JP5477448B1 - 電圧均等化装置 - Google Patents
電圧均等化装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP5477448B1 JP5477448B1 JP2012244980A JP2012244980A JP5477448B1 JP 5477448 B1 JP5477448 B1 JP 5477448B1 JP 2012244980 A JP2012244980 A JP 2012244980A JP 2012244980 A JP2012244980 A JP 2012244980A JP 5477448 B1 JP5477448 B1 JP 5477448B1
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- voltage
- batteries
- battery
- voltages
- assembled
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
- H01M10/44—Methods for charging or discharging
- H01M10/441—Methods for charging or discharging for several batteries or cells simultaneously or sequentially
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
- H02J7/0013—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries acting upon several batteries simultaneously or sequentially
- H02J7/0014—Circuits for equalisation of charge between batteries
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
- H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
- H01M10/482—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte for several batteries or cells simultaneously or sequentially
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
- H02J7/0013—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries acting upon several batteries simultaneously or sequentially
- H02J7/0014—Circuits for equalisation of charge between batteries
- H02J7/0016—Circuits for equalisation of charge between batteries using shunting, discharge or bypass circuits
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
- H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
- H01M2010/4271—Battery management systems including electronic circuits, e.g. control of current or voltage to keep battery in healthy state, cell balancing
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
Abstract
【課題】互いに並列接続される複数の組電池をそれぞれ構成する複数の電池の電圧を均等化することが可能な電圧均等化装置を提供することを目的とする。
【解決手段】電池81〜84、91〜94の電圧V81〜V84及び電圧V91〜V94を検出する電圧検出部2、3と、スイッチ41〜44、51〜54と、電圧検出部2、3で検出される電圧V81〜V84及び電圧V91〜V94によりセルバランス制御動作が不要であると判断するまで、組電池8、9それぞれにおいて電圧検出部2、3で検出される電圧のうち最も低い電圧を目標電圧Vt1、Vt2に設定することを繰り返すとともに、組電池8、9それぞれにおいて最も低い電圧の電池以外の電池の電圧が目標電圧Vt1、Vt2になるように、スイッチ41〜44、51〜54をそれぞれオン、オフさせることを繰り返し行う制御部7とを備えて電圧均等化装置1を構成する。
【選択図】図1
【解決手段】電池81〜84、91〜94の電圧V81〜V84及び電圧V91〜V94を検出する電圧検出部2、3と、スイッチ41〜44、51〜54と、電圧検出部2、3で検出される電圧V81〜V84及び電圧V91〜V94によりセルバランス制御動作が不要であると判断するまで、組電池8、9それぞれにおいて電圧検出部2、3で検出される電圧のうち最も低い電圧を目標電圧Vt1、Vt2に設定することを繰り返すとともに、組電池8、9それぞれにおいて最も低い電圧の電池以外の電池の電圧が目標電圧Vt1、Vt2になるように、スイッチ41〜44、51〜54をそれぞれオン、オフさせることを繰り返し行う制御部7とを備えて電圧均等化装置1を構成する。
【選択図】図1
Description
本発明は、互いに並列接続される複数の組電池をそれぞれ構成する複数の電池の電圧を均等化する電圧均等化装置に関する。
複数の充電可能な電池を直列に接続して組電池とし高電圧のバッテリを実現する技術が実用化されている。この種のバッテリは、近年では、例えば、電動フォークリフト、ハイブリッド車、又は電気自動車などの車両への実装において注目されている。また、この種のバッテリは、負荷へ大きな電力を安定して供給するために複数の組電池を互いに並列接続させているものもある。
ところで、複数の電池を直列に接続した状態で充電を行うと、各電池の電圧(又は、各電池の充電容量)が不均一になることがある。また、上述のバッテリが車両に搭載される場合には、走行用モータ駆動時のバッテリの放電や走行用モータ発電時のバッテリの充電が繰り返されるので、この充放電の繰り返しによっても各電池の電圧が不均一になることがある。そして、各電池の電圧の不均一は、一部の電池の劣化を促進させるおそれがあり、また、バッテリ全体として効率の低下を引き起こすことがある。なお、各電池の電圧の不均一は、各電池の製造ばらつきや経年劣化などにより生じ得る。このため、例えば、複数の電池のうち目標電圧よりも大きい電圧の電池を、抵抗を用いて放電させることにより、複数の電池の電圧の均等化を行う電圧均等化装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、各組電池が互いに並列接続されている場合では、各組電池それぞれにおいて各電池の電圧が均等化されたとしても、各組電池の全体の電圧がそれぞれ不均一であると、各組電池間に還流電流が流れて、ある組電池が放電するとともに他の組電池が充電するため、各組電池において電圧が再び不均一になる可能性がある。
本発明は、互いに並列接続される複数の組電池をそれぞれ構成する複数の電池の電圧を均等化することが可能な電圧均等化装置を提供することを目的とする。
本発明の電圧均等化装置は、互いに並列接続される複数の組電池をそれぞれ構成する複数の電池の電圧を検出する電圧検出部と、前記各電池にそれぞれ1つずつ並列接続される複数の抵抗と、前記各電池と前記各抵抗との間にそれぞれ1つずつ設けられる複数のスイッチと、前記電圧検出部で検出される電圧により前記複数の電池の電圧の均等化が不要であると判断するまで、前記複数の組電池それぞれにおいて前記電圧検出部で検出される電圧のうち最も低い電圧を目標電圧に設定することを繰り返すとともに、前記複数の組電池それぞれにおいて前記最も低い電圧の電池以外の電池の電圧が前記目標電圧になるように、前記複数のスイッチをそれぞれオン、オフさせることを繰り返し行う制御部とを備える。
これにより、各組電池それぞれの全体の電圧が互いに同じような電圧になり還流電流や抵抗のエネルギー消費の影響による電池電圧の変動が小さくなるまで、各組電池それぞれにおいて電圧均等化を精度良く繰り返し行うことができる。すなわち、互いに並列接続される各組電池をそれぞれ構成する複数の電池の各電圧を均等化させることができる。
また、前記制御部は、前記複数の組電池それぞれにおいて前記電圧検出部で検出される電圧のうち最も高い電圧と最も低い電圧との電圧差が電圧閾値以下になると、前記複数の電池の電圧の均等化が不要であると判断するように構成してもよい。
また、本発明の電圧均等化装置は、前記各組電池の間を流れる電流を検出する電流検出部をさらに備え、前記制御部は、前記電流検出部で検出される電流が電流閾値以下になると、前記複数の電池の電圧の均等化が不要であるか否かの判断を開始するように構成してもよい。
本発明によれば、互いに並列接続される複数の組電池をそれぞれ構成する複数の電池の電圧を均等化することができる。
図1は、本発明の実施形態の電圧均等化装置を示す図である。
図1に示す電圧均等化装置1は、例えば、電動フォークリフト、ハイブリッド車、又は電気自動車などの車両に搭載されるバッテリ内の各電池の電圧を均等化するものであって、電圧検出部2、3と、セルバランス部4、5と、電流検出部6と、制御部7とを備える。なお、上記バッテリは、互いに並列接続される2つの組電池8、9により構成される。組電池8は、互いに直列接続される4つの電池81〜84により構成され、組電池9は、互いに直列接続される4つの電池91〜94により構成される。例えば、電池81〜84及び電池91〜94は、それぞれ、リチウムイオン二次電池などにより構成される。また、上記バッテリは、インバータ回路を介して走行用モータに電力を供給したり、照明、ヒーター、カーナビゲーション装置などの電装機器に電力を供給するものとする。また、上記バッテリを構成するために互いに並列接続される組電池の数は2つに限定されない。また、各組電池を構成する電池の数は4つに限定されない。
図1に示す電圧均等化装置1は、例えば、電動フォークリフト、ハイブリッド車、又は電気自動車などの車両に搭載されるバッテリ内の各電池の電圧を均等化するものであって、電圧検出部2、3と、セルバランス部4、5と、電流検出部6と、制御部7とを備える。なお、上記バッテリは、互いに並列接続される2つの組電池8、9により構成される。組電池8は、互いに直列接続される4つの電池81〜84により構成され、組電池9は、互いに直列接続される4つの電池91〜94により構成される。例えば、電池81〜84及び電池91〜94は、それぞれ、リチウムイオン二次電池などにより構成される。また、上記バッテリは、インバータ回路を介して走行用モータに電力を供給したり、照明、ヒーター、カーナビゲーション装置などの電装機器に電力を供給するものとする。また、上記バッテリを構成するために互いに並列接続される組電池の数は2つに限定されない。また、各組電池を構成する電池の数は4つに限定されない。
電圧検出部2は、電圧センサ21〜24を備え、電圧センサ21により電池81の電圧が検出され、電圧センサ22により電池82の電圧が検出され、電圧センサ23により電池83の電圧が検出され、電圧センサ24により電池84の電圧が検出される。
電圧検出部3は、電圧センサ31〜34を備え、電圧センサ31により電池91の電圧が検出され、電圧センサ32により電池92の電圧が検出され、電圧センサ33により電池93の電圧が検出され、電圧センサ34により電池94の電圧が検出される。
セルバランス部4は、スイッチ41〜44及び抵抗45〜48を備える。互いに直列接続されたスイッチ41及び抵抗45が電池81に並列接続され、互いに直列接続されたスイッチ42及び抵抗46が電池82に並列接続され、互いに直列接続されたスイッチ43及び抵抗47が電池83に並列接続され、互いに直列接続されたスイッチ44及び抵抗48が電池84に並列接続されている。例えば、スイッチ41〜44は、MOSFETや電磁式リレーなどにより構成される。また、スイッチ41がオンして電池81と抵抗45とが互いに電気的に接続されると、抵抗45により電池81が放電されて電池81の電圧が低下していく。また、スイッチ42がオンして電池82と抵抗46とが互いに電気的に接続されると、抵抗46により電池82が放電されて電池82の電圧が低下していく。また、スイッチ43がオンして電池83と抵抗47とが互いに電気的に接続されると、抵抗47により電池83が放電されて電池83の電圧が低下していく。また、スイッチ44がオンして電池84と抵抗48とが互いに電気的に接続されると、抵抗48により電池84が放電されて電池84の電圧が低下していく。
セルバランス部5は、スイッチ51〜54及び抵抗55〜58を備える。互いに直列接続されたスイッチ51及び抵抗55が電池91に並列接続され、互いに直列接続されたスイッチ52及び抵抗56が電池92に並列接続され、互いに直列接続されたスイッチ53及び抵抗57が電池93に並列接続され、互いに直列接続されたスイッチ54及び抵抗58が電池94に並列接続されている。例えば、スイッチ51〜54は、MOSFETや電磁式リレーなどにより構成される。また、スイッチ51がオンして電池91と抵抗55とが互いに電気的に接続されると、抵抗55により電池91が放電されて電池91の電圧が低下していく。また、スイッチ52がオンして電池92と抵抗56とが互いに電気的に接続されると、抵抗56により電池92が放電されて電池92の電圧が低下していく。また、スイッチ53がオンして電池93と抵抗57とが互いに電気的に接続されると、抵抗57により電池93が放電されて電池93の電圧が低下していく。また、スイッチ54がオンして電池94と抵抗58とが互いに電気的に接続されると、抵抗58により電池94が放電されて電池94の電圧が低下していく。
電流検出部6は、組電池8、9を互いに並列接続する経路に設けられ、組電池8から組電池9へ流れる電流(還流電流)や組電池9から組電池8へ流れる電流(還流電流)を検出し、その検出した電流を制御部7に送る。
制御部7は、例えば、CPU(Central Processing Unit)又はプログラマブルなデバイス(FPGA(Field Programmable Gate Array)やPLD(Programmable Logic Device))などにより構成され、制御部7内の不図示の記憶部に記憶されているプログラムをCPU又はプログラマブルなデバイスが読み出して実行することにより、電圧検出部2、3で検出される電圧や電流検出部6で検出される電流に基づいて、セルバランス制御動作を行う。なお、上記記憶部は、制御部7の外部に設けられてもよい。
図2は、制御部7のセルバランス制御動作を示すフローチャートである。
まず、制御部7は、電流検出部6により検出される電流が電流閾値Ith以下になると(S1がYes)、電圧V81〜V84を電圧検出部2から取得するとともに、電圧V91〜V94を電圧検出部3から取得する(S2)。
まず、制御部7は、電流検出部6により検出される電流が電流閾値Ith以下になると(S1がYes)、電圧V81〜V84を電圧検出部2から取得するとともに、電圧V91〜V94を電圧検出部3から取得する(S2)。
次に、制御部7は、電圧V81〜V84のうち最も高い電圧と最も低い電圧との電圧差Vd1を計算するとともに、電圧V91〜V94のうち最も高い電圧と最も低い電圧との電圧差Vd2を計算する(S3)。
次に、制御部7は、電圧差Vd1、Vd2がともに電圧閾値Vth以下でないと判断した場合、すなわち、電圧検出部2、3で検出される電圧V81〜V84及び電圧V91〜V94により電池81〜84及び電池91〜94のそれぞれの電圧均等化が必要であると判断すると(S4がNo)、電圧V81〜V84のうち最も低い電圧を目標電圧Vt1に設定し電圧V91〜94のうち最も低い電圧を目標電圧Vt2に設定する(S5)。なお、制御部7は、電圧差Vd1、Vd2がともに電圧閾値Vth以下であると判断した場合、すなわち、電圧検出部2、3で検出される電圧V81〜V84及び電圧V91〜V94により電池81〜84及び電池91〜94のそれぞれの電圧均等化が不要であると判断すると(S4がYes)、セルバランス制御動作を終了する。
そして、制御部7は、一定時間経過するまで、組電池8の電池81〜84において最も低い電圧の電池以外の電池の電圧が目標電圧Vt1になるように、セルバランス部4のスイッチ41〜44のオン、オフを制御するとともに、組電池9の電池91〜94において最も低い電圧の電池以外の電池の電圧が目標電圧Vt2になるように、セルバランス部5のスイッチ51〜54のオン、オフを制御した後(S6、S7)、S1に戻る。なお、上記一定時間とは、例えば、目標電圧Vt1が設定されてから電圧V81〜V84のうちの最も低い電圧以外の電圧が目標電圧Vt1に達するまでの時間、又は、目標電圧Vt2が設定されてから電圧V91〜V94のうちの最も低い電圧以外の電圧が目標電圧Vt2に達するまでの時間よりも短い時間(例えば、24[ms])とする。また、上記一定時間とは、例えば、組電池8から組電池9へ流れる還流電流又は組電池9から組電池8へ流れる還流電流により電圧V81〜V84のうちの最も低い電圧及び電圧V91〜V94のうちの最も低い電圧が所定電圧(例えば、±0.02[V])だけ変動するのにかかる時間とする。
例えば、車両の停車時において、電流検出部6により検出される電流が電流閾値Ith以下になったとき、図3(a)に示すように、電池81の電圧V81が3.50[V]、電池82の電圧V82が3.50[V]、電池83の電圧V83が3.50[V]、電池84の電圧V84が3.30[V]、電池91の電圧V91が3.50[V]、電池92の電圧V92が3.50[V]、電池93の電圧V93が3.50[V]、電池94の電圧V94が2.90[V]である場合の制御部7のセルバランス制御動作を説明する。なお、このとき、組電池8の合計の電圧は13.80[V]であり、組電池9の合計の電圧は13.40[V]であり、組電池8から組電池9へ還流電流が流れているものとする。また、電圧閾値Vthを0.10[V]とする。
まず、制御部7は、電圧V81〜V84及び電圧V91〜94を取得すると、電圧V81〜V84のうちの最も高い3.50[V]と最も低い3.30[V]との電圧差Vd1として0.20[V]を計算するとともに、電圧V91〜V94のうちの最も高い3.50[V]と最も低い2.90[V]との電圧差Vd2として0.60[V]を計算する。
次に、制御部7は、電圧差Vd1(0.20[V])及び電圧差Vd2(0.60[V])がともに電圧閾値Vth(0.10[V])以下でないと判断すると、組電池8における目標電圧Vt1を電圧V81〜V84のうちの最も低い3.30[V]に設定するとともに、組電池9における目標電圧Vt2を電圧V91〜V94のうちの最も低い2.90[V]に設定する。
次に、制御部7は、一定時間経過するまで、最も低い電圧V84の電池84以外の電池81〜83の電圧V81〜V83が全て目標電圧Vt1(3.30[V])になるように、スイッチ41〜43をそれぞれオンさせるとともに、最も低い電圧V94以外の電圧V91〜V93が全て目標電圧Vt2(2.90[V])になるように、スイッチ51〜53をそれぞれオンさせる。このとき、電圧V81〜V83は、それぞれ、組電池8から組電池9へ流れる還流電流による電圧降下分の−0.02[V]と抵抗45〜47のエネルギー消費による電圧降下分の−0.05[V]との合計電圧分(−0.07[V])低くなり、電圧V84は、組電池8から組電池9へ流れる還流電流による電圧降下分(−0.02[V])低くなる。また、電圧V91〜V93は、それぞれ、組電池8から組電池9へ流れる還流電流による電圧上昇分の+0.02[V]と抵抗55〜57のエネルギー消費による電圧降下分の−0.05[V]との合計電圧分(−0.03[V])低くなり、電圧V94は、組電池8から組電池9へ流れる還流電流による電圧上昇分(+0.02[V])高くなる。
そして、制御部7は、電流検出部6により検出される電流が電流閾値Ith以下であると、電圧V81〜V84及び電圧V91〜V94を再度取得する。例えば、図3(b)に示すように、電圧V81〜V83はそれぞれ3.43[V]、電圧V84は3.28[V]、電圧V91〜V93はそれぞれ3.47[V]、電圧V94は2.92[V]になる。なお、このとき、組電池8の合計の電圧は13.57[V]であり、組電池9の合計の電圧は13.33[V]であり、組電池8から組電池9へ還流電流が流れているものとする。
次に、制御部7は、電圧V81〜V84のうちの最も高い3.43[V]と最も低い3.28[V]との電圧差Vd1として0.15[V]を計算するとともに、電圧V91〜V94のうちの最も高い3.47[V]と最も低い2.92[V]との電圧差Vd2として0.55[V]を計算する。
次に、制御部7は、電圧差Vd1(0.15[V])及び電圧差Vd2(0.55[V])がともに電圧閾値Vth(0.10[V])以下でないと判断すると、組電池8における目標電圧Vt1を電圧V81〜V84のうちの最も低い3.28[V]に設定するとともに、組電池9における目標電圧Vt2を電圧V91〜V94のうちの最も低い2.92[V]に再度設定する。
次に、制御部7は、一定時間経過するまで、最も低い電圧V84の電池84以外の電池81〜83の電圧V81〜V83が全て更新した目標電圧Vt1(3.28[V])になるように、スイッチ41〜43をそれぞれオンさせるとともに、最も低い電圧V94以外の電圧V91〜V93が全て更新した目標電圧Vt2(2.92[V])になるように、スイッチ51〜53をそれぞれオンさせる。このとき、電圧V81〜V83は、それぞれ、組電池8から組電池9へ流れる還流電流による電圧降下分の−0.02[V]と抵抗45〜47のエネルギー消費による電圧降下分の−0.05[V]との合計電圧分(−0.07[V])低くなり、電圧V84は、組電池8から組電池9へ流れる還流電流による電圧降下分(−0.02[V])低くなる。また、電圧V91〜V93は、それぞれ、組電池8から組電池9へ流れる還流電流による電圧上昇分の+0.02[V]と抵抗55〜57のエネルギー消費による電圧降下分の−0.05[V]との合計電圧分(−0.03[V])低くなり、電圧V94は、組電池8から組電池9へ流れる還流電流による電圧上昇分(+0.02[V])高くなる。
そして、制御部7は、電流検出部6により検出される電流が電流閾値Ith以下であると、電圧V81〜V84及び電圧V91〜V94を再度取得する。例えば、図3(c)に示すように、電圧V81〜V83はそれぞれ3.36[V]、電圧V84は3.26[V]、電圧V91〜V93はそれぞれ3.44[V]、電圧V94は2.94[V]になる。なお、このとき、組電池8の合計の電圧は13.34[V]であり、組電池9の合計の電圧は13.26[V]であり、組電池8から組電池9へ還流電流が流れているものとする。
次に、制御部7は、電圧V81〜V84のうちの最も高い3.36[V]と最も低い3.26[V]との電圧差Vd1として0.10[V]を計算するとともに、電圧V91〜V94のうちの最も高い3.44[V]と最も低い2.94[V]との電圧差Vd2として0.50[V]を計算する。
次に、制御部7は、電圧差Vd1(0.10[V])が電圧閾値Vth(0.10[V])以下であると判断すると、組電池8のセルバランス制御動作を終了する。また、制御部7は、電圧差Vd2(0.50[V])が電圧閾値Vth(0.10[V])以下でないと判断すると、組電池9における目標電圧Vt2を電圧V91〜V94のうちの最も低い2.94[V]に再度設定する。
次に、制御部7は、一定時間経過するまで、電圧V91〜V93が更新した目標電圧Vt2(2.94[V])になるように、スイッチ51〜53をオンさせる。このとき、電圧V81〜V84は、それぞれ、組電池8から組電池9へ流れる還流電流による電圧降下分(−0.02[V])低くなる。また、電圧V91〜V93は、それぞれ、組電池8から組電池9へ流れる還流電流による電圧上昇分の+0.02[V]と抵抗55〜57のエネルギー消費による電圧降下分の−0.05[V]との合計電圧分(−0.03[V])低くなり、電圧V94は、組電池8から組電池9へ流れる還流電流による電圧上昇分(+0.02[V])高くなる。
以降、この動作を繰り返していくと、ある時点で、例えば、図3(d)に示すように、電圧V81〜V83がそれぞれ3.20[V]、電圧V84が3.10[V]、電圧V91〜V93がそれぞれ3.20[V]、電圧V94が31.0[V]になる。このとき、組電池8の合計の電圧は12.70[V]であり、組電池9の合計の電圧は12.70[V]であり、組電池8から組電池9へ流れる還流電流や組電池9から組電池8へ流れる還流電流はないものとする。
制御部7は、電圧V81〜V84のうちの最も高い3.20[V]と最も低い3.10[V]との電圧差Vd1として0.10[V]を計算するとともに、電圧V91〜V94のうちの最も高い3.20[V]と最も低い3.10[V]との電圧差Vd2として0.10[V]を計算する。
そして、制御部7は、電圧差Vd1(0.10[V])及び電圧差Vd2(0.10[V])がともに電圧閾値Vth(0.10[V])以下であると判断すると、組電池8、9のセルバランス制御動作を終了する。
このように本実施形態の電圧均等化装置1では、電圧差Vd1、Vd2がともに電圧閾値Vth以下になるまで、還流電流や抵抗のエネルギー消費による変動後の電池電圧に基づいて目標電圧Vt1、Vt2を繰り返し更新しているため、組電池8、9それぞれの全体の電圧が互いに同じような電圧になり還流電流や抵抗のエネルギー消費の影響による電池電圧の変動が小さくなるまで、組電池8、9それぞれにおいて電圧均等化を精度良く繰り返し行うことができる。すなわち、互いに並列接続される組電池8、9をそれぞれ構成する電池81〜84及び電池91〜94の各電圧を均等化させることができる。
このように本実施形態の電圧均等化装置1では、電圧差Vd1、Vd2がともに電圧閾値Vth以下になるまで、還流電流や抵抗のエネルギー消費による変動後の電池電圧に基づいて目標電圧Vt1、Vt2を繰り返し更新しているため、組電池8、9それぞれの全体の電圧が互いに同じような電圧になり還流電流や抵抗のエネルギー消費の影響による電池電圧の変動が小さくなるまで、組電池8、9それぞれにおいて電圧均等化を精度良く繰り返し行うことができる。すなわち、互いに並列接続される組電池8、9をそれぞれ構成する電池81〜84及び電池91〜94の各電圧を均等化させることができる。
また、本実施形態の電圧均等化装置1では、電流検出部6により検出される電流が電流閾値Ith以下になると、セルバランス制御動作を開始しているため、電流検出部6により検出される電流が電流閾値Ith以下であるか否かを判断せずにセルバランス制御動作を開始する場合に比べて、還流電流による電池電圧の変動を抑えることができ、セルバランス制御動作の開始から終了までにかかる時間を短くすることができる。そのため、セルバランス制御動作(抵抗45〜48、抵抗55〜58)によって組電池8、9のエネルギーが無駄に消費されることを抑えることができる。
1 電圧均等化装置
2、3 電圧検出部
4、5 セルバランス部
6 電流検出部
7 制御部
8、9 組電池
21〜24、31〜34 電圧センサ
41〜44、51〜54 スイッチ
45〜48、55〜58 抵抗
81〜84、91〜94 電池
2、3 電圧検出部
4、5 セルバランス部
6 電流検出部
7 制御部
8、9 組電池
21〜24、31〜34 電圧センサ
41〜44、51〜54 スイッチ
45〜48、55〜58 抵抗
81〜84、91〜94 電池
Claims (2)
- 互いに並列接続される複数の組電池をそれぞれ構成する複数の電池の電圧を検出する電圧検出部と、
前記各電池にそれぞれ1つずつ並列接続される複数の抵抗と、
前記各電池と前記各抵抗との間にそれぞれ1つずつ設けられる複数のスイッチと、
前記電圧検出部で検出される電圧により前記複数の電池の電圧の均等化が不要であると判断するまで、前記複数の組電池それぞれにおいて前記電圧検出部で検出される電圧のうち最も低い電圧を目標電圧に設定することを繰り返すとともに、前記複数の組電池それぞれにおいて前記最も低い電圧の電池以外の電池の電圧が前記目標電圧になるように、前記複数のスイッチをそれぞれオン、オフさせることを繰り返し行う制御部と、
前記各組電池の間を流れる電流を検出する電流検出部と、
を備え、
前記制御部は、前記電流検出部で検出される電流が電流閾値以下になると、前記複数の電池の電圧の均等化が不要であるか否かの判断を開始する
ことを特徴とする電圧均等化装置。 - 互いに並列接続される複数の組電池をそれぞれ構成する複数の電池の電圧を検出する電圧検出部と、
前記各電池にそれぞれ1つずつ並列接続される複数の抵抗と、
前記各電池と前記各抵抗との間にそれぞれ1つずつ設けられる複数のスイッチと、
前記電圧検出部で検出される電圧により前記複数の電池の電圧の均等化が不要であると判断するまで、前記複数の組電池間に流れる還流電流と前記抵抗でのエネルギー消費による変動後の前記各電池の電圧に基づいて、前記複数の組電池それぞれにおいて前記電圧検出部で検出される電圧のうち最も低い電圧を目標電圧に設定することを繰り返すとともに、前記複数の組電池それぞれにおいて前記最も低い電圧の電池以外の電池の電圧が前記目標電圧になるように、前記最も低い電圧の電池以外の電池の電圧が前記目標電圧に達するまでの時間よりも短い時間、前記複数のスイッチをそれぞれオン、オフさせることを繰り返し行う制御部と、
を備えることを特徴とする電圧均等化装置。
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012244980A JP5477448B1 (ja) | 2012-11-07 | 2012-11-07 | 電圧均等化装置 |
US14/436,311 US9705343B2 (en) | 2012-11-07 | 2013-09-26 | Voltage equalizer |
EP13853326.0A EP2919360B1 (en) | 2012-11-07 | 2013-09-26 | Voltage equalization device |
CN201380055204.9A CN104737411B (zh) | 2012-11-07 | 2013-09-26 | 电压均衡器 |
PCT/JP2013/076074 WO2014073280A1 (ja) | 2012-11-07 | 2013-09-26 | 電圧均等化装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012244980A JP5477448B1 (ja) | 2012-11-07 | 2012-11-07 | 電圧均等化装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP5477448B1 true JP5477448B1 (ja) | 2014-04-23 |
JP2014093924A JP2014093924A (ja) | 2014-05-19 |
Family
ID=50684397
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2012244980A Active JP5477448B1 (ja) | 2012-11-07 | 2012-11-07 | 電圧均等化装置 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US9705343B2 (ja) |
EP (1) | EP2919360B1 (ja) |
JP (1) | JP5477448B1 (ja) |
CN (1) | CN104737411B (ja) |
WO (1) | WO2014073280A1 (ja) |
Families Citing this family (23)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9403443B2 (en) * | 2014-01-14 | 2016-08-02 | Ford Global Technologies, Llc | Charge balance system and method |
WO2016065241A1 (en) * | 2014-10-24 | 2016-04-28 | Enphase Energy, Inc. | Parallel battery system |
JP6584798B2 (ja) * | 2015-03-12 | 2019-10-02 | 株式会社日立製作所 | 蓄電システム及び蓄電池電車 |
KR101683603B1 (ko) * | 2015-07-10 | 2016-12-21 | ㈜ 에이치엠지 | 배터리 팩의 셀 밸런싱을 위한 장치 및 이를 위한 방법 |
CN106921182A (zh) * | 2015-12-25 | 2017-07-04 | 大连融科储能技术发展有限公司 | 一种提高液流电池电堆电压一致性的装置及方法 |
CN105576767A (zh) * | 2016-02-18 | 2016-05-11 | 冉柠恺 | 一种均衡锂电池组及其均衡方法 |
US10377262B2 (en) * | 2016-12-06 | 2019-08-13 | National Chung Shan Institute Of Science And Technology | Range extending apparatus for electric vehicle and control method thereof |
CN107395118A (zh) * | 2017-08-01 | 2017-11-24 | 孙睿超 | 一种智能光伏电池系统监测及故障排除方法设计 |
CN111033938A (zh) * | 2018-01-30 | 2020-04-17 | 松下知识产权经营株式会社 | 车辆用电源系统、管理装置 |
CN108448179B (zh) * | 2018-03-30 | 2020-10-09 | 江苏罗思韦尔电气有限公司 | 一种均衡电池组系统的电池单体电压的方法 |
DE102018004891A1 (de) | 2018-06-20 | 2019-01-24 | Daimler Ag | Verfahren und Vorrichtung für einen Spannungsausgleich in einem Bordnetz eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs |
US11146076B2 (en) * | 2018-07-09 | 2021-10-12 | GM Global Technology Operations LLC | Battery module with active cell balancing using energy storage element and two tiers of switches |
KR102347920B1 (ko) * | 2018-10-12 | 2022-01-05 | 주식회사 엘지에너지솔루션 | 배터리 관리 장치 및 방법 |
CN109755681B (zh) * | 2018-12-29 | 2021-07-06 | 蜂巢能源科技有限公司 | 电芯均衡化处理方法、系统及动力电池包 |
CN110058168A (zh) * | 2019-03-07 | 2019-07-26 | 孙楼房 | 一种多支电池电压实时监测系统及其使用方法 |
US11398734B2 (en) * | 2019-06-27 | 2022-07-26 | International Business Machines Corporation | Dynamic adjustment of hold-up time between battery packs |
WO2021080358A1 (ko) * | 2019-10-22 | 2021-04-29 | 주식회사 엘지화학 | 병렬 연결된 배터리 팩의 밸런싱 장치 및 방법 |
JP7400083B2 (ja) * | 2019-12-06 | 2023-12-18 | ジャン、チャオジョン | 並列および直列で電池を形成しかつテストするシステム |
TW202137620A (zh) * | 2020-03-25 | 2021-10-01 | 飛宏科技股份有限公司 | 雙埠電池充電系統及其充電方法 |
JP7388277B2 (ja) | 2020-04-07 | 2023-11-29 | 株式会社デンソー | 電源システムの制御装置 |
JP7189182B2 (ja) * | 2020-09-07 | 2022-12-13 | 矢崎総業株式会社 | 充電制御装置、バッテリシステム、及び充電制御方法 |
US11901749B2 (en) * | 2020-09-09 | 2024-02-13 | Microsoft Technology Licensing, Llc | Balanced discharge in multi-battery system |
EP4340161A1 (en) * | 2022-09-14 | 2024-03-20 | Trend Power Technology (Changshu) Inc. | Battery life extension method |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7573234B1 (en) * | 2005-11-28 | 2009-08-11 | Quallion Llc | System having electronics for dropping current of battery pack |
JP4560501B2 (ja) * | 2006-08-11 | 2010-10-13 | 矢崎総業株式会社 | 充電状態調整装置 |
JP2009011022A (ja) * | 2007-06-26 | 2009-01-15 | Nissan Motor Co Ltd | 組電池の容量調整装置および容量調整方法 |
JP2011041452A (ja) * | 2009-07-17 | 2011-02-24 | Toshiba Corp | 組電池装置及び車両 |
CN201623470U (zh) * | 2010-01-12 | 2010-11-03 | 潍坊光华电池有限公司 | 动力锂离子电池的保护电路 |
JP5736694B2 (ja) * | 2010-09-03 | 2015-06-17 | ソニー株式会社 | 制御装置及び方法、並びに電源装置 |
KR101256079B1 (ko) * | 2010-12-28 | 2013-04-19 | 삼성에스디아이 주식회사 | 배터리 팩의 밸런싱 방법 및 밸런싱 시스템 |
CN102647007A (zh) * | 2012-04-20 | 2012-08-22 | 上海电机学院 | 电池组的均衡管理系统 |
-
2012
- 2012-11-07 JP JP2012244980A patent/JP5477448B1/ja active Active
-
2013
- 2013-09-26 US US14/436,311 patent/US9705343B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2013-09-26 CN CN201380055204.9A patent/CN104737411B/zh not_active Expired - Fee Related
- 2013-09-26 WO PCT/JP2013/076074 patent/WO2014073280A1/ja active Application Filing
- 2013-09-26 EP EP13853326.0A patent/EP2919360B1/en not_active Not-in-force
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2014073280A1 (ja) | 2014-05-15 |
US9705343B2 (en) | 2017-07-11 |
EP2919360B1 (en) | 2018-10-31 |
EP2919360A1 (en) | 2015-09-16 |
US20150244190A1 (en) | 2015-08-27 |
CN104737411A (zh) | 2015-06-24 |
EP2919360A4 (en) | 2016-06-22 |
JP2014093924A (ja) | 2014-05-19 |
CN104737411B (zh) | 2017-04-12 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5477448B1 (ja) | 電圧均等化装置 | |
US10840722B2 (en) | Battery control device | |
KR101664641B1 (ko) | 축전 디바이스 방전 장치 | |
JP5789846B2 (ja) | 車両用の電源装置とこの電源装置を備える車両 | |
KR101424908B1 (ko) | 차량용 조전지 균등화 시스템 및 차량용 조전지 균등화 방법 | |
US11011920B2 (en) | Energy storage apparatus for engine start-up, method for controlling the same, and vehicle | |
EP2418751B1 (en) | Battery charger and battery charging method | |
WO2013121721A1 (ja) | 電圧バランス制御装置 | |
US20130057224A1 (en) | Control system of battery pack and method of charging and discharging using the same | |
WO2012164630A1 (ja) | 蓄電システム | |
US20130021000A1 (en) | Charge and discharge control apparatus | |
JP6361545B2 (ja) | 電流制御装置 | |
WO2015178075A1 (ja) | 電池制御装置 | |
JP2013121242A (ja) | Soc推定装置及び電池パック | |
JP2014171323A (ja) | セルバランス装置 | |
US9035614B2 (en) | Assembled battery charging method, charging control circuit, and power supply system | |
JP6137470B2 (ja) | 電源制御装置 | |
JP6647986B2 (ja) | 二次電池の劣化判定装置、二次電池の劣化判定方法、及び二次電池の制御装置 | |
WO2015133401A1 (ja) | 制御ユニット、蓄電池システム、電池セルバランス方法およびプログラム | |
JP2013116008A (ja) | セルバランス装置 | |
JP2013121303A (ja) | 電池充電量制御装置および方法 | |
WO2014073281A1 (ja) | 電圧均等化装置 | |
JP2014233183A (ja) | 蓄電システム及び制御方法 | |
JP6328454B2 (ja) | 均等化装置 | |
JP6311616B2 (ja) | 充電電流制御装置及び充電電流制御方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20140114 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20140127 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 5477448 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |