JP5626756B2

JP5626756B2 - Lithium ion battery management method and management apparatus

Info

Publication number: JP5626756B2
Application number: JP2010016265A
Authority: JP
Inventors: 辻川　知伸; 知伸辻川
Original assignee: NTT Facilities Inc
Current assignee: NTT Facilities Inc
Priority date: 2010-01-28
Filing date: 2010-01-28
Publication date: 2014-11-19
Anticipated expiration: 2030-01-28
Also published as: JP2011155785A

Description

この発明は、リチウムイオン二次電池を複数直列に接続して構成された組電池を管理するリチウムイオン組電池の管理方法および管理装置に関する。 The present invention relates to a lithium ion assembled battery management method and management apparatus for managing an assembled battery configured by connecting a plurality of lithium ion secondary batteries in series.

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.

また、リチウムイオン二次電池は、過放電すると、正極のコバルトが溶出したり、陰極（負極）の集電体の銅が溶出したりし、放電後の回復充電の際に、内部短絡や異常発熱などに至るおそれがある。しかも、エネルギー密度が高いために、短絡時には急激に過熱する危険性が高い。このため、過放電させないために、いずれかのリチウムイオン二次電池の電圧が所定の電圧（放電終止電圧など）に達したときに、組電池と負荷とを切り離して放電を終了させる技術が知られている（例えば、特許文献１、２参照。）。 In addition, when the lithium ion secondary battery is overdischarged, the cobalt of the positive electrode is eluted or the copper of the current collector of the cathode (negative electrode) is eluted. May cause fever. Moreover, since the energy density is high, there is a high risk of sudden overheating during a short circuit. For this reason, in order to prevent overdischarge, a technique is known in which when the voltage of any lithium ion secondary battery reaches a predetermined voltage (such as the discharge end voltage), the assembled battery is disconnected from the load and the discharge is terminated. (For example, refer to Patent Documents 1 and 2).

特開２００４−３４９１９５号公報JP 2004-349195 A 特開２００７−１６６７４７号公報JP 2007-166747 A

ところで、例えば、リチウムイオン二次電池を通信機器や制御機器などのバックアップ電源として使用する場合、通信機器の重要性などによっては、通信機器の機能を維持するために、リチウムイオン二次電池を所定の電圧よりも低い電圧まで放電せざるを得ない場合がある。つまり、上記特許文献１、２の技術に係らず、リチウムイオン二次電池を過放電状態にせざるを得ない場合があるが、このような場合、リチウムイオン二次電池を回復充電すると、内部短絡や異常発熱などに至るおそれがある。 By the way, for example, when a lithium ion secondary battery is used as a backup power source for communication equipment, control equipment, etc., depending on the importance of the communication equipment, the lithium ion secondary battery is used in order to maintain the function of the communication equipment. In some cases, it is necessary to discharge to a voltage lower than the voltage of. That is, regardless of the techniques of Patent Documents 1 and 2, there are cases where the lithium ion secondary battery has to be overdischarged. In such a case, when the lithium ion secondary battery is recovered and charged, an internal short circuit occurs. Or abnormal heat generation.

このため、例えば、放電後の回復充電を行う直前に、各リチウムイオン二次電池の開放電圧を測定し、内部短絡の有無を判定することが考えられるが、内部短絡をしていても、見かけ上電圧が回復している場合があり、内部短絡の有無を適正に判定することは困難である。さらに、リチウムイオン二次電池を複数直列に接続して組電池として使用する場合、各リチウムイオン二次電池の内部抵抗のバラツキが大きく、特にリチウムイオン二次電池が経年劣化している場合には、そのバラツキが大きい。このため、リチウムイオン二次電池の内部抵抗によって、内部短絡の有無を適正に判定することも困難である。 For this reason, for example, it may be possible to measure the open-circuit voltage of each lithium ion secondary battery and determine the presence or absence of an internal short circuit immediately before performing the recovery charge after discharge. The upper voltage may have recovered, and it is difficult to properly determine the presence or absence of an internal short circuit. Furthermore, when multiple lithium ion secondary batteries are connected in series and used as an assembled battery, there is a large variation in the internal resistance of each lithium ion secondary battery, especially when the lithium ion secondary battery has deteriorated over time. The variation is great. For this reason, it is difficult to appropriately determine the presence or absence of an internal short circuit based on the internal resistance of the lithium ion secondary battery.

そこでこの発明は、過放電したことによる内部短絡や異常発熱などをより確実に防止することが可能なリチウムイオン組電池の管理方法および管理装置を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a management method and a management apparatus for a lithium ion assembled battery that can more reliably prevent an internal short circuit or abnormal heat generation due to overdischarge.

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を複数直列に接続して構成され、フロート充電によって充電される組電池を管理するリチウムイオン組電池の管理方法であって、前記フロート充電のための電力供給停止によって前記組電池が放電した際に、放電末期の各リチウムイオン二次電池の電圧を測定、記憶し、前記電力供給の復旧によって前記組電池を充電する前に、前記記憶した放電末期の電圧に基づいて、前記組電池のなかに過放電状態にあるリチウムイオン二次電池があるか否かを判定し、過放電状態にあるリチウムイオン二次電池がある場合には、前記組電池の充電を行わない、ことを特徴とする。 In order to achieve the above object, the invention described in claim 1 is a method of managing a lithium-ion battery pack comprising a plurality of lithium-ion secondary batteries connected in series and managing a battery pack charged by float charging. When the assembled battery is discharged due to the suspension of power supply for the float charging, the voltage of each lithium ion secondary battery at the end of discharge is measured and stored, and the assembled battery is charged by restoration of the power supply. Before starting, it is determined whether there is a lithium ion secondary battery in an overdischarged state in the assembled battery based on the stored end-of-discharge voltage, and a lithium ion secondary battery in an overdischarged state If there is, the battery pack is not charged.

請求項２に記載の発明は、リチウムイオン二次電池を複数直列に接続して構成され、フロート充電によって充電される組電池を管理するリチウムイオン組電池の管理方法であって、前記フロート充電のための電力供給停止後で前記電力供給の復旧によって前記組電池を回復充電する前に、前記組電池を一時的に仮充電し、各リチウムイオン二次電池の電圧上昇状況に基づいて、前記組電池のなかに過放電状態にあるリチウムイオン二次電池があるか否かを判定し、過放電状態にあるリチウムイオン二次電池がある場合には、前記組電池の充電を行わない、ことを特徴とする。
The invention according to claim 2 is a method of managing a lithium-ion battery pack that is configured by connecting a plurality of lithium-ion secondary batteries in series and that manages a battery pack that is charged by float charging, Before stopping and recharging the assembled battery by restoration of the power supply after the power supply is stopped, the assembled battery is temporarily temporarily charged, and the assembled battery is based on the voltage rise status of each lithium ion secondary battery. It is determined whether there is a lithium ion secondary battery in an overdischarged state in the battery, and if there is a lithium ion secondary battery in an overdischarged state, the battery pack is not charged. Features.

請求項３に記載の発明は、リチウムイオン二次電池を複数直列に接続して構成され、フロート充電によって充電される組電池を管理するリチウムイオン組電池の管理方法であって、前記フロート充電のための電力供給停止後で前記電力供給の復旧によって前記組電池を回復充電する前に、前記組電池を一時的に仮放電し、各リチウムイオン二次電池の電圧降下状況に基づいて、前記組電池のなかに過放電状態にあるリチウムイオン二次電池があるか否かを判定し、過放電状態にあるリチウムイオン二次電池がある場合には、前記組電池の充電を行わない、ことを特徴とする。
The invention according to claim 3 is a method for managing a lithium-ion battery pack that is configured by connecting a plurality of lithium-ion secondary batteries in series and that manages a battery pack that is charged by float charging. Before stopping and recharging the assembled battery by restoring the power supply after the power supply is stopped, the assembled battery is temporarily temporarily discharged, and the assembled battery is based on the voltage drop state of each lithium ion secondary battery. It is determined whether there is a lithium ion secondary battery in an overdischarged state in the battery, and if there is a lithium ion secondary battery in an overdischarged state, the battery pack is not charged. Features.

請求項４に記載の発明は、リチウムイオン二次電池を複数直列に接続して構成され、フロート充電によって充電される組電池を管理するリチウムイオン組電池の管理装置であって、前記フロート充電のための電力供給停止によって前記組電池が放電した際に、放電末期の各リチウムイオン二次電池の電圧を測定、記憶する監視手段と、前記電力供給の復旧によって前記組電池を充電する前に、前記監視手段によって記憶された放電末期の電圧に基づいて、前記組電池のなかに過放電状態にあるリチウムイオン二次電池があるか否かを判定する判定手段と、前記判定手段によって過放電状態にあるリチウムイオン二次電池があると判定された場合に、前記組電池の充電を回避する回避手段と、を備えることを特徴とする。
The invention according to claim 4 is a lithium ion assembled battery management device configured to connect a plurality of lithium ion secondary batteries in series and manages an assembled battery charged by float charging. When the assembled battery is discharged due to the power supply stop for, monitoring means for measuring and storing the voltage of each lithium ion secondary battery at the end of discharge, and before charging the assembled battery by the restoration of the power supply, Based on the end-of-discharge voltage stored by the monitoring unit, a determination unit that determines whether there is a lithium ion secondary battery in an overdischarged state in the assembled battery; an overdischarged state by the determination unit And avoiding means for avoiding charging of the assembled battery when it is determined that there is a lithium ion secondary battery.

請求項５に記載の発明は、リチウムイオン二次電池を複数直列に接続して構成され、フロート充電によって充電される組電池を管理するリチウムイオン組電池の管理装置であって、前記フロート充電のための電力供給停止後で前記電力供給の復旧によって前記組電池を回復充電する前に、前記組電池を一時的に仮充電する仮充電手段と、前記仮充電中の各リチウムイオン二次電池の電圧上昇状況に基づいて、前記組電池のなかに過放電状態にあるリチウムイオン二次電池があるか否かを判定する判定手段と、前記判定手段によって過放電状態にあるリチウムイオン二次電池があると判定された場合に、前記組電池の充電を回避する回避手段と、を備えることを特徴とするリチウムイオン組電池の管理装置である。
The invention according to claim 5 is a lithium ion battery management apparatus configured to connect a plurality of lithium ion secondary batteries in series and manage a battery pack charged by float charging, wherein the float charging A temporary charging means for temporarily temporarily charging the assembled battery before the recovery of the assembled battery by restoration of the power supply after stopping the power supply , and for each lithium ion secondary battery being temporarily charged Determining means for determining whether or not there is a lithium ion secondary battery in an overdischarged state in the assembled battery based on a voltage rise state; and a lithium ion secondary battery in an overdischarged state by the determining means An avoidance means for avoiding charging of the assembled battery when it is determined that there is a lithium ion assembled battery management apparatus.

請求項６に記載の発明は、リチウムイオン二次電池を複数直列に接続して構成され、フロート充電によって充電される組電池を管理するリチウムイオン組電池の管理装置であって、前記フロート充電のための電力供給停止後で前記電力供給の復旧によって前記組電池を回復充電する前に、前記組電池を一時的に仮放電する仮放電手段と、前記仮放電中の各リチウムイオン二次電池の電圧降下状況に基づいて、前記組電池のなかに過放電状態にあるリチウムイオン二次電池があるか否かを判定する判定手段と、前記判定手段によって過放電状態にあるリチウムイオン二次電池があると判定された場合に、前記組電池の充電を回避する回避手段と、を備えることを特徴とするリチウムイオン組電池の管理装置である。 The invention described in claim 6 is a lithium ion battery management apparatus configured to connect a plurality of lithium ion secondary batteries in series and manage a battery pack charged by float charging, wherein the float charging A temporary discharge means for temporarily discharging the assembled battery before the recovery charging of the assembled battery by restoration of the power supply after the power supply is stopped for each of the lithium ion secondary batteries being temporarily discharged Based on a voltage drop situation, a determination means for determining whether there is a lithium ion secondary battery in an overdischarged state in the assembled battery, and a lithium ion secondary battery in an overdischarged state by the determination means An avoidance means for avoiding charging of the assembled battery when it is determined that there is a lithium ion assembled battery management apparatus.

請求項１および４に記載の発明によれば、組電池が放電した際の放電末期の各リチウムイオン二次電池の電圧に基づいて、過放電状態にあるリチウムイオン二次電池があるか否かを判定する。つまり、実際の放電時の電圧に基づいて判定するため、過放電状態にあるリチウムイオン二次電池の有無を適正に判定することが可能である。 According to the first and fourth aspects of the present invention, whether or not there is a lithium ion secondary battery in an overdischarged state based on the voltage of each lithium ion secondary battery at the end of discharge when the assembled battery is discharged. Determine. That is, since the determination is made based on the voltage at the time of actual discharge, it is possible to appropriately determine the presence or absence of the lithium ion secondary battery that is in an overdischarged state.

請求項２および５に記載の発明によれば、組電池を一時的に仮充電し、各リチウムイオン二次電池の電圧上昇状況に基づいて、過放電状態にあるリチウムイオン二次電池があるか否かを判定する。つまり、仮充電時の充電状況の正常性・異常性に基づいて判定するため、過放電状態にあるリチウムイオン二次電池の有無を適正に判定することが可能である。 According to the second and fifth aspects of the present invention, is there a lithium ion secondary battery that is temporarily overcharged and that is in an overdischarged state based on the voltage rise status of each lithium ion secondary battery? Determine whether or not. That is, since the determination is made based on the normality / abnormality of the charging state at the time of temporary charging, it is possible to appropriately determine whether or not there is a lithium ion secondary battery in an overdischarged state.

請求項３および６に記載の発明によれば、組電池を一時的に仮放電し、各リチウムイオン二次電池の電圧降下状況に基づいて、過放電状態にあるリチウムイオン二次電池があるか否かを判定する。つまり、仮放電時の放電状況の正常性・異常性に基づいて判定するため、過放電状態にあるリチウムイオン二次電池の有無を適正に判定することが可能である。 According to the invention described in claims 3 and 6, is there a lithium ion secondary battery that is temporarily discharged and temporarily overdischarged based on the voltage drop status of each lithium ion secondary battery? Determine whether or not. That is, since the determination is based on the normality / abnormality of the discharge state at the time of temporary discharge, it is possible to appropriately determine whether or not there is a lithium ion secondary battery in an overdischarged state.

そして、このような適正な判定結果に基づいて、過放電状態にあるリチウムイオン二次電池がある場合には、組電池の充電を行わないため、過放電したことによる内部短絡や異常発熱などをより確実に防止することが可能となる。 And if there is a lithium ion secondary battery that is in an overdischarged state based on such a proper determination result, the assembled battery is not charged, so an internal short circuit or abnormal heat generation due to overdischarge is caused. It becomes possible to prevent more reliably.

この発明の実施の形態１に係るリチウムイオン組電池の管理装置の適用例を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the application example of the management apparatus of the lithium ion assembled battery which concerns on Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態３に係るリチウムイオン組電池の管理装置の適用例を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the application example of the management apparatus of the lithium ion assembled battery which concerns on Embodiment 3 of this invention.

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.

（実施の形態１）
図１は、この実施の形態に係るリチウムイオン組電池の管理装置（以下、単に「管理装置」という）を備えたリチウムイオン組電池ユニット１を整流装置に適用した状態を示す概略構成図である。この実施の形態では、リチウムイオン組電池２０を負荷設備１００のバックアップ電源とし、整流装置によってフロート充電で運用する場合について説明する。 (Embodiment 1)
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a state in which a lithium ion assembled battery unit 1 including a lithium ion assembled battery management device (hereinafter simply referred to as “management device”) according to this embodiment is applied to a rectifier. . In this embodiment, a case will be described in which the lithium ion assembled battery 20 is used as a backup power source for the load facility 100 and is operated by float charging using a rectifier.

リチウムイオン組電池２０は、リチウムイオンセル（リチウムイオン二次電池）２を１２セル直列に接続して構成され、負荷設備１００と並列に電力供給系統に接続されている。すなわち、商用電源３１が整流器（交流直流変換器）３２を介して、負荷設備１００とリチウムイオン組電池２０とに接続され、商用電源３１からの電力が整流器３２によって整流（直流変換）されて、負荷設備１００およびリチウムイオン組電池２０に供給されるようになっている。 The lithium ion assembled battery 20 is configured by connecting 12 lithium ion cells (lithium ion secondary batteries) 2 in series, and is connected to the power supply system in parallel with the load facility 100. That is, the commercial power supply 31 is connected to the load facility 100 and the lithium ion assembled battery 20 via the rectifier (AC / DC converter) 32, and the electric power from the commercial power supply 31 is rectified (DC converted) by the rectifier 32. It is supplied to the load equipment 100 and the lithium ion assembled battery 20.

また、リチウムイオン組電池２０は、充電スイッチ（回避手段）４１を介して整流器３２に接続されている。この充電スイッチ４１は、通常時はオン（閉）されており、後述するように、制御装置（判定手段）６によって開閉制御され、制御装置６によって過放電状態にあるリチウムイオンセル２があると判定された場合に、リチウムイオン組電池２０の充電を回避するものである。 The lithium ion assembled battery 20 is connected to a rectifier 32 via a charge switch (avoidance means) 41. The charging switch 41 is normally turned on (closed), and, as will be described later, when the control device (determination means) 6 controls the opening and closing of the lithium ion cell 2 that is in an overdischarged state. When the determination is made, charging of the lithium ion assembled battery 20 is avoided.

さらに、充電スイッチ４１と並列にバイパスダイオード４２が接続されている。このバイパスダイオード４２は、リチウムイオン組電池２０からの電流の流れのみを許容する機能を有し、リチウムイオン組電池２０へは電流が流れないようになっている。これにより、リチウムイオン組電池２０から負荷設備１００への放電が、バイパスダイオード４２を介して常時可能であり、商用電源３１の停電や整流器３２の故障などに際して、リチウムイオン組電池２０から負荷設備１００にバックアップ電力が供給されるようになっている。 Further, a bypass diode 42 is connected in parallel with the charge switch 41. The bypass diode 42 has a function of allowing only the flow of current from the lithium ion assembled battery 20 and prevents current from flowing to the lithium ion assembled battery 20. Thereby, the discharge from the lithium ion assembled battery 20 to the load facility 100 is always possible via the bypass diode 42, and in the event of a power failure of the commercial power supply 31 or a failure of the rectifier 32, the lithium ion assembled battery 20 to the load facility 100. Backup power is supplied to the.

また、リチウムイオン組電池２０には、監視装置（監視手段）５が取り付けられている。この監視装置５は、各リチウムイオンセル２の電圧およびリチウムイオン組電池２０全体の電圧を測定し、メモリ（図示せず）に記憶する装置であり、具体的には、各リチウムイオンセル２に接続され、各リチウムイオンセル２の電圧を測定するセル電圧計と、リチウムイオン組電池２０の両端子に接続され、リチウムイオン組電池２０全体の電圧を測定する総電圧計とを備えている。そして、例えば後述するように、リチウムイオン組電池２０が放電した際に、放電末期を含む全放電中のリチウムイオン組電池２０全体および各リチウムイオンセル２の電圧を測定し、記憶（監視）する。 A monitoring device (monitoring means) 5 is attached to the lithium ion assembled battery 20. The monitoring device 5 is a device that measures the voltage of each lithium ion cell 2 and the voltage of the entire lithium ion battery pack 20 and stores it in a memory (not shown). A cell voltmeter connected to measure the voltage of each lithium ion cell 2 and a total voltmeter connected to both terminals of the lithium ion assembled battery 20 to measure the voltage of the entire lithium ion assembled battery 20 are provided. For example, as described later, when the lithium ion assembled battery 20 is discharged, the voltage of the entire lithium ion assembled battery 20 and the lithium ion cells 2 during the entire discharge including the end of discharge is measured and stored (monitored). .

このような監視装置５に、制御装置６が通信可能に接続されている。この制御装置６は、監視装置５によって測定、記憶された電圧に基づいて、充電スイッチ４１を開閉制御するものである。具体的には、放電したリチウムイオン組電池２０を回復充電する前に、監視装置５によって測定、記憶された放電末期の各リチウムイオンセル２の電圧に基づいて、リチウムイオン組電池２０のなかに過放電状態にあるリチウムイオンセル２があるか否かを判定する。そして、過放電状態にあるリチウムイオンセル２があると判定した場合には、充電スイッチ４１に「オフ（開）指令」を送信するものである。 The control apparatus 6 is connected to such a monitoring apparatus 5 so that communication is possible. The control device 6 controls opening / closing of the charging switch 41 based on the voltage measured and stored by the monitoring device 5. Specifically, before the recharged lithium ion battery pack 20 is recovered and charged, the lithium ion battery pack 20 includes the lithium ion battery cell 2 measured and stored by the monitoring device 5 at the end of discharge. It is determined whether there is a lithium ion cell 2 in an overdischarged state. When it is determined that there is a lithium ion cell 2 in an overdischarged state, an “off (open) command” is transmitted to the charge switch 41.

ここで、各リチウムイオンセル２が過放電状態か否かの判定は、放電末期の各リチウムイオンセル２の電圧が、過放電と認められる電圧以下に達したか否かによって行う。また、過放電と認められる電圧は、放電終止電圧（放電を終了すべき電圧）や、リチウムイオン組電池２０の経年、周囲温度、あるいは放電電流の大きさなどに基づいて設定されている。 Here, the determination as to whether or not each lithium ion cell 2 is in an overdischarge state is made based on whether or not the voltage of each lithium ion cell 2 at the end of discharge has reached a voltage that is recognized as overdischarge. The voltage recognized as overdischarge is set based on the discharge end voltage (voltage at which discharge should be terminated), the aging of the lithium ion battery pack 20, the ambient temperature, or the magnitude of the discharge current.

以上のような充電スイッチ４１、バイパスダイオード４２、監視装置５、および制御装置６によって、リチウムイオン組電池２０を管理する管理装置が構成されている。そして、この管理装置とリチウムイオン組電池２０とによって、リチウムイオン組電池ユニット１が構成され、この実施の形態では、組電池ユニット１が整流器３２および負荷設備１００に対して着脱自在に接続されている。また、リチウムイオン組電池２０は、充電スイッチ４１、バイパスダイオード４２および監視装置５に対して着脱自在に接続されている。 The charging switch 41, the bypass diode 42, the monitoring device 5, and the control device 6 as described above constitute a management device that manages the lithium ion assembled battery 20. The management device and the lithium ion assembled battery 20 constitute a lithium ion assembled battery unit 1. In this embodiment, the assembled battery unit 1 is detachably connected to the rectifier 32 and the load facility 100. Yes. The lithium ion assembled battery 20 is detachably connected to the charge switch 41, the bypass diode 42, and the monitoring device 5.

次に、このような構成の管理装置の作用および、この管理装置によるリチウムイオン組電池２０の管理方法（以下、単に「管理方法」という）などについて説明する。 Next, the operation of the management apparatus having such a configuration, and a management method (hereinafter simply referred to as “management method”) of the lithium ion assembled battery 20 using the management apparatus will be described.

まず、維持充電（フロート充電）時においては、充電スイッチ４１がオンされ、上記のように、商用電源３１から負荷設備１００およびリチウムイオン組電池２０全体に対して電力が供給され、リチウムイオン組電池２０全体が充電される。この充電時おいては、監視装置５によって、リチウムイオン組電池２０全体および各リチウムイオンセル２の電圧が測定、記憶される。 First, at the time of maintenance charging (float charging), the charging switch 41 is turned on, and power is supplied from the commercial power supply 31 to the entire load facility 100 and the lithium ion assembled battery 20 as described above. The entire 20 is charged. At the time of this charging, the monitoring device 5 measures and stores the voltage of the entire lithium ion assembled battery 20 and each lithium ion cell 2.

次に、商用電源３１の停電や整流器３２の故障などによって、商用電源３１から負荷設備１００への電力供給が停止されると、バイパスダイオード４２を介して瞬時に（無瞬断で）リチウムイオン組電池２０が放電を開始し、リチウムイオン組電池２０からの電力が負荷設備１００に供給される。この放電中においては、上記のように、少なくとも放電が終了するまで、監視装置５によって、リチウムイオン組電池２０全体および各リチウムイオンセル２の電圧が測定、記憶される。 Next, when power supply from the commercial power supply 31 to the load facility 100 is stopped due to a power failure of the commercial power supply 31 or a failure of the rectifier 32, the lithium ion group is instantaneously (without instantaneous interruption) via the bypass diode 42. The battery 20 starts discharging, and power from the lithium ion assembled battery 20 is supplied to the load facility 100. During the discharge, as described above, the voltage of the entire lithium ion assembled battery 20 and each lithium ion cell 2 is measured and stored by the monitoring device 5 until at least the discharge is completed.

ここで、通常は、過放電を防止するために、リチウムイオン組電池２０全体の総電圧が所定の電圧（総放電終止電圧）に達した時点、あるいはいずれかのリチウムイオンセル２のセル電圧が所定の電圧（セル放電終止電圧）に達した時点で、放電が終了される。しかしながら、負荷設備１００が重要性の高い通信機器などの場合には、このような放電終止電圧よりも低い電圧まで放電せざるを得ない場合がある。 Here, normally, in order to prevent overdischarge, when the total voltage of the entire lithium ion assembled battery 20 reaches a predetermined voltage (total discharge end voltage), or the cell voltage of any lithium ion cell 2 is When a predetermined voltage (cell discharge end voltage) is reached, the discharge is terminated. However, when the load facility 100 is a highly important communication device or the like, it may be necessary to discharge to a voltage lower than the discharge end voltage.

続いて、商用電源３１からの電力供給が可能（復旧）になると、商用電源３１から負荷設備１００に対して再び電力が供給される。同時に、制御装置６によって上記のようにして、リチウムイオン組電池２０のなかに過放電状態にあるリチウムイオンセル２があるか否かが判定され、過放電状態にあるリチウムイオンセル２があると判定された場合には、充電スイッチ４１に「オフ指令」が送信される。これにより、充電スイッチ４１がオフ（開）し、リチウムイオン組電池２０に対する充電が行われない。一方、制御装置６によって過放電状態にあるリチウムイオンセル２がないと判定された場合には、充電スイッチ４１のオン状態が維持され、リチウムイオン組電池２０に対する充電が行われるものである。 Subsequently, when power supply from the commercial power supply 31 becomes possible (restored), power is supplied again from the commercial power supply 31 to the load facility 100. At the same time, as described above, the control device 6 determines whether or not there is a lithium ion cell 2 in an overdischarged state in the lithium ion battery pack 20, and if there is a lithium ion cell 2 in an overdischarged state If determined, an “off command” is transmitted to the charging switch 41. Thereby, the charge switch 41 is turned off (opened), and the lithium ion assembled battery 20 is not charged. On the other hand, when it is determined by the control device 6 that there is no lithium ion cell 2 in the overdischarged state, the on state of the charge switch 41 is maintained and the lithium ion assembled battery 20 is charged.

以上のように、この管理装置および管理方法によれば、リチウムイオン組電池２０が放電した際の放電末期の各リチウムイオンセル２の電圧に基づいて、過放電状態にあるリチウムイオンセル２があるか否かを判定する。つまり、実際の放電時の電圧に基づいて判定するため、過放電状態にあるリチウムイオンセル２の有無を適正に判定することが可能である。そして、このような適正な判定結果に基づいて、過放電状態にあるリチウムイオンセル２がある場合には、リチウムイオン組電池２０の充電を行わない。このため、放電終止電圧よりも低い電圧まで放電せざるを得ない場合があっても、過放電したことによる内部短絡や異常発熱などをより確実に防止することが可能となる。 As described above, according to this management device and management method, there is a lithium ion cell 2 that is in an overdischarged state based on the voltage of each lithium ion cell 2 at the end of discharge when the lithium ion battery pack 20 is discharged. It is determined whether or not. That is, since it determines based on the voltage at the time of actual discharge, it is possible to determine appropriately the presence or absence of the lithium ion cell 2 in an overdischarged state. And based on such an appropriate determination result, when there is the lithium ion cell 2 in an overdischarged state, the lithium ion assembled battery 20 is not charged. For this reason, even if there is a case where it is necessary to discharge to a voltage lower than the discharge end voltage, it is possible to more reliably prevent an internal short circuit or abnormal heat generation due to overdischarge.

（実施の形態２）
この実施の形態では、過放電状態にあるリチウムイオンセル２があるか否かの判定方法が、実施の形態１と異なり、その他の構成については、実施の形態１と同等である。このため、実施の形態１と同等の構成については、同一符号を付することで、その説明を省略する。 (Embodiment 2)
In this embodiment, the method for determining whether or not there is a lithium ion cell 2 in an overdischarged state is different from that in the first embodiment, and other configurations are the same as those in the first embodiment. For this reason, about the structure equivalent to Embodiment 1, the description is abbreviate | omitted by attaching | subjecting the same code | symbol.

すなわち、この実施の形態では、リチウムイオン組電池２０を回復充電（本充電）する前に、リチウムイオン組電池２０を一時的に仮充電し、各リチウムイオンセル２の電圧上昇状況に基づいて、リチウムイオン組電池２０のなかに過放電状態にあるリチウムイオンセル２があるか否かを判定する。具体的には、リチウムイオン組電池２０の放電後に整流器３２（商用電源３１）からの電力供給が可能になった時点では、充電スイッチ４１のオン状態が維持されている。このため、整流器３２からの電力供給を受けて、リチウムイオン組電池２０が仮充電される。 That is, in this embodiment, before the recovery charge (main charge) of the lithium ion assembled battery 20, the lithium ion assembled battery 20 is temporarily provisionally charged, based on the voltage increase status of each lithium ion cell 2, It is determined whether or not there is a lithium ion cell 2 in an overdischarged state in the lithium ion battery pack 20. Specifically, the charging switch 41 is kept in an ON state at the time when the power supply from the rectifier 32 (commercial power supply 31) becomes possible after the lithium ion battery pack 20 is discharged. For this reason, the lithium ion assembled battery 20 is temporarily charged in response to the power supply from the rectifier 32.

続いて、仮充電中におけるリチウムイオン組電池２０全体および各リチウムイオンセル２の電圧が、監視装置５によって測定、記憶される。そして、制御装置６において、監視装置５で測定、記憶された各リチウムイオンセル２の電圧から、単位時間当たりの電圧上昇量（ΔＶ／Δｔ）を算出し、この電圧上昇量（ΔＶ／Δｔ）が所定の値（閾値）よりも小さいか否かによって、過放電状態にあるリチウムイオンセル２があるか否かを判定する。つまり、過放電状態の場合には、充電を行っても適正に電圧が上昇せず、電圧上昇量（ΔＶ／Δｔ）が所定の値よりも小さいと考えられることから、このような判定を行うものである。 Subsequently, the entire lithium ion assembled battery 20 and the voltage of each lithium ion cell 2 during temporary charging are measured and stored by the monitoring device 5. Then, in the control device 6, a voltage increase amount (ΔV / Δt) per unit time is calculated from the voltage of each lithium ion cell 2 measured and stored by the monitoring device 5, and this voltage increase amount (ΔV / Δt). Whether or not there is a lithium ion cell 2 in an overdischarged state is determined depending on whether or not is smaller than a predetermined value (threshold value). That is, in the overdischarged state, even if charging is performed, the voltage does not increase properly, and the voltage increase amount (ΔV / Δt) is considered to be smaller than a predetermined value. Is.

そして、過放電状態にあるリチウムイオンセル２があると判定した場合には、制御装置６によって充電スイッチ４１がオフされ、リチウムイオン組電池２０に対する本充電が行われない。このように、商用電源３１、整流器３２、監視装置５および制御装置６によって、リチウムイオン組電池２０を一時的に仮充電する仮充電手段が構成されている。 When it is determined that there is a lithium ion cell 2 in an overdischarged state, the control device 6 turns off the charging switch 41 and the main charging of the lithium ion assembled battery 20 is not performed. As described above, the commercial power supply 31, the rectifier 32, the monitoring device 5, and the control device 6 constitute temporary charging means for temporarily temporary charging the lithium ion assembled battery 20.

ここで、仮充電の時間（Δｔ）は、電圧上昇量（ΔＶ／Δｔ）によって過放電状態を判定できる時間であり、かつ、過放電状態にあるリチウムイオンセル２を充電しても、内部短絡や異常発熱などが生じない時間に設定されている。また、電圧上昇量（ΔＶ／Δｔ）の所定の値（閾値）は、過放電状態を判定できる値であり、充電電流値やリチウムイオン組電池２０の経年、あるいは放電量などに基づいて設定されている。 Here, the temporary charge time (Δt) is a time during which the overdischarge state can be determined based on the voltage increase amount (ΔV / Δt), and even if the lithium ion cell 2 in the overdischarge state is charged, an internal short circuit occurs. Or a time when no abnormal heat generation occurs. Further, the predetermined value (threshold value) of the voltage increase amount (ΔV / Δt) is a value by which the overdischarge state can be determined, and is set based on the charging current value, the aging of the lithium ion assembled battery 20, or the discharge amount. ing.

以上のように、この実施の形態によれば、リチウムイオン組電池２０を一時的に仮充電し、各リチウムイオンセル２の電圧上昇状況に基づいて、過放電状態にあるリチウムイオンセル２があるか否かを判定する。つまり、仮充電で適正に充電されているか否かによって、過放電状態か否かを判定するため、過放電状態にあるリチウムイオンセル２の有無を適正に判定することが可能である。このため、実施の形態１と同様に、過放電したことによる内部短絡や異常発熱などをより確実に防止することが可能となる。 As described above, according to this embodiment, the lithium ion assembled battery 20 is temporarily temporarily charged, and there is a lithium ion cell 2 in an overdischarged state based on the voltage rise state of each lithium ion cell 2. It is determined whether or not. That is, since it is determined whether or not the battery is overdischarged depending on whether or not it is properly charged by temporary charging, it is possible to appropriately determine the presence or absence of the lithium ion cell 2 in the overdischarge state. For this reason, as in the first embodiment, it is possible to more reliably prevent an internal short circuit or abnormal heat generation due to overdischarge.

（実施の形態３）
図２は、この実施の形態に係る管理装置を備えたリチウムイオン組電池ユニット１を整流装置に適用した状態を示す概略構成図である。この実施の形態では、過放電状態にあるリチウムイオンセル２があるか否かの判定方法が、実施の形態１と異なり、その他の構成については、実施の形態１と同等である。このため、実施の形態１と同等の構成については、同一符号を付することで、その説明を省略する。 (Embodiment 3)
FIG. 2 is a schematic configuration diagram illustrating a state in which the lithium ion assembled battery unit 1 including the management device according to this embodiment is applied to a rectifier. In this embodiment, the method for determining whether or not there is a lithium ion cell 2 in an overdischarged state is different from that in the first embodiment, and other configurations are the same as those in the first embodiment. For this reason, about the structure equivalent to Embodiment 1, the description is abbreviate | omitted by attaching | subjecting the same code | symbol.

すなわち、この実施の形態では、整流器３２と制御装置６とが通信可能に接続され、整流器３２からの電力供給が開始可能になった際に、その旨の信号（復旧信号）が制御装置６に送信され、また、制御装置６からの制御信号に基づいて整流器３２が制御されるようになっている。そして、リチウムイオン組電池２０を回復充電（本充電）する前に、リチウムイオン組電池２０を一時的に仮放電し、各リチウムイオンセル２の電圧降下状況に基づいて、リチウムイオン組電池２０のなかに過放電状態にあるリチウムイオンセル２があるか否かを判定する。 That is, in this embodiment, when the rectifier 32 and the control device 6 are connected so as to be communicable and power supply from the rectifier 32 can be started, a signal to that effect (restoration signal) is sent to the control device 6. The rectifier 32 is controlled based on a control signal transmitted from the control device 6. And before carrying out recovery charge (main charge) of the lithium ion assembled battery 20, the lithium ion assembled battery 20 is temporarily discharged temporarily, and based on the voltage drop condition of each lithium ion cell 2, the lithium ion assembled battery 20 It is determined whether or not there is a lithium ion cell 2 in an overdischarged state.

具体的には、制御装置６が整流器３２から復旧信号を受信すると、制御装置６から整流器３２に対して供給停止指令が送信され、整流器３２からの電力供給はされない。このため、リチウムイオン組電池２０が一時的に仮放電し、リチウムイオン組電池２０から負荷設備１００に電力が供給される。 Specifically, when the control device 6 receives the restoration signal from the rectifier 32, a supply stop command is transmitted from the control device 6 to the rectifier 32, and power is not supplied from the rectifier 32. For this reason, the lithium ion assembled battery 20 temporarily discharges temporarily, and power is supplied from the lithium ion assembled battery 20 to the load facility 100.

続いて、仮放電中におけるリチウムイオン組電池２０全体および各リチウムイオンセル２の電圧が、監視装置５によって測定、記憶される。そして、制御装置６において、監視装置５で測定、記憶された各リチウムイオンセル２の電圧から、単位時間当たりの電圧降下量（ΔＶ／Δｔ）を算出し、この電圧降下量（ΔＶ／Δｔ）が所定の値（閾値）内であるか否かによって、過放電状態にあるリチウムイオンセル２があるか否かを判定する。つまり、過放電状態で放電を行うと、適正に電圧が降下せず（適正に放電せず）、電圧降下量（ΔＶ／Δｔ）が所定の値よりも小さい、あるいは大きいと考えられることから、このような判定を行うものである。 Subsequently, the voltage of the entire lithium ion assembled battery 20 and each lithium ion cell 2 during temporary discharge is measured and stored by the monitoring device 5. Then, the control device 6 calculates a voltage drop amount (ΔV / Δt) per unit time from the voltage of each lithium ion cell 2 measured and stored by the monitoring device 5, and this voltage drop amount (ΔV / Δt). It is determined whether or not there is a lithium ion cell 2 in an overdischarged state depending on whether or not is within a predetermined value (threshold). That is, when discharging in an overdischarged state, the voltage does not drop properly (does not discharge properly), and the voltage drop amount (ΔV / Δt) is considered to be smaller or larger than a predetermined value. Such a determination is performed.

そして、過放電状態にあるリチウムイオンセル２があると判定した場合には、制御装置６によって充電スイッチ４１がオフされ、リチウムイオン組電池２０に対する本充電が行われない。また、仮放電後には、制御装置６から整流器３２に対して供給開始指令が送信され、整流器３２から負荷設備１００に電力が供給される。このとき、過放電状態にあるリチウムイオンセル２がないと判定された場合には、充電スイッチ４１がオンされているため、リチウムイオン組電池２０にも電力が供給され、本充電が行われる。このように、整流器３２、負荷設備１００および制御装置６によって、リチウムイオン組電池２０を一時的に仮放電する仮放電手段が構成されている。 When it is determined that there is a lithium ion cell 2 in an overdischarged state, the control device 6 turns off the charging switch 41 and the main charging of the lithium ion assembled battery 20 is not performed. Further, after the temporary discharge, a supply start command is transmitted from the control device 6 to the rectifier 32, and power is supplied from the rectifier 32 to the load facility 100. At this time, if it is determined that there is no lithium ion cell 2 in an overdischarged state, the charging switch 41 is turned on, so that power is also supplied to the lithium ion assembled battery 20 and main charging is performed. Thus, the rectifier 32, the load facility 100, and the control device 6 constitute temporary discharge means for temporarily discharging the lithium ion assembled battery 20.

ここで、仮放電の時間（Δｔ）は、電圧降下量（ΔＶ／Δｔ）によって過放電状態を判定できる時間であり、かつ、過放電状態にあるリチウムイオンセル２を放電しても、内部短絡や異常発熱などが生じない時間に設定されている。また、電圧降下量（ΔＶ／Δｔ）の所定の値（閾値）は、過放電状態を判定できる値であり、放電電流値やリチウムイオン組電池２０の経年、あるいは放電開始時の電圧値などに基づいて設定されている。 Here, the temporary discharge time (Δt) is a time during which the overdischarge state can be determined based on the voltage drop amount (ΔV / Δt), and even if the lithium ion cell 2 in the overdischarge state is discharged, an internal short circuit occurs. Or a time when no abnormal heat generation occurs. Further, the predetermined value (threshold value) of the voltage drop amount (ΔV / Δt) is a value by which an overdischarge state can be determined, such as the discharge current value, the aging of the lithium ion assembled battery 20, or the voltage value at the start of discharge. Is set based on.

以上のように、この実施の形態によれば、リチウムイオン組電池２０を一時的に仮放電し、各リチウムイオンセル２の電圧降下状況に基づいて、過放電状態にあるリチウムイオンセル２があるか否かを判定する。つまり、仮放電で適正に放電するか否かによって、過放電状態か否かを判定するため、過放電状態にあるリチウムイオンセル２の有無を適正に判定することが可能である。このため、実施の形態１、２と同様に、過放電したことによる内部短絡や異常発熱などをより確実に防止することが可能となる。 As described above, according to this embodiment, the lithium ion assembled battery 20 is temporarily temporarily discharged, and there is a lithium ion cell 2 in an overdischarged state based on the voltage drop state of each lithium ion cell 2. It is determined whether or not. That is, whether or not the lithium ion cell 2 is in the overdischarged state can be appropriately determined because it is determined whether or not the overdischarged state is present depending on whether or not the temporary discharge is appropriately performed. For this reason, as in the first and second embodiments, it is possible to more reliably prevent an internal short circuit or abnormal heat generation due to overdischarge.

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、実施の形態２では、商用電源３１、整流器３２、監視装置５および制御装置６によって仮充電手段を構成しているが、単独の充電器を仮充電手段としてもよい。同様に、実施の形態３では、整流器３２、負荷設備１００および制御装置６によって仮放電手段を構成しているが、単独の放電器を仮放電手段としてもよい。さらに、実施の形態１〜３において、監視装置５と制御装置６とを一体にしてもよい。 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 second embodiment, the commercial power supply 31, the rectifier 32, the monitoring device 5, and the control device 6 constitute the temporary charging means, but a single charger may be used as the temporary charging means. Similarly, in Embodiment 3, the rectifier 32, the load facility 100, and the control device 6 constitute temporary discharge means, but a single discharger may be used as temporary discharge means. Furthermore, in Embodiments 1 to 3, the monitoring device 5 and the control device 6 may be integrated.

また、１組のリチウムイオン組電池２０を有する場合について説明したが、リチウムイオン組電池２０を並列に複数接続した場合にも適用することができる。さらに、リチウムイオン組電池２０を整流装置に適用した場合について説明したが、無停電電源装置（ＵＰＳ：ＵｎｉｎｔｅｒｒｕｐｔｉｂｌｅＰｏｗｅｒＳｕｐｐｌｙ）や自動車用蓄電池などにも適用することができる。 Moreover, although the case where it had one set of lithium ion assembled batteries 20 was demonstrated, it is applicable also when multiple lithium ion assembled batteries 20 are connected in parallel. Furthermore, although the case where the lithium ion assembled battery 20 is applied to a rectifier has been described, it can also be applied to an uninterruptible power supply (UPS), an automobile storage battery, and the like.

１リチウムイオン組電池ユニット
２リチウムイオンセル（リチウムイオン二次電池）
２０リチウムイオン組電池
３１商用電源
３２整流器
４１充電スイッチ（回避手段）
４２バイパスダイオード
５監視装置（監視手段）
６制御装置（判定手段）
１００負荷設備 1 Lithium ion battery unit 2 Lithium ion cell (lithium ion secondary battery)
20 Lithium-ion battery 31 Commercial power supply 32 Rectifier 41 Charge switch (avoidance means)
42 Bypass diode 5 Monitoring device (monitoring means)
6 Control device (determination means)
100 load equipment

Claims

A method of managing a lithium-ion battery pack comprising a plurality of lithium-ion secondary batteries connected in series and managing a battery pack charged by float charging,
When the assembled battery is discharged by stopping power supply for the float charging, the voltage of each lithium ion secondary battery at the end of discharge is measured and stored,
Before charging the assembled battery by restoration of the power supply, it is determined whether there is a lithium ion secondary battery in the overdischarged state in the assembled battery based on the stored voltage at the end of discharge. ,
When there is a lithium ion secondary battery in an overdischarged state, the battery pack is not charged.
A method for managing a lithium ion assembled battery.

A method of managing a lithium-ion battery pack comprising a plurality of lithium-ion secondary batteries connected in series and managing a battery pack charged by float charging,
After the power supply for the float charging is stopped and before the assembled battery is recovered and charged by the restoration of the power supply, the assembled battery is temporarily temporarily charged, based on the voltage rise state of each lithium ion secondary battery. Determining whether there is a lithium ion secondary battery in an overdischarged state in the assembled battery,
When there is a lithium ion secondary battery in an overdischarged state, the battery pack is not charged.
A method for managing a lithium ion assembled battery.

A method of managing a lithium-ion battery pack comprising a plurality of lithium-ion secondary batteries connected in series and managing a battery pack charged by float charging,
Based on the voltage drop status of each lithium ion secondary battery, the battery is temporarily temporarily discharged after the power supply for the float charge is stopped and before the battery is recovered and recharged by the restoration of the power supply. Determining whether there is a lithium ion secondary battery in an overdischarged state in the assembled battery,
When there is a lithium ion secondary battery in an overdischarged state, the battery pack is not charged.
A method for managing a lithium ion assembled battery.

A lithium-ion battery management device configured to connect a plurality of lithium-ion secondary batteries in series and manage a battery pack charged by float charging,
Monitoring means for measuring and storing the voltage of each lithium ion secondary battery at the end of discharge when the assembled battery is discharged by stopping power supply for the float charging;
Whether or not there is a lithium ion secondary battery in the overcharged state in the assembled battery based on the end-of-discharge voltage stored by the monitoring means before charging the assembled battery by the restoration of the power supply Determination means for determining whether or not
Avoidance means for avoiding charging of the assembled battery when it is determined by the determination means that there is a lithium ion secondary battery in an overdischarged state;
An apparatus for managing a lithium ion battery pack, comprising:

A lithium-ion battery management device configured to connect a plurality of lithium-ion secondary batteries in series and manage a battery pack charged by float charging,
Temporary charging means for temporarily temporarily charging the assembled battery before the recovery charging of the assembled battery by restoration of the power supply after stopping the power supply for the float charging;
Determination means for determining whether or not there is a lithium ion secondary battery in an overdischarged state in the assembled battery based on a voltage rise situation of each lithium ion secondary battery during the temporary charging;
Avoidance means for avoiding charging of the assembled battery when it is determined by the determination means that there is a lithium ion secondary battery in an overdischarged state;
An apparatus for managing a lithium ion battery pack, comprising:

A lithium-ion battery management device configured to connect a plurality of lithium-ion secondary batteries in series and manage a battery pack charged by float charging,
Temporary discharging means for temporarily discharging the assembled battery temporarily after the power supply for the float charging is stopped and before the assembled battery is recovered and charged by restoration of the power supply;
Determination means for determining whether there is a lithium ion secondary battery in an overdischarged state in the assembled battery based on a voltage drop situation of each lithium ion secondary battery during the temporary discharge;
Avoidance means for avoiding charging of the assembled battery when it is determined by the determination means that there is a lithium ion secondary battery in an overdischarged state;
An apparatus for managing a lithium ion battery pack, comprising: