JP5564864B2 - 二次電池システム - Google Patents
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Description
以下に、本発明に係る二次電池システムの実施形態(第1実施形態)に関し、図面を参照して詳細に説明する。
二次電池の電圧を測定する。
二次電池の電圧の最大値と最小値の差が閾値より大きいときは、電圧調整フラグをセットする。
キーオンしてインバータ動作を開始させる。
キーオフしたかどうか判断する。
電圧調整フラグがHiかどうかを判断する。
2分経過後に電池電圧を測定する。
交流電源を動作させる。
規定時間を経過したかどうか判断する。
二次電池システムをシャットダウンする。
・簡易な回路で二次電池の電圧バランスの調整を行うことにより、二次電池システムの軽量化および低コスト化を実現することができる。
・高精度に各二次電池の電圧を揃えることができる。
(第2実施形態)
次に、本発明に係る二次電池システムの第2実施形態に関し、図面を参照して詳細に説明する。
・直列接続された二次電池全体を放電して電源とし、電圧の低い電池を充電することができるので、外部装置と接続することなく、二次電池システム単独で(すなわち、車両単独で)各二次電池の充電状態のバランスを効率よく揃えることができる。
・充電中に各二次電池の電圧を測定し、電池管理ICにより充電が完了したと判断した二次電池については、該二次電池の充電経路のスイッチを切断し、充電を終了することができる。これにより、二次電池の電圧バランスの管理精度が充電回路ではなく、電池管理ICの精度で決まるため、充電精度を向上することができる。
・電流計により充電回路の故障診断が可能となるため、二次電池システムの信頼性を向上させることができる。
・二次電池ごとに充電電圧を変化させて充電電流を測定することができるとともに、各二次電池のV−I特性から二次電池の電圧を特定できる。これにより、電池管理回路から二次電池の電圧を測定する機能を削減することができるため、二次電池システムの低コスト化を実現できる。
(第3実施形態)
次に、本発明に係る二次電池システムの第3実施形態に関し、図面を参照して詳細に説明する。
・直列に接続された二次電池を複数の電池ブロックに区分し、電池ブロックの出力電圧範囲内で充電動作をさせることで、DCカット用のコンデンサCの耐圧を電池ブロックの出力電圧範囲内に抑えることができる。これにより、コンデンサのサイズを小さくすることができるので、システムの低コスト化を実現できる。
・各スイッチをDCカット用の各コンデンサと交流電源との間に設けることにより、各スイチの駆動信号を電池管理回路の基準電位近傍の電圧信号に共通化できる。これにより、レベルシフト回路等によって複数の駆動信号を発生させる必要がないため、システムの低コスト化を実現できる。
R、R1、R2、R3、R4 抵抗器、
V1、V2、V3、V4、Vn 二次電池、
100 充電回路、
101 ダイオード、
101a 第1ダイオード、
101b 第2ダイオード、
102、102A 交流電源、
102Aa 第1交流電源(交流電源)、
102Ab 第2交流電源(交流電源)、
104 電池管理IC、
104a 第1電池管理IC(電池管理回路)、
104b 第2電池管理IC(電池管理回路)、
105 DC/DCコンバータ(交流電源)、
106 可変電圧電源(交流電源)、
106a 第1可変電圧電源(交流電源)、
106b 第2可変電圧電源(交流電源)、
107 電流計(電流測定手段)、
107a 第1電流計(電流測定手段)、
107b 第2電流計(電流測定手段)、
108 単相インバータ(交流電源)、
108a 第1単相インバータ(交流電源)、
108b 第2単相インバータ(交流電源)、
109 スイッチ、
109a 第1スイッチ(スイッチ)、
109b 第2スイッチ(スイッチ)、
160a 第1電池ブロック(電池ブロック)、
160b 第2電池ブロック(電池ブロック)、
200 双極型リチウムイオン二次電池(二次電池)、
210 単電池セル(二次電池)、
211 負極活物質層、
212 正極活物質層、
213 イオン伝導層、
214 集電体、
220 発電要素、
230 ラミネートフィルム、
300 電池モジュール(二次電池)、
301 電池モジュールのケース(金属のケース)、
1100 インバータ。
Claims (13)
- 直列に接続された複数の二次電池と、
前記二次電池の負極にそれぞれアノードが接続された複数の第1ダイオードと、
前記二次電池の正極にそれぞれカソードが接続された複数の第2ダイオードと、
前記第1ダイオードのカソードと前記第2ダイオードのアノードとがそれぞれ接続された複数の接続点にそれぞれ設けられた複数のコンデンサと、
前記コンデンサを介して前記複数の接続点に共通に接続された交流電源と、
前記コンデンサを充電または放電する電流が流れる抵抗器と、を有し、
前記交流電源の交流電圧の周期は前記抵抗器の抵抗値と前記コンデンサの容量値を乗じて得た時定数の100倍以下の周期であることを特徴とする二次電池システム。 - 前記抵抗器は、前記複数のコンデンサと前記交流電源との間に、前記複数のコンデンサに共通に接続されたことを特徴とする請求項1に記載の二次電池システム。
- 前記コンデンサは、セラミックコンデンサ、アルミ電界コンデンサ、プラスチックフィルムコンデンサからなる群から選択された少なくとも一つであることを特徴とする請求項1または2に記載の二次電池システム。
- 前記複数の二次電池の電圧の最大値と最小値の差が50mV以上である場合に前記交流電源から交流電圧を発生させることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の二次電池システム。
- 前記交流電源の動作時間は前記最大値と最小値の差に応じて変化させることを特徴とする請求項4に記載の二次電池システム。
- 前記二次電池システムには前記二次電池システムが電力を供給するインバータが接続され、前記インバータが停止した後に前記交流電源から交流電圧を発生させることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の二次電池システム。
- 前記複数の第1ダイオードおよび前記複数の第2ダイオードは、全て、前記複数の二次電池を覆う金属のケースから10mm以内の位置に配置したことを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の二次電池システム。
- 直列に接続された複数の二次電池と、
前記二次電池の負極にそれぞれアノードが接続された複数の第1ダイオードと、
前記二次電池の正極にそれぞれカソードが接続された複数の第2ダイオードと、
前記第1ダイオードのカソードと前記第2ダイオードのアノードとがそれぞれ接続された複数の接続点にそれぞれ設けられた複数のコンデンサと、
前記コンデンサを介して前記複数の接続点に共通に接続された交流電源と、
前記コンデンサを充電または放電する電流が流れる抵抗器と、を有し、
前記交流電源は、前記直列に接続された複数の二次電池を電源として動作し、前記交流電源の交流電圧の周期は前記抵抗器の抵抗値と前記コンデンサの容量値を乗じて得た時定数の100倍以下の周期であることを特徴とする二次電池システム。 - 前記直列に接続された複数の二次電池は、複数の電池ブロックに区分され、
前記電池ブロックごとに前記電池ブロックを電源として動作する電池管理回路をさらに有し、
前記交流電源は、前記電池管理回路の制御信号に基づいて、前記電池ブロックごとに、前記電池管理回路の電源を基準電位とした交流電圧を発生させることを特徴とする請求項8に記載の二次電池システム。 - さらに、前記二次電池と前記交流電源との間にそれぞれスイッチを有することを特徴とする請求項8または9に記載の二次電池システム。
- 前記スイッチは、前記コンデンサと前記交流電源との間に設けられたことを特徴とする請求項10に記載の二次電池システム。
- さらに、前記交流電源の出力電流を測定する電流測定手段を有することを特徴とする請求項8〜11のいずれかに記載の二次電池システム。
- 前記交流電源は、出力電圧を変化させることができる可変電圧交流電源であることを特徴とする請求項8〜12のいずれかに記載の二次電池システム。
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