JP5772708B2 - 組電池の接続方法および組電池 - Google Patents
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Description
また、本発明によれば、小さい回路規模で、組電池における並列電池パック間の還流電流の発生と、外部に接続される負荷に対する突入電流の発生を防止することが可能となる。
図1は、第1の実施形態によるバッテリシステム100の構成図である。
図1において、バッテリシステム100は、電池セルを複数(例えば数十から数百個)直列に接続して構成される電池パック101を複数(図1の例では#1と#2の2組)並列に接続して構成される車両用組電池である。
第1の切替えスイッチであるリレーAの第1の端子は、第1の電池パックである図1の#1の電池パック101の一出力端子に、#1の電圧測定部103を介して接続される。また、リレーAの第2の端子は、バッテリシステム100の一外部出力端子である図1のプラス電極端子EB+に、プラス側電力線106を介して接続される。
抵抗Rの第1の端子は、第2の切替えスイッチであるリレーCの第2の端子に接続される。抵抗Rの第2の端子は、バッテリシステム100の一外部出力端子であるプラス電極端子EB+に、プラス側電力線106を介して接続される。
図3は、上述の第1の実施形態の動作説明図、図4は、第1の実施形態の制御動作を示すタイミングチャートである。
図5から図9は、上述の制御動作のさらに詳細な動作を実現するための、図1のバッテリECU104によって実行される制御動作を示すフローチャートである。この制御動作は例えば、バッテリECU104内の特には図示しないプロセッサが、特には図示しないメモリに記憶されたプログラムを実行する動作として実現される。
始めは、バッテリECU104は、図3(a)の状態Iを維持している(図5のステップS1)。
V1=V2ではなくステップS2の判定がNOならば、バッテリECU104は、図1のバランス部102内のリレーAの切替回数がリレーBの切替回数以上であるか否かを判定する(図5のステップS4)。バッテリECU104は、リレーAおよびリレーBの切替えを行うごとに、バッテリECU104内のメモリ等に保持したリレーAの切替回数とリレーBの切替回数を示す値をインクリメントし、それらをステップS4の処理で参照する。
V1=V2になりステップS7の判定がYESになると、バッテリECU104は、制御線群109を介して図1のバランス部102内の全てのリレーA、B、C、Dをオフして、図3(a)の状態Iに遷移する(図5のステップS8)。
次に、バッテリECU104は、図1の制御線群108を介して#1および#2の電圧測定部103が測定する#1および#2の電池パック101の各出力電圧V1およびV2を取得し、V1=V2であるか否かを判定する(図6のステップS12)。
所定時間が経過しておらずステップS14の判定がNOならば、バッテリECU104は、現在の状態IVを継続し(図6のステップS15)、ステップS14の判定を繰り返し実行する。
V1>V2であってステップS17の判定がYESならば、バッテリECU104は、制御線群109を介して図1のバランス部102内の図2のリレーCをオンする(リレーA、B、Dはオフのままである)(図7のステップ18)。この結果、図1の#1の電池パック101の出力のみが、図1のバランス部102内の図2の抵抗Rを介してプラス電極端子EB+に接続される。このように、電圧が高い#1の電池パック101からのみ負荷への電力供給が行われ、結果的に、#1の電池パック101の出力電圧V1が#2の電池パック101の出力電圧V2に近づいて均等化されてゆく。
一定時間が経過しておらずステップS19の判定がNOならば、バッテリECU104は、現在の接続状態を継続し(図7のステップS20)、ステップS19の判定を繰り返し実行する。
V1=V2になってステップS21の判定がYESならば、バッテリECU104は、制御線群109を介して、図1のバランス部102内の図2のリレーAおよびBをオフし、リレーCおよびDをオンすることで、図3(d)の状態IVに遷移する(図7のステップS22)。この結果、#1および#2の電池パック101の各出力が、図1のバランス部102内の図2の抵抗Rを介して、プラス電極端子EB+に接続される。そして、抵抗Rによって、プラス電極端子EB+に接続される負荷(車両の走行用モータ等)に対する突入電流が抑制されながら、負荷への電力供給が開始される。
所定時間が経過しておらずステップS23の判定がNOならば、バッテリECU104は、現在の状態IVを継続し(図7のステップS24)、ステップS23の判定を繰り返し実行する。
一定時間が経過しておらずステップS27の判定がNOならば、バッテリECU104は、現在の接続状態を継続し(図8のステップS28)、ステップS27の判定を繰り返し実行する。
V1=V2になってステップS29の判定がYESならば、バッテリECU104は、制御線群109を介して、図1のバランス部102内の図2のリレーAおよびBをオフし、リレーCおよびDをオンすることで、図3(d)の状態IVに遷移する(図8のステップS30)。この結果、#1および#2の電池パック101の各出力が、図1のバランス部102内の図2の抵抗Rを介して、プラス電極端子EB+に接続される。そして、抵抗Rによって、プラス電極端子EB+に接続される負荷(車両の走行用モータ等)に対する突入電流が抑制されながら、負荷への電力供給が開始される。
所定時間が経過しておらずステップS31の判定がNOならば、バッテリECU104は、現在の状態IVを継続し(図8のステップS32)、ステップS31の判定を繰り返し実行する。
図9のステップS16、S25、およびS33はそれぞれ、図6、図7、および図8の同じ番号のステップと同じ処理である。
ステップS25またはS33で状態IIまたはIIIに遷移した後、バッテリECU104は、#1と#2の各電池パック101の出力電圧V1とV2が均等になったか否かを判定する(図9のステップS35)。
図11において、リレーA、B、C、Dと抵抗Rの接続構成は、図2の第1の実施形態の場合と同様である。
図12は、上述の第2の実施形態の動作説明図、図13は、第2の実施形態の制御動作を示すタイミングチャートである。
以上のようにして、第2の実施形態では、電池パック101が#1、#2、#3の3組ある場合においても、第1の実施形態の場合と同様に、#1、#2、および#3の3つの電池パック101の間で、適切に電圧の均等化が行われ、かつ各電池パック101および負荷への突入電流の発生が回避されながら、効率的な電力供給を行うことが可能となる。
101 電池パック
102、102′ バランス部
103 電圧測定部
104 バッテリECU(エレクトリックコントロールユニット)
105、E メインリレー
106 プラス側電力線
107 マイナス側電力線
108、109 制御線群
110 制御線
EB+ プラス電極端子
EB− マイナス電極端子
A、B、C、D、F、G リレー
R 抵抗
Claims (9)
- 複数の電池パックが並列に接続される組電池において、
イグニッションがオフであるときに、前記各電池パックの電圧が均等でない場合に、突入電流防止用抵抗を介して前記各電池パック間に電流を流すことにより、前記各電池パックの電圧を均等化し、
イグニッションをオンするときに、前記電池パックの出力を前記突入電流防止用抵抗を介して前記組電池に接続される負荷に接続し、
該接続から所定時間が経過した後に、前記電池パックの出力を前記突入電流防止用抵抗を介さずに前記負荷に接続する、
ことを備えることを特徴とする組電池の接続方法。 - 前記イグニッションをオンするときに、
前記各電池パックの電圧が等しい場合には、全ての前記電池パックの出力を前記突入電流防止用抵抗を介して前記負荷に接続し、該接続から前記所定時間が経過した後に、全ての前記電池パックの出力を前記突入電流防止用抵抗を介さずに前記負荷に接続し、
前記各電池パックの電圧が均等でない場合には、電圧が高い前記電池パックの出力を前記突入電流防止用抵抗を介して前記負荷に接続し、
該接続から前記所定時間が経過した後に、
前記各電池パックの電圧が均等になっている場合には、全ての前記電池パックの出力を前記突入電流防止用抵抗を介して前記負荷に接続し、該接続からさらに前記所定時間が経過した後に、全ての前記電池パックの出力を前記突入電流防止用抵抗を介さずに前記負荷に接続し、
前記各電池パックの電圧が均等になっていない場合には、電圧が高い前記電池パックの出力を前記突入電流防止用抵抗を介さずに前記負荷に接続し、該接続の後前記各電池パックの電圧が均等になったら、全ての前記電池パックの出力を前記突入電流防止用抵抗を介さずに前記負荷に接続する、
ことを備えることを特徴とする請求項1に記載の組電池の接続方法。 - 第1および第2の電池パックが並列に接続される組電池であって、
第1の端子が前記第1の電池パックの一出力端子に接続され第2の端子が前記組電池の一外部出力端子に接続される第1の切替えスイッチと、
第1の端子が前記第1の電池パックの一出力端子に接続される第2の切替えスイッチと、
第1の端子が前記第2の切替えスイッチの第2の端子に接続され、第2の端子が前記一外部出力端子に接続される抵抗と、
第1の端子が前記第2の切替えスイッチの第2の端子に接続され、第2の端子が前記第2の電池パックの一出力端子に接続される第3の切替えスイッチと、
第1の端子が前記第2の電池パックの一出力端子に接続され第2の端子が前記一外部出力端子に接続される第4の切替えスイッチと、
前記組電池全体のオンまたはオフを制御するメイン切替えスイッチと、
を備えることを特徴とする組電池。 - イグニッションがオフであるときに、前記第1および第2の電池パックの電圧が均等でない場合に、前記抵抗を介して前記第1および第2の電池パック間に電流を流すことにより前記第1および第2の電池パックの電圧を均等化し、
イグニッションをオンするときに、前記第1または第2の電池パックの出力を前記抵抗を介して前記一外部出力端子に接続し、
該接続から所定時間が経過した後に、前記第1または第2の電池パックの出力を前記抵抗を介さずに前記一外部出力端子に接続する、
ように前記第1、第2、第3、または第4の切替えスイッチを制御することを特徴とする請求項3に記載の組電池。 - イグニッションがオフで前記メイン切替えスイッチがオフのときに、前記第1および第2の電池パックの各出力電圧が均等でない場合に、前記第1および第3の切替えスイッチをオンするとともに前記第2および第4の切替えスイッチをオフすることにより、または前記第2および第4の切替えスイッチをオンするとともに前記第1および第3の切替えスイッチをオフすることにより、前記抵抗を介して前記第1および第2の電池パック間に電流を流して前記第1および第2の電池パックの各出力電圧を均等化する、
ことを特徴とする請求項4に記載の組電池。 - 前記イグニッションがオフで前記メイン切替えスイッチがオフのときに、前記第1および第2の電池パックの各出力電圧が均等でない場合に、前記第1の切替えスイッチの切替回数が前記第4の切替えスイッチの切替回数よりも小さい場合には、前記第1および第3の切替えスイッチをオンするとともに前記第2および第4の切替えスイッチをオフし、前記第1の切替えスイッチの切替回数が前記第4の切替えスイッチの切替回数以上である場合には、前記第2および第4の切替えスイッチをオンするとともに前記第1および第3の切替えスイッチをオフする、
ことを特徴とする請求項5に記載の組電池。 - 前記イグニッションをオンするときに、
前記第1および第2の電池パックの電圧が等しい場合には、前記第1および第4の切替えスイッチをオフし前記第2および第3の切替えスイッチをオンし前記メイン切替えスイッチをオンしてイグニッションをオンすることにより、前記第1および第2の電池パックの各出力を前記抵抗を介して前記一外部出力端子に接続し、該接続から前記所定時間が経過した後に、前記第1および第4の切替えスイッチをオンし前記第2および第3の切替えスイッチをオフすることにより、前記第1および第2の電池パックの各出力を前記抵抗を介さずに前記一外部出力端子に接続し、
前記各電池パックの電圧が均等でない場合には、前記第1および第4の切替えスイッチをオフし、前記第2または第3の切替えスイッチのうち電圧が高いほうの前記電池パックに接続される切替えスイッチのみをオンすることにより、前記電圧が高いほうの前記電池パックの出力を前記抵抗を介して前記一外部出力端子に接続し、
該接続から前記所定時間が経過した後に、
前記第1および第2の電池パックの電圧が均等になっている場合には、前記第1および第4の切替えスイッチをオフし前記第2および第3の切替えスイッチをオンし前記メイン切替えスイッチをオンしてイグニッションをオンすることにより、前記第1および第2の電池パックの各出力を前記抵抗を介して前記一外部出力端子に接続し、該接続からさらに前記所定時間が経過した後に、前記第1および第4の切替えスイッチをオンし前記第2および第3の切替えスイッチをオフすることにより、前記第1および第2の電池パックの各出力を前記抵抗を介さずに前記一外部出力端子に接続し、
前記各電池パックの電圧が均等になっていない場合には、前記第2および第3の切替えスイッチをオフし、前記第1または第4の切替えスイッチのうち電圧が高いほうの前記電池パックに接続される切替えスイッチのみをオンすることにより、前記電圧が高いほうの前記電池パックの出力を前記抵抗を介さずに前記一外部出力端子に接続し、該接続の後前記第1および第2の電池パックの電圧が均等になったら、前記第1および第4の切替えスイッチをオンし前記第2および第3の切替えスイッチをオフすることにより、前記第1および第2の電池パックの各出力を前記抵抗を介さずに前記一外部出力端子に接続する、
ことを特徴とする請求項4ないし6のいずれかに記載の組電池。 - 第1、第2、および第3の電池パックが並列に接続される組電池であって、
第1の端子が前記第1の電池パックの一出力端子に接続され第2の端子が前記組電池の一外部出力端子に接続される第1の切替えスイッチと、
第1の端子が前記第1の電池パックの一出力端子に接続される第2の切替えスイッチと、
第1の端子が前記第2の切替えスイッチの第2の端子に接続され、第2の端子が前記一外部出力端子に接続される抵抗と、
第1の端子が前記第2の切替えスイッチの第2の端子に接続され、第2の端子が前記第2の電池パックの一出力端子に接続される第3の切替えスイッチと、
第1の端子が前記第2の電池パックの一出力端子に接続され第2の端子が前記一外部出力端子に接続される第4の切替えスイッチと、
第1の端子が前記第2の切替えスイッチの第2の端子に接続され、第2の端子が前記第3の電池パックの一出力端子に接続される第5の切替えスイッチと、
第1の端子が前記第3の電池パックの一出力端子に接続され、第2の端子が前記一外部出力端子に接続される第6の切替えスイッチと、
前記組電池全体のオンまたはオフを制御するメイン切替えスイッチと、
を備えることを特徴とする組電池。 - イグニッションがオフであるときに、前記第1、第2、または第3の電池パックの電圧が均等でない場合に、前記抵抗を介して前記第1、第2、または第3の電池パック間に電流を流すことにより前記第1、第2、または第3の電池パックの電圧を均等化し、
イグニッションをオンするときに、前記第1、第2、または第3の電池パックの出力を前記抵抗を介して前記一外部出力端子に接続し、
該接続から所定時間が経過した後に、前記第1、第2、または第3の電池パックの出力を前記抵抗を介さずに前記一外部出力端子に接続する、
ように前記第1、第2、第3、第4、第5、または第6の切替えスイッチを制御することを特徴とする請求項8に記載の組電池。
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