JP5678915B2 - Battery charge control device - Google Patents

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Description

本発明は、バッテリ充電制御装置に関する。   The present invention relates to a battery charge control device.

従来、自動車等に搭載されるバッテリは、セルと呼ばれる単一の二次電池が複数直列に接続されて構成されており、所望する電圧に応じてセルを複数接続して電池モジュールが形成されている。   Conventionally, a battery mounted on an automobile or the like is configured by connecting a plurality of single secondary batteries called cells in series, and a battery module is formed by connecting a plurality of cells according to a desired voltage. Yes.

バッテリの充電は、例えばエンジンからの動力により発電するオルタネータによってエンジン運転中に充電がされる。また、近年、低公害や省エネルギの観点から普及してきた電気自動車においては、車両駆動用のモータからの回生エネルギを利用して充電がされる。   The battery is charged while the engine is running, for example, by an alternator that generates electricity by power from the engine. In recent years, electric vehicles that have become widespread from the viewpoint of low pollution and energy saving are charged using regenerative energy from a motor for driving the vehicle.

これらのバッテリの充電制御は、通常バッテリ充電制御装置によって行われる。このバッテリ充電制御装置は、主に複数のセルで構成されるバッテリ端子の端子間電圧を計測して、測定された電圧値に基づいてバッテリの残存容量を演算し、その残存容量が所定の範囲内に納まるようにバッテリの充放電を制御する。   The charging control of these batteries is usually performed by a battery charging control device. The battery charge control device measures a voltage between terminals of a battery terminal mainly composed of a plurality of cells, calculates a remaining capacity of the battery based on the measured voltage value, and the remaining capacity is within a predetermined range. The charging / discharging of the battery is controlled so that it fits in

バッテリ充電制御装置は、バッテリの電圧が所定の電圧を下回ってバッテリの残存容量が所定の範囲よりも低下したことを検出した場合には、バッテリに対して充電を行う。一方、バッテリの電圧が所定の電圧を上回ってバッテリの残存容量が所定の範囲に達したことを検出した場合には、バッテリの過充電を防止するために、充電を停止する。   The battery charge control device charges the battery when it detects that the battery voltage falls below a predetermined voltage and the remaining capacity of the battery falls below a predetermined range. On the other hand, when it is detected that the battery voltage exceeds a predetermined voltage and the remaining capacity of the battery has reached a predetermined range, charging is stopped to prevent overcharging of the battery.

ところで、充電対象のバッテリは上記の通り、複数のセルが直列接続されて構成されているため、いずれかのセルに内部短絡の不具合が発生すると、各セルの間に残存容量のバラツキが生じてしまう。また、いずれかのセルに内部短絡の不具合が発生すると、バッテリ全体の電圧が低下するが、この電圧低下が、内部短絡発生による電圧低下なのか、バッテリの容量不足による電圧降下なのかを端子間の電圧値の高低のみで区別することは難しい。   By the way, as described above, the battery to be charged is composed of a plurality of cells connected in series. Therefore, when a short circuit failure occurs in any cell, the remaining capacity varies between the cells. End up. In addition, if an internal short circuit failure occurs in any cell, the voltage of the entire battery decreases, but whether this voltage decrease is due to the occurrence of an internal short circuit or a voltage drop due to insufficient battery capacity between the terminals. It is difficult to distinguish only by the high and low voltage values.

このため、もし内部短絡による電圧降下が発生している場合に充電を続けてしまうと、一部のセルを過充電してしまうという問題があった。   For this reason, if charging is continued when a voltage drop due to an internal short circuit occurs, there is a problem that some cells are overcharged.

特許文献1(特開2010−218976)には、バッテリの電池モジュール内の短絡による異常を判定するために、バッテリの残容量がバッテリの放電を禁止すべき所定量以上のときには、バッテリの放電中において複数の電池モジュールのうちの任意の1つの電池モジュールの電圧と残余の電池モジュールの電圧との電圧差が所定電圧以上のときに電池モジュール内に短絡による異常が生じていると判定するバッテリの異常判定方法が記載されている。   In Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2010-218976), in order to determine an abnormality due to a short circuit in a battery module of a battery, the battery is being discharged when the remaining capacity of the battery is greater than or equal to a predetermined amount that should be prohibited from discharging the battery. In the battery module, when the voltage difference between the voltage of any one of the plurality of battery modules and the voltage of the remaining battery modules is equal to or greater than a predetermined voltage, An abnormality determination method is described.

特許文献2(特開2006−050784)には、セルのばらつきに応じた充電状態の制御を行う組電池充電状態制御装置が記載されている。   Patent Document 2 (Japanese Patent Laid-Open No. 2006-050784) describes an assembled battery charge state control device that controls a charge state according to cell variation.

特開2010−218976号公報JP 2010-218976 A 特開2006−050784号公報JP 2006-050784 A

しかし、上記特許文献1に記載のバッテリの異常判定方法、及び、特許文献2に記載の充電状態制御装置では、各セルの電圧を別個に測定する測定手段が必要であり、測定部品点数の増加により、バッテリ充電制御装置のコストが上昇してしまうという不具合があった。また、バッテリ自体にも各セルの電圧を測定するための特別な構造が要求され、バッテリのコストが上昇してしまうという不具合があった。   However, the battery abnormality determination method described in Patent Document 1 and the charge state control device described in Patent Document 2 require measurement means for separately measuring the voltage of each cell, and increase the number of measurement parts. As a result, the cost of the battery charge control device increases. Further, the battery itself is required to have a special structure for measuring the voltage of each cell, and there is a problem that the cost of the battery increases.

そこで、本発明は、上記バッテリ充電制御装置における問題点に鑑みてなされたものであり、各セルの個別の電圧を測定しなくてもセルの内部短絡を検出して、バッテリの過充電を防止することを目的とする。   Accordingly, the present invention has been made in view of the problems in the battery charge control device described above, and detects an internal short circuit of a cell without measuring individual voltages of each cell, thereby preventing overcharge of the battery. The purpose is to do.

上記課題に鑑み、本発明におけるバッテリ充電制御装置は、直列接続される2以上の整数であるN個の二次電池のセルからなるバッテリのバッテリ電圧を測定して、測定されたバッテリ電圧に応じて、前記バッテリの充電電圧の指示を出力するバッテリ制御部と、前記バッテリ制御部からの前記指示に応じて、前記バッテリの充電電圧を調整して前記バッテリを充電する充電電圧調整部と、を備え、前記バッテリ制御部は、測定されたバッテリ電圧が第一の電圧値より低い場合には前記充電電圧調整部に充電電圧を((N−1)/N)倍として指示して前記バッテリを所定の期間充電させ、所定の期間経過後に再度バッテリ電圧を測定し、測定されたバッテリ電圧が第二の電圧値より低い場合には、充電電圧を((N−1)/N)倍として指示する。 In view of the above problems, a battery charge control apparatus according to the present invention, two or more cell Le or Ranaru battery voltage of the battery of the N secondary battery is an integer connected in series is measured, the measured battery voltage A battery control unit that outputs an instruction of a charging voltage of the battery, and a charging voltage adjustment unit that charges the battery by adjusting a charging voltage of the battery according to the instruction from the battery control unit, The battery control unit instructs the charge voltage adjustment unit as a charge voltage ((N-1) / N) times when the measured battery voltage is lower than a first voltage value. The battery is charged for a predetermined period, and the battery voltage is measured again after the predetermined period. If the measured battery voltage is lower than the second voltage value, the charging voltage is multiplied by ((N−1) / N). As finger To.

本発明の実施形態によれば、各セルの個別の電圧を測定しなくてもセルの内部短絡を検出して、バッテリの過充電を防止することが可能となる。これにより、充電制御装置、及びバッテリのコスト上昇を抑えることができる。   According to the embodiment of the present invention, it is possible to detect an internal short circuit of a cell and prevent overcharging of the battery without measuring the individual voltage of each cell. Thereby, the cost increase of a charge control apparatus and a battery can be suppressed.

本発明のバッテリ充電制御装置の構成を説明したブロック図である。It is the block diagram explaining the structure of the battery charge control apparatus of this invention. バッテリの内部構造を説明した図である。It is a figure explaining the internal structure of a battery. 電圧調整装置の構成の詳細を説明したブロック図である。It is the block diagram explaining the detail of the structure of the voltage regulator. バッテリ充電制御装置の動作を説明したフローチャートである。It is a flowchart explaining operation | movement of a battery charge control apparatus.

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、本発明のバッテリ充電制御装置の構成を説明したブロック図を示す一例である。   FIG. 1 is an example showing a block diagram illustrating a configuration of a battery charge control device of the present invention.

図1において、バッテリ充電制御装置1は、電圧調整装置20、バッテリ制御ECU(Electronic Control Unit)30を備え、バッテリ10、電気負荷60が接続される。   In FIG. 1, the battery charge control device 1 includes a voltage adjustment device 20 and a battery control ECU (Electronic Control Unit) 30 to which a battery 10 and an electric load 60 are connected.

バッテリ制御ECU30はバッテリ10の端子間電圧を常時測定する。また、バッテリ制御ECU30は、電圧調整装置20に対して充電電圧指示を出力する。   The battery control ECU 30 constantly measures the voltage between the terminals of the battery 10. Further, the battery control ECU 30 outputs a charge voltage instruction to the voltage adjustment device 20.

電圧調整装置20は、バッテリ制御ECU30からの充電電圧指示により、バッテリ10、及び電気負荷60に所定の電圧にて直流出力を供給する。   The voltage adjustment device 20 supplies a direct current output at a predetermined voltage to the battery 10 and the electric load 60 in accordance with a charge voltage instruction from the battery control ECU 30.

接続される電気負荷60は、例えば前照灯、空調装置、電気自動車における車両駆動用のモータ等である。   The connected electrical load 60 is, for example, a headlamp, an air conditioner, a vehicle driving motor in an electric vehicle, or the like.

図2は、バッテリ10の内部構造を説明した図の一例である。   FIG. 2 is an example of a diagram illustrating the internal structure of the battery 10.

図2においては、バッテリ10は二次電池であるセル(M1〜M6)が6つ直列に接続されて構成されている。このセルの数は所望する電圧に応じて選択される。例えば、単位セルの公称電圧が2[V]である場合、6つのセルを直列に接続すると、バッテリの端子間の公称電圧は2[V]*6=12[V]となる。電圧測定はバッテリ10の端子間電圧を測定することにより行われる。   In FIG. 2, the battery 10 is configured by connecting six cells (M1 to M6), which are secondary batteries, in series. The number of cells is selected according to the desired voltage. For example, when the nominal voltage of the unit cell is 2 [V], when six cells are connected in series, the nominal voltage between the terminals of the battery is 2 [V] * 6 = 12 [V]. The voltage measurement is performed by measuring the voltage between the terminals of the battery 10.

一般的にバッテリの端子間電圧は無負荷状態では、満充電に近い状態で公称電圧よりやや高めの電圧値を示し、公称電圧が12[V]のバッテリにおいては、12.8[V]程度の電圧となる。このため、公称電圧が12[V]のバッテリを満充電するための充電電圧は、12.8[V]よりも高く設定する必要がある。   In general, the voltage between the terminals of the battery shows a voltage value slightly higher than the nominal voltage in a state near full charge in a no-load state, and about 12.8 [V] in a battery with a nominal voltage of 12 [V]. Voltage. For this reason, it is necessary to set the charging voltage for fully charging a battery having a nominal voltage of 12 [V] higher than 12.8 [V].

ここで充電電圧が12.8[V]に近いと充電に多くの時間を要する一方、充電電圧が高過ぎると発熱や水素ガスの発生等の副反応も大きくなる。このため、副反応を押さえつつバッテリを充電する電圧を通常充電電圧として設定している。この充電電圧は、例えば、13.8[V]〜16.5[V]程度に設定する。なお、バッテリの充電を行うオルタネータの発電電圧は、エンジン回転数によって変動するが、ここでは15[V]を通常充電電圧とする。   Here, if the charging voltage is close to 12.8 [V], a long time is required for charging. On the other hand, if the charging voltage is too high, side reactions such as heat generation and generation of hydrogen gas increase. For this reason, the voltage for charging the battery while suppressing side reactions is set as the normal charging voltage. This charging voltage is set to, for example, about 13.8 [V] to 16.5 [V]. The power generation voltage of the alternator that charges the battery varies depending on the engine speed, but here, 15 [V] is the normal charging voltage.

バッテリは満充電になると、それ以上に供給された電気エネルギは、副反応にのみに使用される過充電状態となる。過充電はバッテリの電極等にダメージを与えてバッテリの寿命を短くしてしまう。   When the battery is fully charged, the electrical energy supplied beyond it becomes an overcharged state that is used only for side reactions. Overcharging damages the battery electrodes and the like and shortens the battery life.

バッテリ10の放電が進んだ場合には端子間電圧は公称電圧より低い電圧値を示す。通常は、端子間電圧が回復するまで通常充電電圧により充電が継続される。   When discharging of the battery 10 proceeds, the voltage between terminals shows a voltage value lower than the nominal voltage. Normally, charging is continued with the normal charging voltage until the voltage between the terminals recovers.

一方、バッテリは各セル(M1〜M6)の内部に正極と負極とからなる極板を有しており、この極板の腐食や剥離、あるは不純物の混入により内部短絡が発生した場合においてもバッテリの容量が低下して、端子間電圧が低くなる。バッテリ10の端子間電圧が低い原因は上記の通り、過放電である場合と内部短絡の場合とが想定される。   On the other hand, the battery has an electrode plate composed of a positive electrode and a negative electrode inside each cell (M1 to M6). Even when an internal short circuit occurs due to corrosion or peeling of the electrode plate or contamination of impurities. The capacity of the battery is reduced and the voltage between the terminals is lowered. As described above, the reason why the voltage between the terminals of the battery 10 is low is assumed to be an overdischarge or an internal short circuit.

次に、図1における電圧調整装置20の構成を図3によって説明する。   Next, the configuration of the voltage regulator 20 in FIG. 1 will be described with reference to FIG.

図3は、電圧調整装置20の構成の詳細を説明したブロック図の一例である。   FIG. 3 is an example of a block diagram illustrating details of the configuration of the voltage regulator 20.

図3(a)は、電圧調整装置20がDC−DCコンバータ20aの場合の実施形態である。   FIG. 3A shows an embodiment in which the voltage regulator 20 is a DC-DC converter 20a.

図3(a)において、DC−DCコンバータ20aは、入力された直流をスイッチング素子にてスイッチングしてDC−DCの電圧変換を行う。この時にスイッチング周波数を高くすると実効電圧が上昇して直流出力の電圧が上昇し、スイッチング周波数を低くすると実効電圧が低下して直流出力の電圧が降下する。このスイッチング周波数は図1のバッテリ制御ECU30からの充電電圧指示によって決定される。   In FIG. 3A, a DC-DC converter 20a performs DC-DC voltage conversion by switching an input direct current using a switching element. When the switching frequency is increased at this time, the effective voltage increases and the DC output voltage increases. When the switching frequency is decreased, the effective voltage decreases and the DC output voltage decreases. This switching frequency is determined by a charge voltage instruction from the battery control ECU 30 in FIG.

充電電圧指示は、例えば、0−5[V]等の所定の範囲内の電圧値で指示される。   The charging voltage instruction is instructed by a voltage value within a predetermined range such as 0-5 [V], for example.

充電電圧指示の電圧値に対応して直流出力の電圧値を直線的に変化させるようにスイッチング周波数を制御する場合は次のような制御となる。   When the switching frequency is controlled so as to linearly change the voltage value of the DC output corresponding to the voltage value of the charging voltage instruction, the following control is performed.

5[V]の充電電圧指示に対しては、15[V]の通常の直流出力とする。また、2.5[V]の充電電圧指示に対しては、15*1/2=7.5[V]の直流出力とする。さらに、0[V]の充電電圧指示に対しては直流出力をせずに、充電を停止する制御を行う。   For a charge voltage instruction of 5 [V], a normal DC output of 15 [V] is used. In addition, for a charge voltage instruction of 2.5 [V], a direct current output of 15 * 1/2 = 7.5 [V] is used. Furthermore, in response to the charge voltage instruction of 0 [V], control is performed to stop charging without performing DC output.

また、充電電圧指示は、複数の制御線の組み合わせによるビット値で指示しても良い。この場合、例えば2本の制御線では、on/offの組み合わせにて、(00)、(01)、(10)、(11)の4種類の電圧の指示が可能となる。   Further, the charging voltage instruction may be instructed by a bit value based on a combination of a plurality of control lines. In this case, for example, with two control lines, it is possible to indicate four types of voltages (00), (01), (10), and (11) by a combination of on / off.

上記説明ではDC−DCコンバータ20aのスイッチング周波数によって直流出力の電圧値を変換する動作を説明したが、直流入力をそのまま直流出力できる場合は、直流入力の電圧値をスイッチングによる電圧調整なしにそのまま直流出力としても良い。この動作についても充電電圧指示によって指示できる。例えば、充電電圧指示が0[V]である場合に、先の例で充電停止とする代わりに、電圧変換無しでの直流入力そのままの直流出力としても良い。これにより、バッテリ制御ECU30、あるいは充電電圧指示を入力する制御線に何らかの異常が発生して充電電圧指示が入力されない場合であっても、通常のバッテリ充電が可能となる。また、スイッチング回路による無駄なエネルギの損出を防止することができる。   In the above description, the operation of converting the voltage value of the DC output according to the switching frequency of the DC-DC converter 20a has been described. However, when the DC input can be output as it is, the voltage value of the DC input is directly adjusted without voltage adjustment by switching. It may be output. This operation can also be instructed by a charge voltage instruction. For example, when the charge voltage instruction is 0 [V], instead of stopping charging in the previous example, the direct current output without voltage conversion may be used as it is. Thereby, even if some abnormality occurs in the battery control ECU 30 or the control line for inputting the charging voltage instruction and the charging voltage instruction is not input, normal battery charging is possible. In addition, useless energy loss due to the switching circuit can be prevented.

DC−DCコンバータ20aにはオルタネータ40、あるいはモータ回生回路50が接続される。オルタネータ40やモータ回生回路50は、直流入力の例示である。従って、図示しないこれら以外の直流入力であっても良い。また、オルタネータ40、あるいはモータ回生回路50のいずれか一方の入力でも良いし、両方からの入力でも良い。   An alternator 40 or a motor regeneration circuit 50 is connected to the DC-DC converter 20a. The alternator 40 and the motor regeneration circuit 50 are examples of DC input. Accordingly, a DC input other than those not shown may be used. Further, either one of the alternator 40 or the motor regeneration circuit 50 may be input, or both may be input.

オルタネータ40は、図示しないエンジンからの回転力がプーリとベルトにて伝達されて発電する。この動力は、例えば電磁クラッチ等により回転力が伝達/遮断されるようにしても良い。オルタネータ40は内部に交流発電回路、整流回路、さらには電圧を調整するICレギュレータを内蔵する汎用のオルタネータが利用できる。   The alternator 40 generates power by transmitting a rotational force from an engine (not shown) through a pulley and a belt. This power may be transmitted / interrupted by, for example, an electromagnetic clutch. The alternator 40 may be a general-purpose alternator having an AC generator circuit, a rectifier circuit, and an IC regulator for adjusting the voltage.

また、モータ回生回路50は、電気自動車等に使用される車両駆動用のモータの回生エネルギを供給している。モータは回生運転を行うことにより、車両の運動エネルギを回生電力に変換する。この電力をバッテリに充電することにより省エネ運転が可能となる。電気自動車等に使用されるバッテリは、リチウムイオン電池等が使用されるが、本発明は充電電圧を設定できるので、様々な種類のバッテリで実施が可能である。   The motor regenerative circuit 50 supplies regenerative energy of a vehicle driving motor used in an electric vehicle or the like. The motor performs regenerative operation to convert the kinetic energy of the vehicle into regenerative power. Energy saving operation is possible by charging the battery with this electric power. A lithium ion battery or the like is used as a battery used for an electric vehicle or the like. However, since the charging voltage can be set in the present invention, various types of batteries can be used.

オルタネータ40で発電された、あるいはモータ回生回路50から回生された直流はDC−DCコンバータに入力されて、充電電圧指示に従って所定の電圧に変換されて直流出力として、図1のバッテリ10や電気負荷60に供給される。   Direct current generated by the alternator 40 or regenerated from the motor regeneration circuit 50 is input to a DC-DC converter, converted into a predetermined voltage according to a charge voltage instruction, and converted into a direct current output as a battery 10 or an electric load in FIG. 60.

オルタネータ40やモータ回生回路50からの直流入力は運転状態によってその電流や電圧が変化する。例えば、オルタネータはエンジンの回転数がアイドリング程度に低いと発電量が少なく、バッテリを充電するだけの十分な電力が供給されない。また、モータからの回生電力も、車両がモータによって制動される回生サイクルにならないと供給されない。したがって、DC−DCコンバータ20aは、オルタネータ40等から入力される電圧をモニタして、電圧が低い場合には充電をしないようにしても良い。   The current and voltage of the DC input from the alternator 40 and the motor regeneration circuit 50 vary depending on the operating state. For example, the alternator generates a small amount of power when the engine speed is as low as idling, and sufficient power for charging the battery is not supplied. Further, the regenerative power from the motor is not supplied unless the regenerative cycle in which the vehicle is braked by the motor is reached. Therefore, the DC-DC converter 20a may monitor the voltage input from the alternator 40 or the like and not charge the battery when the voltage is low.

図3(b)は、電圧調整装置20がオルタネータ20bの場合の実施形態である。   FIG. 3B shows an embodiment in which the voltage regulator 20 is an alternator 20b.

図3(b)において、オルタネータ20bは、発電・流部201、ICレギュレータ202を備える。 3 (b), the alternator 20b comprises a generator-rectifier unit 201, IC regulator 202.

ここで、オルタネータ20bと、図3(a)で説明したオルタネータ40との差異を説明する。オルタネータ内部に、交流発電回路、整流回路、さらには電圧を調整するICレギュレータを内蔵しているのは両者同じである。しかし、オルタネータ40のICレギュレータが出力電圧を規定の範囲内に保つように電圧制御を行うのに対して、オルタネータ20bのICレギュレータ202はバッテリ制御ECU30から入力される充電電圧指示に従ってスイッチング周波数を変えて指定された出力電圧とする点で動作が異なる。つまり、ICレギュレータ202は、発電・清流部201からの直流入力の電圧を、所望の電圧に変換して直流出力とする機能において、図3(a)で説明したDC−DCコンバータ20aと同じ機能を備えることになる。図3(b)の実施形態では、直流−直流変換の機能を一つにまとめることにより、図3(a)の実施形態に比べて部品点数の削減が可能となり、コストが低減できる。
[バッテリの過充電の防止]
次に本発明におけるバッテリの過充電防止の具体的な方法について説明する。
Here, the difference between the alternator 20b and the alternator 40 described with reference to FIG. In the alternator, an AC generator circuit, a rectifier circuit, and an IC regulator for adjusting the voltage are built in the same manner. However, while the IC regulator of the alternator 40 performs voltage control so as to keep the output voltage within a specified range, the IC regulator 202 of the alternator 20b changes the switching frequency according to the charging voltage instruction input from the battery control ECU 30. The operation differs in that the specified output voltage is used. That is, the IC regulator 202 has the same function as the DC-DC converter 20a described with reference to FIG. 3A in the function of converting the DC input voltage from the power generation / clearing section 201 into a desired voltage to generate a DC output. Will be provided. In the embodiment of FIG. 3B, the number of parts can be reduced as compared with the embodiment of FIG. 3A by combining the functions of DC-DC conversion into one, and the cost can be reduced.
[Preventing battery overcharge]
Next, a specific method for preventing overcharging of the battery according to the present invention will be described.

バッテリの充電は、前述の通り、過電圧による発熱や水素ガス発生等の副反応を押さえつつ満充電を得るために、満充電の電圧よりやや高めの充電電圧で充電がされる。この電圧を「通常充電電圧Va」とする。   As described above, the battery is charged at a slightly higher charge voltage than the fully charged voltage in order to obtain a full charge while suppressing side reactions such as heat generation and hydrogen gas generation due to overvoltage. This voltage is referred to as “normal charging voltage Va”.

セルに内部短絡などの不具合が発生するとその充電容量が減少するため、通常充電電圧で充電すると過充電となってしまう。   When a defect such as an internal short-circuit occurs in the cell, the charge capacity is reduced. Therefore, when the cell is charged with a normal charging voltage, it is overcharged.

そこで、本発明は、バッテリのセル数をNとしたときに、過充電を防止するために(N−1)セル分の充電電圧でバッテリの充電を行う。この充電電圧を「過充電防止電圧Vb」とする。   Therefore, in the present invention, when the number of battery cells is N, the battery is charged with a charge voltage of (N-1) cells in order to prevent overcharging. This charge voltage is referred to as “overcharge prevention voltage Vb”.

過充電防止電圧Vbは、以下の式で求められる。   The overcharge prevention voltage Vb is obtained by the following equation.

Vb=Va*(N−1)/N・・・・・・(1)
例えば、公称電圧が12Vのバッテリの通常充電電圧Vaを15[V]とすると、セル数が6のバッテリの場合、過充電防止電圧Vbは、
Vb=15*(6−1)/6=12.5[V]
となる。
Vb = Va * (N−1) / N (1)
For example, when the normal charging voltage Va of a battery having a nominal voltage of 12V is 15 [V], in the case of a battery having 6 cells, the overcharge prevention voltage Vb is
Vb = 15 * (6-1) /6=12.5 [V]
It becomes.

次に、上記で説明した過充電防止電圧Vbによるバッテリ充電制御装置1の制御動作を図4のフローチャートに基づき説明する。   Next, the control operation of the battery charge control device 1 using the overcharge prevention voltage Vb described above will be described based on the flowchart of FIG.

図4は、バッテリ充電制御装置の動作を説明したフローチャートの一例である。   FIG. 4 is an example of a flowchart illustrating the operation of the battery charge control device.

図4において、先ず、バッテリ制御ECU30は充電前のバッテリ電圧(V1)の電圧測定を行う(S11)。   In FIG. 4, first, the battery control ECU 30 measures the voltage of the battery voltage (V1) before charging (S11).

次に、測定電圧V1が10[V]未満かを判断する(S12)。   Next, it is determined whether the measured voltage V1 is less than 10 [V] (S12).

ここで、公称電圧が12[V]のバッテリにおいて、測定電圧が10[V]未満であるということは、過放電の状態であるか、あるいは、セルの内部短絡等による容量低下である可能性がある。   Here, in a battery having a nominal voltage of 12 [V], the fact that the measured voltage is less than 10 [V] may be an overdischarged state or a capacity drop due to an internal short circuit of the cell. There is.

S12にて、V1が10[V]以上である場合には、バッテリ制御ECU30は、電圧調整装置20に対して、充電電圧を通常充電電圧Vaに設定するように充電電圧指示を出力する(S14)。本実施例では、Va=15[V]としている。   In S12, when V1 is 10 [V] or more, the battery control ECU 30 outputs a charge voltage instruction to the voltage adjustment device 20 so as to set the charge voltage to the normal charge voltage Va (S14). ). In this embodiment, Va = 15 [V].

また、Vaについて、図3(a)、及び図3(b)で説明した直流入力が公称電圧の12[V]よりも高い場合には、電圧調整装置20は、充電電圧指示に対応して直流入力の電圧変換無しにそのまま直流出力とすることもできる。つまり、Vaは固定値であっても変動値であっても良い。   Further, for Va, when the DC input described in FIGS. 3A and 3B is higher than the nominal voltage of 12 [V], the voltage regulator 20 responds to the charging voltage instruction. It can also be used as a direct current output without converting the voltage of the direct current input. That is, Va may be a fixed value or a variable value.

S12にて、V1が10[V]未満である場合には、充電電圧を充電防止電圧Vbに設定する。本実施例では、Va=15[V]の時には、上記(1)式の計算の通り、Vb=12.5[V]である。 At S12, if V1 is less than 10 [V] sets the charging voltage to the anti-overcharging voltage Vb. In this embodiment, when Va = 15 [V], Vb = 12.5 [V] as calculated in the above equation (1).

次に、一定時間が経過したかを判断して(S15)、S13又はS14にて設定した充電電圧にて一定時間バッテリ10の充電を行う。この充電時間は、バッテリが過放電状態から回復する程度の時間が設定される。充電時間は固定の時間でも良いし、V1の値に基づき、電圧が低い場合には充電時間を長くし、あるいは電圧が高い場合に充電時間を短くするような可変の時間でも良い。   Next, it is determined whether a certain time has elapsed (S15), and the battery 10 is charged for a certain time with the charging voltage set in S13 or S14. The charging time is set to such a time that the battery recovers from the overdischarged state. The charging time may be a fixed time, or may be a variable time based on the value of V1, such that the charging time is lengthened when the voltage is low, or the charging time is shortened when the voltage is high.

一定時間経過後、バッテリ制御ECU30は、電圧調整装置20に対して、充電電圧指示により、充電の一旦停止を指示して(S16)、再度バッテリの電圧測定を行う(S17)。ここで再度測定された電圧をV2とする。   After a predetermined time has elapsed, the battery control ECU 30 instructs the voltage regulator 20 to stop charging in response to the charge voltage instruction (S16), and measures the battery voltage again (S17). Here, the voltage measured again is V2.

S16にて充電を一旦停止するのは、前述の通り、オルタネータ40等からの直流入力はエンジン回転数等により常に変動するために、電圧調整装置からの直流出力の影響を排除してバッテリの端子電圧を正確に測定するためである。   The charging is temporarily stopped in S16 because, as described above, the DC input from the alternator 40 and the like constantly fluctuates depending on the engine speed and the like, so the influence of the DC output from the voltage regulator is eliminated and the battery terminal This is to accurately measure the voltage.

次に、V2が11[V]以上であるか否かを判断する(S18)。   Next, it is determined whether V2 is 11 [V] or more (S18).

前述の通り、公称電圧が12[V]のバッテリの満充電における端子間電圧は12.8[V]程度であるため、もし1つのセルが短絡した状態で他のセルが満充電の場合は、12.8[V]*5/6=10.7[V]程度の端子間電圧V2が測定されるはずである。したがって、V2が11[V]以上である場合にはセルの内部短絡の発生はなく、過放電が原因の電圧低下であったことが推定される。その場合は、充電電圧を通常充電電圧Vaに設定する(S19)。   As described above, since the voltage between terminals in a full charge of a battery having a nominal voltage of 12 [V] is about 12.8 [V], if one cell is short-circuited and another cell is fully charged , 12.8 [V] * 5/6 = 10.2 [V] terminal voltage V2 should be measured. Therefore, when V2 is 11 [V] or more, there is no occurrence of an internal short circuit of the cell, and it is estimated that the voltage drop is caused by overdischarge. In that case, the charging voltage is set to the normal charging voltage Va (S19).

一方、S18にて、V2が11[V]未満の場合はセルの内部短絡が推定される。この場合、充電電圧を過充電防止電圧Vbに設定して(S20)過充電を防止する。   On the other hand, in S18, when V2 is less than 11 [V], an internal short circuit of the cell is estimated. In this case, the charge voltage is set to the overcharge prevention voltage Vb (S20) to prevent overcharge.

なお、S20にてセルの短絡が推定されて充電電圧が設定された場合には、バッテリ制御ECUは、図示しない自動車のインストルメント・パネルにバッテリ異常の警告を表示してもよい。   If the short circuit of the cell is estimated and the charging voltage is set in S20, the battery control ECU may display a battery abnormality warning on an automobile instrument panel (not shown).

以上の説明においてはバッテリの温度の影響を考慮していないが、バッテリは温度が低いと電圧が低下する場合があるので、別途バッテリの温度を測定する手段を設けて、バッテリ温度により測定電圧の補正を行っても良い。   In the above description, the influence of the battery temperature is not taken into account, but the voltage of the battery may decrease when the temperature is low. Correction may be performed.

また、バッテリは使用状態によって劣化が進み、バッテリ容量も低下してくるため、V1、及びV2の測定、さらにはVa及びVbの設定は、それぞれを補正してバッテリの充電制御を行っても良い。   In addition, since the battery deteriorates depending on the use state and the battery capacity also decreases, the measurement of V1 and V2, and further the setting of Va and Vb may be corrected to perform charging control of the battery. .

また、以上の説明では、一つのセルが内部短絡したかを検出して充電電圧を下げる場合を説明してきた。ここで、一つのセルの内部短絡を検出した場合に、次に、(N―2)セル分における電圧測定を行うことにより、2個のセルの内部短絡の検出が可能となる。その場合には、(N−2)セル分の充電電圧とすることで過充電の防止をさらに行うことができる。さらに、(N−n)セル分における電圧測定により、n個のセルの内部短絡の検出が可能となる。   In the above description, the case where one cell is internally short-circuited and the charging voltage is lowered has been described. Here, when an internal short circuit of one cell is detected, voltage measurement in (N-2) cells is performed next, whereby an internal short circuit of two cells can be detected. In that case, the overcharge can be further prevented by setting the charging voltage to (N-2) cells. Furthermore, the internal short circuit of n cells can be detected by measuring the voltage in (N−n) cells.

なお、セルの内部が完全に短絡している場合には、上述の通り、そのセルは電圧0[V]になるとして扱ってきた。しかし、極板の剥離等の場合には、必ずしもそのセルの電圧が0[V]になるとは限らないため、その場合は、電圧の測定と電圧制御を、セル単位での電圧幅で行う代わりに、さらに小さな電圧幅で行うこともできる。   In addition, when the inside of a cell is completely short-circuited, as described above, the cell has been treated as having a voltage of 0 [V]. However, in the case of peeling of the electrode plate or the like, the voltage of the cell does not necessarily become 0 [V]. In this case, instead of performing voltage measurement and voltage control with a voltage width in cell units. In addition, it can be performed with a smaller voltage width.

以上、本発明を実施するための形態について詳述したが、本発明は斯かる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。   As mentioned above, although the form for implementing this invention was explained in full detail, this invention is not limited to such specific embodiment, In the range of the summary of this invention described in the claim, Various modifications and changes are possible.

1 バッテリ充電制御装置
10 バッテリ
20 電圧調整装置
20a DC−DCコンバータ
20b オルタネータ
30 バッテリ制御ECU
40 オルタネータ
50 モータ回生回路
60 電気負荷
201 発電・整流部
202 ICレギュレータ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Battery charge control apparatus 10 Battery 20 Voltage adjustment apparatus 20a DC-DC converter 20b Alternator 30 Battery control ECU
40 Alternator 50 Motor regeneration circuit 60 Electric load 201 Power generation / rectification unit 202 IC regulator

Claims (1)

直列接続される2以上の整数であるN個の二次電池のセルからなるバッテリのバッテリ電圧を測定して、測定されたバッテリ電圧に応じて、前記バッテリの充電電圧の指示を出力するバッテリ制御部と、
前記バッテリ制御部からの前記指示に応じて、前記バッテリの充電電圧を調整して前記バッテリを充電する充電電圧調整部と、を備え、
前記バッテリ制御部は、測定されたバッテリ電圧が第一の電圧値より低い場合には前記充電電圧調整部に充電電圧を((N−1)/N)倍として指示して前記バッテリを所定の期間充電させ、当該所定の期間経過後に再度バッテリ電圧を測定し、測定されたバッテリ電圧が第二の電圧値より低い場合には、充電電圧を((N−1)/N)倍として指示するバッテリ充電制御装置。
Two or more of the N cell Le or Ranaru battery voltage of the battery of the secondary battery is an integer series measured in accordance with the measured battery voltage, and outputs an instruction to the charging voltage of the battery A battery control unit;
A charging voltage adjusting unit that adjusts a charging voltage of the battery and charges the battery in accordance with the instruction from the battery control unit;
When the measured battery voltage is lower than the first voltage value, the battery control unit instructs the charging voltage adjustment unit to charge the voltage as ((N-1) / N) times, and determines the battery as a predetermined value. period is charged, again measured battery voltage after a lapse the predetermined time period, the measured battery voltage is lower than the second voltage value indicates the charging voltage as the ((N-1) / N ) times Battery charge control device.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11787297B2 (en) 2014-07-03 2023-10-17 The Noco Company Battery charging device for charging a deeply discharged battery, and battery charging system and method
WO2019088264A1 (en) * 2017-11-02 2019-05-09 株式会社Gsユアサ Management device, power storage device, cause analysis method, engine driven vehicle, and electric automobile
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Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007202341A (en) * 2006-01-27 2007-08-09 Sharp Corp Electronic apparatus
JP5282876B2 (en) * 2008-09-26 2013-09-04 マツダ株式会社 Vehicle power supply
JP2010239670A (en) * 2009-03-30 2010-10-21 Fujitsu Ten Ltd Device and method for control of vehicle

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