JP6322810B2 - 均等化処理装置 - Google Patents
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Description
抵抗と呼ばれる。
ここで、+は充電、―は放電を示す。また、Id×Rは分極電圧と呼ばれる。分極電圧は、放電時においてOCVを降下させ、充電時はOCVを上昇させる。一般に、蓄電池の劣化が進行したり、蓄電池の温度が低下すると内部抵抗が大きくなる。内部抵抗のばらつきが大きくなった場合、蓄電池間のCCVのばらつきが小さくなるように均等化処理を行うと、分極電圧の影響のため、蓄電池間のOCVのばらつきが解消されず反対に増大することがある。大出力のバックアップ用の電源装置や電気自動車の動力源では、蓄電池に流れる電流が大きくなるので、分極電圧の影響はさらに大きくなる。
図1は、本発明の第1実施形態に係る蓄電池システム40を説明するための図である。本第1実施形態では、蓄電池システム40は、HEV(Hybrid Electric Vehicle)、PHEV(Plug−in Hybrid Electric Veh
icle)、EV(Electric Vehicle)などの動力源として車両に搭載
されることを想定する。
直列接続された複数の蓄電池B1〜Bn(nは整数。以下、j(jは1からnの整数)番目の蓄電池をBjで表わす)にて電池モジュール410が構成されているが、電池モジュール410を構成する蓄電池の個数は2つでも良い。電池モジュール410に含まれる蓄電池の一部は、互いに並列接続されていても良い。なお、本第1実施形態において、特に説明がない限り、蓄電池とは、単電池を意味するが、並列接続した複数の単電池で蓄電池を構成してもよい。
Insulated Gate Bipolar Transistor)、GaNトラン
ジスタ、SiCトランジスタなどを用いてもよい。スイッチング素子Sjは、電池制御部466からの制御信号に応じてオン・オフする。均等化処理部450は、スイッチング素子Sjをオンすることにより抵抗素子Rjを介して蓄電池Bjに流れる電流をバイパスし、蓄電池Bjの均等化処理を実行する。
FCC=(Qt/ΔSOC)×100 ・・・(3)
ここで、FCC(Full Charge Capacity)は蓄電池の満充電容量、Ciは蓄電池の初期容量(設計容量)、ΔSOCはSOCの変化値、QtはΔSOCに要した区間容量(電流積算値)をそれぞれ示す。即ち、SOHは初期容量Ciに対する満充電容量FCCの割合で定義される。なお、SOHの定義から明らかなように、劣化度合いが大きくなると、SOHが小さくなる。
許容範囲を設定するため、電池制御部466は、蓄電池B1〜Bnのそれぞれの電圧Vdjに基づき、基準となる電圧を取得する。電池制御部466は、電圧センサ420から受け取った蓄電池B1〜Bnのそれぞれの電圧Vdjから、最大の電圧を有する蓄電池Bsを基準蓄電池Bsとして抽出する。電池制御部466は、基準蓄電池Bsの電圧Vdjを基準電圧Vs(第1基準電圧とも言う)として取得する。
Vs−Vdj)を、電池制御部466は求める。電池制御部466は、許容範囲を拡大させるため、電圧差ΔVjに関する所定のしきい値(第2しきい値とも言う)を調整することができる。電池制御部466は、電圧差ΔVjが第2しきい値より小さければ、蓄電池Bjを均等化処理部450で分流させる蓄電池として特定する。つまり、電池制御部466は、第1基準電圧との電圧差が所定の許容範囲外にある蓄電池(第1蓄電池とも言う)に流入する電荷量が、所定の許容範囲内にある蓄電池(第2蓄電池とも言う)より多くなるように、蓄電池B1〜Bnのそれぞれの充電電流を調整する。これにより、第1基準電圧と第1蓄電池のそれぞれの電圧Vdjとの電圧差も、所定時間経過後には許容範囲に収まることになる。
力する。
次に放電時を想定した均等化処理について、主に充電時との相違点について説明する。
する蓄電池Bsを基準蓄電池Bsとして抽出する。電池制御部466は、基準電圧Vsと蓄電池B1〜Bnのそれぞれの電圧Vdjとの電圧差ΔVj(ΔVj=Vdj−Vs)を求める。電池制御部466は、電圧差ΔVjが第2しきい値より大きければ、蓄電池Bjを均等化処理部450で分流させる蓄電池として特定する。つまり、電池制御部466は、第1蓄電池から流出する電荷量が第2蓄電池より多くなるように、蓄電池B1〜Bnのそれぞれの放電電流を調整する。
Vdjのうち、最も高い電圧Vdjを第1基準電圧として取得する。一方、電池制御部466は、放電時において、蓄電池B1〜Bnのそれぞれの電圧Vdjのうち、最も低い電圧Vdjを第1基準電圧として取得する。このため、放電時又は充電時であっても、第1基準電圧との電圧差が所定の許容範囲に収まるように均等化処理を実行することができる。電池制御部466は、所定期間内、電流Idの大きさが第1しきい値より小さければ、基準蓄電池Bsの電圧Vdjを第2基準電圧として取得する。電池制御部466は、蓄電池B1〜Bnのそれぞれの電圧Vdjと第2基準電圧との電圧差ΔVjが第3しきい値より小さくなるように、均等化処理部450で分流させるべき蓄電池Bjを特定する。電池制御部466は、第3しきい値を内部抵抗等によらず調整しないので、第2基準電圧とのばらつきがより少なくなる均等化処理を実現できる。
第2実施形態を説明する。内部抵抗が一定の値以上であれば均等化処理を実行しないこと、およびそれに伴う後述の内容を除き、第2実施形態に係る均等化処理装置の構成および動作は、第1実施形態に係る均等化処理装置のそれと同じである。
第3実施形態を説明する。分極電圧の影響が大きいと判断した場合、推定した開放電圧OCVjに基づき均等化処理を行うこと、およびそれに伴う後述の内容を除き、第3実施形態に係る均等化処理装置の構成および動作は、第1実施形態に係る均等化処理装置のそれと同じである。
部466は、放電時において、電池状態推定部464から受け取った蓄電池B1〜Bnのそれぞれの開放電圧OCVjから、最小の電圧を有する蓄電池Bsを基準蓄電池Bsとして抽出する。電池制御部466は、基準蓄電池Bsの開放電圧OCVjを基準電圧Vs_ocv(第3基準電圧とも言う)として取得する。
直列接続された複数の蓄電池のそれぞれの端子電圧を検出する電圧検出部と、前記複数の蓄電池に流れる電流を検出する電流検出部と、前記複数の蓄電池の内部抵抗を推定する状態推定部と、前記複数の蓄電池のうち特定された蓄電池に流れる電流をバイパスさせる均等化処理部と、前記電流の大きさが所定の第1しきい値より大きい場合、前記複数の端子電圧に基づき第1基準電圧を取得し、前記複数の端子電圧と前記第1基準電圧との電圧差に基づき、前記複数の蓄電池のうち前記均等化処理部で電流をバイパスさせる蓄電池を特定し、前記電圧差が所定の許容範囲に収まるように前記均等化処理部を制御するとともに、前記内部抵抗のばらつきが大きくなるにつれ、前記許容範囲を拡大させるように調整する制御部と、を備えた均等化処理装置。
直列接続された複数の蓄電池のそれぞれの端子電圧を検出する電圧検出部と、前記複数の蓄電池に流れる電流を検出する電流検出部と、前記複数の蓄電池の劣化度合いを推定する状態推定部と、前記複数の蓄電池のうち特定された蓄電池に流れる電流をバイパスさせる均等化処理部と、前記電流の大きさが所定の第1しきい値より大きい場合、前記複数の端子電圧に基づき第1基準電圧を取得し、前記複数の端子電圧と前記第1基準電圧との電圧差に基づき、前記複数の蓄電池のうち前記均等化処理部で電流をバイパスさせる蓄電池を特定し、前記電圧差が所定の許容範囲に収まるように前記均等化処理部を制御するとともに、前記内部抵抗のばらつきが大きくなるにつれ、前記許容範囲を拡大させるように調整する制御部と、を備えた均等化処理装置。
直列接続された複数の蓄電池のそれぞれの端子電圧を検出する電圧検出部と、前記複数の蓄電池に流れる電流を検出する電流検出部と、前記複数の蓄電池の温度を検出する温度検出部と、前記複数の蓄電池のうち特定された蓄電池に流れる電流をバイパスさせる均等化処理部と、前記電流の大きさが所定の第1しきい値より大きい場合、前記複数の端子電圧に基づき第1基準電圧を取得し、前記複数の端子電圧と前記第1基準電圧との電圧差に基づき、前記複数の蓄電池のうち前記均等化処理部で電流をバイパスさせる蓄電池を特定し、前記電圧差が所定の許容範囲に収まるように前記均等化処理部を制御するとともに、前記内部抵抗のばらつきが大きくなるにつれ、前記許容範囲を拡大させるように調整する制御部と、を備えた均等化処理装置。
前記制御部は、前記電流の絶対値が前記第1しきい値より大きい場合、充電時は、前記複数の端子電圧のうち最も高い端子電圧を第1基準電圧として取得し、放電時は、前記複数の端子電圧のうち最も低い端子電圧を第1基準電圧として取得する、項目4に記載の均等化処理装置。
前記制御部は、前記内部抵抗が一定の値より大きくなった場合、前記複数の端子電圧と前記第1基準電圧との電圧差が前記第2しきい値より大きくても前記均等化処理部でのバイパスを実行しない、項目5に記載の均等化処理装置。
前記制御部は、前記電流の大きさが前記第1しきい値より小さい場合、充電時は、前記複数の端子電圧のうち最も高い端子電圧を第2基準電圧として取得し、放電時は、前記複数の端子電圧のうち最も低い端子電圧を第2基準電圧として取得するするとともに、前記複数の端子電圧と前記第2基準電圧との電圧差が所定の第3しきい値より小さくなるように、前記複数の蓄電池のうち前記均等化処理部で電流をバイパスさせる蓄電池を特定する、項目6に記載の均等化処理装置。
20 電力変換器
30 リレー
40 蓄電池システム
50 車両制御部
410 電池モジュール
420 電圧センサ
430 電流センサ
440 温度センサ
450 均等化処理部
460 電池管理装置
462 通信部
464 電池状態推定部
466 電池制御部
Claims (5)
- 直列接続された複数の蓄電池のそれぞれの端子電圧を検出する電圧検出部と、
前記複数の蓄電池に流れる電流を検出する電流検出部と、
前記複数の蓄電池の内部抵抗を推定する状態推定部と、
前記複数の蓄電池のうち特定された蓄電池に流れる電流をバイパスさせる均等化処理部と、
前記電流の大きさが所定の第1しきい値より大きい場合、前記複数の端子電圧に基づき第1基準電圧を取得し、前記複数の端子電圧と前記第1基準電圧との電圧差に基づき、前記複数の蓄電池のうち前記均等化処理部で電流をバイパスさせる蓄電池を特定し、前記電圧差が所定の許容範囲に収まるように前記均等化処理部を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記電圧差に関する第2しきい値を取得し、前記内部抵抗のばらつきが大きくなるにつれ、前記第2しきい値が大きくなるように前記第2しきい値を調整して前記許容範囲を拡大させ、
前記制御部は、前記電流検出部により検出される電流の絶対値が前記第1しきい値より大きい場合、充電時は、前記複数の端子電圧のうち最も高い端子電圧を第1基準電圧として取得し、放電時は、前記複数の端子電圧のうち最も低い端子電圧を第1基準電圧として取得する、均等化処理装置。 - 前記状態推定部は、前記複数の蓄電池の劣化度合いを推定し、
前記制御部は、前記状態推定部により推定される前記複数の蓄電池の劣化度合いのばらつきの大きさに基づき、前記第2しきい値を調整する、
請求項1に記載の均等化処理装置。 - 前記複数の蓄電池の温度を検出する温度検出部を更に備え、
前記制御部は、前記温度検出部により検出される前記複数の蓄電池の温度のばらつきの大きさに基づき、前記第2しきい値を調整する、
請求項1に記載の均等化処理装置。 - 前記制御部は、前記内部抵抗が一定の値より大きくなった場合、前記複数の端子電圧と前記第1基準電圧との電圧差が前記第2しきい値より大きくても前記均等化処理部でのバ
イパスを実行しない、
請求項1に記載の均等化処理装置。 - 前記制御部は、前記電流の大きさが前記第1しきい値より小さい場合、充電時は、前記複数の端子電圧のうち最も高い端子電圧を第2基準電圧として取得し、放電時は、前記複数の端子電圧のうち最も低い端子電圧を第2基準電圧として取得するするとともに、前記複数の端子電圧と前記第2基準電圧との電圧差が所定の第3しきい値より小さくなるように、前記複数の蓄電池のうち前記均等化処理部で電流をバイパスさせる蓄電池を特定する、
請求項4に記載の均等化処理装置。
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