JP6638727B2 - 蓄電装置、セルバランス動作方法、及びプログラム - Google Patents
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Description
直列に接続された複数の電池セルと、
前記複数の電池セルの各々に対して設けられ、対応する一の前記電池セルと接続されるバランス回路と、
1つ又はそれ以上の前記バランス回路毎に設けられ、対応するバランス回路の温度を測定する第1の温度センサと、
前記第1の温度センサによる第1の測定温度が第1基準温度以上の場合、前記対応するバランス回路の動作を停止させ、前記第1の測定温度が第1基準温度以上となることにより前記対応するバランス回路の動作を停止させた後で前記第1の測定温度が前記第1基準温度よりも低い第2基準温度以下となった場合、前記対応するバランス回路の動作を再開させる制御手段と、
を備える蓄電装置が提供される。
直列に接続された複数の電池セルと、
前記複数の電池セルの各々に対して設けられ、対応する一の前記電池セルと接続されるバランス回路と、
1つ又はそれ以上の前記バランス回路毎に設けられ、対応するバランス回路の温度を測定する第1の温度センサと、を備える蓄電装置が、
前記第1の温度センサによる第1の測定温度が第1基準温度以上の場合、前記対応するバランス回路の動作を停止させ、前記第1の測定温度が第1基準温度以上となることにより前記対応するバランス回路の動作を停止させた後で前記第1の測定温度が前記第1基準温度よりも低い第2基準温度以下となった場合、前記対応するバランス回路の動作を再開させることを含むセルバランス動作方法が提供される。
直列に接続された複数の電池セルと、
前記複数の電池セルの各々に対して設けられ、対応する一の前記電池セルと接続されるバランス回路と、
1つ又はそれ以上の前記バランス回路毎に設けられ、対応するバランス回路の温度を測定する第1の温度センサと、を備える蓄電装置に、
前記第1の温度センサによる第1の測定温度が第1基準温度以上の場合、前記対応するバランス回路の動作を停止させ、前記第1の測定温度が第1基準温度以上となることにより前記対応するバランス回路の動作を停止させた後で前記第1の測定温度が前記第1基準温度よりも低い第2基準温度以下となった場合、前記対応するバランス回路の動作を再開させる制御機能を実現させるためのプログラムが提供される。
〔処理構成〕
図1は、第1実施形態における蓄電装置の構成を概念的に示す図である。図1に示されるように、本実施形態の蓄電装置は、複数個の電池モジュール31を直列に接続した電池ストリング3と、当該電池ストリング3にコネクタ2を介して接続されるバランス回路基板1とを備える。コネクタ2は、電池セル311単位で電極端子及びセル温度センサ端子を備えている。各々の電池モジュール31は、直列に接続された複数の電池セル311(図1の例では4つの電池セル311)を含む。各電池モジュール31は、図1に示されるように、各電池セル311の温度を測定するセル温度センサ312を備えていてもよい。
図10を用いて、本実施形態の蓄電装置の構成を説明する。図10は、第1実施形態における蓄電装置の回路構成例を概略的に示す図である。本図では、1つのバランス回路112に対して1つの第1の温度センサ111が設けられる例が示される。
図14は、第1実施形態における蓄電装置の他の回路構成例を概略的に示す図である。図14に示されるように、第1の温度センサ111は、複数のバランス回路112に対して設けられていてもよい。本図の例では、1つの電池モジュール31毎に(3つのバランス回路112毎に)1つの第1の温度センサ111が設けられている。その他の構成は、図10の構成と同様である。
以上、本実施形態では、バランス動作によって発熱するバランス回路112の動作が、当該バランス回路に対応する第1の温度センサ111の測定温度によって制御される。具体的には、あるバランス回路112に対応する第1の温度センサ111で測定される温度が上側基準温度以上となった場合、当該バランス回路112のバランス動作が停止される。これにより、バランス回路112が一定温度以上に発熱することを避け、当該バランス回路112に近接する電池セル311の寿命および蓄電装置内の各部品の寿命や動作の信頼性が熱によって低下することを防ぐことができる。また、本実施形態では、バランス回路112の動作が停止された後、第1の温度センサ111の測定温度が下側基準温度に下がるまで、バランス回路112のバランス動作を停止させた状態を維持する。これにより、発熱したバランス回路112を冷まして、電池セル311の寿命および蓄電装置内の各部品の寿命や動作の信頼性が熱によって低下することを防ぐことができる。
本実施形態は、蓄電装置が第2の温度センサ13を更に有する点を除いて、第1の実施形態の構成と同様である。
図18は、第2実施形態における蓄電装置の処理構成を概念的に示す図である。図18に示されるように、バランス回路基板1は、第2の温度センサ13を更に有する。第2の温度センサ13は、第1の温度センサ111と異なり、周囲の温度を測定するために設けられる。そのため、第2の温度センサ13は、各バランス回路112の発熱の影響を受けないように、第1の温度センサ111よりもバランス回路112から離れた位置に設けられる。バランス回路112からの発熱の影響を受けない範囲は、バランス回路ブロック11の寸法、バランス回路基板1の厚さや熱抵抗、バランス回路112のレイアウトなどのパラメータに依存する。例えば、バランス回路基板1が厚さ1.6cmのPCB(Printed Circuit Board)であり、バランス回路ブロック11の寸法が10cm四方である場合、第2の温度センサ13は、バランス回路ブロック11のエッジ部分から10cm以上離れた位置などに設けられる。また、バランス回路112からの発熱の影響を受けない範囲は、例えば、バランス回路基板1の試験動作やシミュレーションを行ってバランス回路基板1の温度分布を測定することで把握可能であり、この測定結果を用いて第2の温度センサ13の位置を決定できる。
図19は、第2実施形態における蓄電装置の回路構成例を概略的に示す図である。
以上、本実施形態では、第1の温度センサ111で測定される温度から第2の温度センサ13で測定される周囲温度を差し引いた差分温度によって、各バランス回路112の動作が制御される。これにより、各バランス回路112で発生した熱をパラメータとして各バランス回路112を制御することが可能となる。
1.
直列に接続された複数の電池セルと、
前記複数の電池セルの各々に対して設けられ、対応する一の前記電池セルと接続されるバランス回路と、
1つ又はそれ以上の前記バランス回路毎に設けられ、対応するバランス回路の温度を測定する第1の温度センサと、
前記第1の温度センサによる第1の測定温度が第1の上側基準温度以上の場合、前記対応するバランス回路の動作を停止させ、前記対応するバランス回路の動作を停止させた後で前記第1の測定温度が前記第1の上側基準温度よりも低い第1の下側基準温度以下となった場合、前記対応するバランス回路の動作を再開させる制御手段と、
を備える蓄電装置。
2.
前記バランス回路は、前記複数の電池セルの間の電圧差を小さくするために、当該バランス回路に対応する前記電池セルの放電エネルギーを消費する抵抗素子を有する、
1.に記載の蓄電装置。
3.
前記第1の測定温度が前記第1の上側基準温度以上となることによる前記バランス回路の動作停止時間が、単位時間あたりの基準値を超える場合、または、前記第1の測定温度が前記第1の上側基準温度以上となることによる前記バランス回路の動作停止回数が、単位時間あたりの基準回数を超える場合、当該バランス回路または当該バランス回路に対応する電池セルを特定可能な情報を外部に出力する通信手段を更に備える、
1.または2.に記載の蓄電装置。
4.
前記バランス回路からの距離が、前記第1の温度センサよりも離れている第2の温度センサを更に備え、
前記制御手段は、
前記第1の測定温度の代わりに前記第1の測定温度と前記第2の温度センサによる第2の測定温度との差分温度を用い、前記差分温度が第2の上側基準温度以上の場合、前記対応するバランス回路の動作を停止させ、前記対応するバランス回路の動作を停止させた後で前記差分温度が第2の下側基準温度以下となった場合、前記対応するバランス回路の動作を再開させる、
1.から3.のいずれか1つに記載の蓄電装置。
5.
前記複数のバランス回路、前記第1の温度センサ、前記第2の温度センサは、同一の回路基板上に設けられており、
前記回路基板は、前記バランス回路と前記第2の温度センサとの間に前記回路基板を貫通する貫通孔領域を有する、
4.に記載の蓄電装置。
6.
前記制御手段は、
前記差分温度に関わらず、前記第1の測定温度が前記第1の上側基準温度以上の場合に、前記対応するバランス回路の動作を停止させる、
4.または5.に記載の蓄電装置。
7.
前記上側基準温度と前記下側基準温度との差分は5℃以上である、
1.から6.のいずれか1つに記載の蓄電装置。
8.
前記制御手段は、
前記複数の電池セルの間の電圧のばらつきの大きさに応じて前記上側基準温度を変更する、
1.から7.のいずれか1つに記載の蓄電装置。
9.
前記制御手段は、
前記複数の電池セルの充電時に、前記複数の電池セルの放電時よりも高い温度の前記上側基準温度を用いる、
1.から7.のいずれか1つに記載の蓄電装置。
10.
直列に接続された複数の電池セルと、
前記複数の電池セルの各々に対して設けられ、対応する一の前記電池セルと接続されるバランス回路と、
1つ又はそれ以上の前記バランス回路毎に設けられ、対応するバランス回路の温度を測定する第1の温度センサと、を備える蓄電装置が、
前記第1の温度センサによる第1の測定温度が第1の上側基準温度以上の場合、前記対応するバランス回路の動作を停止させ、前記対応するバランス回路の動作を停止させた後で前記第1の測定温度が前記第1の上側基準温度よりも低い第1の下側基準温度以下となった場合、前記対応するバランス回路の動作を再開させることを含むセルバランス動作方法。
11.
前記バランス回路は、前記複数の電池セルの間の電圧差を小さくするために、当該バランス回路に対応する前記電池セルの放電エネルギーを消費する抵抗素子を有する、
ことを含む10.に記載のセルバランス動作方法。
12.
前記蓄電装置が、
前記第1の測定温度が前記第1の上側基準温度以上となることによる前記バランス回路の動作停止時間が、単位時間あたりの基準値を超える場合、または、前記第1の測定温度が前記第1の上側基準温度以上となることによる前記バランス回路の動作停止回数が、単位時間あたりの基準回数を超える場合、当該バランス回路または当該バランス回路に対応する電池セルを特定可能な情報を外部に出力する、
ことを更に含む10.または11.に記載のセルバランス動作方法。
13.
前記バランス回路からの距離が、前記第1の温度センサよりも離れている第2の温度センサを更に備え、
前記蓄電装置が、
前記第1の測定温度の代わりに前記第1の測定温度と前記第2の温度センサによる第2の測定温度との差分温度を用い、前記差分温度が第2の上側基準温度以上の場合、前記対応するバランス回路の動作を停止させ、前記対応するバランス回路の動作を停止させた後で前記差分温度が第2の下側基準温度以下となった場合、前記対応するバランス回路の動作を再開させる、
ことを含む10.から12.のいずれか1つに記載のセルバランス動作方法。
14.
前記複数のバランス回路、前記第1の温度センサ、前記第2の温度センサは、同一の回路基板上に設けられており、
前記回路基板は、前記バランス回路と前記第2の温度センサとの間に前記回路基板を貫通する貫通孔領域を有する、
ことを含む13.に記載のセルバランス動作方法。
15.
前記蓄電装置が、
前記差分温度に関わらず、前記第1の測定温度が前記第1の上側基準温度以上の場合に、前記対応するバランス回路の動作を停止させる、
ことを含む13.または14.に記載のセルバランス動作方法。
16.
前記上側基準温度と前記下側基準温度との差分は5℃以上である、
ことを含む10.から15.のいずれか1つに記載のセルバランス動作方法。
17.
前記蓄電装置が、
前記複数の電池セルの間の電圧のばらつきの大きさに応じて前記上側基準温度を変更する、
ことを含む10.から16.のいずれか1つに記載のセルバランス動作方法。
18.
前記蓄電装置が、
前記複数の電池セルの充電時に、前記複数の電池セルの放電時よりも高い温度の前記上側基準温度を用いる、
ことを含む10.から16.のいずれか1つに記載のセルバランス動作方法。
19.
直列に接続された複数の電池セルと、
前記複数の電池セルの各々に対して設けられ、対応する一の前記電池セルと接続されるバランス回路と、
1つ又はそれ以上の前記バランス回路毎に設けられ、対応するバランス回路の温度を測定する第1の温度センサと、を備える蓄電装置に、
前記第1の温度センサによる第1の測定温度が第1の上側基準温度以上の場合、前記対応するバランス回路の動作を停止させ、前記対応するバランス回路の動作を停止させた後で前記第1の測定温度が前記第1の上側基準温度よりも低い第1の下側基準温度以下となった場合、前記対応するバランス回路の動作を再開させる制御機能を実現させるためのプログラム。
20.
前記蓄電装置に、
前記第1の測定温度が前記第1の上側基準温度以上となることによる前記バランス回路の動作停止時間が、単位時間あたりの基準値を超える場合、または、前記第1の測定温度が前記第1の上側基準温度以上となることによる前記バランス回路の動作停止回数が、単位時間あたりの基準回数を超える場合、当該バランス回路または当該バランス回路に対応する電池セルを特定可能な情報を外部に出力する通信機能、
を更に実現させるための19.に記載のプログラム。
21.
前記バランス回路からの距離が、前記第1の温度センサよりも離れている第2の温度センサを更に備え、
前記蓄電装置に、
前記第1の測定温度の代わりに前記第1の測定温度と前記第2の温度センサによる第2の測定温度との差分温度を用い、前記差分温度が第2の上側基準温度以上の場合、前記対応するバランス回路の動作を停止させ、前記対応するバランス回路の動作を停止させた後で前記差分温度が第2の下側基準温度以下となった場合、前記対応するバランス回路の動作を再開させる機能、
を実現させるための19.または20.に記載のプログラム。
22.
前記蓄電装置に、
前記差分温度に関わらず、前記第1の測定温度が前記第1の上側基準温度以上の場合に、前記対応するバランス回路の動作を停止させる機能、
を実現させるための21.に記載のプログラム。
23.
前記上側基準温度と前記下側基準温度との差分は5℃以上である、
19.から22.のいずれか1つに記載のプログラム。
24.
前記蓄電装置に、
前記複数の電池セルの間の電圧のばらつきの大きさに応じて前記上側基準温度を変更する機能、
を実現させるための19.から23.のいずれか1つに記載のプログラム。
25.
前記蓄電装置に、
前記複数の電池セルの充電時に、前記複数の電池セルの放電時よりも高い温度の前記上側基準温度を用いる機能、
を実現させるための19.から23.のいずれか1つに記載のプログラム。
Claims (12)
- 直列に接続された複数の電池セルと、
前記複数の電池セルの各々に対して設けられ、対応する一の前記電池セルと接続されるバランス回路と、
1つ又はそれ以上の前記バランス回路毎に設けられ、対応するバランス回路の温度を測定する第1の温度センサと、
前記第1の温度センサによる第1の測定温度が第1の上側基準温度以上の場合、前記対応するバランス回路の動作を停止させ、前記対応するバランス回路の動作を停止させた後で前記第1の測定温度が前記第1の上側基準温度よりも低い第1の下側基準温度以下となった場合、前記対応するバランス回路の動作を再開させる制御手段と、
を備え、
前記第1の測定温度が前記第1の上側基準温度以上となることによる前記バランス回路の動作停止時間が基準値を超える場合、または、前記第1の測定温度が前記第1の上側基準温度以上となることによる前記バランス回路の動作停止回数が、単位時間あたりの基準回数を超える場合、当該バランス回路または当該バランス回路に対応する電池セルを特定可能な情報を外部に出力する通信手段
を更に備える蓄電装置。 - 前記バランス回路は、前記複数の電池セルの間の電圧差を小さくするために、当該バランス回路に対応する前記電池セルの放電エネルギーを消費する抵抗素子を有する、
請求項1に記載の蓄電装置。 - 直列に接続された複数の電池セルと、
前記複数の電池セルの各々に対して設けられ、対応する一の前記電池セルと接続されるバランス回路と、
1つ又はそれ以上の前記バランス回路毎に設けられ、対応するバランス回路の温度を測定する第1の温度センサと、
前記第1の温度センサによる第1の測定温度が第1の上側基準温度以上の場合、前記対応するバランス回路の動作を停止させ、前記対応するバランス回路の動作を停止させた後で前記第1の測定温度が前記第1の上側基準温度よりも低い第1の下側基準温度以下となった場合、前記対応するバランス回路の動作を再開させる制御手段と、
を備え、
前記バランス回路からの距離が、前記第1の温度センサよりも離れている第2の温度センサを更に備え、
前記制御手段は、
前記第1の測定温度と前記第2の温度センサによる第2の測定温度との差分温度を用い、前記差分温度が第2の上側基準温度以上の場合、前記対応するバランス回路の動作を停止させ、前記対応するバランス回路の動作を停止させた後で前記差分温度が第2の下側基準温度以下となった場合、前記対応するバランス回路の動作を再開させる、
蓄電装置。 - 前記複数のバランス回路、前記第1の温度センサ、前記第2の温度センサは、同一の回路基板上に設けられており、
前記回路基板は、前記バランス回路と前記第2の温度センサとの間に前記回路基板を貫通する貫通孔領域を有する、
請求項3に記載の蓄電装置。 - 前記制御手段は、
前記差分温度に関わらず、前記第1の測定温度が前記第1の上側基準温度以上の場合に、前記対応するバランス回路の動作を停止させる、
請求項3または4に記載の蓄電装置。 - 前記第1の上側基準温度と前記第1の下側基準温度との差分または前記第2の上側基準温度と前記第2の下側基準温度との差分は5℃以上である、
請求項3から5のいずれか1項に記載の蓄電装置。 - 前記制御手段は、
前記複数の電池セルの間の電圧のばらつきの大きさに応じて前記第1または第2の上側基準温度を変更する、
請求項3から6のいずれか1項に記載の蓄電装置。 - 前記制御手段は、
前記複数の電池セルの充電時に、前記複数の電池セルの放電時よりも高い温度の前記第1または第2の上側基準温度を用いる、
請求項3から6のいずれか1項に記載の蓄電装置。
- 直列に接続された複数の電池セルと、
前記複数の電池セルの各々に対して設けられ、対応する一の前記電池セルと接続されるバランス回路と、
1つ又はそれ以上の前記バランス回路毎に設けられ、対応するバランス回路の温度を測定する第1の温度センサと、を備える蓄電装置が、
前記第1の温度センサによる第1の測定温度が第1の上側基準温度以上の場合、前記対応するバランス回路の動作を停止させ、前記対応するバランス回路の動作を停止させた後で前記第1の測定温度が前記第1の上側基準温度よりも低い第1の下側基準温度以下となった場合、前記対応するバランス回路の動作を再開させることを含み、
前記第1の測定温度が前記第1の上側基準温度以上となることによる前記バランス回路の動作停止時間が基準値を超える場合、または、前記第1の測定温度が前記第1の上側基準温度以上となることによる前記バランス回路の動作停止回数が、単位時間あたりの基準回数を超える場合、当該バランス回路または当該バランス回路に対応する電池セルを特定可能な情報を外部に出力することを含む、
セルバランス動作方法。 - 直列に接続された複数の電池セルと、
前記複数の電池セルの各々に対して設けられ、対応する一の前記電池セルと接続されるバランス回路と、
1つ又はそれ以上の前記バランス回路毎に設けられ、対応するバランス回路の温度を測定する第1の温度センサと、
前記バランス回路からの距離が、前記第1の温度センサよりも離れている第2の温度センサと、
を備える蓄電装置が、
前記第1の温度センサによる第1の測定温度が第1の上側基準温度以上の場合、前記対応するバランス回路の動作を停止させ、前記対応するバランス回路の動作を停止させた後で前記第1の測定温度が前記第1の上側基準温度よりも低い第1の下側基準温度以下となった場合、前記対応するバランス回路の動作を再開させることを含み、
前記第1の測定温度と前記第2の温度センサによる第2の測定温度との差分温度を用い、前記差分温度が第2の上側基準温度以上の場合、前記対応するバランス回路の動作を停止させ、前記対応するバランス回路の動作を停止させた後で前記差分温度が第2の下側基準温度以下となった場合、前記対応するバランス回路の動作を再開させる、
セルバランス動作方法。 - 直列に接続された複数の電池セルと、
前記複数の電池セルの各々に対して設けられ、対応する一の前記電池セルと接続されるバランス回路と、
1つ又はそれ以上の前記バランス回路毎に設けられ、対応するバランス回路の温度を測定する第1の温度センサと、を備える蓄電装置に、
前記第1の温度センサによる第1の測定温度が第1の上側基準温度以上の場合、前記対応するバランス回路の動作を停止させ、前記対応するバランス回路の動作を停止させた後で前記第1の測定温度が前記第1の上側基準温度よりも低い第1の下側基準温度以下となった場合、前記対応するバランス回路の動作を再開させる制御機能を実現させる処理、
前記第1の測定温度が前記第1の上側基準温度以上となることによる前記バランス回路の動作停止時間が基準値を超える場合、または、前記第1の測定温度が前記第1の上側基準温度以上となることによる前記バランス回路の動作停止回数が、単位時間あたりの基準回数を超える場合、当該バランス回路または当該バランス回路に対応する電池セルを特定可能な情報を外部に出力させる処理、
を実行させるプログラム。 - 直列に接続された複数の電池セルと、
前記複数の電池セルの各々に対して設けられ、対応する一の前記電池セルと接続されるバランス回路と、
1つ又はそれ以上の前記バランス回路毎に設けられ、対応するバランス回路の温度を測定する第1の温度センサと、
前記バランス回路からの距離が、前記第1の温度センサよりも離れている第2の温度センサと、を備える蓄電装置に、
前記第1の温度センサによる第1の測定温度が第1の上側基準温度以上の場合、前記対応するバランス回路の動作を停止させ、前記対応するバランス回路の動作を停止させた後で前記第1の測定温度が前記第1の上側基準温度よりも低い第1の下側基準温度以下となった場合、前記対応するバランス回路の動作を再開させる制御機能を実現させる処理、
前記第1の測定温度と前記第2の温度センサによる第2の測定温度との差分温度を用い、前記差分温度が第2の上側基準温度以上の場合、前記対応するバランス回路の動作を停止させ、前記対応するバランス回路の動作を停止させた後で前記差分温度が第2の下側基準温度以下となった場合、前記対応するバランス回路の動作を再開させる処理、
を実行させるプログラム。
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