JP5712011B2 - Cell voltage leveling system and cell voltage leveling method - Google Patents

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Description

本発明はセル電圧平準化システム及びセル電圧平準化方法に関する。   The present invention relates to a cell voltage leveling system and a cell voltage leveling method.

特許文献１には、二次電池を複数直列に接続して構成されたバッテリにおいて、各二次電池の端子電圧を監視し、特定の二次電池が過充電又は過放電の状態で使用されることのないように制御するものが開示されている。   In Patent Document 1, in a battery configured by connecting a plurality of secondary batteries in series, the terminal voltage of each secondary battery is monitored, and a specific secondary battery is used in an overcharged or overdischarged state. What is controlled so as not to occur is disclosed.

特開２００１−２０４１４１号公報JP 2001-204141 A

このような制御を実施するセル電圧平準化システムにおいて、システム全体の小型化、低コスト化が望まれている。   In a cell voltage leveling system that performs such control, it is desired to reduce the size and cost of the entire system.

本発明はこのような課題を解決するためになされたものであり、小型で安価なセル電圧平準化システム及びセル電圧平準化方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve such a problem, and an object thereof is to provide a small and inexpensive cell voltage leveling system and cell voltage leveling method.

本発明は、直列に接続された所定数のセルを有し、充電又は放電する電源部と、前記セルに並列に接続され、前記セルの電圧を検出するセル電圧検出部と、前記セルに並列に接続され、前記セルを放電させる放電部と、前記電源部に並列に接続され、前記電源部の電圧を検出する電源電圧検出部と、前記電源電圧検出部で検出された前記電源部の電圧を、前記セルの所定数で除算して平均セル電圧を算出し、前記平均セル電圧と前記セル電圧検出部で検出されたセルの電圧とに基づいて前記放電部を放電制御して前記平均セル電圧よりも一定値以上セル電圧が高くなっているセルのセル電圧の平準化を行うコントローラと、前記電源部の充電率を検出する充電率検出手段と、を備え、前記コントローラは、前記充電率検出手段で検出された前記電源部の充電率が所定充電率未満のときに前記放電部による前記セルの放電を禁止し、セル電圧の前記平準化を行わない、ことを特徴とするセル電圧平準化システムである。
The present invention has a predetermined number of cells connected in series and is charged or discharged, a cell voltage detector connected in parallel to the cell and detecting the voltage of the cell, and in parallel with the cell A discharge unit that discharges the cell, a power supply voltage detection unit that is connected in parallel to the power supply unit and detects a voltage of the power supply unit, and a voltage of the power supply unit detected by the power supply voltage detection unit Is divided by the predetermined number of cells to calculate an average cell voltage, and based on the average cell voltage and the cell voltage detected by the cell voltage detector, the discharge unit is controlled to discharge the average cell. A controller for leveling a cell voltage of a cell whose cell voltage is higher than a voltage by a certain value, and a charge rate detecting means for detecting a charge rate of the power supply unit, the controller comprising the charge rate Before being detected by the detection means Charging rate of the power supply unit prohibits the discharge of the cell by the discharge portion when less than a predetermined charging rate, does not perform the leveling of the cell voltage, cell voltage leveling system, characterized in that.

また、本発明は、直列に接続された所定数のセルを有する電源部の電圧を検出すると共に、前記セルの電圧をそれぞれ検出し、前記電源部の電圧を前記セルの所定数で除算して平均セル電圧を算出し、前記平均セル電圧と前記セルの電圧とに基づいて前記セルに並列に接続された放電部により前記平均セル電圧よりも一定値以上セル電圧が高くなっているセルを放電させてセル電圧の平準化を行い、前記電源部の充電率が所定充電率未満のときに前記放電部による前記セルの放電を禁止し、セル電圧の前記平準化を行わないことを特徴とするセル電圧平準化方法である。 Further , the present invention detects the voltage of the power supply unit having a predetermined number of cells connected in series, detects the voltage of each of the cells, and divides the voltage of the power supply unit by the predetermined number of cells. An average cell voltage is calculated, and a cell whose cell voltage is higher than the average cell voltage by a discharge unit connected in parallel to the cell is discharged based on the average cell voltage and the cell voltage. The cell voltage is leveled, and when the charge rate of the power supply unit is less than a predetermined charge rate, the discharge of the cell by the discharge unit is prohibited, and the cell voltage leveling is not performed. This is a cell voltage leveling method.

本発明によれば、電源部の電圧をセルの所定数で除算して平均セル電圧を算出し、平均セル電圧とセルの電圧とに基づいて放電部を放電制御する。そのため、平均セル電圧よりも一定値以上セル電圧が高くなっている二次電池を放電させてセル電圧の平準化を図ることができるとともに、どの二次電池のセル電圧が相対的に高くなっているかを判断して放電させるかを判断する比較回路等が不要となるので、セル電圧平準化システムの小型化が可能となり、コストを低減することができる。   According to the present invention, the average cell voltage is calculated by dividing the voltage of the power supply unit by the predetermined number of cells, and the discharge unit is controlled to discharge based on the average cell voltage and the cell voltage. Therefore, it is possible to level the cell voltage by discharging the secondary battery whose cell voltage is higher than the average cell voltage by a certain value, and the cell voltage of which secondary battery is relatively high. Therefore, a comparison circuit or the like for determining whether or not to discharge is not necessary, and the cell voltage leveling system can be miniaturized and the cost can be reduced.

油圧ショベルの概略側面図である。It is a schematic side view of a hydraulic excavator. 本発明の一実施形態によるセル電圧平準化システムの概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of a cell voltage leveling system according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態によるユニット基板の詳細を示す図である。It is a figure which shows the detail of the unit board | substrate by one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態によるセル電圧平準化制御について説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the cell voltage leveling control by one Embodiment of this invention.

以下、図面を参照して本発明の一実施形態について説明する。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

図１は、油圧ショベル１００の概略側面図である。   FIG. 1 is a schematic side view of a hydraulic excavator 100.

油圧ショベル１００は、掘削作業等を行うためのブーム１０１、アーム１０２及びバケット１０３を備え、これらをアクチュエータであるブームシリンダ１０４、アームシリンダ１０５及びバケットシリンダ１０６によってそれぞれ駆動する。ブームシリンダ１０４、アームシリンダ１０５及びバケットシリンダ１０６は、それぞれ油圧シリンダである。   The excavator 100 includes a boom 101, an arm 102, and a bucket 103 for performing excavation work and the like, and these are driven by a boom cylinder 104, an arm cylinder 105, and a bucket cylinder 106, which are actuators, respectively. Each of the boom cylinder 104, the arm cylinder 105, and the bucket cylinder 106 is a hydraulic cylinder.

油圧ショベル１００を備える建設機械の１つとして、ハイブリッド建設機械がある。ハイブリッド建設機械は、ハイブリッド建設機械の動力源となるエンジンの余剰出力で発電機を回転させて発電し、電力をバッテリに蓄電する。また、ブームシリンダ１０４などの各アクチュエータから排出される作動油のエネルギによって発電機を回転させて発電し、電力をバッテリに蓄電する。そして、バッテリの電力で電動機を回転させて油圧ポンプを駆動し、油圧ポンプによってタンク内の作動油を吸い込んで各アクチュエータに供給し、各アクチュエータを駆動する。   One of the construction machines provided with the hydraulic excavator 100 is a hybrid construction machine. The hybrid construction machine generates power by rotating a generator with surplus output of an engine that is a power source of the hybrid construction machine, and stores the electric power in a battery. Further, the generator is rotated by the energy of hydraulic oil discharged from each actuator such as the boom cylinder 104 to generate electric power, and the electric power is stored in the battery. Then, the electric motor is rotated by the electric power of the battery to drive the hydraulic pump, the hydraulic pump sucks the hydraulic oil in the tank, supplies it to each actuator, and drives each actuator.

ハイブリッド建設機械を効率よく運転させるためには、大容量、すなわち端子電圧の高いバッテリを搭載することが必要となる。そのため、リチウムイオン電池やニッケル水素電池、鉛電池などの二次電池を多数直列に接続したバッテリが用いられる。   In order to operate the hybrid construction machine efficiently, it is necessary to mount a battery having a large capacity, that is, a high terminal voltage. Therefore, a battery in which a number of secondary batteries such as lithium ion batteries, nickel metal hydride batteries, and lead batteries are connected in series is used.

このようなバッテリを用いる場合、バッテリの端子電圧（以下「バッテリ電圧」という。）は、各二次電池の端子電圧（以下「セル電圧」という。）の総和となるが、固体差に応じて各二次電池のセル電圧にバラつきが生じることがある。セル電圧のバラつきが大きくなると、二次電池ごとに劣化度合いが異なってくるため、特定の二次電池の寿命が他のものよりも短くなってしまい、最終的にバッテリ性能が低下する。   When such a battery is used, the terminal voltage of the battery (hereinafter referred to as “battery voltage”) is the sum of the terminal voltages of the respective secondary batteries (hereinafter referred to as “cell voltages”). The cell voltage of each secondary battery may vary. When the variation in the cell voltage increases, the degree of deterioration differs for each secondary battery, so that the life of a specific secondary battery becomes shorter than the others, and the battery performance eventually decreases.

そこで、本実施形態では、各二次電池のセル電圧を平準化させて、セル電圧のバラつきを抑制するために、セル電圧平準化システムを構成する。以下、図２及び図３を参照してセル電圧平準化システムの構成について説明する。   Therefore, in the present embodiment, a cell voltage leveling system is configured in order to level the cell voltages of the respective secondary batteries and suppress cell voltage variations. Hereinafter, the configuration of the cell voltage leveling system will be described with reference to FIGS.

図２は、本実施形態によるセル電圧平準化システム１の概略構成図である。   FIG. 2 is a schematic configuration diagram of the cell voltage leveling system 1 according to the present embodiment.

セル電圧平準化システム１は、充放電可能なバッテリ２と、バッテリ２のバッテリ電圧を検出するバッテリ電圧センサ３と、コントローラ４と、を備える。   The cell voltage leveling system 1 includes a chargeable / dischargeable battery 2, a battery voltage sensor 3 that detects a battery voltage of the battery 2, and a controller 4.

バッテリ２は、蓄電装置５を複数個直列に接続して構成される。本実施形態では、４個の蓄電装置５を直列に接続しているが、蓄電装置５の数はこれに限られるものではなく、ハイブリッド建設機械に必要な電圧に応じて変更すれば良い。   The battery 2 is configured by connecting a plurality of power storage devices 5 in series. In the present embodiment, four power storage devices 5 are connected in series, but the number of power storage devices 5 is not limited to this, and may be changed according to the voltage required for the hybrid construction machine.

蓄電装置５は、蓄電モジュール６と、ユニット基板７と、蓄電モジュール６及びユニット基板７を内部に収容するケース８と、を備える。   The power storage device 5 includes a power storage module 6, a unit substrate 7, and a case 8 that houses the power storage module 6 and the unit substrate 7.

蓄電モジュール６は、複数個の二次電池６１を直列に接続して構成される。本実施形態では、蓄電モジュール６は、例えば２０個のリチウムイオン電池を直列に接続して構成される。したがって、本実施形態では、合計８０個のリチウムイオン電池を直列に接続してバッテリ２が構成される。以下では、二次電池６１に対して図中上側から順番に番号を付し、一番上側の二次電池６１を１番目の二次電池６１としてｎ＝１、一番下側の二次電池６１を８０番目の二次電池６１としてｎ＝８０、というように表す。   The power storage module 6 is configured by connecting a plurality of secondary batteries 61 in series. In the present embodiment, the power storage module 6 is configured by connecting, for example, 20 lithium ion batteries in series. Therefore, in this embodiment, the battery 2 is configured by connecting a total of 80 lithium ion batteries in series. In the following, the secondary batteries 61 are numbered sequentially from the upper side in the figure, and the uppermost secondary battery 61 is designated as the first secondary battery 61, n = 1, and the lowermost secondary battery. 61 is expressed as n = 80 as the 80th secondary battery 61.

ユニット基板７については、図３をさらに参照して説明する。図３は、ユニット基板７の詳細を示す図である。   The unit substrate 7 will be described with further reference to FIG. FIG. 3 is a diagram showing details of the unit substrate 7.

ユニット基板７は、二次電池６１のセル電圧を検出する電圧センサ７１と、二次電池６１を放電させる放電回路７２と、を二次電池６１ごとに備える基板であり、シリアル信号線９を介してコントローラ４に接続される。   The unit board 7 is a board that includes a voltage sensor 71 that detects the cell voltage of the secondary battery 61 and a discharge circuit 72 that discharges the secondary battery 61 for each secondary battery 61. Connected to the controller 4.

電圧センサ７１は、各二次電池６１に並列に接続される。電圧センサ７１で検出したセル電圧は、シリアル信号線９によって順次コントローラ４に送られる。   The voltage sensor 71 is connected to each secondary battery 61 in parallel. The cell voltage detected by the voltage sensor 71 is sequentially sent to the controller 4 through the serial signal line 9.

放電回路７２は、半導体スイッチの一例としてのバイポーラ型のトランジスタ７２１と抵抗７２２とを直列に接続した回路であって、各二次電池６１に並列に接続される。   The discharge circuit 72 is a circuit in which a bipolar transistor 721 as an example of a semiconductor switch and a resistor 722 are connected in series, and are connected to each secondary battery 61 in parallel.

トランジスタ７２１のコレクタは、二次電池６１の正極に接続される。トランジスタ７２１のエミッタは、抵抗７２２を介して二次電池６１の負極に接続される。トランジスタ７２１のベースは、シリアル信号線９を介してコントローラ４に接続される。   The collector of the transistor 721 is connected to the positive electrode of the secondary battery 61. The emitter of the transistor 721 is connected to the negative electrode of the secondary battery 61 through the resistor 722. The base of the transistor 721 is connected to the controller 4 via the serial signal line 9.

トランジスタ７２１は、シリアル信号線９を介してコントローラ４によってＯＮ（短絡）・ＯＦＦ（解放）制御される。トランジスタ７２１は、ベースにコントローラ４からの制御信号が入力されるとＯＮ状態になる。トランジスタ７２１がＯＮ状態になると、二次電池６１の正極から負極に向けてトランジスタ７２１及び抵抗７２２を通って電流が流れる。その結果、抵抗７２２で電力が消費されて、二次電池６１の放電が行われる。このようにして、相対的にセル電圧が高くなっている二次電池６１を放電させて、セル電圧の平準化を図ることができる。   The transistor 721 is ON (short-circuited) / OFF (released) by the controller 4 via the serial signal line 9. The transistor 721 is turned on when a control signal from the controller 4 is input to the base. When the transistor 721 is turned on, a current flows through the transistor 721 and the resistor 722 from the positive electrode to the negative electrode of the secondary battery 61. As a result, power is consumed by the resistor 722 and the secondary battery 61 is discharged. In this way, the secondary battery 61 having a relatively high cell voltage can be discharged, and the cell voltage can be leveled.

一方、トランジスタ４は、ベースにコントローラからの制御信号が入力されていなければＯＦＦ状態となる。トランジスタ４がＯＦＦ状態になると、抵抗７２２に電流が流れなくなるので、二次電池６１の放電は行われない。   On the other hand, the transistor 4 is turned off unless the control signal from the controller is inputted to the base. When the transistor 4 is turned off, no current flows through the resistor 722, so that the secondary battery 61 is not discharged.

コントローラ４は、中央演算装置（ＣＰＵ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、及び入出力インタフェース（Ｉ／Ｏインタフェース）等を備えたマイクロコンピュータで構成される。コントローラ４には、バッテリ電圧センサ３からのバッテリ電圧の検出信号が入力されるとともに、バッテリ２の充電率（ＳＯＣ：State Of Charge）を検出するＳＯＣセンサ４１からの信号が入力される。ＳＯＣセンサ４１は、バッテリ２の出力電流を検出する電流センサ４２を備え、その電流センサの検出値を積算することで、消費電流に基づいてバッテリ２の充電率を検出する。   The controller 4 includes a microcomputer including a central processing unit (CPU), a read only memory (ROM), a random access memory (RAM), an input / output interface (I / O interface), and the like. The controller 4 receives a battery voltage detection signal from the battery voltage sensor 3 and a signal from an SOC sensor 41 that detects a state of charge (SOC) of the battery 2. The SOC sensor 41 includes a current sensor 42 that detects the output current of the battery 2, and detects the charging rate of the battery 2 based on the current consumption by integrating the detection values of the current sensor.

コントローラ４は、ユニット基板７の電圧センサ７１から出力される各二次電池６１のセル電圧に基づいて、各二次電池６１のセル電圧を監視する。コントローラ４は、他の二次電池６１と比較してセル電圧が高い二次電池６１の放電回路７２のトランジスタ７２１をＯＮにしてその二次電池６１を放電させ、各二次電池６１のセル電圧の平準化を図る。以下、この本実施形態によるセル電圧平準化制御について説明する。   The controller 4 monitors the cell voltage of each secondary battery 61 based on the cell voltage of each secondary battery 61 output from the voltage sensor 71 of the unit substrate 7. The controller 4 turns on the transistor 721 of the discharge circuit 72 of the secondary battery 61 whose cell voltage is higher than that of the other secondary batteries 61 to discharge the secondary battery 61, and the cell voltage of each secondary battery 61. Leveling. Hereinafter, the cell voltage leveling control according to this embodiment will be described.

図４は、本実施形態によるセル電圧平準化制御について説明するフローチャートである。コントローラ４は、このルーチンをハイブリッド建設機械の運転中に所定の演算周期（例えば５００ミリ秒）で繰り返し実行する。   FIG. 4 is a flowchart for explaining cell voltage leveling control according to the present embodiment. The controller 4 repeatedly executes this routine at a predetermined calculation cycle (for example, 500 milliseconds) during operation of the hybrid construction machine.

ステップＳ１において、コントローラ４は、ＳＯＣセンサ４１から出力されるバッテリ充電率を読み込み、読み込んだバッテリ充電率が所定充電率以上かどうかを判定する。所定充電率は、コントローラ４のＲＯＭに記憶されており、ＣＰＵによって読み出される。   In step S1, the controller 4 reads the battery charge rate output from the SOC sensor 41, and determines whether the read battery charge rate is equal to or higher than a predetermined charge rate. The predetermined charging rate is stored in the ROM of the controller 4 and is read out by the CPU.

このようにバッテリ充電率が所定充電率以上かどうかを判定するのは、本実施形態では他の二次電池６１と比較してセル電圧が高い二次電池６１を放電させ各二次電池６１のセル電圧の平準化を図るので、バッテリ充電率が低い状態のときに放電を行うと、バッテリ２の劣化を早めるおそれがあるためである。そのため、本実施形態では、バッテリ充電率が所定充電率以上のときに、相対的にセル電圧が高くなっている二次電池６１を放電させる。一方で、バッテリ充電率が所定充電率未満のときは、二次電池６１の放電を禁止して、バッテリ充電率の低下を防止する。本実施形態では、所定充電率を５０％としているが、これに限らずハイブリッド建設機械の用途に応じて適宜設定すれば良い。コントローラ４は、バッテリ充電率が所定充電率以上であれば、ステップＳ２の処理を行う。一方、コントローラ４は、バッテリ充電率が所定充電率未満であれば、ステップＳ１２の処理を行う。   In this embodiment, whether or not the battery charging rate is equal to or higher than the predetermined charging rate is determined by discharging the secondary battery 61 having a cell voltage higher than that of the other secondary batteries 61 in each embodiment. This is because, since the cell voltage is leveled, the battery 2 may be deteriorated quickly if discharging is performed when the battery charging rate is low. Therefore, in this embodiment, when the battery charging rate is equal to or higher than the predetermined charging rate, the secondary battery 61 having a relatively high cell voltage is discharged. On the other hand, when the battery charging rate is less than the predetermined charging rate, discharging of the secondary battery 61 is prohibited to prevent a decrease in the battery charging rate. In the present embodiment, the predetermined charging rate is set to 50%. If the battery charge rate is equal to or higher than the predetermined charge rate, the controller 4 performs the process of step S2. On the other hand, if the battery charge rate is less than the predetermined charge rate, the controller 4 performs the process of step S12.

ステップＳ２において、コントローラ４は、平準化制御開始フラグＦが０に設定されているか否かを判定する。平準化制御開始フラグＦは、１番目のセル電圧Ｖｎ（ｎ＝１）の読み込み時には０に設定され、２番目以降のセル電圧Ｖｎ（ｎ＝２〜８０）の読み込み時には１に設定されるフラグである。コントローラ４は、平準化制御開始フラグＦが０に設定されていれば、ステップＳ３の処理を行う。一方、平準化制御開始フラグＦが１に設定されていれば、ステップＳ５の処理を行う。   In step S2, the controller 4 determines whether or not the leveling control start flag F is set to 0. The leveling control start flag F is set to 0 when reading the first cell voltage Vn (n = 1), and is set to 1 when reading the second and subsequent cell voltages Vn (n = 2 to 80). It is. If the leveling control start flag F is set to 0, the controller 4 performs the process of step S3. On the other hand, if the leveling control start flag F is set to 1, the process of step S5 is performed.

ステップＳ３において、コントローラ４は、バッテリ電圧センサ３から出力されるバッテリ電圧Ｖｖａｔを読み込む。   In step S <b> 3, the controller 4 reads the battery voltage Vvat output from the battery voltage sensor 3.

ステップＳ４において、コントローラ４は、バッテリ電圧Ｖｖａｔを予めＲＯＭ等に記憶されている二次電池総数Ｎ（本実施形態ではＮ＝８０）で割ることで、セル電圧の平均値（以下「平均セル電圧」という。）Ｖａｖｅを算出する。   In step S4, the controller 4 divides the battery voltage Vvat by the total number of secondary batteries N (N = 80 in the present embodiment) stored in advance in a ROM or the like, thereby obtaining an average cell voltage value (hereinafter referred to as “average cell voltage”). ") Vave is calculated.

ステップＳ５において、コントローラ４は、ユニット基板７から出力されるｎ番目の二次電池６１のセル電圧Ｖｎを読み込む。   In step S <b> 5, the controller 4 reads the cell voltage Vn of the nth secondary battery 61 output from the unit substrate 7.

ステップＳ６において、コントローラ４は、セル電圧Ｖｎから平均セル電圧Ｖａｖｅを引いて、セル電圧Ｖｎと平均セル電圧Ｖａｖｅの電圧差Ｖｄｉｆを算出する。   In step S6, the controller 4 subtracts the average cell voltage Vave from the cell voltage Vn to calculate a voltage difference Vdif between the cell voltage Vn and the average cell voltage Vave.

ステップＳ７において、コントローラ４は、算出した電圧差Ｖｄｉｆが予めＲＯＭ等に記憶されている所定電圧Ｖｃｏｎ以上か否かを判定する。本実施形態では、所定電圧Ｖｃｏｎを４０[ｍＶ]に設定しているが、これに限らずハイブリッド建設機械の用途に応じて適宜設定すれば良い。コントローラ４は、電圧差Ｖｄｉｆが所定電圧Ｖｃｏｎ以上であれば、ステップＳ８の処理を行う。一方で、電圧差Ｖｄｉｆが所定電圧Ｖｃｏｎ未満であれば、ステップＳ９の処理を行う。   In step S7, the controller 4 determines whether or not the calculated voltage difference Vdif is greater than or equal to a predetermined voltage Vcon stored in advance in a ROM or the like. In the present embodiment, the predetermined voltage Vcon is set to 40 [mV], but the present invention is not limited to this, and may be set as appropriate according to the application of the hybrid construction machine. If the voltage difference Vdif is greater than or equal to the predetermined voltage Vcon, the controller 4 performs the process of step S8. On the other hand, if the voltage difference Vdif is less than the predetermined voltage Vcon, the process of step S9 is performed.

ステップＳ８において、コントローラ４は、ｎ番目の二次電池６１に対応するトランジスタ７２１をＯＮにして、ｎ番目の二次電池６１を放電させる。   In step S <b> 8, the controller 4 turns on the transistor 721 corresponding to the nth secondary battery 61 to discharge the nth secondary battery 61.

ステップＳ９において、コントローラ４は、全ての二次電池６１に対して平準化制御が実施されたか否かを判定する。具体的には、ｎが二次電池総数Ｎと等しいか否かを判定する。コントローラ４は、ｎが二次電池総数Ｎに達していなければステップＳ１０の処理を行う。一方で、ｎが二次電池総数Ｎと等しければステップＳ１２に処理を行う。   In step S <b> 9, the controller 4 determines whether or not leveling control has been performed on all the secondary batteries 61. Specifically, it is determined whether n is equal to the total number N of secondary batteries. If n has not reached the total number N of secondary batteries, the controller 4 performs the process of step S10. On the other hand, if n is equal to the total number N of secondary batteries, the process is performed in step S12.

ステップＳ１０においてコントローラ４は、平準化制御開始フラグＦを１に設定する。   In step S10, the controller 4 sets the leveling control start flag F to 1.

ステップＳ１１において、コントローラ４は、ｎに１を加算してｎの値を更新する。   In step S11, the controller 4 updates the value of n by adding 1 to n.

ステップＳ１２において、コントローラ４は、平準化制御開始フラグＦを０に設定する。   In step S12, the controller 4 sets the leveling control start flag F to 0.

ステップＳ１３において、コントローラ４は、ｎの値を更新して１にする。   In step S13, the controller 4 updates the value of n to 1.

以上説明した本実施形態によれば、１つのコントローラ４がユニット基板７を介して全ての二次電池６１のセル電圧を監視するとともに、平均セル電圧より一定値以上セル電圧が高くなっている二次電池６１に対して、放電回路７２のトランジスタ７２１をＯＮにする指令信号を出力する。   According to the embodiment described above, one controller 4 monitors the cell voltages of all the secondary batteries 61 via the unit substrate 7, and the cell voltage is higher than the average cell voltage by a certain value or more. A command signal for turning on the transistor 721 of the discharge circuit 72 is output to the secondary battery 61.

これにより、１つのコントローラ４によって、全ての二次電池６１のセル電圧を監視でき、平均セル電圧より一定値以上セル電圧が高くなっている二次電池６１を放電させてセル電圧の平準化を図ることができる。   Thereby, the cell voltage of all the secondary batteries 61 can be monitored by one controller 4, and the secondary battery 61 whose cell voltage is higher than the average cell voltage by a certain value or higher is discharged, and the cell voltage is leveled. Can be planned.

そのため、蓄電装置間の電圧バラつきも抑制することができるとともに、どの二次電池６１のセル電圧が相対的に高くなっているかを判断して放電させるかを判断する比較回路やマイクロコンピュータを、ユニット基板７ごとに設ける必要がない。したがって、セル電圧平準化システム１の小型化が可能となって、コストを低減することができる。   Therefore, the voltage variation between the power storage devices can be suppressed, and a comparison circuit and a microcomputer that determine which secondary battery 61 has a relatively high cell voltage to determine whether to discharge are provided as a unit. There is no need to provide each substrate 7. Therefore, the cell voltage leveling system 1 can be miniaturized and the cost can be reduced.

また、バッテリ充電率が所定充電率未満のときは、各二次電池６１のセル電圧の平準化を実施せずに、バッテリ２の放電を禁止することとした。これにより、バッテリ充電率が所定充電率よりも低い状態のときに放電が行われるのを防止できるので、バッテリ２の劣化を抑制することができる。   Further, when the battery charge rate is less than the predetermined charge rate, the discharge of the battery 2 is prohibited without performing the leveling of the cell voltage of each secondary battery 61. Thereby, since discharge can be prevented when the battery charge rate is lower than the predetermined charge rate, deterioration of the battery 2 can be suppressed.

また、半導体スイッチとしてトランジスタ７２１を用いたので、セル電圧平準化システム１のコストを低減することができる。   Further, since the transistor 721 is used as the semiconductor switch, the cost of the cell voltage leveling system 1 can be reduced.

なお、本発明は上記の実施形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。   Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it is obvious that various modifications can be made within the scope of the technical idea.

例えば、本実施形態では、半導体スイッチとしてバイポーラ型のトランジスタ７２１を用いたが、これに限られるものではない。例えば、半導体スイッチとしてＭＯＳＦＥＴ等の電界効果型のトランジスタを用いても良い。半導体スイッチとしてＭＯＳＦＥＴ等の電界効果型のトランジスタを用いる場合は、電界効果型のトランジスタのドレインを二次電池６１の正極に接続し、ソースを抵抗７２２を介して二次電池６１の負極に接続し、ゲートをシリアル信号線９を介してコントローラ４に接続する。   For example, in this embodiment, the bipolar transistor 721 is used as the semiconductor switch, but the present invention is not limited to this. For example, a field effect transistor such as a MOSFET may be used as the semiconductor switch. When a field effect transistor such as a MOSFET is used as the semiconductor switch, the drain of the field effect transistor is connected to the positive electrode of the secondary battery 61, and the source is connected to the negative electrode of the secondary battery 61 through the resistor 722. The gate is connected to the controller 4 via the serial signal line 9.

また、本実施形態ではバッテリとして二次電池を用いたが、これに限られるものではない。例えば、バッテリとして電気二重層コンデンサ等を用いても良い。   In the present embodiment, the secondary battery is used as the battery, but the present invention is not limited to this. For example, an electric double layer capacitor or the like may be used as the battery.

１ セル電圧平準化システム
２ バッテリ（電源部）
３ バッテリ電圧センサ（電源電圧検出部）
４ コントローラ
４１ ＳＯＣセンサ（充電率検出手段）
６１ 二次電池（セル）
７１ セル電圧センサ（セル電圧検出部）
７２ 放電回路（放電部）
７２１ トランジスタ
Ｓ４ 平均セル電圧算出手段
Ｓ６ 電圧差算出手段
Ｓ７ 電圧差比較手段
Ｓ８ 指令信号出力手段 1 Cell voltage leveling system 2 Battery (power supply)
3 Battery voltage sensor (Power supply voltage detector)
4 controller 41 SOC sensor (charging rate detection means)
61 Secondary battery (cell)
71 Cell voltage sensor (cell voltage detector)
72 Discharge circuit (discharge part)
721 Transistor S4 Average cell voltage calculation means S6 Voltage difference calculation means S7 Voltage difference comparison means S8 Command signal output means

Claims (5)

直列に接続された所定数のセルを有し、充電又は放電する電源部と、
前記セルに並列に接続され、前記セルの電圧を検出するセル電圧検出部と、
前記セルに並列に接続され、前記セルを放電させる放電部と、
前記電源部に並列に接続され、前記電源部の電圧を検出する電源電圧検出部と、
前記電源電圧検出部で検出された前記電源部の電圧を、前記セルの所定数で除算して平均セル電圧を算出し、前記平均セル電圧と前記セル電圧検出部で検出されたセルの電圧とに基づいて前記放電部を放電制御して前記平均セル電圧よりも一定値以上セル電圧が高くなっているセルのセル電圧の平準化を行うコントローラと、
前記電源部の充電率を検出する充電率検出手段と、を備え、
前記コントローラは、前記充電率検出手段で検出された前記電源部の充電率が所定充電率未満のときに前記放電部による前記セルの放電を禁止し、セル電圧の前記平準化を行わない、
ことを特徴とするセル電圧平準化システム。 A power supply unit having a predetermined number of cells connected in series and being charged or discharged;
A cell voltage detector connected in parallel to the cell and detecting the voltage of the cell;
A discharge unit connected in parallel to the cell and discharging the cell;
A power supply voltage detection unit connected in parallel to the power supply unit to detect the voltage of the power supply unit;
The voltage of the power supply unit detected by the power supply voltage detection unit is divided by the predetermined number of cells to calculate an average cell voltage, and the average cell voltage and the cell voltage detected by the cell voltage detection unit are A controller for leveling the cell voltage of a cell in which the cell voltage is higher than a certain value than the average cell voltage by controlling the discharge unit based on
Charging rate detection means for detecting the charging rate of the power supply unit,
The controller prohibits the discharge of the cell by the discharging unit when the charging rate of the power supply unit detected by the charging rate detection means is less than a predetermined charging rate , and does not perform the leveling of the cell voltage,
A cell voltage leveling system characterized by that. 前記コントローラは、
前記電源電圧検出部で検出された電源部の電圧を前記セルの所定数で除算して前記平均セル電圧を算出する平均セル電圧算出手段と、
前記平均セル電圧算出手段で算出された平均セル電圧と前記セル電圧検出部で検出されたセルの電圧との電圧差を算出する電圧差算出手段と、
前記電圧差算出手段で算出されたセルの電圧差と予め記憶された所定電圧値とを比較して、前記電圧差が所定電圧値以上か否かを判断する電圧差比較手段と、
前記電圧差比較手段で比較されたセルの電圧差が所定電圧値以上であった場合に、当該セルに並列に接続される放電部に指令信号を出力して、前記放電部によって当該セルを放電させる指令信号出力手段と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載のセル電圧平準化システム。 The controller is
Average cell voltage calculation means for calculating the average cell voltage by dividing the voltage of the power supply unit detected by the power supply voltage detection unit by the predetermined number of cells;
Voltage difference calculating means for calculating a voltage difference between the average cell voltage calculated by the average cell voltage calculating means and the voltage of the cell detected by the cell voltage detector;
A voltage difference comparison means for comparing the voltage difference of the cell calculated by the voltage difference calculation means with a predetermined voltage value stored in advance to determine whether the voltage difference is equal to or greater than a predetermined voltage value;
When the voltage difference of the cell compared by the voltage difference comparison means is greater than or equal to a predetermined voltage value, a command signal is output to the discharge unit connected in parallel to the cell, and the cell is discharged by the discharge unit. Command signal output means for causing
The cell voltage leveling system according to claim 1, comprising: 前記放電部は、バイポーラトランジスタを有し、
前記バイポーラトランジスタのコレクタが前記セルの正極に接続され、
前記バイポーラトランジスタのエミッタが前記セルの負極に接続され、
前記バイポーラトランジスタのベースが前記コントローラに接続される、
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のセル電圧平準化システム。 The discharge part has a bipolar transistor,
The collector of the bipolar transistor is connected to the positive electrode of the cell;
The emitter of the bipolar transistor is connected to the negative electrode of the cell;
The base of the bipolar transistor is connected to the controller;
The cell voltage leveling system according to claim 1 or 2 , characterized in that 前記放電部は、電界効果トランジスタを有し、
前記電界効果トランジスタのドレインが前記セルの正極に接続され、
前記電界効果トランジスタのソースが前記セルの負極に接続され、
前記電界効果トランジスタのゲートが前記コントローラに接続される、
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のセル電圧平準化システム。 The discharge part has a field effect transistor,
The drain of the field effect transistor is connected to the positive electrode of the cell;
The source of the field effect transistor is connected to the negative electrode of the cell;
The gate of the field effect transistor is connected to the controller;
The cell voltage leveling system according to claim 1 or 2 , characterized in that 直列に接続された所定数のセルを有する電源部の電圧を検出すると共に、前記セルの電圧をそれぞれ検出し、
前記電源部の電圧を前記セルの所定数で除算して平均セル電圧を算出し、
前記平均セル電圧と前記セルの電圧とに基づいて前記セルに並列に接続された放電部により前記平均セル電圧よりも一定値以上セル電圧が高くなっているセルを放電させてセル電圧の平準化を行い、
前記電源部の充電率が所定充電率未満のときに前記放電部による前記セルの放電を禁止し、セル電圧の前記平準化を行わないことを特徴とするセル電圧平準化方法。 Detecting the voltage of the power supply unit having a predetermined number of cells connected in series, and detecting the voltage of each of the cells,
Dividing the voltage of the power supply by the predetermined number of cells to calculate an average cell voltage,
Based on the average cell voltage and the voltage of the cell, a discharge unit connected in parallel to the cell discharges a cell whose cell voltage is higher than the average cell voltage by a certain value or more, thereby leveling the cell voltage And
A cell voltage leveling method, wherein when the charging rate of the power supply unit is less than a predetermined charging rate, discharging of the cell by the discharging unit is prohibited and the leveling of the cell voltage is not performed .
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