧を監視し、リチウムイオン二次電池の充電電圧が所定電圧以下になるように調整するセルコントローラと、前記単組電池ごとに設けられ、単組電池をフロート充電する充電源と該単組電池との接続を接離する充電スイッチと、前記単組電池ごとに設けられ、単組電池から電力を供給される負荷設備と該単組電池との接続を接離する放電スイッチと、を備え、充電を開始してから前記単組電池の総電圧が所定の電圧に達していない充電初期状態において、該単組電池内のリチウムイオン二次電池の充電電圧が前記所定電圧よりも高い場合に、前記セルコントローラによる調整を行い、充電量が所定充電量に達しても前記充電初期状態を脱しない場合に、前記充電スイッチを切り離して該単組電池の充電を停止するとともに、前記放電スイッチは接続状態を維持して該単組電池からの放電を可能とする、ことを特徴とする。 In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 manages a lithium ion assembled battery which is float-charged by connecting one or a plurality of single battery packs in which a plurality of lithium ion secondary batteries are connected in series. A lithium-ion battery management apparatus that monitors a charging voltage of a lithium-ion secondary battery and adjusts the charging voltage of the lithium-ion secondary battery to be equal to or lower than a predetermined voltage; A charging switch for float charging the single battery, a charge switch for connecting and disconnecting the single battery, and a load facility provided for each single battery and supplied with electric power from the single battery; A discharge switch for connecting and disconnecting the single battery, and in the initial charging state where the total voltage of the single battery has not reached a predetermined voltage after charging is started. When the charging voltage of the lithium ion secondary battery of the inner is higher than the predetermined voltage, to adjust by the cell controller, when a charge amount without departing the charge initial state even reaches a predetermined charge amount, the charge The switch is disconnected to stop the charging of the single battery, and the discharge switch is maintained in a connected state to enable discharge from the single battery.

この発明によれば、充電初期状態において、各リチウムイオン二次電池の充電電圧が所定電圧よりも高い場合に、所定電圧以下になるようにセルコントローラによる調整が行われる。また、充電初期状態で充電量が所定充電量に達すると、この単組電池への充電が停止されるとともに、この単組電池からの放電は可能とされる。 According to the present invention, in the initial charging state, when the charging voltage of each lithium ion secondary battery is higher than the predetermined voltage, the adjustment by the cell controller is performed so as to be equal to or lower than the predetermined voltage. In addition, when the charge amount reaches a predetermined charge amount in the initial charge state, the charging to the single battery is stopped and the single battery can be discharged.

請求項2に記載の発明は、請求項1に記載のリチウムイオン組電池管理装置において、充電時間が前記リチウムイオン二次電池の容量と前記充電源の容量とに基づく所定時間に達しても前記充電初期状態を脱しない場合に、前記充電スイッチの切り離しと前記放電スイッチの接続維持を行う、ことを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, in the lithium ion assembled battery management device according to the first aspect, even when the charging time reaches a predetermined time based on the capacity of the lithium ion secondary battery and the capacity of the charging source, When the initial charge state is not removed, the charge switch is disconnected and the discharge switch is kept connected.

この発明によれば、充電初期状態での充電時間が、例えば、リチウムイオン二次電池の仕様容量と充電源の充電容量とに基づく最大充電時間に達した場合に、この単組電池への充電が停止されるとともに、この単組電池からの放電は可能とされる。   According to the present invention, when the charging time in the initial charging state reaches, for example, the maximum charging time based on the specification capacity of the lithium ion secondary battery and the charging capacity of the charging source, the charging to the single battery is performed. Is stopped, and discharge from the single battery is made possible.

請求項3に記載の発明は、請求項1に記載のリチウムイオン組電池管理装置において、充電量が前記リチウムイオン二次電池の仕様容量に基づく所定充電量に達しても前記充電初期状態を脱しない場合に、前記充電スイッチの切り離しと前記放電スイッチの接続維持を行う、ことを特徴とする。   According to a third aspect of the present invention, in the lithium ion assembled battery management device according to the first aspect, even if the charge amount reaches a predetermined charge amount based on a specification capacity of the lithium ion secondary battery, the initial charge state is released. If not, the charge switch is disconnected and the discharge switch is kept connected.

この発明によれば、充電初期状態での充電量が、例えば、リチウムイオン二次電池の仕様容量の所定倍に達した場合に、この単組電池への充電が停止されるとともに、この単組電池からの放電は可能とされる。   According to the present invention, when the amount of charge in the initial charging state reaches, for example, a predetermined capacity of the specification capacity of the lithium ion secondary battery, charging to the single battery is stopped, and the single battery Discharging from the battery is possible.

請求項4に記載の発明は、請求項1に記載のリチウムイオン組電池管理装置において、充電量が前記リチウムイオン二次電池の充電前の残容量に基づく所定充電量に達しても前記充電初期状態を脱しない場合に、前記充電スイッチの切り離しと前記放電スイッチの接続維持を行う、ことを特徴とする。   According to a fourth aspect of the present invention, in the lithium ion assembled battery management device according to the first aspect, even if the charge amount reaches a predetermined charge amount based on a remaining capacity before charging of the lithium ion secondary battery, When the state is not removed, the charge switch is disconnected and the discharge switch is kept connected.

この発明によれば、充電初期状態での充電量が、例えば、リチウムイオン二次電池の仕様容量から充電前の残容量を差し引いた容量(満充電に足らない容量)の所定倍に達した場合に、この単組電池への充電が停止されるとともに、この単組電池からの放電は可能とされる。   According to the present invention, the amount of charge in the initial charging state reaches, for example, a predetermined multiple of the capacity obtained by subtracting the remaining capacity before charging from the specification capacity of the lithium ion secondary battery (capacity that is not fully charged). In addition, charging to the single battery is stopped, and discharge from the single battery is enabled.

請求項5に記載の発明は、リチウムイオン二次電池が複数直列に接続された単組電池がひとつまたは複数並列に接続され、フロート充電されるリチウムイオン組電池を管理するリチウムイオン組電池管理方法であって、充電を開始してから前記単組電池の総電圧が所定の電圧に達していない充電初期状態において、該単組電池内のリチウムイオン二次電池の充電電圧が所定電圧よりも高い場合に、該リチウムイオン二次電池の充電電圧を前記所定電圧以下に調整し、充電量が所定充電量に達しても前記充電初期状態を脱しない場合に、該単組電池の充電を停止するとともに、該単組電池からの放電は常時可能な状態とする、ことを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a lithium ion assembled battery management method for managing a lithium ion assembled battery that is float-charged by connecting one or a plurality of single assembled batteries in which a plurality of lithium ion secondary batteries are connected in series. The charging voltage of the lithium ion secondary battery in the single battery is higher than the predetermined voltage in the initial charging state in which the total voltage of the single battery has not reached the predetermined voltage after starting charging. In this case, the charging voltage of the lithium ion secondary battery is adjusted to be equal to or lower than the predetermined voltage, and the charging of the single battery is stopped when the charging amount does not leave the initial charging state even when the charging amount reaches the predetermined charging amount. In addition, the discharge from the single battery is always possible.

請求項6に記載の発明は、リチウムイオン二次電池が複数直列に接続された単組電池がひとつまたは複数並列に接続され、フロート充電されるリチウムイオン組電池システムであって、リチウムイオン二次電池の充電電圧を監視し、リチウムイオン二次電池の充電電圧が所定電圧以下になるように調整するセルコントローラと、前記単組電池ごとに設けられ、単組電池をフロート充電する充電源と該単組電池との接続を接離する充電スイッチと、前記単組電池ごとに設けられ、単組電池から電力を供給される負荷設備と該単組電池との接続を接離する放電スイッチと、を備え、充電を開始してから前記単組電池の総電圧が所定の電圧に達していない充電初期状態において、該単組電池内のリチウムイオン二次電池の充電電圧が前記所定電圧よりも高い場合に、前記セルコントローラによる調整を行い、充電量が所定充電量に達しても前記充電初期状態を脱しない場合に、前記充電スイッチを切り離して該単組電池の充電を停止するとともに、前記放電スイッチは接続状態を維持して該単組電池からの放電を可能とする、ことを特徴とする。
The invention according to claim 6 is a lithium ion assembled battery system in which one or a plurality of single assembled batteries connected in series with a plurality of lithium ion secondary batteries are connected in parallel and are float-charged. A cell controller that monitors the charging voltage of the battery and adjusts the charging voltage of the lithium ion secondary battery to be equal to or lower than a predetermined voltage; a charging source that is provided for each of the single battery packs and float-charges the single battery pack; A charge switch for connecting / disconnecting a single battery and a discharge switch provided for each single battery, and for connecting / disconnecting the single battery with a load facility to which power is supplied from the single battery; the provided, in the charging the initial state the total voltage of the single battery pack from the start of the charging has not reached the predetermined voltage, the charging voltage is the predetermined voltage of the lithium ion secondary battery in the unit battery pack If even higher, subjected to adjustment by the cell controller, when a charge amount without departing the charge initial state even reaches a predetermined charge amount, stops the charging of the single battery pack disconnects the charging switch, The discharge switch maintains a connection state and enables discharge from the single battery.

請求項1、5および6に記載の発明によれば、充電初期状態で充電量が所定充電量に達すると、この単組電池への充電が停止される。つまり、充電をある程度まで行っても、リチウムイオン二次電池の異常などにより単組電池の総電圧が所定の電圧に達しない場合に、充電が停止される。このため、リチウムイオン二次電池間でのバラツキが大きく不安定な充電初期状態において、過充電や異常発熱などを防止し、安全性を高めることが可能となる。しかも、単組電池ごとに充電を停止するため、ある単組電池内のリチウムイオン二次電池に異常が発生した場合でも、その単組電池の充電のみが停止され、他の単組電池は影響を受けず、他の単組電池によって電池機能・運用を維持することが可能となる。また、充電を停止しても、この単組電池からの放電が可能なため、電池のバックアップ・予備電源としての機能を維持することができる。   According to the first, fifth and sixth aspects of the present invention, when the charge amount reaches a predetermined charge amount in the initial charge state, the charging to the single battery is stopped. That is, even if charging is performed to a certain extent, charging is stopped when the total voltage of the single battery does not reach a predetermined voltage due to abnormality of the lithium ion secondary battery or the like. For this reason, overcharge and abnormal heat generation can be prevented and safety can be improved in an initial charge state in which variations among lithium ion secondary batteries are large and unstable. In addition, since charging is stopped for each single battery, even if an abnormality occurs in a lithium ion secondary battery in a single battery, only charging of that single battery is stopped, and other single batteries are affected. The battery function / operation can be maintained by another single battery. Further, even if charging is stopped, the battery can be discharged from the single battery, so that the function of the battery as a backup / standby power source can be maintained.

請求項2に記載の発明によれば、充電初期状態での充電時間が、電池の容量と充電源の容量とに基づく所定時間に達した場合に、充電が停止される。つまり、電池の容量と充電源の容量に応じた充電時間、充電量まで充電しても、単組電池の総電圧が所定の電圧に達しない場合に、充電が停止される。このため、電池の容量と充電源の容量に応じて、適正に安全性を確保することが可能となる。   According to the second aspect of the present invention, the charging is stopped when the charging time in the initial charging state reaches a predetermined time based on the capacity of the battery and the capacity of the charging source. That is, charging is stopped when the total voltage of the battery pack does not reach a predetermined voltage even after charging up to the charging time and charging amount according to the capacity of the battery and the capacity of the charging source. For this reason, it becomes possible to ensure safety appropriately according to the capacity of the battery and the capacity of the charging source.

請求項3に記載の発明によれば、リチウムイオン二次電池の仕様容量に基づく所定充電量に達した場合に、充電が停止される。つまり、電池の仕様容量に応じた充電量まで充電しても、単組電池の総電圧が所定の電圧に達しない場合に、充電が停止される。このため、電池の仕様容量に応じて、適正に安全性を確保することが可能となる。   According to the third aspect of the present invention, the charging is stopped when the predetermined charging amount based on the specification capacity of the lithium ion secondary battery is reached. That is, charging is stopped when the total voltage of the single battery does not reach a predetermined voltage even when the battery is charged to the charge amount corresponding to the specified capacity of the battery. For this reason, according to the specification capacity | capacitance of a battery, it becomes possible to ensure safety | security appropriately.

請求項4に記載の発明によれば、リチウムイオン二次電池の充電前の残容量に基づく所定充電量に達した場合に、充電が停止される。つまり、電池の充電前の残容量に応じた充電量まで充電しても、単組電池の総電圧が所定の電圧に達しない場合に、充電が停止される。このため、電池の残容量、状態に応じて、適正に安全性を確保することが可能となる。   According to the fourth aspect of the present invention, charging is stopped when a predetermined charging amount based on the remaining capacity of the lithium ion secondary battery before charging is reached. That is, charging is stopped when the total voltage of the single battery does not reach a predetermined voltage even when the battery is charged up to a charge amount corresponding to the remaining capacity before charging the battery. For this reason, it becomes possible to ensure safety appropriately according to the remaining capacity and state of the battery.

この発明の実施の形態に係るリチウムイオン組電池システムを無停電電源装置に適用した状態を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the state which applied the lithium ion assembled battery system which concerns on embodiment of this invention to the uninterruptible power supply device. 図1のシステムのセルコントローラを示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the cell controller of the system of FIG. 図1のシステムの単組電池管理ユニットを示す概略構成ブロック図である。It is a schematic block diagram which shows the single battery management unit of the system of FIG. 図1のシステムの運用開始時の処理、作用を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process at the time of the operation start of the system of FIG. 1, and an effect | action. 図1のシステムの初充電モードの処理、作用を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process and effect | action of the first charge mode of the system of FIG. 図1のシステムの充電初期ルーチンの処理、作用を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process and effect | action of the charge initial routine of the system of FIG. 図1のシステムのフロート充電モードの処理、作用を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process of float charge mode of a system of FIG. 1, and an effect | action. 図7の続きを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the continuation of FIG. 図1のシステムの放電モードの処理、作用を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process and effect | action of the discharge mode of the system of FIG. 図1のシステムの回復充電モードの処理、作用を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process and effect | action of the recovery charge mode of the system of FIG. この発明の実施の形態に係るリチウムイオン組電池システムを整流装置に適用した状態を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the state which applied the lithium ion assembled battery system which concerns on embodiment of this invention to the rectifier.

以下、この発明を図示の実施の形態に基づいて説明する。   The present invention will be described below based on the illustrated embodiments.

図1は、この発明の実施の形態に係るリチウムイオン組電池システム1を無停電電源装置(UPS:Uniterruptible Power Sypply)に適用した状態を示す概略構成図である。このリチウムイオン組電池システム1は、単電池であるリチウムイオンセル(リチウムイオン二次電池)2が複数直列に接続されて単組電池3が構成され、さらにこの単組電池3が複数並列に接続されてリチウムイオン組電池が構成されており、このようなリチウムイオン組電池を管理するリチウムイオン組電池管理装置を備えるものである。ここで、リチウムイオン組電池は、後述するように、フロート充電で使用・運用され、通常時は常に充電状態となっている。   FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a state in which a lithium ion assembled battery system 1 according to an embodiment of the present invention is applied to an uninterruptible power supply (UPS). In this lithium ion assembled battery system 1, a plurality of lithium ion cells (lithium ion secondary batteries) 2, which are single batteries, are connected in series to form a single assembled battery 3, and a plurality of single assembled batteries 3 are connected in parallel. Thus, a lithium ion assembled battery is configured, and a lithium ion assembled battery management device for managing such a lithium ion assembled battery is provided. Here, as will be described later, the lithium ion assembled battery is used and operated by float charging, and is always in a charged state at normal times.

リチウムイオン組電池管理装置は、複数のセルコントローラ4、単組電池管理ユニット5、充電スイッチ6、放電スイッチ7と、単一の監視装置8とを備えている。また、この実施の形態では、直列に連続する6〜12個のリチウムイオンセル2を1モジュール31とし、このモジュール31が複数直列に接続されて単組電池3が構成されている。そして、セルコントローラ4は、モジュール31ごとに配設され、単組電池管理ユニット5、充電スイッチ6および放電スイッチ7は、単組電池3ごとに配設されている。   The lithium ion assembled battery management device includes a plurality of cell controllers 4, a single battery management unit 5, a charge switch 6, a discharge switch 7, and a single monitoring device 8. In this embodiment, six to twelve lithium ion cells 2 continuous in series constitute one module 31, and a plurality of modules 31 are connected in series to form a single battery assembly 3. The cell controller 4 is provided for each module 31, and the single battery management unit 5, the charge switch 6, and the discharge switch 7 are provided for each single battery 3.

セルコントローラ4は、各リチウムイオンセル2の電圧や温度などのセル状態を測定、監視するとともに、各リチウムイオンセル2の充電電圧が所定値内になるように調整するものである。具体的には、図2に示すように、各リチウムイオンセル2に配設された測定調整部41と、各測定調整部41と通信可能に接続されたモジュール管理部42とを備えている。測定調整部41は、リチウムイオンセル2の電圧(充電中の電圧、放電中の電圧)や温度、後述するバイパス回路部に流れるバイパス電流などを測定する測定器部と、充電電流をバイパスさせるとともにリチウムイオンセル2を放電させるバイパス回路部とを備えている。そして、測定器部で測定されたリチウムイオンセル2の充電電圧が所定電圧(後述する電圧VCmax)よりも高い場合に、バイパス回路部によって充電電流のバイパスとセル2の放電とを行って電圧を下げ、充電電圧を所定電圧内に調整するようになっている。また、モジュール管理部42は、各測定調整部41を制御するとともに、各測定調整部41で測定されたリチウムイオンセル2の電圧や温度などのセル状態を、リアルタイムに単組電池管理ユニット5に送信する機能を備えている。 The cell controller 4 measures and monitors the cell state such as the voltage and temperature of each lithium ion cell 2 and adjusts the charging voltage of each lithium ion cell 2 to be within a predetermined value. Specifically, as shown in FIG. 2, a measurement adjustment unit 41 disposed in each lithium ion cell 2 and a module management unit 42 that is communicably connected to each measurement adjustment unit 41 are provided. The measurement adjusting unit 41 bypasses the charging current with a measuring unit that measures the voltage (voltage during charging, voltage during discharging) and temperature of the lithium ion cell 2, a bypass current flowing through a bypass circuit unit described later, and the like. A bypass circuit section for discharging the lithium ion cell 2. When the charging voltage of the lithium ion cell 2 measured by the measuring unit is higher than a predetermined voltage (voltage VC max described later), the bypass circuit unit performs charging current bypassing and cell 2 discharging to perform voltage The charging voltage is adjusted within a predetermined voltage. Further, the module management unit 42 controls each measurement adjustment unit 41, and the cell state such as the voltage and temperature of the lithium ion cell 2 measured by each measurement adjustment unit 41 in real time in the single battery management unit 5. It has a function to send.

単組電池管理ユニット5は、対応する単組電池3内の各セルコントローラ4から受信したセル状態を解析するとともに、この単組電池3の充電電流や放電電流、総電圧などの単組電池状態を監視、解析するものである。具体的には、図3に示すように、主として、計測器群51と、通信部52と、入力部53と、警報部54と、制御部55と、これらを制御などする中央処理部56とを備えている。   The single battery management unit 5 analyzes the cell state received from each cell controller 4 in the corresponding single battery 3, and the single battery state such as the charging current, discharging current and total voltage of the single battery 3 Are monitored and analyzed. Specifically, as shown in FIG. 3, mainly, a measuring instrument group 51, a communication unit 52, an input unit 53, an alarm unit 54, a control unit 55, and a central processing unit 56 that controls these, It has.

計測器群51は、単組電池3の充電電流や放電電流を計測する電流計や、単組電池3の総電圧(充電中の電圧、放電中の電圧)を計測する電圧計などの計器から構成されている。通信部52は、各セルコントローラ4および監視装置8とデータ通信を行うための通信インターフェイスであり、各セルコントローラ4からセル状態などを受信したり、セル状態や単組電池状態などを監視装置8に送信したりするものである。入力部53は、中央処理部56で後述するようにして解析、処理するための判断基準値(閾値)、具体的には、リチウムイオンセル2の仕様容量、許容電圧や許容温度および、単組電池3の許容充電電流や許容放電電流、後述する判断基準1〜3などを入力、設定するものである。   The measuring instrument group 51 includes an ammeter that measures the charging current and discharging current of the battery pack 3, and a voltmeter that measures the total voltage (voltage during charging and discharging) of the battery pack 3. It is configured. The communication unit 52 is a communication interface for performing data communication with each cell controller 4 and the monitoring device 8. The communication unit 52 receives a cell state or the like from each cell controller 4, or monitors the cell state or the single assembled battery state. Or send to. The input unit 53 is a judgment reference value (threshold value) for analyzing and processing in the central processing unit 56 as will be described later. Specifically, the specification capacity, allowable voltage and allowable temperature of the lithium ion cell 2, and a single set The allowable charging current and allowable discharging current of the battery 3 and criteria 1 to 3 described later are input and set.

警報部54は、中央処理部56によって後述するようにしてリチウムイオンセル2の異常あるいは単組電池3全体の異常などと判断された場合に、警報を発するものであり、LEDランプや警報ブザーなどで構成されている。また、リチウムイオンセル2が異常の場合には、該当するモジュール31とリチウムイオンセル2を表示するようになっている。制御部55は、中央処理部56による後述するような解析・処理結果に基づいて、充電スイッチ6および放電スイッチ7に制御信号(開閉信号)を送信するものである。   The alarm unit 54 issues an alarm when the central processing unit 56 determines that the abnormality of the lithium ion cell 2 or the entire battery pack 3 is abnormal as will be described later, such as an LED lamp or an alarm buzzer. It consists of When the lithium ion cell 2 is abnormal, the corresponding module 31 and the lithium ion cell 2 are displayed. The control unit 55 transmits a control signal (open / close signal) to the charge switch 6 and the discharge switch 7 based on an analysis / processing result described later by the central processing unit 56.

中央処理部56は、各セルコントローラ4から受信したセル状態や、計測器群51で計測された単組電池状態などに基づいて、警報部54の制御、制御部55(スイッチ6、7)、および各セルコントローラ4への指令送信などを行うものである。具体的には、後述するリチウムイオン組電池管理装置およびリチウムイオン組電池システム1の作用、動作が得られるように、処理を行う。   The central processing unit 56 controls the alarm unit 54, the control unit 55 (switches 6 and 7), based on the cell state received from each cell controller 4, the single battery state measured by the measuring instrument group 51, and the like. In addition, command transmission to each cell controller 4 is performed. Specifically, processing is performed so that the operation and operation of the lithium ion assembled battery management device and the lithium ion assembled battery system 1 described later can be obtained.

充電スイッチ6は、単組電池3をフロート充電する充電源とこの単組電池3との接続を接離するスイッチである。すなわち、図1に示すように、商用電源100からの電力が交流直流変換器101で直流に変換され、充電スイッチ6を介して単組電池3に供給されるようになっている。この充電スイッチ6は、通常、オン(接続)状態となっている。   The charging switch 6 is a switch for connecting / disconnecting a connection between the charging source for float charging the single battery 3 and the single battery 3. That is, as shown in FIG. 1, the electric power from the commercial power supply 100 is converted into direct current by the AC / DC converter 101 and supplied to the single battery 3 via the charging switch 6. The charging switch 6 is normally in an on (connected) state.

放電スイッチ7は、単組電池3から電力を供給される負荷設備103とこの単組電池3との接続を接離するスイッチである。すなわち、単組電池3からの電力が、放電スイッチ7を介して直流交流変換器102で交流に変換され、負荷設備103に供給されるようになっている。この放電スイッチ7は、直列に接続されたスイッチ本体71とダイオード72とから構成され、ダイオード72は、単組電池3からの電流の流れのみを許容する機能を有する。そして、通常時はスイッチ本体71がオン状態で、単組電池3からの放電が常時可能であり、放電スイッチ7を介して単組電池3には電力が供給されないようになっている。   The discharge switch 7 is a switch that connects and disconnects the load facility 103 to which power is supplied from the single battery 3 and the single battery 3. That is, the electric power from the single battery 3 is converted into alternating current by the direct current alternating current converter 102 via the discharge switch 7 and supplied to the load facility 103. The discharge switch 7 includes a switch body 71 and a diode 72 connected in series, and the diode 72 has a function of allowing only a current flow from the battery pack 3. In a normal state, the switch body 71 is in an on state, and the discharge from the single battery 3 is always possible, and no electric power is supplied to the single battery 3 via the discharge switch 7.

これらの充電スイッチ6と放電スイッチ7とは、対応する単組電池管理ユニット5によって制御されるようになっている。すなわち、上記のように、単組電池管理ユニット5の中央処理部56による解析・処理結果に基づき、制御部55から制御信号が送信されると、これを受けて充電スイッチ6および放電スイッチ7が開閉するものである。   The charge switch 6 and the discharge switch 7 are controlled by the corresponding single battery management unit 5. That is, as described above, when the control signal is transmitted from the control unit 55 based on the analysis / processing result by the central processing unit 56 of the single battery management unit 5, the charge switch 6 and the discharge switch 7 receive the control signal. It opens and closes.

監視装置8は、各単組電池管理ユニット5からセル状態や単組電池状態、および中央処理部56による解析・処理結果などを受信、収集し、これらのデータを蓄積する装置である。また、この監視装置8は、蓄積したデータを出力(表示、印刷等)したり、集計したりする機能を備えている。さらに、監視装置8は、LAN回線、公衆回線等を利用してデータを遠隔地の監視センタ等に転送できる機能を備えている。   The monitoring device 8 is a device that receives and collects a cell state, a single battery state, an analysis / processing result by the central processing unit 56 from each single battery management unit 5, and accumulates these data. In addition, the monitoring device 8 has a function of outputting (displaying, printing, etc.) or summing up accumulated data. Furthermore, the monitoring device 8 has a function of transferring data to a remote monitoring center using a LAN line, a public line, or the like.

以上のようなセルコントローラ4、単組電池管理ユニット5および監視装置8には、通常時は交流直流変換器101を介して商用電源100から電力が供給され、商用電源100からの電力供給が停止(停電)すると、各単組電池3から電力が供給されるようになっている。   The cell controller 4, the single battery management unit 5 and the monitoring device 8 as described above are normally supplied with power from the commercial power supply 100 via the AC / DC converter 101, and the power supply from the commercial power supply 100 is stopped. When a power failure occurs, power is supplied from each single battery 3.

次に、このような構成のリチウムイオン組電池管理装置およびリチウムイオン組電池システム1の作用、動作や管理方法について、図4〜10のフローチャートに基づいて説明する。   Next, the operation, operation, and management method of the lithium ion assembled battery management device and the lithium ion assembled battery system 1 configured as described above will be described with reference to the flowcharts of FIGS.

まず、リチウムイオン組電池システム1の運用開始前には、充電スイッチ6と放電スイッチ7とがともに「開」状態であり、すべての単組電池3が非充電状態となっている。そして、運用開始時に、図4に示すように、各単組電池管理ユニット5の中央処理部56によって、制御回路(セルコントローラ4、管理ユニット5)の動作が正常であるか否かが判断され(ステップS1)、正常の場合には、すべてのリチウムイオンセル2の電圧が内部短絡などがない正常な起電力VC0以上であるか否かが中央処理部56によって判断される(ステップS2)。次に、正常な起電力VC0以上である場合には、すべてのリチウムイオンセル2の温度が、セル2を安全に使用できる上限温度Th℃以下であるか否かが判断され(ステップS3)、上限温度Th℃以下の場合には、充電スイッチ6および放電スイッチ7がオン(閉)され、各単組電池3が系統に接続される(ステップS4)。   First, before the operation of the lithium ion battery pack system 1 starts, both the charge switch 6 and the discharge switch 7 are in the “open” state, and all the single battery packs 3 are in a non-charged state. Then, at the start of operation, as shown in FIG. 4, it is determined by the central processing unit 56 of each single battery management unit 5 whether the operation of the control circuit (cell controller 4, management unit 5) is normal. (Step S1) When normal, the central processing unit 56 determines whether or not the voltages of all the lithium ion cells 2 are equal to or higher than the normal electromotive force VC0 without an internal short circuit (Step S2). Next, if it is equal to or higher than the normal electromotive force VC0, it is determined whether or not the temperatures of all the lithium ion cells 2 are equal to or lower than an upper limit temperature Th ° C. at which the cells 2 can be safely used (step S3). When the temperature is not more than the upper limit temperature Th ° C., the charge switch 6 and the discharge switch 7 are turned on (closed), and each single battery 3 is connected to the system (step S4).

これにより、商用電源100からの電力が充電スイッチ6を介して単組電池3に供給され、フロート充電が開始される。また、商用電源100からの電力は、交流直流変換器101および直流交流変換器102を介して、負荷設備103に供給される。一方、制御回路の動作が正常でない場合(ステップS1で「N」の場合)および、セル2の電圧が正常な起電力VC0以上でない場合(ステップS2で「N」の場合)には、該当する単組電池3の警報部54から警報が発生されるとともに、この単組電池3の運用が停止される(ステップS5)。また、セル2の温度が上限温度Th℃以下でない場合(ステップS3で「N」の場合)には、警報部54から警報が発生され(ステップS6)、上限温度Th℃以下になるまで充電スイッチ6と放電スイッチ7がオンされない。   Thereby, the electric power from the commercial power source 100 is supplied to the single battery 3 via the charging switch 6, and the float charging is started. Moreover, the electric power from the commercial power source 100 is supplied to the load facility 103 via the AC / DC converter 101 and the DC / AC converter 102. On the other hand, when the operation of the control circuit is not normal (in the case of “N” in step S1) and when the voltage of the cell 2 is not higher than the normal electromotive force VC0 (in the case of “N” in step S2), it corresponds. An alarm is generated from the alarm unit 54 of the single battery 3 and the operation of the single battery 3 is stopped (step S5). When the temperature of the cell 2 is not lower than the upper limit temperature Th ° C. (in the case of “N” in step S3), an alarm is generated from the alarm unit 54 (step S6), and the charge switch until the upper limit temperature Th ° C. 6 and the discharge switch 7 are not turned on.

上記のようにして単組電池3が系統に接続されると、初充電モードに移り、図5に示すように、まず、充電電流がゼロ以上であるか否か、つまり充電可能状態であるか否かが、中央処理部56によって判断される(ステップS11)。そして、充電電流がゼロ以上でない場合には、後述する放電モードに移り、ゼロ以上の場合には、単組電池3の総電圧が、上限総充電電圧VTmax以下であるか否かが判断される(ステップS12)。ここで、上限総充電電圧VTmaxとは、充電中の総電圧として許容される上限の電圧であり、例えば、次のように算出される(最適値の1%増)。
VTmax={セル2の数×単セル2の仕様最適充電電圧(例えば、4.1V)}
×1.01
When the single battery 3 is connected to the grid as described above, the operation proceeds to the initial charging mode, and as shown in FIG. 5, first, whether the charging current is zero or more, that is, whether the charging is possible or not. It is determined by the central processing unit 56 whether or not (Step S11). When the charging current is not zero or more, the process proceeds to a discharge mode described later. When the charging current is zero or more, it is determined whether or not the total voltage of the battery pack 3 is equal to or lower than the upper limit total charging voltage VT max. (Step S12). Here, the upper limit total charging voltage VT max is the upper limit voltage allowed as the total voltage during charging, and is calculated, for example, as follows (1% increase of the optimum value).
VT max = {number of cells 2 × specific optimal charging voltage of single cell 2 (for example, 4.1 V)}
× 1.01

そして、上限総充電電圧VTmax以下でない場合には、該当する単組電池3の警報部54から警報が発生されるとともに、この単組電池3の充電スイッチ6がオフ(開)されて充電が停止され、さらに、すべての測定調整部41のバイパス回路がオフされる(ステップS13)。このとき、放電スイッチ7は接続状態が維持され、常時放電が可能となっている。なお、上限総充電電圧VTmax以下でない場合には、交流直流変換器101の電圧調整が不良と考えられ、交流直流変換器101の出力電圧が調整される。一方、上限総充電電圧VTmax以下の場合には、単組電池3の総電圧が、下限総充電電圧VTmin以上であるか否か(所定の電圧に達していないか)が判断される(ステップS14)。ここで、下限総充電電圧VTminとは、単組電池3をフロート充電モードで充電する場合の仕様上の許容される下限電圧であり、例えば、次のように算出される(最適値の1%減)。
VTmin={セル2の数×単セル2の仕様最適充電電圧(例えば、4.1V)}
×0.99
If the upper limit total charging voltage VT max is not lower than the upper limit total charging voltage VT max , an alarm is generated from the alarm unit 54 of the corresponding single battery 3 and the charging switch 6 of the single battery 3 is turned off (opened) to charge the battery. In addition, the bypass circuits of all the measurement adjustment units 41 are turned off (step S13). At this time, the discharge switch 7 is maintained in a connected state and can be discharged at all times. In addition, when it is not below the upper limit total charging voltage VT max , the voltage adjustment of the AC / DC converter 101 is considered to be defective, and the output voltage of the AC / DC converter 101 is adjusted. On the other hand, if it is equal to or lower than the upper limit total charging voltage VT max , it is determined whether or not the total voltage of the battery pack 3 is equal to or higher than the lower limit total charging voltage VT min (whether it has reached a predetermined voltage) ( Step S14). Here, the lower limit total charging voltage VT min is an allowable lower limit voltage in the specification when the single battery 3 is charged in the float charging mode, and is calculated as follows, for example (1 of the optimum value). % Decrease).
VT min = {number of cells 2 × specific optimal charging voltage of single cell 2 (for example, 4.1 V)}
× 0.99

そして、下限総充電電圧VTmin以上である場合には、フロート充電モードに移り、下限総充電電圧VTmin以上でない場合には、すなわち充電初期状態の場合には、充電初期ルーチンを行う(ステップS15)。この充電初期ルーチンでは、図6に示すように、まず、中央処理部56によって、すべてのセル2の温度が上限温度Th℃以下であるか否かが判断され(ステップS21)、上限温度Th℃以下である場合には、充電電流が許容最大充電電流(セル2が許容できる最大の充電電流)Ic以下であるか否かが判断される(ステップS22)。そして、許容最大充電電流Ic以下の場合には、ステップS24に移り、すべてのセル2の温度が上限温度Th℃以下でない場合および、充電電流が許容最大充電電流Ic以下でない場合には、該当する単組電池3の警報部54から警報が発生されるとともに、この単組電池3の充電スイッチ6がオフされて充電が停止され、さらに、すべての測定調整部41のバイパス回路がオフされる(ステップS23)。このとき、放電スイッチ7は接続状態が維持され、常時放電が可能となっている。 If it is equal to or higher than the lower limit total charge voltage VT min , the process proceeds to the float charge mode. If it is not equal to or lower than the lower limit total charge voltage VT min , that is, in the charge initial state, the charge initial routine is performed (step S15). ). In this charge initial routine, as shown in FIG. 6, first, the central processing unit 56 determines whether or not the temperature of all the cells 2 is equal to or lower than the upper limit temperature Th ° C. (step S21), and the upper limit temperature Th ° C. If it is below, it is determined whether or not the charging current is less than or equal to the allowable maximum charging current (maximum charging current that can be tolerated by the cell 2) Ic (step S22). When the allowable maximum charging current Ic is equal to or lower than the allowable maximum charging current Ic, the process proceeds to step S24, and the case where the temperature of all the cells 2 is not equal to or lower than the upper limit temperature Th ° C. An alarm is generated from the alarm unit 54 of the single battery 3, the charging switch 6 of the single battery 3 is turned off to stop charging, and the bypass circuits of all the measurement adjustment units 41 are turned off ( Step S23). At this time, the discharge switch 7 is maintained in a connected state and can be discharged at all times.

ステップS24では、セル2の電圧が上限セル充電電圧VCmax以下であるか否かが判断される。ここで、上限セル充電電圧VCmaxとは、リチウムイオンセル2をフロート充電する場合の仕様上の許容される上限電圧であり、例えば、次のように算出される。
VCmax=単セル2の仕様最適充電電圧(例えば、4.1V)
+許容誤差電圧(例えば、20mV)
In step S24, it is determined whether or not the voltage of the cell 2 is equal to or lower than the upper limit cell charging voltage VC max . Here, the upper limit cell charging voltage VC max is an allowable upper limit voltage in the specification when the lithium ion cell 2 is float-charged, and is calculated as follows, for example.
VC max = specification optimum charging voltage of single cell 2 (for example, 4.1 V)
+ Allowable error voltage (for example, 20 mV)

そして、上限セル充電電圧VCmax以下である場合(ステップS24で「Y」の場合)で、このセル2のバイパス回路がオンの場合には、バイパス放電を中止する(ステップS25)。すなわち、セル2の電圧が所定電圧内であるため、バイパス放電を行わない状態とする。一方、上限セル充電電圧VCmax以下でない場合には、このセル2の電圧が、異常上限セル電圧VEmax以上であるか否かが判断され(ステップS26)、異常上限セル電圧VEmax以上の場合には、上記ステップS23に移り、該当する単組電池3の充電停止などが行われる。なお、異常上限セル電圧VEmaxについては、後述する。一方、異常上限セル電圧VEmax以上でない場合には、このセル2のバイパス回路をオンしてバイパス放電する(ステップS27)。すなわち、セル2の電圧が所定電圧外であるため、バイパス回路(測定調整部41)でセル2の充電電圧が所定値内になるように調整する。なお、既にバイパス回路がオンの場合には、オン状態を維持する。このようなステップS24〜S27の処理を、すべてのセル2に対して行う。 If it is equal to or lower than the upper limit cell charging voltage VC max (in the case of “Y” in step S24) and the bypass circuit of the cell 2 is on, the bypass discharge is stopped (step S25). That is, since the voltage of the cell 2 is within the predetermined voltage, the bypass discharge is not performed. On the other hand, if it is not less than the upper limit cell charging voltage VC max, the voltage of the cell 2, whether or not the abnormal upper cell voltage VE max or more is determined (step S26), the abnormal upper cell voltage VE max For more In step S23, charging of the corresponding battery pack 3 is stopped. The abnormal upper limit cell voltage VE max will be described later. On the other hand, if not abnormal upper cell voltage VE max or bypasses discharge by turning on the bypass circuit of the cell 2 (step S27). That is, since the voltage of the cell 2 is outside the predetermined voltage, the charging voltage of the cell 2 is adjusted to be within the predetermined value by the bypass circuit (measurement adjustment unit 41). When the bypass circuit is already on, the on state is maintained. Such processes of steps S24 to S27 are performed for all the cells 2.

その後、充電初期状態での充電量が所定充電量に達したか否かが判断される(ステップS28)。具体的には、次のような判断基準1〜3によって判断されるが、いずれの判断基準1〜3によって判断するかは、求められる精度、機器構成の容易性、リチウムイオンセル2の特性などに基づいて決定される。   Thereafter, it is determined whether or not the charge amount in the initial charge state has reached a predetermined charge amount (step S28). Specifically, the determination is made according to the following determination criteria 1 to 3. Which of the determination criteria 1 to 3 is determined depends on the accuracy required, the ease of device configuration, the characteristics of the lithium ion cell 2, and the like. To be determined.

「判断基準1」
充電時間が、リチウムイオンセル2の容量と充電源の容量とに基づく所定時間に達したか否かを判断基準とする。すなわち、充電時間の経過に伴って充電量も増加するため、充電量に代わって、充電時間が所定時間に達したか否かを判断基準とする。具体的には、充電時間が、例えば、リチウムイオンセル2の仕様容量と商用電源100および交流直流変換器101の充電容量とに基づく最大充電時間、つまり商用電源100および交流直流変換器101で未充電のセル2を充電するのに要する最大の充電時間に達したか否かを判断基準とする。ここで、仕様容量とは、リチウムイオンセル2を満充電した場合の仕様上の容量である。また、リチウムイオンセル2の仕様容量ではなく、実容量・残容量と充電源の容量とに基づく所定時間に達したか否かを判断基準としてもよい。
"Judgment criteria 1"
It is determined whether or not the charging time has reached a predetermined time based on the capacity of the lithium ion cell 2 and the capacity of the charging source. In other words, since the amount of charge increases as the charging time elapses, it is determined whether or not the charging time has reached a predetermined time instead of the amount of charge. Specifically, the charging time is, for example, the maximum charging time based on the specification capacity of the lithium ion cell 2 and the charging capacity of the commercial power source 100 and the AC / DC converter 101, that is, the commercial power source 100 and the AC / DC converter 101 are not yet charged. Whether or not the maximum charging time required for charging the charging cell 2 has been reached is used as a criterion. Here, the specification capacity is a capacity on the specification when the lithium ion cell 2 is fully charged. Further, it may be determined whether or not a predetermined time is reached based on the actual capacity / remaining capacity and the capacity of the charging source instead of the specification capacity of the lithium ion cell 2.

「判断基準2」
充電量が、リチウムイオンセル2の仕様容量に基づく所定充電量に達したか否かを判断基準とする。すなわち、リチウムイオンセル2の仕様容量によって必要とする充電量も異なるため、仕様容量に基づく所定充電量を閾値とする。具体的には、充電量が、例えば、リチウムイオンセル2の仕様容量の所定倍に達したか否かを判断基準とする。ここで、所定倍は、リチウムイオンセル2の仕様容量や安全性などを考慮して、セル2の残容量等にかかわらず確実に充電でき、かつ過充電にならないように設定され、例えば、1.2倍に設定される。
"Criteria 2"
It is determined whether or not the charge amount has reached a predetermined charge amount based on the specification capacity of the lithium ion cell 2. That is, since the required charge amount varies depending on the specification capacity of the lithium ion cell 2, the predetermined charge amount based on the specification capacity is set as a threshold value. Specifically, for example, whether or not the charging amount has reached a predetermined multiple of the specification capacity of the lithium ion cell 2 is used as a determination criterion. Here, the predetermined multiple is set in consideration of the specification capacity and safety of the lithium ion cell 2 so that it can be reliably charged regardless of the remaining capacity of the cell 2 and is not overcharged. Set to 2 times.

「判断基準3」
充電量が、リチウムイオンセル2の充電前の残容量に基づく所定充電量に達したか否かを判断基準とする。すなわち、リチウムイオンセル2の残容量によって必要とする充電量も異なるため、残容量に基づく所定充電量を閾値とする。具体的には、充電量が、例えば、リチウムイオンセル2の仕様容量から充電前の残容量を差し引いた容量(満充電に足らない容量)の所定倍に達したか否かを判断基準とする。ここで、所定倍は、「判断基準2」の場合と同様にして設定する。
"Criteria 3"
Whether or not the charge amount has reached a predetermined charge amount based on the remaining capacity of the lithium ion cell 2 before charging is used as a criterion. That is, since the required charge amount varies depending on the remaining capacity of the lithium ion cell 2, a predetermined charge amount based on the remaining capacity is set as a threshold value. Specifically, for example, whether or not the charge amount has reached a predetermined multiple of the capacity obtained by subtracting the remaining capacity before charging from the specification capacity of the lithium ion cell 2 (capacity that is not fully charged) is used as a determination criterion. . Here, the predetermined multiple is set in the same manner as in the case of “judgment criterion 2”.

このような判断基準1〜3において、充電量は、計測器群51で計測された充電電流値と充電電圧値とに基づいて中央処理部56で算出され、充電時間は、中央処理部56によって計時される。また、リチウムイオンセル2の残容量は、計測器群51で計測された放電電流値と放電時間とに基づいて中央処理部56で算出される。例えば、残容量100%である満充電状態から30%の放電が行われた場合には、残容量が70%と算出され、残容量70%の状態から30%の放電が行われた場合には、残容量が40%と算出される。   In such determination criteria 1 to 3, the charging amount is calculated by the central processing unit 56 based on the charging current value and the charging voltage value measured by the measuring instrument group 51, and the charging time is determined by the central processing unit 56. It is timed. Further, the remaining capacity of the lithium ion cell 2 is calculated by the central processing unit 56 based on the discharge current value and the discharge time measured by the measuring instrument group 51. For example, when 30% discharge is performed from the fully charged state where the remaining capacity is 100%, the remaining capacity is calculated as 70%, and when 30% discharge is performed from the remaining capacity of 70%. The remaining capacity is calculated as 40%.

以上のようにして、充電初期状態での充電量が所定充電量に達したか否かが判断され、達した場合(ステップS28で「N」の場合)、つまり、充電量が所定充電量に達しても充電初期状態を脱しない場合には、上記ステップS23に移り、該当する単組電池3の充電停止などが行われる。このとき、放電スイッチ7は接続状態が維持され、常時放電が可能となっている。一方、充電量が所定充電量に達していない場合には、ステップS11に戻り、同様な処理を繰り返す。   As described above, it is determined whether or not the charge amount in the initial charge state has reached a predetermined charge amount. When the charge amount has been reached (in the case of “N” in step S28), that is, the charge amount has reached the predetermined charge amount. If the initial state of charging is not removed even if it is reached, the process proceeds to step S23, and the charging of the corresponding battery pack 3 is stopped. At this time, the discharge switch 7 is maintained in a connected state and can be discharged at all times. On the other hand, if the charge amount has not reached the predetermined charge amount, the process returns to step S11 and the same processing is repeated.

次に、フロート充電モードでは、図7、8に示すように、まず、制御回路の動作が正常であるか否かが判断される(ステップS31)。そして、正常でない場合には、該当する単組電池3の警報部54から警報が発生されるとともに、この単組電池3の充電スイッチ6がオフされて充電が停止され、さらに、すべての測定調整部41のバイパス回路がオフされる(ステップS32)。このとき、放電スイッチ7は接続状態が維持され、常時放電が可能となっている。一方、正常な場合には、充電電流がゼロ以上であるか否かが判断され(ステップS33)、充電電流がゼロ以上でない場合には、後述する放電モードに移り、ゼロ以上の場合には、単組電池3の総電圧が下限総充電電圧VTmin以上であるか否かが判断される(ステップS34)。そして、下限総充電電圧VTmin以上でない場合には、該当する単組電池3の警報部54から警報が発生され(ステップS35)、下限総充電電圧VTmin以上の場合には、単組電池3の総電圧が上限総充電電圧VTmax以下であり(ステップS36)、すべてのリチウムイオンセル2の温度が上限温度Th℃以下であり(ステップS37)、かつ充電電流が許容最大充電電流Ic以下(ステップS38)であるか否かが判断される。そして、これらの要件を満たさない場合には、ステップS32と同様にして、該当する単組電池3の充電停止などが行われる(ステップS39)。このとき、放電スイッチ7は接続状態が維持され、常時放電が可能となっている。 Next, in the float charging mode, as shown in FIGS. 7 and 8, it is first determined whether or not the operation of the control circuit is normal (step S31). If not normal, an alarm is generated from the alarm unit 54 of the corresponding single battery 3, and the charge switch 6 of the single battery 3 is turned off to stop charging, and all measurement adjustments are made. The bypass circuit of the unit 41 is turned off (step S32). At this time, the discharge switch 7 is maintained in a connected state and can be discharged at all times. On the other hand, if it is normal, it is determined whether or not the charging current is zero or more (step S33). If the charging current is not zero or more, the process proceeds to a discharge mode, which will be described later. It is determined whether or not the total voltage of the battery pack 3 is equal to or higher than the lower limit total charge voltage VT min (step S34). If it is not equal to or lower than the lower limit total charge voltage VT min , an alarm is generated from the alarm unit 54 of the corresponding single battery 3 (step S35). If it is equal to or higher than the lower limit total charge voltage VT min , the single battery 3 Is not more than the upper limit total charging voltage VT max (step S36), the temperatures of all the lithium ion cells 2 are not more than the upper limit temperature Th ° C. (step S37), and the charging current is not more than the allowable maximum charging current Ic ( It is determined whether or not step S38). If these requirements are not satisfied, the charging of the corresponding battery pack 3 is stopped as in step S32 (step S39). At this time, the discharge switch 7 is maintained in a connected state and can be discharged at all times.

一方、これらの要件を満たす場合には、各リチウムイオンセル2の電圧が上限セル分布電圧VAmax以下であるか否かが判断される(ステップS40)。ここで、上限セル分布電圧VAmaxとは、実際の充電状態、つまり実際の単組電池3の総電圧において、各セル2の充電電圧にバラツキが生じる場合に、そのバラツキが許容される上限の電圧(平均電圧に対する上限の電圧)であり、例えば、次のように算出される。
VAmax=単組電池3の総電圧÷セル2の数+許容誤差電圧(例えば、20mV)
On the other hand, when these requirements are satisfied, it is determined whether or not the voltage of each lithium ion cell 2 is equal to or lower than the upper limit cell distribution voltage VA max (step S40). Here, the upper limit cell distribution voltage VA max is an upper limit of the allowable variation when the charging voltage of each cell 2 varies in the actual charge state, that is, in the actual total voltage of the assembled battery 3. The voltage (the upper limit voltage with respect to the average voltage), for example, is calculated as follows.
VA max = total voltage of the battery pack 3 / number of cells 2 + allowable error voltage (for example, 20 mV)

そして、上限セル分布電圧VAmax以下のセルで、このセル2のバイパス回路がオンの場合には、バイパス放電を中止する(ステップS41)。続いて、このリチウムイオンセル2の電圧が下限セル分布電圧VAmin以上であるか否かが判断される(ステップS42)。ここで、下限セル分布電圧VAminとは、実際の充電状態において、各セル2の充電電圧にバラツキが生じる場合に、そのバラツキが許容される下限の電圧(平均電圧に対する下限の電圧)であり、例えば、次のように算出される。
VAmin=単組電池3の総電圧÷セル2の数−許容誤差電圧(例えば、20mV)
When the bypass circuit of the cell 2 is on in the cell having the upper limit cell distribution voltage VA max or less, the bypass discharge is stopped (step S41). Subsequently, it is determined whether or not the voltage of the lithium ion cell 2 is equal to or higher than the lower limit cell distribution voltage VA min (step S42). Here, the lower limit cell distribution voltage VA min is a lower limit voltage (lower limit voltage with respect to the average voltage) in which the variation is allowed when the charging voltage of each cell 2 varies in the actual charging state. For example, it is calculated as follows.
VA min = total voltage of the battery pack 3 / number of cells 2−allowable error voltage (for example, 20 mV)

そして、下限セル分布電圧VAmin以上でない場合には、該当する単組電池3の警報部54から警報が発生される(ステップS43)。さらに、同一のセル2で、このような下限セル分布電圧VAmin未満の状態が所定時間継続している場合(ステップS44で「Y」の場合)には、ステップS32と同様にして、該当する単組電池3の充電停止などが行われる(ステップS45)。このとき、放電スイッチ7は接続状態が維持され、常時放電が可能となっている。一方、すべてのセル2の電圧が下限セル分布電圧VAmin以上の場合(ステップS42で「Y」の場合)、あるいは、下限セル分布電圧VAmin未満の状態が所定時間継続していない場合(ステップS44で「N」の場合)には、ステップS33に戻って同様の処理を繰り返す。ここで、ステップS44における所定時間は、下限セル分布電圧VAmin未満の状態が継続した場合に、セル2の内部異常やセル2間の接続異常などのおそれがある時間、あるいは過充電を回避できる時間であり、セル2の特性、容量などによって設定される。 When not limit the cell distribution voltage VA min or more, an alarm from the corresponding alarm section 54 of the single battery pack 3 is generated (step S43). Furthermore, in the same cell 2, when such a state of lower than the lower limit cell distribution voltage VA min continues for a predetermined time (in the case of “Y” in step S44), the same applies as in step S32. The charging of the single battery 3 is stopped (step S45). At this time, the discharge switch 7 is maintained in a connected state and can be discharged at all times. On the other hand, when the voltages of all the cells 2 are equal to or higher than the lower limit cell distribution voltage VA min (in the case of “Y” in step S42), or when the state below the lower limit cell distribution voltage VA min has not continued for a predetermined time (step) In the case of “N” in S44), the process returns to step S33 and the same processing is repeated. Here, the predetermined time in step S44 is a time when there is a possibility of internal abnormality of the cell 2 or abnormal connection between the cells 2 or overcharge when the state below the lower limit cell distribution voltage VA min continues, or overcharge can be avoided. It is time, and is set according to the characteristics, capacity, etc. of the cell 2.

また、いずれかのリチウムイオンセル2の電圧が上限セル分布電圧VAmax以下でない場合(ステップS40で「N」の場合)には、このセル2のバイパス回路をオンしてバイパス放電する(ステップS46)。なお、既にバイパス回路がオンの場合には、オン状態を維持する。次に、同一のセル2で、このようなバイパス放電の状態が所定時間継続している場合(ステップS47で「Y」の場合)には、上記ステップS45の処理が行われる。一方、所定時間継続していない場合(ステップS47で「N」の場合)には、このセル2の電圧が、異常上限セル電圧VEmax以上であるか否かが判断される(ステップS48)。ここで、異常上限セル電圧VEmaxとは、実際の充電状態において、各セル2の充電電圧にバラツキが生じる場合に、セル2に内部異常などのおそれがある電圧閾値であり、例えば、次のように算出される。
VEmax=単組電池3の総電圧÷セル2の数+異常電圧差(例えば、80mV)
If the voltage of any one of the lithium ion cells 2 is not equal to or lower than the upper limit cell distribution voltage VA max (in the case of “N” in step S40), the bypass circuit of this cell 2 is turned on to perform bypass discharge (step S46). ). When the bypass circuit is already on, the on state is maintained. Next, when such a bypass discharge state continues for a predetermined time in the same cell 2 (in the case of “Y” in step S47), the process of step S45 is performed. On the other hand, if it does not continue for a predetermined time (in the case of “N” in step S47), it is determined whether or not the voltage of this cell 2 is equal to or higher than the abnormal upper limit cell voltage VE max (step S48). Here, the abnormal upper limit cell voltage VE max is a voltage threshold that may cause an internal abnormality in the cell 2 when the charging voltage of each cell 2 varies in the actual charging state. Is calculated as follows.
VE max = total voltage of the battery pack 3 / number of cells 2 + abnormal voltage difference (for example, 80 mV)

そして、異常上限セル電圧VEmax以上の場合には、上記ステップS45の処理が行われ、異常上限セル電圧VEmax以上でない場合には、ステップS33に戻って同様の処理を繰り返す。ここで、ステップS47における所定時間は、バイパス放電を行っても上限セル分布電圧VAmax以下にならない状態が継続した場合に、セル2の内部異常やセル2間の接続異常などのおそれがある時間、あるいは過充電を回避できる時間であり、セル2の特性、容量などによって設定される。以上のようにして、各単組電池3のすべてのセル2に対して、充電電圧の異常判断、調整が行われる。 When the above abnormal upper cell voltage VE max, the process of the step S45 is performed, if not abnormal upper cell voltage VE max or repeats the same processing returns to step S33. Here, the predetermined time in step S47 is a time when there is a possibility of an internal abnormality of the cell 2 or a connection abnormality between the cells 2 when a state in which the voltage does not become the upper limit cell distribution voltage VA max continues even if the bypass discharge is performed. Or a time during which overcharge can be avoided, and is set according to the characteristics, capacity, etc. of the cell 2. As described above, abnormality determination and adjustment of the charging voltage are performed for all the cells 2 of each single battery assembly 3.

次に、商用電源100からの電力供給が停止すると、各単組電池3が放電を開始し、各単組電池3から放電スイッチ7を介して電力が負荷設備103に供給されるとともに、セルコントローラ4、単組電池管理ユニット5および監視装置8に対して電力が供給される。このような放電モードでは、図9に示すように、まず、充電電流がゼロ以上であるか否かが判断され(ステップS51)、充電電流がゼロ以上の場合には、後述する回復充電モードに移り、ゼロ以上でない場合には、次の3つの要件を満たすか否かが判断される。すなわち、すべてのリチウムイオンセル2の温度が上限温度Th℃以下であるか(ステップS52)、放電電流が許容最大放電電流Id以下であるか(ステップS53)、各セル2の電圧が放電終止電圧VL1以上であるか(ステップS54)、が判断される。ここで、放電終止電圧VL1とは、放電を終了・停止させる仕様上の電圧であり、リチウムイオンセル2の仕様容量、放電電流などによって設定される。そして、これらの要件を満たす場合(ステップS52〜S54で「Y」の場合)には、ステップS51に戻り、同様の処理を繰り返す。   Next, when the power supply from the commercial power supply 100 is stopped, each single battery 3 starts discharging, and electric power is supplied from each single battery 3 via the discharge switch 7 to the load facility 103, and the cell controller. 4. Electric power is supplied to the single battery management unit 5 and the monitoring device 8. In such a discharge mode, as shown in FIG. 9, it is first determined whether or not the charging current is zero or more (step S51). If the charging current is zero or more, the recovery charging mode described later is entered. If it is not greater than zero, it is determined whether or not the following three requirements are satisfied. That is, whether the temperatures of all the lithium ion cells 2 are lower than the upper limit temperature Th ° C. (step S52), whether the discharge current is lower than the allowable maximum discharge current Id (step S53), and the voltage of each cell 2 is the discharge end voltage. It is determined whether it is VL1 or more (step S54). Here, the end-of-discharge voltage VL1 is a voltage on the specification for ending and stopping the discharge, and is set according to the specified capacity of the lithium ion cell 2, the discharge current, and the like. And when satisfy | filling these requirements (in the case of "Y" in step S52-S54), it returns to step S51 and repeats the same process.

一方、いずれかの要件を満たさない場合(ステップS52〜S54のいずれかで「N」の場合)には、該当する単組電池3の警報部54から警報が発生されるとともに、この単組電池3の放電スイッチ7のスイッチ本体71がオフされて放電が停止される(ステップS55)。すなわち、負荷設備103への電力供給が停止される。と同時に、充電スイッチ6がオフされる。   On the other hand, when any of the requirements is not satisfied (in the case of “N” in any of steps S52 to S54), an alarm is generated from the alarm unit 54 of the corresponding single battery 3, and the single battery is The switch body 71 of the third discharge switch 7 is turned off to stop the discharge (step S55). That is, the power supply to the load facility 103 is stopped. At the same time, the charging switch 6 is turned off.

この状態では、この単組電池3からセルコントローラ4、単組電池管理ユニット5および監視装置8に対する、電力供給は継続される。そして、単組電池3のいずれかのセル2の電圧が過放電電圧VL2よりも低くなった場合(ステップS56で「N」の場合)には、セルコントローラ4などへの電力供給も停止される(ステップS57)。ここで、過放電電圧VL2とは、リチウムイオンセル2を保護するために必要な最低限の電圧であり、リチウムイオンセル2の特性、周囲温度などによって設定される。   In this state, power supply from the single battery 3 to the cell controller 4, single battery management unit 5 and monitoring device 8 is continued. When the voltage of any cell 2 of the battery pack 3 becomes lower than the overdischarge voltage VL2 (in the case of “N” in step S56), the power supply to the cell controller 4 and the like is also stopped. (Step S57). Here, the overdischarge voltage VL2 is a minimum voltage necessary for protecting the lithium ion cell 2, and is set according to the characteristics of the lithium ion cell 2, the ambient temperature, and the like.

次に、放電後に充電を行う回復充電モードでは、図10に示すように、まず、制御回路の動作が正常であるか否かが判断される(ステップS61)。そして、正常でない場合には、該当する単組電池3の警報部54から警報が発生されるとともに、この単組電池3の充電スイッチ6がオフされて充電が停止され、さらに、すべての測定調整部41のバイパス回路がオフされる(ステップS62)。このとき、放電スイッチ7は接続状態が維持され、常時放電が可能となっている。一方、正常な場合には、充電電流がゼロ以上であるか否かが判断され(ステップS63)、充電電流がゼロ以上でない場合には、放電モードに移り、ゼロ以上の場合には、単組電池3の総電圧が上限総充電電圧VTmax以下であるか否かが判断される(ステップS64)。 Next, in the recovery charge mode in which charging is performed after discharging, as shown in FIG. 10, it is first determined whether or not the operation of the control circuit is normal (step S61). If not normal, an alarm is generated from the alarm unit 54 of the corresponding single battery 3, and the charge switch 6 of the single battery 3 is turned off to stop charging, and all measurement adjustments are made. The bypass circuit of the unit 41 is turned off (step S62). At this time, the discharge switch 7 is maintained in a connected state and can be discharged at all times. On the other hand, if the charging current is normal, it is determined whether or not the charging current is zero or more (step S63). If the charging current is not zero or more, the process proceeds to the discharge mode. It is determined whether or not the total voltage of battery 3 is equal to or lower than upper limit total charge voltage VT max (step S64).

そして、上限総充電電圧VTmax以下でない場合には、該当する単組電池3の警報部54から警報が発生されるとともに、この単組電池3の充電スイッチ6がオフされて充電が停止され、さらに、すべての測定調整部41のバイパス回路がオフされる(ステップS65)。このとき、放電スイッチ7は接続状態が維持され、常時放電が可能となっている。一方、上限総充電電圧VTmax以下の場合には、単組電池3の総電圧が下限総充電電圧VTmin以上であるか否かが判断される(ステップS66)。そして、下限総充電電圧VTmin以上である場合には、フロート充電モードに移り、下限総充電電圧VTmin以上でない場合には、すなわち充電初期状態の場合には、上記の充電初期ルーチンが行われる(ステップS67)。 And when it is not below the upper limit total charging voltage VT max , an alarm is generated from the alarm unit 54 of the corresponding single battery 3, and the charging switch 6 of this single battery 3 is turned off to stop charging, Further, the bypass circuits of all the measurement adjustment units 41 are turned off (step S65). At this time, the discharge switch 7 is maintained in a connected state and can be discharged at all times. On the other hand, if it is less than or equal to the upper limit total charge voltage VT max , it is determined whether or not the total voltage of the battery pack 3 is greater than or equal to the lower limit total charge voltage VT min (step S66). If it is equal to or higher than the lower limit total charge voltage VT min , the process proceeds to the float charge mode. If it is not equal to or lower than the lower limit total charge voltage VT min , that is, in the charge initial state, the above charge initial routine is performed. (Step S67).

このような処理が充放電のたびに行われ、同時に、各単組電池管理ユニット5から監視装置8に対して、セル状態や単組電池状態、解析・処理結果などが逐次送信され、監視装置8にてこれらのデータが蓄積、集計される。そして、蓄積されたデータを解析することで、組電池システム1全体をより安全、適正に運用することが可能となるものである。   Such processing is performed every time charging / discharging, and simultaneously, the cell state, the single battery state, the analysis / processing result, and the like are sequentially transmitted from each single battery management unit 5 to the monitoring device 8. At 8, these data are accumulated and aggregated. Then, by analyzing the accumulated data, the entire assembled battery system 1 can be operated more safely and appropriately.

以上のように、このリチウムイオン組電池管理装置、管理方法およびリチウムイオン組電池システム1によれば、各リチウムイオンセル2の温度や充電電圧など、さらには各単組電池3の充電電流や充電電圧、放電電流などに基づいて、単組電池3ごとに充放電を制御するため、高い安全性を確保することが可能となる。すなわち、セル温度や充電電圧などが異常と判断すると、その単組電池3への充電を停止するため、過充電による異常発熱などを防止することが可能となる。   As described above, according to the lithium ion assembled battery management device, the management method, and the lithium ion assembled battery system 1, the temperature and charging voltage of each lithium ion cell 2, and further the charging current and charging of each single assembled battery 3. Since charging / discharging is controlled for each single battery 3 based on voltage, discharge current, etc., it is possible to ensure high safety. That is, when it is determined that the cell temperature, the charging voltage, or the like is abnormal, charging to the single battery 3 is stopped, so that it is possible to prevent abnormal heat generation due to overcharging.

特に、充電初期状態のままで充電量が所定充電量に達すると、この単組電池3への充電が停止されるため、リチウムイオンセル2間でのバラツキが大きく不安定な充電初期状態において、過放電や異常発熱などを防止し、より安全性を高めることが可能となる。より具体的には、上記の判断基準1によれば、リチウムイオンセル2の容量と充電源の容量に応じて、適正に安全性を確保することが可能となり、上記の判断基準2によれば、リチウムイオンセル2の仕様容量に応じて、適正に安全性を確保することが可能となる。また、上記の判断基準3によれば、リチウムイオンセル2の残容量、状態に応じて、適正に安全性を確保することが可能となる。   In particular, when the charge amount reaches a predetermined charge amount in the initial charge state, the charge to the single battery 3 is stopped, so in the initial charge state where the variation between the lithium ion cells 2 is large and unstable. It is possible to prevent overdischarge, abnormal heat generation, etc., and to improve safety. More specifically, according to the above criterion 1, it is possible to appropriately ensure safety according to the capacity of the lithium ion cell 2 and the capacity of the charging source. According to the above criterion 2, Depending on the specification capacity of the lithium ion cell 2, it becomes possible to ensure safety appropriately. Further, according to the above-mentioned judgment standard 3, it is possible to ensure safety appropriately according to the remaining capacity and state of the lithium ion cell 2.

しかも、単組電池3ごとに充電を停止するため、ある単組電池3内のリチウムイオンセル2に異常が発生した場合でも、その単組電池3の充電のみが停止され、他の単組電池3は影響を受けず、他の単組電池3によって組電池システム1の機能・運用を維持することが可能となる。また、充電を停止しても、この単組電池3からの放電が可能なため、単組電池3のバックアップ・予備電源としての機能を維持することができる。   In addition, since charging is stopped for each single battery 3, even when an abnormality occurs in the lithium ion cell 2 in a certain single battery 3, only charging of the single battery 3 is stopped, and other single batteries are 3 is not affected, and the function / operation of the assembled battery system 1 can be maintained by another single assembled battery 3. Further, even if charging is stopped, the single battery 3 can be discharged, so that the function of the single battery 3 as a backup / standby power source can be maintained.

さらに、放電中にいずれかのセル2の電圧が放電終止電圧VL1よりも低くなると、該当する単組電池3から負荷設備103への電力供給が停止されるが、セルコントローラ4や単組電池管理ユニット5などへの電力供給は継続される。このため、各セル2や単組電池3の監視、制御などの管理を維持することができる。さらに、いずれかのセル2の電圧が過放電電圧VL2よりも低くなった場合には、セルコントローラ4などへの電力供給も停止される。このため、リチウムイオンセル2の開放電圧が低すぎるために、回復充電した際に異常発熱が発生するなどの不具合を、防止することができる。   Further, when the voltage of any cell 2 becomes lower than the final discharge voltage VL1 during discharge, the power supply from the corresponding single battery 3 to the load facility 103 is stopped, but the cell controller 4 and single battery management The power supply to the unit 5 and the like is continued. For this reason, management, such as monitoring and control of each cell 2 and the single battery assembly 3, can be maintained. Furthermore, when the voltage of any cell 2 becomes lower than the overdischarge voltage VL2, the power supply to the cell controller 4 and the like is also stopped. For this reason, since the open voltage of the lithium ion cell 2 is too low, it is possible to prevent problems such as occurrence of abnormal heat generation during recovery charging.

以上、この発明の実施の形態について説明したが、具体的な構成は、上記の実施の形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても、この発明に含まれる。例えば、上記の実施の形態では、リチウムイオン組電池システム1を無停電電源装置に適用する場合について説明したが、整流装置など、その他の設備に適用することもできる。このとき、適用する設備に応じて、リチウムイオンセル2や単組電池3の数などを調整する。例えば、整流装置に適用する場合には、図11に示すように、6〜13個程度のリチウムイオンセル2を直列に接続した単組電池3をひとつ配設し、セルコントローラ4や単組電池管理ユニット5などをそれぞれひとつ配設して、リチウムイオン組電池システム11を構成する。そして、商用電源100からの電力が交流直流変換器101および充電スイッチ6を介して単組電池3に供給され、単組電池3からの電力が、放電スイッチ7を介して負荷設備103に供給されるものである。   Although the embodiment of the present invention has been described above, the specific configuration is not limited to the above embodiment, and even if there is a design change or the like without departing from the gist of the present invention, Included in the invention. For example, in the above-described embodiment, the case where the lithium ion assembled battery system 1 is applied to the uninterruptible power supply device has been described. However, the lithium ion assembled battery system 1 can be applied to other facilities such as a rectifier. At this time, the number of lithium ion cells 2 and single batteries 3 is adjusted according to the equipment to be applied. For example, when applied to a rectifier, as shown in FIG. 11, one single assembled battery 3 in which about 6 to 13 lithium ion cells 2 are connected in series is arranged, and the cell controller 4 or single assembled battery is arranged. Each of the management units 5 and the like is arranged to constitute the lithium ion assembled battery system 11. Then, power from the commercial power source 100 is supplied to the single battery 3 via the AC / DC converter 101 and the charging switch 6, and power from the single battery 3 is supplied to the load facility 103 via the discharge switch 7. Is.

また、上記の実施の形態では、リチウムイオンセル2が異常の場合に、単組電池管理ユニット5の警報部54から警報を発しているが、対応するセルコントローラ4から警報を発し、かつ異常のリチウムイオンセル2のセル番号を表示するようにしてもよい。さらに、セルコントローラ4をモジュール31ごとに配設しているが、リチウムイオンセル2ごとに配設するようにしてもよい。   Further, in the above embodiment, when the lithium ion cell 2 is abnormal, an alarm is issued from the alarm unit 54 of the single battery management unit 5, but an alarm is issued from the corresponding cell controller 4 and an abnormality is detected. The cell number of the lithium ion cell 2 may be displayed. Furthermore, although the cell controller 4 is provided for each module 31, it may be provided for each lithium ion cell 2.

1、11 リチウムイオン組電池システム
2 リチウムイオンセル(リチウムイオン二次電池)
3 単組電池
31 モジュール
4 セルコントローラ
5 単組電池管理ユニット
6 充電スイッチ
7 放電スイッチ
8 監視装置
1,11 Lithium ion battery system 2 Lithium ion cell (lithium ion secondary battery)
3 single battery 31 module 4 cell controller 5 single battery management unit 6 charge switch 7 discharge switch 8 monitoring device

Claims (6)

リチウムイオン二次電池が複数直列に接続された単組電池がひとつまたは複数並列に接続され、フロート充電されるリチウムイオン組電池を管理するリチウムイオン組電池管理装置であって、
リチウムイオン二次電池の充電電圧を監視し、リチウムイオン二次電池の充電電圧が所定電圧以下になるように調整するセルコントローラと、
前記単組電池ごとに設けられ、単組電池をフロート充電する充電源と該単組電池との接続を接離する充電スイッチと、
前記単組電池ごとに設けられ、単組電池から電力を供給される負荷設備と該単組電池との接続を接離する放電スイッチと、を備え、
充電を開始してから前記単組電池の総電圧が所定の電圧に達していない充電初期状態において、該単組電池内のリチウムイオン二次電池の充電電圧が前記所定電圧よりも高い場合に、前記セルコントローラによる調整を行い、充電量が所定充電量に達しても前記充電初期状態を脱しない場合に、前記充電スイッチを切り離して該単組電池の充電を停止するとともに、前記放電スイッチは接続状態を維持して該単組電池からの放電を可能とする、
ことを特徴とするリチウムイオン組電池管理装置。
A lithium-ion battery management device that manages lithium-ion battery packs that are float-charged by connecting one or more single battery packs connected in series with a plurality of lithium-ion secondary batteries,
A cell controller that monitors the charging voltage of the lithium ion secondary battery and adjusts the charging voltage of the lithium ion secondary battery to be equal to or lower than a predetermined voltage;
A charge switch provided for each of the single battery packs, for charging / discharging the single battery pack, and for connecting / disconnecting the single battery pack;
A load switch provided for each of the single battery packs, and a discharge switch for connecting and disconnecting the single battery pack with load equipment supplied with electric power from the single battery pack,
In the initial charging state where the total voltage of the single battery has not reached a predetermined voltage after starting charging, when the charging voltage of the lithium ion secondary battery in the single battery is higher than the predetermined voltage, When the adjustment by the cell controller is performed and the initial charge state is not released even when the charge amount reaches a predetermined charge amount, the charge switch is disconnected to stop the charge of the single battery, and the discharge switch is connected Enabling the discharge from the single battery while maintaining the state,
A lithium ion assembled battery management apparatus characterized by the above.
充電時間が前記リチウムイオン二次電池の容量と前記充電源の容量とに基づく所定時間に達しても前記充電初期状態を脱しない場合に、前記充電スイッチの切り離しと前記放電スイッチの接続維持を行う、ことを特徴とする請求項1に記載のリチウムイオン組電池管理装置。   If the charging initial state is not removed even when a charging time reaches a predetermined time based on the capacity of the lithium ion secondary battery and the capacity of the charging source, the charging switch is disconnected and the discharging switch is kept connected. The lithium ion assembled battery management device according to claim 1. 充電量が前記リチウムイオン二次電池の仕様容量に基づく所定充電量に達しても前記充電初期状態を脱しない場合に、前記充電スイッチの切り離しと前記放電スイッチの接続維持を行う、ことを特徴とする請求項1に記載のリチウムイオン組電池管理装置。   Even if the charge amount reaches a predetermined charge amount based on the specification capacity of the lithium ion secondary battery, the charge switch is disconnected and the discharge switch is kept connected when the initial charge state is not removed. The lithium ion assembled battery management device according to claim 1. 充電量が前記リチウムイオン二次電池の充電前の残容量に基づく所定充電量に達しても前記充電初期状態を脱しない場合に、前記充電スイッチの切り離しと前記放電スイッチの接続維持を行う、ことを特徴とする請求項1に記載のリチウムイオン組電池管理装置。   When the charge amount reaches a predetermined charge amount based on the remaining capacity before charging of the lithium ion secondary battery, the charge switch is disconnected and the discharge switch is kept connected when the initial charge state is not removed. The lithium ion assembled battery management device according to claim 1. リチウムイオン二次電池が複数直列に接続された単組電池がひとつまたは複数並列に接続され、フロート充電されるリチウムイオン組電池を管理するリチウムイオン組電池管理方法であって、
充電を開始してから前記単組電池の総電圧が所定の電圧に達していない充電初期状態において、該単組電池内のリチウムイオン二次電池の充電電圧が所定電圧よりも高い場合に、該リチウムイオン二次電池の充電電圧を前記所定電圧以下に調整し、充電量が所定充電量に達しても前記充電初期状態を脱しない場合に、該単組電池の充電を停止するとともに、該単組電池からの放電は常時可能な状態とする、
ことを特徴とするリチウムイオン組電池管理方法。
A lithium ion assembled battery management method for managing a lithium ion assembled battery that is float-charged by connecting one or more single assembled batteries connected in series with a plurality of lithium ion secondary batteries,
In the initial charging state where the total voltage of the single battery has not reached a predetermined voltage after starting charging, when the charging voltage of the lithium ion secondary battery in the single battery is higher than the predetermined voltage, When the charging voltage of the lithium ion secondary battery is adjusted to be equal to or lower than the predetermined voltage and the initial charging state is not removed even when the charging amount reaches the predetermined charging amount, the charging of the single battery is stopped and the single battery is stopped. Discharge from the battery pack is always possible.
A method for managing a lithium-ion battery pack.
リチウムイオン二次電池が複数直列に接続された単組電池がひとつまたは複数並列に接続され、フロート充電されるリチウムイオン組電池システムであって、
リチウムイオン二次電池の充電電圧を監視し、リチウムイオン二次電池の充電電圧が所定電圧以下になるように調整するセルコントローラと、
前記単組電池ごとに設けられ、単組電池をフロート充電する充電源と該単組電池との接続を接離する充電スイッチと、
前記単組電池ごとに設けられ、単組電池から電力を供給される負荷設備と該単組電池との接続を接離する放電スイッチと、を備え、
充電を開始してから前記単組電池の総電圧が所定の電圧に達していない充電初期状態において、該単組電池内のリチウムイオン二次電池の充電電圧が前記所定電圧よりも高い場合に、前記セルコントローラによる調整を行い、充電量が所定充電量に達しても前記充電初期状態を脱しない場合に、前記充電スイッチを切り離して該単組電池の充電を停止するとともに、前記放電スイッチは接続状態を維持して該単組電池からの放電を可能とする、
ことを特徴とするリチウムイオン組電池システム。
A lithium-ion battery system in which a plurality of lithium-ion secondary batteries connected in series are connected in parallel or in parallel and are float-charged,
A cell controller that monitors the charging voltage of the lithium ion secondary battery and adjusts the charging voltage of the lithium ion secondary battery to be equal to or lower than a predetermined voltage;
A charge switch provided for each of the single battery packs, for charging / discharging the single battery pack, and for connecting / disconnecting the single battery pack;
A load switch provided for each of the single battery packs, and a discharge switch for connecting and disconnecting the single battery pack with load equipment supplied with electric power from the single battery pack,
In the initial charging state where the total voltage of the single battery has not reached a predetermined voltage after starting charging, when the charging voltage of the lithium ion secondary battery in the single battery is higher than the predetermined voltage, When the adjustment by the cell controller is performed and the initial charge state is not released even when the charge amount reaches a predetermined charge amount, the charge switch is disconnected to stop the charge of the single battery, and the discharge switch is connected Enabling the discharge from the single battery while maintaining the state,
A lithium ion battery system characterized by that.
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