JP6664005B2 - 電源システム - Google Patents

電源システム Download PDF

Info

Publication number
JP6664005B2
JP6664005B2 JP2018541068A JP2018541068A JP6664005B2 JP 6664005 B2 JP6664005 B2 JP 6664005B2 JP 2018541068 A JP2018541068 A JP 2018541068A JP 2018541068 A JP2018541068 A JP 2018541068A JP 6664005 B2 JP6664005 B2 JP 6664005B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
battery
value
pack
battery pack
charging
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2018541068A
Other languages
English (en)
Other versions
JPWO2018056262A1 (ja
Inventor
和巳 金子
和巳 金子
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Envision AESC Japan Ltd
Original Assignee
Envision AESC Japan Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Envision AESC Japan Ltd filed Critical Envision AESC Japan Ltd
Publication of JPWO2018056262A1 publication Critical patent/JPWO2018056262A1/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6664005B2 publication Critical patent/JP6664005B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0013—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries acting upon several batteries simultaneously or sequentially
    • H02J7/0014—Circuits for equalisation of charge between batteries
    • H02J7/0019—Circuits for equalisation of charge between batteries using switched or multiplexed charge circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0013—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries acting upon several batteries simultaneously or sequentially
    • H02J7/0024—Parallel/serial switching of connection of batteries to charge or load circuit
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0013—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries acting upon several batteries simultaneously or sequentially
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/50—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
    • B60L50/60—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells using power supplied by batteries
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/16—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries responding to battery ageing, e.g. to the number of charging cycles or the state of health [SoH]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/18—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries of two or more battery modules
    • B60L58/21—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries of two or more battery modules having the same nominal voltage
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/18—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries of two or more battery modules
    • B60L58/22—Balancing the charge of battery modules
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/44—Methods for charging or discharging
    • H01M10/441—Methods for charging or discharging for several batteries or cells simultaneously or sequentially
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H01M10/482—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte for several batteries or cells simultaneously or sequentially
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/502—Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing
    • H01M50/509—Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing characterised by the type of connection, e.g. mixed connections
    • H01M50/51—Connection only in series
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0029—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0029—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits
    • H02J7/00302—Overcharge protection
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0047—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with monitoring or indicating devices or circuits
    • H02J7/0048—Detection of remaining charge capacity or state of charge [SOC]
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/14—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from dynamo-electric generators driven at varying speed, e.g. on vehicle
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/14—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from dynamo-electric generators driven at varying speed, e.g. on vehicle
    • H02J7/1415—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from dynamo-electric generators driven at varying speed, e.g. on vehicle with a generator driven by a prime mover other than the motor of a vehicle
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/14—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from dynamo-electric generators driven at varying speed, e.g. on vehicle
    • H02J7/1423—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from dynamo-electric generators driven at varying speed, e.g. on vehicle with multiple batteries
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • B60K6/22—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs
    • B60K6/28—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs characterised by the electric energy storing means, e.g. batteries or capacitors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40—Drive Train control parameters
    • B60L2240/54—Drive Train control parameters related to batteries
    • B60L2240/545—Temperature
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40—Drive Train control parameters
    • B60L2240/54—Drive Train control parameters related to batteries
    • B60L2240/547—Voltage
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40—Drive Train control parameters
    • B60L2240/54—Drive Train control parameters related to batteries
    • B60L2240/549—Current
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2200/00—Type of vehicle
    • B60Y2200/90—Vehicles comprising electric prime movers
    • B60Y2200/91—Electric vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2200/00—Type of vehicle
    • B60Y2200/90—Vehicles comprising electric prime movers
    • B60Y2200/92—Hybrid vehicles
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H01M2010/4271—Battery management systems including electronic circuits, e.g. control of current or voltage to keep battery in healthy state, cell balancing
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2310/00—The network for supplying or distributing electric power characterised by its spatial reach or by the load
    • H02J2310/40—The network being an on-board power network, i.e. within a vehicle
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/7072—Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/14—Plug-in electric vehicles

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Description

本発明は、電源システムに関する。
複数の電池パックを備えた電源システムでは、電源システムの起動時などにおいて、各電池パックに含まれる電池列に接続されたリレーをオンにすることで、複数の電池パックを互いに並列に接続することがある。このとき、各電池パックの電圧に差があると、リレーをオンにした際に電池パック間に循環電流が流れる。この循環電流が電池パックに応じて定められる許容値を超えると、電池パックの故障の原因となることがある。
これに対して特許文献１には、電池パックの電圧差が一定値以下のときだけ、電池パックを互いに並列に接続することで、電池パックの故障を軽減する電池モジュールが開示されている。
特表２０１３−５２４７４８号公報
電池パックにおいてリチウムイオン電池などが使用される場合、循環電流によって電池の電極にリチウム（Ｌｉ）などが析出し、電池の性能劣化を引き起こす恐れがある。このような析出は、通常、互いに並列に接続される電池パックのうち電圧値の低い充電側電池パックで発生し、その充電側電池パックの電圧値が高いほど発生しやすくなる。
特許文献１に記載の技術では、各電池パックの電圧差については考慮されているが、析出の発生に関する記載はなく、析出の発生に関わる電池パックの電圧値についても考慮されていない。このため、析出による電池の性能劣化を抑制することができないという問題がある。
本発明は、上記の問題を鑑みてなされたものであり、析出による電池の性能劣化を抑制することが可能な電源システムを提供することを目的とする。
本発明の一態様に係る電源システムは、複数の電池パックを備えた電源システムであって、並列に接続するか否かを判定する少なくとも２つの電池パックのうち電圧値の最も低い電池パックである充電側電池パックに関する特定の電池特性を算出する算出手段と、電池特性と許容値とを比較して、電池パックを並列に接続するか否かを判定する判定手段と、を含み、電池特性または許容値の一方が、充電側電池パックの電圧値に応じて変化することを特徴とする。
析出による電池の性能劣化を抑制することが可能になる。
本発明の第１の実施形態の電源システムの構成を示す図である。 本発明の第１の実施形態の電池パックの構成を示す図である。 析出防止ＭＡＰの一例を説明するための図である。 本発明の第１の実施形態の電源システムの動作を説明するためのフローチャートである。 本発明の第２の実施形態の電源システムの動作を説明するためのフローチャートである。 本発明の第３の実施形態の電源システムの構成を示す図である。
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、各図面において同じ機能を有するものには同じ符号を付け、その説明を省略する場合がある。
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態の電源システムの構成を示す図である。図１に示す電源システム１００は、電気機器２００と接続され、電気機器２００の動力源として機能する。電気機器２００は、特に限定されないが、例えば、ハイブリッド自動車や電気自動車などである。なお、電源システム１００は電気機器２００に搭載されてもよい。
電気機器２００は、負荷・回生機器２０１と、接続回路２０２と、機器制御部２０３とを備える。負荷・回生機器２０１は、電源システム１００の負荷として機能するとともに、電源システム１００に対して回生エネルギーを供給する回生機器としても機能する。接続回路２０２は、電源システム１００と負荷・回生機器２０１との接続状態を切り替える。
接続回路２０２は、図の例では、電源システム１００と負荷・回生機器２０１との接続時にプリチャージを行うプリチャージ回路２０２ａを含んでいるが、プリチャージ回路２０２ａはなくてもよい。機器制御部２０３は、接続回路２０２を制御する。例えば、機器制御部２０３は、電気機器２００の起動時などにおいて接続回路２０２を用いて電源システム１００を負荷・回生機器２０１に接続する。また、機器制御部２０３は、電源システム１００に対して電源システム１００を制御するための制御信号を入力する。
電源システム１００は、複数の電池パックを含む。電池パックのいずれかは、他の電池パックを制御するマスタ（Ｍａｓｔｅｒ）電池パックとして機能し、他の電池パックがマスタ電池パックに制御されるスレイブ（Ｓｌａｖｅ）電池パックとして機能する。図１では、複数の電池パックのうち、２つの電池パック１０１および１０２が示されている。電池パック１０１はマスタ電池パックであり、電池パック１０２はスレイブ電池パックである。
図２は、電池パック１０１および１０２の構成を示す図である。電池パック１０１および１０２のそれぞれは、電池部１と、電流計２と、電圧計３と、温度計４と、スイッチ５と、ＢＭＳ（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ：バッテリー監視システム）６とを有する。また、マスタ電池パックである電池パック１０１は、マスタ制御部７をさらに有する。なお、マスタ制御部７は、図１に示したように、マスタ電池パックである電池パック１０１のＢＭＳ６と一体化されてもよい。
電池部１は、充電により蓄えた電力を放電する二次電池で構成される。本実施形態では、電池部１は、電池列、つまり、互いに直列に接続された複数の電池セル１ａから構成される。電池パック１０１および１０２のそれぞれの電池セル１ａは、図１では、８つ、図２では、３つ示されているが、電池セル１ａの数に限定はない。
また、電池セル１ａの数は、全ての電池パックで同一でもよい。本実施形態では、電池セル１ａの数は、全ての電池パックで同一であり、以下では、ｎとする。また、電池部１は、複数の電池セルを直列に接続した電池列の例に限らず、例えば、複数の単位電池を直列に接続したものであれば、単位電池は本実施形態のように１つの電池セルであってもよいし、または並列に接続された複数の電池セルにより構成される単位電池でも利用できる。
電池セル１ａの種類は、特に限定されないが、本実施形態では、リチウムイオン電池である。この場合、電池パック１０１および１０２が互いに並列に接続された際に電池パック１０１および１０２に生じる循環電流によって、電池パック１０１および１０２のうち電圧値の低い電池パックである充電側電池パックの負極で析出（具体的には、リチウムの析出）が発生する恐れがある。この析出が発生する条件、裏を返せば、析出を防止できる条件は、充電側電池パックの電圧値、電流値および温度に応じて異なる。以下、電池パック１０１および１０２が互いに並列に接続された際に電池パック１０１および１０２に生じる循環電流を単に循環電流と呼ぶこともある。
電流計２は、電池部１に流れる電流の値であるパック電流値を測定し、そのパック電流値を示す電流検知信号をＢＭＳ６に出力する。電圧計３は、電池部１に含まれる電池セル１ａの電圧の値であるセル電圧値を電池セル１ａごとに測定し、それらのセル電圧値を示す電圧検知信号をＢＭＳ６に出力する。温度計４は、電池部１に含まれる電池セル１ａの温度であるセル温度を電池セル１ａごとに測定し、それらのセル温度を示す温度検知信号をＢＭＳ６に出力する。
スイッチ５は、電池部１と他の電池パックの電池部１および電気機器２００との接続を切り替える。各電池パックを並列接続する場合は、各電池パック１０１，１０２のスイッチ５は全てオン（導通）とし、各電池パックによる並列接続を停止する場合は、全てをオフとする。図２の例では、概念的に示しているが、例えば、図１に示したように電池部１を挟む２つのリレー５ａなどで構成される。
ＢＭＳ６は、電流計２、電圧計３および温度計４のそれぞれから電流検知信号、電圧検知信号および温度検知信号を受け付ける。ＢＭＳ６は、その電圧検知信号および温度検知信号が示すセル電圧値およびセル温度に基づいて、そのＢＭＳ６を含む電池パックに関する電池情報を求め、その電池情報を電池パック１０１のマスタ制御部７に出力する。なお、電流検知信号は、本実施形態では使用しない。
電池情報は、本実施形態では、電池部１の電圧値であるパック電圧値Ｖｐ、電池部１の内部抵抗値Ｒであり、許容値は、循環電流にて充電側電池パックに供給される電力である循環電力の許容値である許容循環電力値Ｐｉｎである。内部抵抗値は、電池部１の温度であるパック温度Ｔに応じて異なる。
許容循環電力値Ｐｉｎは、循環電流によって充電側電池パックの負極で発生する析出の防止できる最大の電力値である。後述するように、循環電流によって充電側電池パックに供給される電力の推定値である推定循環電力値Ｐｃが許容循環電力値Ｐｉｎよりも小さいときに、推定循環電力値Ｐｃが許容条件に適合すると判定され、電池パック１０１および１０２が互いに並列に接続されることとなる。なお、ここで析出の防止とは、析出を完全に防ぐことではなく、少なくとも析出を許容範囲内に収めることを意味する。
ＢＭＳ６は、充電側電池パックにおいて許容される最大の電圧値および最大の電流値（充電側電池パックにおいて析出を防止できる最大の電圧値および最大の電流値）の関係を、充電側電池パックの温度ごとに示すマップ情報である析出防止ＭＡＰから、許容循環電力値Ｐｉｎを算出することによって定められる。なお、本実施形態のように電池部１が複数の電池セル１ａからなる電池列で構成される場合、析出が最も発生しやすい電池セルは、その電池列の中で最大の電圧値を有する電池セルとなる。このため、充電側電池パックにおいて許容される最大の電圧値は、電池セルのセル電圧値のうち最大のセル電圧値である最大セル電圧値Ｖｍａｘとなる。
図３は、析出防止ＭＡＰを説明するための図であり、充電側電池パックにおいて許容される最大の電圧値および最大の電流値の関係を温度ごとに示されている。具体的には、図３は、温度がＴ１およびＴ２のそれぞれの場合における、充電側電池パックにおいて許容される最大の電圧値および最大の電流値の関係を示すグラフが示されている。なお、横軸が電流値、縦軸が電圧値であり、温度Ｔ１は温度Ｔ２よりも高い。
図３に示されたように、析出を防止できる最大の電圧値および最大の電流値の関係は、充電側電池パックに流れる電流が高いほど、析出を防止できる最大の電圧値は低くなり、また、充電側電池パックに印加される電圧が高いほど、析出を防止できる最大の電流値は低くなる。また、温度が高くなるほど、析出を防止できる最大の電圧値および最大の電流値は低くなる。析出防止ＭＡＰは、図３に示したようなグラフで示される関係を温度ごとに示す。析出防止ＭＡＰの形式は特に限定されず、上記の関係をテーブルなどで示してもよいし、上記の関係を数式（近似式）などで示してもよい。
図２に説明に戻る。ＢＭＳ６は、マスタ制御部７から、電池パックの相互接続を行う旨の接続指示を受け付けると、スイッチ５をオンにして、電池部１を他の電池パックの電池部と接続することで、電池パック１０１および１０２を互いに並列に接続する。
マスタ制御部７は、電池パック１０１および１０２のそれぞれのＢＭＳ６から電池情報を受け付け、それらの電池情報に基づいて、電池パック１０１および１０２を互いに並列に接続するか否かを判定する。
以下、マスタ制御部７が行う具体的な処理について説明する。なお、電池パック１０１からの電池情報に含まれるパック電圧値Ｖｐ、内部抵抗値Ｒおよび許容循環電力値ＰｉｎをそれぞれＶｐ１、Ｒ１およびＰｉｎ１と表記し、電池パック１０２からの電池情報に含まれるパック電圧Ｖｐ、内部抵抗値Ｒおよび許容循環電力値ＰｉｎをそれぞれＶｐ２、Ｒ２およびＰｉｎ２と表記することもある。
マスタ制御部７は、パック電圧Ｖｐ１およびＶｐ２に基づいて、電池パック１０１および１０２の間の電圧差であるパック間電圧差ΔＶ（＝｜Ｖｐ１−Ｖｐ２｜）を算出する。そして、マスタ制御部７は、そのパック間電圧差ΔＶに基づいて、電池パック１０１および１０２を互いに並列に接続した際に、電池パック１０１および１０２に流れる循環電流の推定値である推定循環電流値Ｉｃ（＝ΔＶ／（Ｒ１＋Ｒ２））を算出する。さらにマスタ制御部７は、推定循環電流値Ｉｃが予め定められた耐電流値Ｉｔｈよりも小さいか否かを判定する。耐電流値Ｉｔｈは、循環電流によって電池パック１０１および１０２が破損する恐れのない最大の電流値である。
また、マスタ制御部７は、充電側電池パックの特定の電池特性を求め、その電池特性が許容条件に適合するか否かを判定する。特定の電池特性および許容条件の一方は、充電側電池パックの電圧値（具体的には、最大セル電圧値Ｖｍａｘ）に応じて変化する。
本実施形態では、特定の電池特性は、電池パック１０１および１０２が互いに並列に接続した際に、電池パック１０１および１０２に生じる循環電流にて充電側電池パックに供給される電力の推定値である、推定循環電力Ｐｃである。以下では、充電側電池パックは電池パック１０２であるとする。この場合、推定循環電力Ｐｃは、Ｐｃ＝Ｉｃ２×Ｒ２から算出される。また、許容条件は、許容循環電力値Ｐｉｎ２よりも小さいことである。したがって、マスタ制御部７は、推定循環電力Ｐｃが許容循環電力値Ｐｉｎよりも小さいか否かを判定する。
本実施形態の場合、推定循環電流値Ｉｃが耐電流値Ｉｔｈよりも小さく、かつ、推定循環電力Ｐｃが許容循環電力値Ｐｉｎよりも小さい場合、マスタ制御部７は、電池パック１０１および１０２の相互接続を許可する。また、推定循環電流値Ｉｃが耐電流値Ｉｔｈ以上の場合、または、推定循環電力Ｐｃが許容循環電力値Ｐｉｎ以上の場合、マスタ制御部７は、電池パック１０１および１０２の相互接続を許可しない。
電池パック１０１および１０２の相互接続を許可する場合、マスタ制御部７は、電池パック１０１および１０２のそれぞれのＢＭＳ６に接続指示を出力する。
次に動作を説明する。図４は、電源システムの動作を説明するためのフローチャートである。以下の動作は、電気機器２００を起動する起動処理中に実行される。また、起動処理前の初期状態では、スイッチ５はオフになっている。
起動処理では、電気機器２００の機器制御部２０３は、マスタ制御部７に対して、電池パックの相互接続を指示する制御信号を出力する。マスタ制御部７は、その制御信号を受け付けると、動作指示を電池パック１０１および１０２のそれぞれのＢＭＳ６に出力する。ＢＭＳ６は、動作指示を受け付けると、以下の動作を実行する。なお、以下のステップＳ１〜Ｓ５、Ｓ１２の処理は、電池パック１０１および１０２のそれぞれのＢＭＳ６にて実行され、ステップＳ６〜Ｓ１１の処理はマスタ制御部７にて実行される。
先ず、ＢＭＳ６は、電圧計３および温度計４のそれぞれから電圧検知信号および温度検知信号を受け付け、その電圧検知信号および温度検知信号が示すセル電圧値およびセル温度に基づいて、パック電圧値Ｖｐとパック温度Ｔを検出する（ステップＳ１）。このとき、ＢＭＳ６は、セル電圧値の総和をパック電圧値Ｖｐとして検出し、セル温度の代表値をパック温度Ｔとして検出する。
代表値は、平均値、中央値、最大値または最小値などの統計値でもよいし、特定の電池セル１ａのセル温度でもよい。特定の電池セル１ａは、例えば、セル電圧値が最も高い電池セル１ａである。また、温度計４は電池セル１ａのセル温度を測定する代わりに、電池パック内の所定の位置の温度を測定するものでもよい。この場合、ＢＭＳ６は、温度計４で測定された温度をそのままパック温度Ｔとして用いる。
続いて、ＢＭＳ６は、パック温度Ｔに基づいて、電池パックの内部抵抗値Ｒを推定する（ステップＳ２）。例えば、ＢＭＳ６は、パック温度Ｔと内部抵抗値Ｒとの関係を示すテーブルを予め記憶し、パック温度Ｔとそのテーブルに基づいて内部抵抗値Ｒを推定する。なお、内部抵抗値がパック温度Ｔに依存しないとみなしても問題がない場合には、ＢＭＳ６は、内部抵抗値Ｒとして予め定められた値を用いてもよい。
その後、ＢＭＳ６は、セル電圧値の中から最も大きい値を最大セル電圧値Ｖｍａｘとして取得する（ステップＳ３）。
そして、ＢＭＳ６は、パック温度Ｔと最大セル電圧値Ｖｍａｘと析出防止ＭＡＰとに基づいて、許容循環電力値Ｐｉｎを算出する（ステップＳ４）。例えば、図３の例の場合、ＢＭＳ６は、温度がパック温度Ｔの時のグラフにおいて、最大セル電圧値Ｖｍａｘに対応する電流値を許容電流値Ｉｉｎとして求め、許容電流値Ｉｉｎに対応する、パック全体へ入力可能な電力である許容循環電力値Ｐｉｎ（＝Ｖｐ×Ｉｉｎ）を所定の演算を行って求める。この場合、許容循環電力値Ｐｉｎは最大セル電圧値Ｖｍａｘに応じて変化することとなり、その結果、許容条件も最大セル電圧値Ｖｍａｘに応じて変化することとなる。
許容循環電力値Ｐｉｎを算出すると、ＢＭＳ６は、パック電圧値Ｖｐ、内部抵抗値Ｒおよび許容循環電力値Ｐｉｎを電池情報としてマスタ制御部７に出力する（ステップＳ５）。
マスタ制御部７は、電池パック１０１および１０２のそれぞれのＢＭＳ６から電池情報を受け付ける。マスタ制御部７は、電池情報に含まれるパック電圧値Ｖｐ１およびＶｐ２に基づいて、パック間電圧差ΔＶ（＝｜Ｖｐ１−Ｖｐ２｜）を算出する（ステップＳ６）。
その後、マスタ制御部７は、パック間電圧差ΔＶと、電池情報に含まれる内部抵抗値Ｒ１およびＲ２に基づいて、推定循環電流値Ｉｃ（＝ΔＶ／（Ｒ１＋Ｒ２））を算出する（ステップＳ７）。そして、マスタ制御部７は、推定循環電流値Ｉｃが耐電流値Ｉｔｈよりも小さいか否かを判定する（ステップＳ８）。
推定循環電流値Ｉｃが耐電流値Ｉｔｈ以上の場合、マスタ制御部７は、電池パック１０１および１０２の相互接続を許可しないと判定して、処理を終了する。一方、推定循環電流値Ｉｃが耐電流値Ｉｔｈよりも小さい場合、マスタ制御部７は、電池パック１０１および１０２のうちパック電圧値Ｖｐが低い電池パック（ここでは、電池パック１０２）を充電側電池パックとして選択する。そしてマスタ制御部７は、推定循環電流値Ｉｃおよび充電側電池パック１０２の内部抵抗値Ｒ２に基づいて、循環電流により充電側電池パック１０２に供給される循環電力の推定値である推定循環電力値Ｐｃ（＝Ｉｃ２×Ｒ２）を算出する（ステップＳ９）。
その後、マスタ制御部７は、推定循環電力値Ｐｃが電池情報に含まれる許容循環電力値Ｐｉｎ２よりも小さいか否かを判定する（ステップＳ１０）。推定循環電力値Ｐｃが許容循環電力値Ｐｉｎ２以上の場合、マスタ制御部７は、電池パック１０１および１０２の相互接続を許可しないと判定して、処理を終了する。一方、推定循環電力値Ｐｃが許容循環電力値Ｐｉｎ２よりも小さい場合、マスタ制御部７は、電池パック１０１および１０２の相互接続を許可し、電池パック１０１および１０２のそれぞれのＢＭＳ６に接続指示を出力する（ステップＳ１１）。
ＢＭＳ６は、マスタ制御部７から接続指示を受け付けると、スイッチ５をオンにして、電池部１を他の電池パックの電池部と接続することで、電池パック間を互いに並列に接続し（ステップＳ１２）、処理を終了する。
なお、上記の動作だけでなく、必要に応じて他の条件に基づいて、電池パック１０１および１０２間の相互接続を許可するか否かが判定されてもよい。この場合、推定循環電流値Ｉｃが耐電流値Ｉｔｈよりも小さく、かつ、推定循環電力Ｐｃが許容循環電力値Ｐｉｎよりも小さく、さらに、他の条件が満たされる場合に、電池パック１０１および１０２の相互接続が許可されることとなる。また、電池パックが３つ以上ある場合、マスタ制御部７は、電池パックごとに上記の処理を行い、接続を許可した電池パックをマスタ電池パックである電池パック１０１にそれぞれ接続する。
以上説明したように本実施形態によれば、電池パック１０１および１０２を互いに並列に接続するか否かを判定するための許容条件が充電側電池パックである電池パック１０２の電圧値に応じて変化するため、析出を考慮して電池パック１０１および１０２を互いに並列に接続するか否かを判定することができる。したがって、析出による電池の性能劣化を抑制することが可能になる。
更に詳細に説明すると、本実施形態によれば、リレー５が全てオフの状態から、各電池パック１０１，１０２のリレー５をオン状態にした際に、循環電流によって生じ得るＬｉ析出による電池の性能劣化を抑制すると共に大きな循環電流によるリレー故障を抑制するため、マスタ制御部７にて、各電池パックからの電池部の電池情報である総電圧Ｖｐに基づいて充電側電池パックを判定し、また電池情報である抵抗Ｒ、電圧差ΔＶ、総電圧Ｖｐに基づいて、充電側電池パックに関する推定循環電力値Ｐｃ（電池特性）を算出する。
また、総電圧Ｖｐと、予め定めた電流Ｉと電圧Ｖとの関係（図３）に基づいて、充電側電池パックに関する許容循環電力値Ｐｉｎ２（許容条件）を算出し、許容循環電力Ｐｉｎ２と推定循環電力値Ｐｃとを比較して並列接続するか否かを判定し、並列接続すると判定された場合、各電池パックのリレー５ａをオンにする。そして、前述の電流と電圧の関係は、電圧情報（Ｖｍａｘ）が大きいほど電流が小さくなる関係にある。
このように、析出に影響する充電側電池パックのうちの最大電圧のセルの電圧値Ｖｍａｘが大きいほど、許容電流値Ｉｉｎは小さくなり、ひいては許容循環電力値Ｐｉｎ２が小さくなる。従って、推定循環電力値Ｐｃが充電側電池パックに関する許容循環電力値Ｐｉｎ２より小さい場合にリレー５をオンするが、Ｖｍａｘが大きいほど許容循環電力値Ｐｉｎ２は小さくなるので、推定循環電力値Ｐｃは更に小さな値にならないとリレー５はオンしない。その結果、推定循環電力値Ｐｃは温度に依存するため、温度が高くなるまではリレーをオンしないので、析出による電池の性能劣化を抑制することが可能になる。
（第２の実施形態）
本実施形態では、電源システムの構成は図１および図２で示した第１の実施形態における構成と同じであるが、電池パック１０１および１０２の相互接続を許可するか否かを判断するための特定の電池特性が第１の実施形態とは異なる。
具体的には、本実施形態では、マスタ制御部７は、充電側電池パック１０２の特定の電池特性として、電池パック１０１および１０２を互いに並列に接続した際に充電側電池パック内の電池セルのそれぞれの電圧値のうちの最大値の推定値を算出する。本実施形態のように電池部１が複数の電池セル１ａからなる電池列で構成される場合、マスタ制御部７は、先ず、充電側電池パック１０２に含まれる電池セル１ａ一つあたりに印加される電圧（電池セル１ａのＯＣＶ（Ｏｐｅｎ−ｃｉｒｃｕｉｔ ｖｏｌｔａｇｅ：開回路電圧）とは別に電池セル１ａに印加される電圧）の推定値を計算し、その推定値に、充電側電池パック１０２の電池セル１ａの電圧値（ＯＣＶ）のうち最大の電圧値を加算して、電池セル１ａのうちの電圧のうちの最大値の推定値を算出する。以下では、この最大値の推定値を並列接続時推定最大セル電圧Ｖｃと呼ぶ。
マスタ制御部７は、推定循環電流値Ｉｃと、充電側電池パック１０２の最大セル電圧値Ｖｍａｘ２および内部抵抗値Ｒ２と、充電側電池パック１０２の電池セル１ａの数ｎに基づいて、並列接続時推定最大セル電圧Ｖｃ（＝Ｖｍａｘ２＋ＩｃＲ２／ｎ）を算出する。この場合、特定の電池特性である並列接続時推定最大セル電圧Ｖｃは、充電側電池パック１０２の電圧値（最大セル電圧値Ｖｍａｘ２）に応じて変化することになる。
また、本実施形態では、許容条件は、並列接続時推定最大セル電圧Ｖｃが析出許容電圧値Ｖｓより小さいことである。析出許容電圧値Ｖｓは、電池パック１０１および１０２を互いに並列に接続した際に充電側電池パックに印加される電圧によってパック内に含まれるセル一つ当たりに印加される電圧の許容値である。本実施形態のように電池部１が複数の電池セル１ａからなる電池列で構成される場合、析出許容電圧値Ｖｓは、充電側電池パック１０２の１つ電池セル１ａに印加される電圧の許容値となる。なお、析出許容電圧値Ｖｓは、マスタ制御部７にて算出される。
次に動作を説明する。図５は、本実施形態の電源システムの動作を説明するためのフローチャートである。先ず、図４を用いて説明したステップＳ１〜Ｓ３が実行される。ステップＳ３が終了すると、電池パック１０１および１０２のそれぞれのＢＭＳ６は、パック電圧値Ｖｐ、内部抵抗値Ｒ、パック温度Ｔおよび最大セル電圧値Ｖｍａｘを電池情報としてマスタ制御部７に出力する（ステップＳ５ａ）。その後、マスタ制御部７は、電池パック１０１および１０２のそれぞれから電池情報を受け付け、図３を用いて説明したステップＳ６〜Ｓ８を実行する。
ステップＳ８において、推定循環電流値Ｉｃが耐電流値Ｉｔｈよりも大きい場合、マスタ制御部７は、電池パック１０１及び１０２の相互接続を許可しないと判定して、処理を終了する。一方、推定循環電流値Ｉｃが耐電流値Ｉｔｈよりも小さい場合、マスタ制御部７は、電池パック１０１及び１０２のうちパック電圧Ｖｐが低い電池パック（ここでは電池パック１０２）を充電側電池パックとして選択する。
そして、マスタ制御部７は、推定循環電流値Ｉｃとパック温度Ｔと、析出防止ＭＡＰ（図３）とに基づいて、電池セル１ａ当りの許容電圧値である析出許容電圧値Ｖｓを算出する（ステップＳ９ａ）。例えば、図３の例の場合、マスタ制御部７は、温度がパック温度Ｔの時のグラフにおいて、推定循環電流値Ｉｃに対応する電圧値を析出許容電圧値Ｖｓとして算出する。
その後、マスタ制御部７は、充電側電池パック１０２からの電池情報に含まれる最大セル電圧値Ｖｍａｘ２および内部抵抗値Ｒ２と、ステップＳ７で算出した推定循環電流値Ｉｃと、充電側電池パック１０２の電池セル１ａの数ｎに基づいて、並列接続時推定最大セル電圧Ｖｃ（＝Ｖｍａｘ２＋ＩｃＲ２／ｎ）を算出する（ステップＳ９ｂ）。
なお、充電側電池パック１０２の電池セル１ａの数ｎは、マスタ制御部７に記憶されていてもよいし、充電側電池パック１０２のＢＭＳ６が電池情報としてマスタ制御部７に通知してもよい。
そして、マスタ制御部７は、並列接続時推定最大セル電圧Ｖｃが析出許容電圧値Ｖｓよりも小さいか否かを判定する（ステップＳ１０ａ）。並列接続時推定最大セル電圧Ｖｃが析出許容電圧値Ｖｓ以上の場合、マスタ制御部７は、電池パック１０１および１０２の相互接続を許可しないと判定して、処理を終了する。一方、並列接続時推定最大セル電圧Ｖｃが析出許容電圧値Ｖｓよりも小さい場合、マスタ制御部７は、ステップＳ１１を実行する。その後、ステップＳ１２が実行される。
本実施形態では、特定の電池特性である並列接続時推定最大セル電圧Ｖｃが充電側電池パック１０２の電圧値（最大セル電圧値Ｖｍａｘ２）に応じて変化するため、析出による電池の性能劣化を抑制することが可能になる。更に詳細に説明すると、本実施形態によれば、リレー５が全てオフの状態から、各電池パック１０１，１０２のリレー５をオン状態にした際に、循環電流によって生じ得るＬｉ析出による電池の性能劣化を抑制すると共に大きな循環電流によるリレー故障を抑制するため、マスタ制御部７にて、各電池パックからの電池部の電池情報であるパック電圧値Ｖｐに基づいて充電側電池パックを判定し、電池情報であるＶｍａｘに基づいて、充電側電池パックに関する最大セル電圧Ｖｃ （電池特性）を算出する。
また、電池情報であるパック電圧値Ｖｐと、予め定めた電流と電圧の関係（図３）に基づいて、充電側電池パックに関する析出許容電圧値Ｖｓを算出し最大セル電圧Ｖｃと析出許容電圧値Ｖｓとを比較して並列接続するか否かを判定し、並列接続すると判定された場合、各電池パックのリレー５ａをオンにする。このように、リチウムの析出に影響する充電側電池パックのうちの最大電圧のセルの電圧値Ｖｍａｘが大きいほど、Ｖｃが大きくなる。従って、ＶｃがＶｓより小さい場合にリレー５をオンするが、Ｖｍａｘが大きいほどＶｃは大きくなるので、リレー５はオンしにくくなる。よって、電流が流れず析出を抑制できる。その結果、温度に依存する析出許容電圧値Ｖｓにより、温度が高くなるまではリレーをオンしないので、析出による電池の性能劣化を抑制することが可能になる。
（第３の実施形態）
第１および第２の実施形態では、電池パック１０１および１０２の相互接続を許可するか否かを判定する判定部は、マスタ制御部７としてマスタの電池パック１０１に備わっていたが、判定部は電池パック１０１の外に設けられていてもよい。
図６は、本実施形態の電源システムの構成を示す図である。図６では、図１に示した電源システムと比較して、統合制御部８をさらに備えている点で異なる。また、電池パック１０１にはマスタ制御部７は備わっていない。
統合制御部８は、電池パック１０１および１０２の相互接続を許可するか否かを判定する判定部であり、図２に示したマスタ制御部７の機能を有している。本実施形態では、電池パック１０１および１０２のＢＭＳ６は、電池情報をマスタ制御部７の代わりに統合制御部８に出力する。統合制御部８の動作は、第１および第２の実施形態で説明したマスタ制御部７の動作と同様なので詳細な説明は省略する。
以上説明した各実施形態において、図示した構成は単なる一例であって、本発明はその構成に限定されるものではない。例えば、接続回路２０２はなくても（直結であっても）よい。リレー５がオフ状態の場合は、負荷・回生機器２０１も待機状態であるため、接続回路２０２はなくても（直結であっても）、リレー５がオフからオンになるときは、電池パック間に電圧差があれば循環電流は生じ得る。なお、並列に接続された複数の電池セルにより構成される単位電池を直列に接続した場合には、充電側電池パックの電圧値は、単位電池の電圧値であって、かつ、充電側電池パック内の最大の電圧値であることが好ましい。
１ 電池部
１ａ 電池セル
２ 電流計
３ 電圧計
４ 温度計
５ スイッチ
５ａ リレー
６ ＢＭＳ
７ マスタ制御部
８ 統合制御部
１００ 電源システム
１０１、１０２ 電池パック
２００ 電気機器
２０１ 負荷・回生機器
２０２ 接続回路
２０３ 機器制御部

Claims (4)

  1. 複数の電池パックを備えた電源システムであって、
    並列に接続するか否かを判定する少なくとも２つの前記電池パックのうち電圧値の最も低い電池パックである充電側電池パックに関する特定の電池特性を算出する算出手段と、前記電池特性と許容値とを比較して、前記電池パックを並列に接続するか否かを判定する判定手段と、を含み、
    前記電池特性または前記許容値の一方が、前記充電側電池パックの電圧値に応じて変化することを特徴とする電源システム。
  2. 前記充電側電池パックの電圧値が高いほど前記電池特性値を高くするまたは前記許容値を低くする請求項１に記載の電源システム。
  3. 前記電池パックは、充放電可能な電池列と、該電池列に直列に設けられ電池パック間を並列接続するリレーと、前記電池列の状態を検出する検出手段と、を備え、
    前記電池列は、複数の単位電池を直列に接続したものであり、
    前記単位電池は、１つの電池セルまたは並列に接続された複数の電池セルにより構成されている請求項１または２に記載の電源システム。
  4. 前記充電側電池パックの電圧値は、前記単位電池の電圧値であって、かつ、当該パック内の最大の電圧値である請求項１から３のいずれか一項に記載の電源システム。
JP2018541068A 2016-09-21 2017-09-19 電源システム Active JP6664005B2 (ja)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016184628 2016-09-21
JP2016184628 2016-09-21
JP2017088110 2017-04-27
JP2017088110 2017-04-27
PCT/JP2017/033731 WO2018056262A1 (ja) 2016-09-21 2017-09-19 電源システム

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPWO2018056262A1 JPWO2018056262A1 (ja) 2019-04-25
JP6664005B2 true JP6664005B2 (ja) 2020-03-13

Family

ID=61690860

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2018541068A Active JP6664005B2 (ja) 2016-09-21 2017-09-19 電源システム

Country Status (6)

Country Link
US (1) US10608445B2 (ja)
EP (1) EP3518382B1 (ja)
JP (1) JP6664005B2 (ja)
KR (1) KR102215350B1 (ja)
CN (1) CN107863790B (ja)
WO (1) WO2018056262A1 (ja)

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6824295B2 (ja) * 2017-01-26 2021-02-03 株式会社ソニー・インタラクティブエンタテインメント 電気機器
JP7032249B2 (ja) * 2018-06-27 2022-03-08 株式会社Soken 電源システム
JP7120062B2 (ja) * 2019-02-07 2022-08-17 トヨタ自動車株式会社 組電池の充放電制御装置および組電池の充放電制御方法
EP4310520A3 (en) * 2019-07-04 2024-03-27 Volvo Truck Corporation A method for controlling electrical connection of battery packs
KR20210051538A (ko) * 2019-10-30 2021-05-10 주식회사 엘지화학 병렬 멀티 팩 시스템의 출력 제어 장치 및 방법
US11411418B2 (en) 2019-12-06 2022-08-09 The Raymond Corporation Battery management systems and methods
JP7388220B2 (ja) * 2020-02-06 2023-11-29 トヨタ自動車株式会社 バッテリ劣化判定装置、バッテリ劣化判定方法、及びバッテリ劣化判定プログラム
WO2021162105A1 (ja) * 2020-02-12 2021-08-19 古河電気工業株式会社 蓄電池システムの劣化判定装置、蓄電池システムの劣化判定方法、蓄電池システム及び蓄電池監視装置
US11299063B2 (en) * 2020-02-12 2022-04-12 GM Global Technology Operations LLC Method and apparatus for controlling electric power flow in a battery system
JPWO2022024836A1 (ja) * 2020-07-28 2022-02-03
CN112748345A (zh) * 2020-12-25 2021-05-04 广州极飞科技有限公司 电池组合系统的安全性能测试方法和装置
EP4023487A1 (en) * 2021-01-04 2022-07-06 Volvo Truck Corporation A method for controlling electrical connection of battery packs
JP2022139597A (ja) * 2021-03-12 2022-09-26 トヨタ自動車株式会社 車両

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100365907C (zh) * 2002-09-26 2008-01-30 伊顿动力品质有限公司 具有电池感知和电能重分配功能的模块电池管理装置
US7557585B2 (en) * 2004-06-21 2009-07-07 Panasonic Ev Energy Co., Ltd. Abnormal voltage detection apparatus for detecting voltage abnormality in assembled battery
JP4515339B2 (ja) * 2004-06-21 2010-07-28 パナソニックＥｖエナジー株式会社 組電池のための異常電圧検出装置
JP5092218B2 (ja) * 2005-09-06 2012-12-05 富士通株式会社 電池パックの異常検出方法、電池パック及び電子機器
JP4484858B2 (ja) * 2006-10-19 2010-06-16 日立ビークルエナジー株式会社 蓄電池管理装置およびそれを備える車両制御装置
WO2008055505A1 (en) * 2006-11-10 2008-05-15 Lithium Balance A/S A battery management system
CN201122645Y (zh) * 2007-08-03 2008-09-24 冯兆瑞 具有动态均衡充电保护功能的电池包
JP5601770B2 (ja) * 2008-12-09 2014-10-08 三菱重工業株式会社 電圧均等化装置、方法、プログラム、及び電力貯蔵システム
JP2011072153A (ja) * 2009-09-28 2011-04-07 Sanyo Electric Co Ltd 車両用電源装置及びこれを備える車両並びに車両用電源装置の容量均等化方法
US8558492B2 (en) * 2009-11-13 2013-10-15 Lg Electronics Inc. Apparatus for driving motor of electric vehicle
KR101256952B1 (ko) * 2010-03-05 2013-04-25 주식회사 엘지화학 셀 밸런싱부의 고장 진단 장치 및 방법
JP5517692B2 (ja) * 2010-03-26 2014-06-11 三菱重工業株式会社 電池パックおよび電池制御システム
CN102208820B (zh) 2010-03-29 2013-08-21 比亚迪股份有限公司 一种储能电池组并联装置及其控制方法
JP2012205401A (ja) * 2011-03-25 2012-10-22 Sanyo Electric Co Ltd 蓄電池集合体制御システム
EP2704285B1 (en) 2011-04-25 2020-10-21 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Battery pack
WO2012164630A1 (ja) * 2011-06-03 2012-12-06 トヨタ自動車株式会社 蓄電システム
JP2013099167A (ja) * 2011-11-02 2013-05-20 Toyota Motor Corp 蓄電システムを搭載した車両の制御装置及び制御方法
US20130141047A1 (en) * 2011-12-02 2013-06-06 Golden Crown New Energy (Hk) Limited Battery management system and method thereof
KR101589198B1 (ko) * 2013-02-19 2016-01-28 주식회사 엘지화학 셀 밸런싱 회로의 고장 진단 장치 및 방법
EP2961023B1 (en) * 2013-02-25 2020-02-05 Hitachi, Ltd. Parallel-connected electricity storage system
EP2980954B1 (en) * 2013-03-28 2019-12-18 Murata Manufacturing Co., Ltd. Power storage device, power storage system, and power storage device control method
KR20150081731A (ko) * 2014-01-06 2015-07-15 삼성에스디아이 주식회사 배터리 팩, 배터리 팩을 포함하는 에너지 저장 시스템, 배터리 팩의 작동 방법

Also Published As

Publication number Publication date
US20190123568A1 (en) 2019-04-25
KR102215350B1 (ko) 2021-02-15
CN107863790A (zh) 2018-03-30
EP3518382B1 (en) 2022-03-30
EP3518382A4 (en) 2020-04-01
KR20180122428A (ko) 2018-11-12
EP3518382A1 (en) 2019-07-31
CN107863790B (zh) 2022-02-11
WO2018056262A1 (ja) 2018-03-29
US10608445B2 (en) 2020-03-31
JPWO2018056262A1 (ja) 2019-04-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6664005B2 (ja) 電源システム
JP6683819B2 (ja) 電源システム
EP1837944B1 (en) Electric power supply control apparatus
US10838013B2 (en) Management apparatus and power storage system
US20070145954A1 (en) Battery management system
JP2020513721A (ja) バッテリーモジュール均等化装置および方法
US10320204B2 (en) Electric storage apparatus and electric-storage controlling method
JP6618443B2 (ja) 電源システムの充電停止方法
JP2019092335A (ja) 電源制御システムおよび方法
JP6693350B2 (ja) 複数の電池スタックの電圧均等化方法
JP6848719B2 (ja) 蓄電装置
JP2019049412A (ja) 電池パックの状態推定装置
JP6618444B2 (ja) 電源システムの電池パック接続判定方法
KR20170022163A (ko) 멀티 배터리 팩 장치 및 그 충전 제어 방법
CN113016099B (zh) 电池控制装置
KR102343790B1 (ko) 셀프 에너지 밸런싱을 고려한 배터리 관리 시스템 및 이를 이용한 배터리 관리방법
JP6953737B2 (ja) 制御装置
JP2020024120A (ja) 電圧推定装置及び電圧推定方法
US20220209319A1 (en) Power storage system and controller for power storage system
JP2014147139A (ja) 蓄電池システム
US20240120763A1 (en) Method for controlling battery banks and battery system using the same
JP2021129487A (ja) 蓄電装置
KR20210041981A (ko) 배터리 팩의 진단 방법, 배터리 관리 시스템 및 배터리 장치
KR20230109916A (ko) 배터리 상태 추정 방법 및 그 방법을 제공하는 배터리 시스템

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20181226

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20181226

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20200212

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20200217

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6664005

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250