JP6561631B2 - 充電状態均等化装置、充電状態均等化方法及びコンピュータプログラム - Google Patents
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Description
例えば、目標値が50%、3つの単電池の充電率がそれぞれ55%、54%、53%であったとする。第1の単電池の放電によって、充電率が55%から50%になったときに均等化処理が中断されると、たとえ第1の単電池の放電が進行していても、第2の単電池の充電率は依然として54%のままであり、この状態で均等化処理が中断されることになる。この場合、充電率54%の単電池によって、充電可能量が制限される。
最初に本発明の実施態様を列記して説明する。また、以下に記載する実施形態の少なくとも一部を任意に組み合わせてもよい。
従って、特定の目標値を設定して各単電池を放電させる構成に比べて、放電可能時間が経過する前に均等化処理が中断された場合、各単電池の充電状態のばらつきを効果的に抑えた状態で均等化処理を終了することができる。
本発明の実施形態に係る充電状態均等化装置の具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
なお、リチウムイオン電池は一例であり、ニッケル水素電池、コンデンサ、その他のキャパシタを車載バッテリ1として構成しても良い。
車載バッテリ1は、図示しない発電機、車両を駆動するモータ、車内灯、パワーウィンド等の車載負荷に接続されている。発電機は、ガソリンエンジンによって駆動し、発電する。発電機から車載バッテリ1に電力が供給され、車載バッテリ1の充電が行われる。車載負荷は、車載バッテリ1に蓄えられた電力にて駆動する。
制御部25は、車載バッテリ1の温度、電流及び各単電池10の電圧に対応する信号の内、一の信号の出力を指示する選択信号をマルチプレクサ24へ出力する。マルチプレクサ24は、制御部25から出力された選択信号に基づいて、入力する複数の信号の内一の信号を選択し、選択された信号を制御部25へ出力する。制御部25は、マルチプレクサ24から出力され、入力した信号をデジタルデータにAD変換することによって、車載バッテリ1の温度、電流、各単電池10の電圧を示すデジタルデータを取得する。
制御部25は、取得部27にて取得した車両の位置情報と、時計部26から得られる時刻情報とを用いて、車両の移動状態及び停止状態を認識することができ、車両が停車した時間帯、停車位置、及び停車時間の平均値を求め、ユーザ停車時間記憶部25cに格納する。
なお、制御部25は、充電率又は充電量のいずれかを特定すれば良い。つまり、制御部25は、充電率を均等化する場合、制御部25は充電率を特定し、充電量を均等化する場合、制御部25は充電量を特定する。
具体的には、充電率を均等化したい場合、制御部25は、充電率が最小の単電池10と、他の単電池10との充電率の差分に、該他の単電池の満充電量を乗算することによって、均等化処理に必要な前記他の単電池の放電量を算出する。そして、制御部25は、複
数の他の単電池10それぞれの放電量を加算することによって、総放電量Dを算出する。
充電量を均等化したい場合、制御部25は、充電量が最小の単電池10と、複数の他の単電池10との充電量の差分を加算することによって、総放電量Dを算出する。
具体的には、充電率を均等化する場合、制御部25は、最小の充電率に所定値を加算した充電率と、充電率が非最小である他の単電池10の充電率との差分に、該他の単電池10の満充電量を乗算する。そして、制御部25は、乗算して得た値を所定均等化電流にて除算することによって、均等化処理に必要な前記他の各単電池10の放電時間を求める。
充電量を均等化する場合、制御部25は、最小の充電量に所定値を加算した充電量と、充電量が非最小である他の単電池10の充電量との差分を所定均等化電流にて除算することによって、均等化処理に必要な前記他の各単電池10の放電時間を求める。
なお、ここで加算される所定値はマージンであり、他の単電池10の放電が進行し過ぎて、充電率が前記最小の充電率よりも低くなってしまうことを防止するためのものである。所定値は例えば30mVである。
具体的には、充電率を均等化する場合、制御部25は、最小の充電率に所定値を加算した充電率と、充電率が非最小の単電池10の充電率との差分を算出し、各単電池10の差分の比率を算出する。次いで、制御部25は、各単電池の前記差分に満充電量を乗算し、乗算して得た値の比率を算出する。そして、制御部25は、放電可能時間を、各単電池10の前記比率にて配分する。
充電量を均等化する場合、制御部25は、最小の充電量に所定値を加算した充電量と、充電量が非最小の単電池10の充電量との差分を算出し、各単電池10の差分の比率を算出する。そして、制御部25は、放電可能時間を、各単電池10の前記比率にて配分すると良い。
具体的には、単電池X,Y,Zの充電率と、目標充電率との差分をそれぞれ、差分x、差分y、差分z、各単電池X,Y,Zそれぞれの放電時間をT1,T2,T3とした場合、下記式(1)及び(2)を満たすように各単電池10の放電時間を算出する。
差分x/T1=差分y/T2=差分z/T3…(1)
放電可能時間=T1+T2+T3…(2)
差分x・Xm/T1=差分y・Ym/T2=差分z・Zm/T3…(3)
放電可能時間=T1+T2+T3…(4)
なお、本実施形態によれば、ステップS76において、各単電池10を1回ずつ放電させるように放電順序を決定する例を説明したが、各単電池10を複数回に分けて順次放電させるように放電順序を決定しても良い。例えば、3つの単電池X、単電池Y、単電池Zを放電させる場合、X、Y、Zの順で1巡にて単電池10を放電させても良いし、X、Y、Z、X、Y、Zの順で2巡にて単電池10を放電させても良い。もちろん、3回以上、複数巡にわたって複数の単電池10を放電させるようにしても良い。
また、本実施形態では、放電可能時間を推定する構成を説明したが、放電可能時間を推定値では無く、固定値の所定時間として、放電計画を作成し、均等化処理を実行しても良い。
更に、本実施形態では、車両の停車履歴情報を用いて放電可能時間を推定する処理と、車両が停車した位置の施設の種類に基づいて放電可能時間を推定する処理との双方を行える構成を説明したが、言うまでもなく、いずれか一方の処理を実行するように構成しても良い。
2 充電状態均等化装置
10 単電池
20 放電部
20a 放電スイッチ
20b 定電流回路
21 温度検出部
21a サーミスタ
22 電圧検出部
23 電流検出部
23a 電流検出素子
24 マルチプレクサ
25 制御部
25a 単電池特性記憶部
25b 充電率特性記憶部
25c ユーザ停車時間記憶部
25d 施設停車時間記憶部
26 時計部
27 取得部
Claims (7)
- 複数の単電池を直列接続してなる車載バッテリの各単電池を各別に放電させる放電部を備え、各単電池の充電状態を均等化する充電状態均等化装置であって、
各単電池の充電状態を特定する充電状態特定部と、
該充電状態特定部にて特定された各単電池の充電状態に応じて、特定の放電可能時間を前記複数の単電池に配分することにより、少なくとも各単電池の放電時間を含む放電計画を作成する作成部と、
該作成部にて作成した放電計画に基づいて、前記放電部による各単電池の放電を制御する制御部と
を備え、
前記作成部は、
充電量又は充電率が最小の単電池と、他の単電池との差分に対応する比率で前記放電可能時間を前記複数の単電池に配分する配分部を備える
充電状態均等化装置。 - 前記車載バッテリを搭載した車両が停車する位置及び停車する時間を対応付けて記憶する記憶部と、
前記車両の位置を示す位置情報を取得する位置情報取得部と、
該位置情報取得部にて取得した位置情報、前記記憶部が記憶する情報に基づいて、前記放電可能時間を推定する推定部と
を備える請求項1に記載の充電状態均等化装置。 - 前記車載バッテリを搭載した車両が停車する位置、停車する時間帯及び停車する時間を対応付けて記憶する記憶部と、
前記車両の位置を示す位置情報を取得する位置情報取得部と、
時計部と、
前記位置情報取得部にて取得した位置情報、前記時計部の時刻情報、前記記憶部が記憶する情報に基づいて、前記放電可能時間を推定する推定部と
を備える請求項1に記載の充電状態均等化装置。 - 前記車載バッテリを搭載した車両が停車する施設の種類及び該施設に停車する時間を対応付けて記憶する記憶部と、
前記車両が位置する施設の種類を示す施設情報を取得する施設情報取得部と、
該施設情報取得部にて取得した施設情報、前記記憶部が記憶する情報に基づいて、前記放電可能時間を推定する推定部と
を備える請求項1に記載の充電状態均等化装置。 - 前記作成部は、
前記放電可能時間にて放電が可能な最大放電量を算出する最大放電量算出部と、
充電量又は充電率が最小の単電池と、他の単電池との充電量又は充電率の差分をそれぞれ算出する差分算出部と、
該差分算出部にて算出した差分の和に対応する総放電量を算出する放電量算出部と、
前記最大放電量算出部にて算出した最大放電量及び前記放電量算出部にて算出した総放電量を比較する比較部と、
前記最大放電量算出部にて算出した最大放電量が前記放電量算出部にて算出した総放電量以上である場合、前記他の単電池に係る差分に応じた放電量を放電するために必要な放電時間を算出する放電時間算出部と
を備え、
前記配分部は、
前記最大放電量算出部にて算出した最大放電量が前記放電量算出部にて算出した総放電量未満である場合、前記他の単電池に係る差分に対応する比率で前記放電可能時間を配分する
請求項1〜請求項4のいずれか一つに記載の充電状態均等化装置。 - 複数の単電池を直列接続してなる車載バッテリの各単電池を各別に放電させ、各単電池の充電状態を均等化する充電状態均等化方法であって、
各単電池の充電状態を特定するステップと、
充電量又は充電率が最小の単電池と、他の単電池との差分に対応する比率で、特定の放電可能時間を前記複数の単電池に配分することにより、少なくとも各単電池の放電時間を含む放電計画を作成するステップと、
作成した放電計画に基づいて、各単電池の放電を制御するステップと
を備える充電状態均等化方法。 - 複数の単電池を直列接続してなる車載バッテリの各単電池を各別に放電させ、各単電池の充電状態を均等化する処理をコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラムであって、
前記コンピュータに、
各単電池の充電状態を特定するステップと、
充電量又は充電率が最小の単電池と、他の単電池との差分に対応する比率で、特定の放電可能時間を前記複数の単電池に配分することにより、少なくとも各単電池の放電時間を含む放電計画を作成するステップと、
作成した放電計画に基づいて、各単電池の放電を制御するステップと
を実行させるためのコンピュータプログラム。
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