JP6970136B2 - 電池制御ユニット及び電池システム - Google Patents

電池制御ユニット及び電池システム Download PDF

Info

Publication number
JP6970136B2
JP6970136B2 JP2019072038A JP2019072038A JP6970136B2 JP 6970136 B2 JP6970136 B2 JP 6970136B2 JP 2019072038 A JP2019072038 A JP 2019072038A JP 2019072038 A JP2019072038 A JP 2019072038A JP 6970136 B2 JP6970136 B2 JP 6970136B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
battery
control unit
batteries
voltage
discharge
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
JP2019072038A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2020171164A (ja
Inventor
ちひろ 大野
隆博 荘田
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.)
Yazaki Corp
Original Assignee
Yazaki Corp
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 Yazaki Corp filed Critical Yazaki Corp
Priority to JP2019072038A priority Critical patent/JP6970136B2/ja
Priority to CN202010122597.2A priority patent/CN111791751B/zh
Priority to US16/808,368 priority patent/US11277012B2/en
Priority to DE102020202770.6A priority patent/DE102020202770A1/de
Publication of JP2020171164A publication Critical patent/JP2020171164A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6970136B2 publication Critical patent/JP6970136B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0013Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries acting upon several batteries simultaneously or sequentially
    • H02J7/0014Circuits for equalisation of charge between batteries
    • H02J7/0019Circuits for equalisation of charge between batteries using switched or multiplexed charge circuits
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION 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
    • B60L58/00Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/12Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries responding to state of charge [SoC]
    • B60L58/13Maintaining the SoC within a determined range
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION 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
    • B60L58/00Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/12Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries responding to state of charge [SoC]
    • B60L58/14Preventing excessive discharging
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION 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
    • B60L58/00Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/12Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries responding to state of charge [SoC]
    • B60L58/15Preventing overcharging
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION 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
    • B60L58/00Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/18Methods 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
    • B60L58/21Methods 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
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION 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
    • B60L58/00Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/18Methods 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
    • B60L58/22Balancing the charge of battery modules
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/44Methods for charging or discharging
    • H01M10/441Methods for charging or discharging for several batteries or cells simultaneously or sequentially
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H01M10/482Accumulators 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
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0013Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries acting upon several batteries simultaneously or sequentially
    • H02J7/0014Circuits for equalisation of charge between batteries
    • H02J7/0016Circuits for equalisation of charge between batteries using shunting, discharge or bypass circuits
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0013Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries acting upon several batteries simultaneously or sequentially
    • H02J7/0025Sequential battery discharge in systems with a plurality of batteries
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/007Regulation of charging or discharging current or voltage
    • H02J7/007188Regulation of charging or discharging current or voltage the charge cycle being controlled or terminated in response to non-electric parameters
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H01M2010/4271Battery management systems including electronic circuits, e.g. control of current or voltage to keep battery in healthy state, cell balancing
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00Batteries for particular applications
    • H01M2220/20Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

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)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Description

本発明は、電池制御ユニット及び電池システム、に関する。
車両に搭載されて駆動源に電力を供給したり、補機に電力供給したりする電池として、複数の電池を直列に接続して構成される電池システムがある。複数の電池は、例えば製造時のバラツキや動作環境のバラツキに起因して、劣化がばらつく。例えば、熱源に近い電池は早く劣化してしまうが、熱源から離れた電池は劣化が遅い。
このため、充放電時に劣化の進んだ電池が最初に充放電終止電圧に達してしまう。この場合、他の電池に余力が残っていたとしても充放電を停止しなければならず、電池容量を使いきることができない、という問題が生じていた。
そこで、複数の電池の充電状態を均等化することが考えられている(特許文献1)。しかしながら、全ての電池を同じ充放電終止電圧にすると、劣化が進んだ電池ほど負担が大きくなり、より劣化のバラツキが大きくなってしまう、という問題があった。
国際公開第2010/109956号
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、複数の電池の劣化のバラツキを抑制できる電池制御ユニット及び電池システムを提供することにある。
前述した目的を達成するために、本発明に係る電池制御ユニット及び電池システムは、下記[1]〜[]を特徴としている。
[1]
直列に配置された複数の電池毎に設けられ、対応する前記電池が他の前記電池と直列接続された接続状態と、対応する前記電池が他の前記電池との直列接続から切り離された非接続状態と、に切り替える切替部と、
充電時に充電終止電圧、又は、放電時に放電終止電圧に達したと判定した前記電池に対応する前記切替部を前記非接続状態に制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、劣化が進んでいる前記電池の前記充電終止電圧が、劣化が進んでいない前記電池の前記充電終止電圧よりも低くなるように、前記充電終止電圧を変更する、又は、劣化が進んでいる前記電池の前記放電終止電圧が、劣化が進んでいない前記電池の前記放電終止電圧よりも高くなるように、前記放電終止電圧を変更
前記制御部は、前記複数の電池のうち前記非接続状態に切り替えられた前記電池の数に応じて前記充電終止電圧又は前記放電終止電圧を変更する、
電池制御ユニットであること。
[2]
[1]に記載の電池制御ユニットにおいて、
前記制御部は、劣化が進んでいる前記電池の前記充電終止電圧−前記放電終止電圧の範囲が、劣化が進んでいない前記電池の前記充電終止電圧−前記放電終止電圧の範囲よりも狭くなるように、前記充電終止電圧又は前記放電終止電圧を変更する、
電池制御ユニットであること。

[1]又は[2]に記載の電池制御ユニットにおいて、
前記制御部は、前記充電終止電圧及び前記放電終止電圧の双方を変更する、
電池制御ユニットであること。

複数の電池と、
[1]〜[]何れか1に記載の電池制御ユニットと、を備えた、
電池システムであること。
上記[1]、[2]及び[]の構成の電池制御ユニット及び電池システムによれば、劣化が進んでいる電池の放電深度を浅くして、劣化が進むのを抑制することができ、複数の電池の劣化のバラツキを抑制できる。
更に、上記[1]、[2]及び[4]の構成の電池制御ユニットによれば、複数の電池の劣化状態を検出しなくても劣化が進んでいる電池の放電深度を浅くすることができる。
上記[]の構成の電池制御ユニットによれば、充電終止電圧及び放電終止電圧の双方を変更することにより、充電終止電圧−放電終止電圧間の範囲の変化幅を大きくすることができ、劣化の進んだ電池の劣化抑制効果をより一層大きく、また劣化の進んでいない電池の電池容量をより一層有効に利用できる。
本発明によれば、劣化が進んでいる電池の放電深度を浅くすることができ、複数の電池の劣化のバラツキを抑制した電池制御ユニット及び電池システムを提供できる。
以上、本発明について簡潔に説明した。更に、以下に説明される発明を実施するための形態(以下、「実施形態」という。)を添付の図面を参照して通読することにより、本発明の詳細は更に明確化されるであろう。
図1は、本発明の電池システムを示す回路図である。 図2は、図1に示す制御部の充電処理手順を示すフローチャートである。 図3は、図1に示す制御部の放電処理手順を示すフローチャートである。 図4は、図1に示す制御部の充電処理手順及び放電処理手順を説明するための説明図である。
本発明に関する具体的な実施形態について、各図を参照しながら以下に説明する。
図1に示す電池システムは、例えば電動モータにより駆動するEV又はHEV車に搭載され、電動モータに電源を供給する装置である。
同図に示すように、電池システム1は、複数の電池2a〜2cと、電池制御ユニット3と、を備えている。本実施形態では、説明を簡単にするために、3つの電池2a〜2cを直列接続した例について説明するが、これに限ったものではない。電池2a〜2cの数は複数あればよく、2つでも、4つ以上でもよい。複数の電池2a〜2cは各々、充放電可能な蓄電池であり、1つのセルから構成されていてもよいし、複数のセルから構成されていてもよい。
電池制御ユニット3は、複数の切替部4a〜4cと、複数の電圧計測部5a〜5cと、制御部6と、を備えている。複数の切替部4a〜4cは、複数の電池2a〜2cに各々対応して設けられている。複数の切替部4a〜4cは、互いに同じ構成である。
切替部4a〜4cは、対応する電池2a〜2cが他の電池2a〜2cと直列接続された接続状態と、対応する電池2a〜2cが他の電池2a〜2cとの直列接続から切り離された非接続状態と、の間で切り替え可能に設けられている。詳しく説明すると、切替部4a〜4cにより接続状態に切り替えられた電池2a〜2c同士が直列接続されて電源として用いられる。一方、切替部4a〜4cにより非接続状態に切り替えられた電池2a〜2cが接続状態の電池2a〜2cから切り離されて電源として用いられなくなる。
切替部4aは、電池2aに直列接続された第1スイッチSW1aと、電池2a及び第1スイッチSW1aに並列接続された第2スイッチSW2aと、から構成されている。第1スイッチSW1aは、一端T11が電池2aの一極(例えば正極)に接続されている。第2スイッチSW2aは、一端T21が電池2aの他極(例えば負極)に接続され、その他端T22が第1スイッチSW1aの他端T12に接続されている。切替部4b、4cについては、上述した切替部4aについての説明中の「a」を「b」、「c」にそれぞれ置き換えて説明することができ、詳細な説明を省略する。
また、第1スイッチSW1bの他端T12は、電池2aの負極に接続され、第1スイッチSW1cの他端T12は、電池2bの負極に接続されている。即ち、互いに隣接する電池2a−電池2b間、電池2b−電池2c間にそれぞれ、第1スイッチSW1b、SW1cが接続されている。
以上の構成によれば、第2スイッチSW2a〜SW2cをオフし、第1スイッチSW1a〜SW1cをオンすると、対応する電池2a〜2cが接続状態となる。また、第1スイッチSW1a〜SW1cをオフすると対応する電池2a〜2cが非接続状態となる。このとき、第2スイッチSW2a〜SW2cをオンするとバイパス経路が形成され、接続状態となっている電池2a〜2cのみが直列に接続される。
複数の電圧計測部5a〜5cは、対応する電池2a〜2cの両端電圧を測定して、その測定結果を後述する制御部6に対して出力する。
制御部6は、周知のCPU、ROM、RAMから構成され、電池システム1全体の制御を司る。制御部6は、各電池2a〜2cの両端電圧に基づいて第1スイッチSW1a〜SW1c及び第2スイッチSW2a〜SW2cをオンオフ制御する。
次に、上述した構成の電池システム1の充電時の動作について図2及び図4を参照して説明する。図2は、図1に示す制御部6の充電処理手順を示すフローチャートであり、図4は、図1に示す制御部6の充電処理手順及び放電処理手順を説明するための説明図である。
制御部6は、充電命令を受信すると、図2に示す充電処理を開始する。まず、制御部6は、電池2a〜2cのバイパス数をカウントするための変数nを1(初期値)にセットする(ステップS1)。
次に、制御部6は、図4(A)に示すように、全第1スイッチSW1a〜SW1c、全第2スイッチSW2a〜SW2cをオフにする(ステップS2)。その後、制御部6は、図4(B)に示すように、全第1スイッチSW1a〜SW1cをオンにして(ステップS3)、全電池2a〜2cを直列接続する。次に、制御部6は、変数nに応じた設定値Vcnに充電終止電圧を設定する(ステップS4)。
本実施形態では、n=1(バイパス数が0)の場合、制御部6は、充電終止電圧を設定値Vc1=4.0Vに設定する。制御部6は、バイパス数が増加する毎に、0.1Vずつ増加させた充電終止電圧に変更する。即ち、n=2の場合、充電終止電圧が設定値Vc2=4.1Vに変更され、n=3の場合、充電終止電圧が設定値Vc3=4.2Vに変更される。
その後、制御部6は、電池2a〜2cの充電を開始する(ステップS5)。次に、制御部6は、各電圧計測部5a〜5cにより計測された電池2a〜2cの両端電圧を取り込み、ステップS4で設定した充電終止電圧と比較する(ステップS6)。制御部6は、比較した結果、接続状態の電池2a〜2cのうち充電終止電圧に達した電池2a〜2cがなければ(ステップS6でN)、ステップS4に戻る。
これに対して、制御部6は、比較した結果、ステップS4で設定した充電終止電圧に達した電池2a〜2cがあれば(ステップS6でY)、全電池2a〜2cが充電終止電圧に達したか否かを判定する(ステップS7)。全電池2a〜2cが充電終止電圧に達してなければ(ステップS7でN)、制御部6は、ステップS6で充電終止電圧に達したと判定された電池2a〜2cをバイパスさせる(ステップS8)。
詳しくは、ステップS8において、制御部6は、充電終止電圧に達した電池2a〜2cに対応する第1スイッチSW1a〜SW1cをオフすると共に、充電終止電圧に達した電池2a〜2cに対応する第2スイッチSW2a〜SW2cをオンする。これにより、充電終止電圧に達したと判定された電池2a〜2cが非接続状態となる。その後、制御部6は、nをインクリメントして(ステップS9)、ステップS4に戻る。
一方、全電池2a〜2cが充電終止電圧に達したと判定すると(ステップS7でY)、制御部6は、充電を停止する(ステップS10)。その後、制御部6は、全第1スイッチSW1a〜SW1c、全第2スイッチSW2a〜SW2cをオフした後(ステップS11)、全第1スイッチSW1a〜SW1cをオンして(ステップS11)、処理を終止する。
電池2a〜2cを同じ電流で充電しても劣化が進んだ電池2a〜2cほど充電時の両端電圧の上昇率が高く、充電終止電圧に早く達する。例えば、電池2c、2b、2aの順に劣化していた場合、一番劣化している電池2aが最初に充電終止電圧Vc1=4.0Vに達成する。このため、上述した動作によれば、制御部6は、最初に、電池2aに対応する第1スイッチSW1aをオフすると共に、第2スイッチSW2aをオンして(図4(C))、電池2aをバイパスする。
その後、制御部6は、充電終止電圧をVc2=4.1Vに変更する。次に、2番目に劣化している電池2bが、電池2cよりも早く充電終止電圧Vc2=4.1Vに達する。このため、上述した動作によれば、制御部6は、次に、電池2bに対応する第1スイッチSW1bをオフすると共に、第2スイッチSW2bをオンして(図4(D))、電池2bをバイパスする。
その後、制御部6は、充電終止電圧をVc3=4.2Vに変更する。次に、最も劣化していない電池2cが、充電終止電圧Vc3=4.2Vに達する。上述した動作によれば、制御部6は、全てのスイッチSW1a〜SW1c、SW2a〜SW2cをオフして(図4(A))、充電を停止する。
次に、上述した構成の電池システム1の放電時の動作について図3及び図4を参照して説明する。図3は、図1に示す制御部6の放電処理手順を示すフローチャートである。
制御部6は、放電命令を受信すると、図3に示す放電処理を開始する。まず、制御部6は、電池2a〜2cのバイパス数をカウントするための変数mを1(初期値)にセットする(ステップS20)。
次に、制御部6は、図4(A)に示すように、全第1スイッチSW1a〜SW1c、全第2スイッチSW2a〜SW2cをオフにする(ステップS21)。その後、制御部6は、図4(B)に示すように、全第1スイッチSW1a〜SW1cをオンにして(ステップS22)、全電池2a〜2cを直列接続する。次に、制御部6は、変数mに応じた設定値Vdmに放電終止電圧を設定する(ステップS23)。
本実施形態では、m=1(バイパス数が0)の場合、制御部6は、放電終止電圧を設定値Vd1=2.8Vに設定する。制御部6は、バイパス数が増加する毎に、0.1Vずつ減少させた放電終止電圧に変更する。即ち、m=2になると、放電終止電圧が設定値Vd2=2.7Vに変更され、m=3になると放電終止電圧が設定値Vd3=2.6Vに変更される。
その後、制御部6は、電池2a〜2cの放電を開始する(ステップS24)。次に、制御部6は、各電圧計測部5a〜5cにより計測された電池2a〜2cの両端電圧を取り込み、ステップS23で設定した放電終止電圧と比較する(ステップS25)。制御部6は、比較した結果、接続状態の電池2a〜2cのうち放電終止電圧に達した電池2a〜2cがなければ(ステップS25でN)、ステップS23に戻る。
これに対して、制御部6は、比較した結果、ステップS23で設定した放電終止電圧に達した電池2a〜2cがあれば(ステップS25でY)、全電池2a〜2cが放電終止電圧に達したか否かを判定する(ステップS26)。全電池2a〜2cが放電終止電圧に達してなければ(ステップS26でN)、制御部6は、ステップS25で放電終止電圧に達したと判定された電池2a〜2cをバイパスさせる(ステップS27)。
詳しくは、ステップS27において、制御部6は、放電終止電圧に達した電池2a〜2cに対応する第1スイッチSW1a〜SW1cをオフすると共に、放電終止電圧に達した電圧2a〜2cに対応する第2スイッチSW2a〜2cをオンする。これにより、放電終止電圧に達したと判定された電池2a〜2cが非接続状態となる。その後、制御部6は、mをインクリメントして(ステップS28)、ステップS23に戻る。
一方、全電池2a〜2cが放電終止電圧に達したと判定すると(ステップS26でY)、制御部6は、放電を停止する(ステップS29)。その後、制御部6は、全第1スイッチSW1a〜SW1c、全第2スイッチSW2a〜SW2cをオフした後(ステップS30)、全第1スイッチSW1a〜SW1cをオンして(ステップS31)、処理を終止する。
電池2a〜2cを同じ電流で放電しても劣化が進んだ電池2a〜2cほど放電時の両端電圧の下降率が高く、放電終止電圧に早く達する。例えば、電池2c、2b、2aの順に劣化していた場合、一番劣化している電池2aが最初に放電終止電圧Vd1=2.8Vに達成する。このため、上述した動作によれば、制御部6は、最初に、電池2aに対応する第1スイッチSW1aをオフすると共に、第2スイッチSW2aをオンして(図4(C))、電池2aをバイパスする。
その後、制御部6は、放電終止電圧をVd2=2.7Vに変更する。次に、2番目に劣化している電池2bが、電池2cよりも早く放電終止電圧Vd2=2.7Vに達する。このため、上述した動作によれば、制御部6は、次に、電池2bに対応する第1スイッチSW1bをオフすると共に、第2スイッチSW2bをオンして(図4(D))、電池2bをバイパスする。
その後、制御部6は、放電終止電圧Vd3=2.6Vに変更する。次に、最も劣化していない電池2cが、放電終止電圧Vd3=2.6Vに達する。上述した動作によれば、制御部6は、全てのスイッチSW1a〜SW1c、SW2a〜SW2cをオフして(図4(A))、充電を停止する。
充電終止電圧を低く設定するほど、電池2a〜2cの劣化を抑制できるが、放電深度(DOD)が浅くなるため、電池容量を使いきらない制御となる。一方、充電終止電圧を高く設定するほど、電池2a〜2cの劣化を抑制できなくなるが、DODが深くなるため、電池容量を使いきる制御となる。上述した実施形態によれば、制御部6は、劣化が進んでいる電池2a〜2cほど充電終止電圧が低くなるように、充電終止電圧を変更する。
これにより、劣化が進んでいる電池2a〜2cほどDODを浅くして、劣化を抑制することができ、複数の電池2a〜2cの劣化のバラツキを抑制できる。また、劣化が進んでいない電池2a〜2cほどDODを深くして、電池容量を有効に使いきる制御にすることができる。
また、放電終止電圧を高く設定するほど、電池2a〜2cの劣化を抑制できるが、DODが浅くなるため、電池容量を使いきらない制御となる。一方、放電終止電圧を低く設定するほど、電池2a〜2cの劣化を抑制できなくなるが、DODが深くなるため、電池容量を使いきる制御となる。上述した実施形態によれば、制御部6は、劣化が進んでいる電池2a〜2cほど放電終止電圧が高くなるように、放電終止電圧を変更する。
これにより、充電時と同様に、劣化が進んでいる電池2a〜2cほどDODを浅くして、劣化を抑制することができ、複数の電池2a〜2cの劣化のバラツキを抑制できる。また、劣化が進んでいない電池2a〜2cほどDODを深くして、電池容量を有効に使いきる制御にすることができる。
また、上述した実施形態によれば、制御部6は、充電終止電圧及び放電終止電圧の双方を変更している。これにより、充電終止電圧−放電終止電圧間の範囲の変化幅を大きくすることができ、劣化の進んだ電池2a〜2cの劣化抑制効果をより一層大きく、また劣化の進んでいない電池2a〜2cの電池容量をより一層有効に利用できる。
また、上述した実施形態によれば、制御部6は、複数の電池2a〜2cのうち非接続状態に切り替えられた電池2a〜2cの数(バイパス数)に応じて充電終止電圧及び放電終止電圧を変更している。これにより、電池2a〜2cの劣化状態を検出しなくても、劣化が進んでいる電池2a〜2cのDODを低くすることができる。
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。その他、上述した実施形態における各構成要素の材質、形状、寸法、数、配置箇所、等は本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。
上述した実施形態によれば、制御部6は、充電終止電圧及び放電終止電圧の双方を変更していたが、これに限ったものではない。制御部6は、充電終止電圧又は放電終止電圧の何れか一方のみを変更するようにしてもよい。
また、上述した実施形態によれば、制御部6は、複数の電池2a〜2cの全ての充電終止電圧又は放電終止電圧が異なるように変更していたが、これに限ったものではない。全ての電池2a〜2cの充電終止電圧又は放電終止電圧が異なる必要はない。例えば、一番劣化している電池2aの充電終止電圧又は放電終止電圧を、他の電池2b、2c(劣化していない電池)の充電終止電圧又は放電終止電圧よりも低く又は高くするようにしてもよい。
具体的には、制御部6は、上述した実施形態と同様に、電池2a〜2cのバイパス数が1(n=1)のとき、充電終止電圧を4.0V、放電終止電圧を2.8Vに設定し、電池2a〜2cのバイパス数2〜3のとき充電終止電圧を4.2V、放電終止電圧を2.6Vに設定するようにしてもよい。
また、上述した実施形態によれば、切替部4a〜4cとしては、2つの第1スイッチSW1a〜SW1c、第2スイッチSW2a〜SW2cとから構成されていたが、これに限ったものではない。切替部4a〜4cとしては、電池2a〜2cと、電池2a〜2cに並列接続されたバイパス回路と、の何れかを選択する切替スイッチから構成されていてもよい。
ここで、上述した本発明に係る電池制御ユニット及び電池システムの実施形態の特徴をそれぞれ以下[1]〜[5]に簡潔に纏めて列記する。
[1]
直列に配置された複数の電池(2a〜2c)毎に設けられ、対応する前記電池(2a〜2c)が他の前記電池(2a〜2c)と直列接続された接続状態と、対応する前記電池(2a〜2c)が他の前記電池(2a〜2c)との直列接続から切り離された非接続状態と、に切り替える切替部(4a〜4c)と、
充電時に充電終止電圧、又は、放電時に放電終止電圧に達したと判定した前記電池(2a〜2c)に対応する前記切替部(4a〜4c)を前記非接続状態に制御する制御部(6)と、を備え、
前記制御部(6)は、劣化が進んでいる前記電池(2a〜2c)の前記充電終止電圧が、劣化が進んでいない前記電池(2a〜2c)の前記充電終止電圧よりも低くなるように、前記充電終止電圧を変更する、又は、劣化が進んでいる前記電池(2a〜2c)の前記放電終止電圧が、劣化が進んでいない前記電池(2a〜2c)の前記放電終止電圧よりも高くなるように、前記放電終止電圧を変更する、
電池制御ユニット(3)。
[2]
[1]に記載の電池制御ユニット(3)において、
前記制御部(6)は、劣化が進んでいる前記電池(2a〜2c)の前記充電終止電圧−前記放電終止電圧の範囲が、劣化が進んでいない前記電池(2a〜2c)の前記充電終止電圧−前記放電終止電圧の範囲よりも狭くなるように、前記充電終止電圧又は前記放電終止電圧を変更する、
電池制御ユニット(3)。
[3]
[1]又は[2]に記載の電池制御ユニット(3)において、
前記制御部(6)は、前記複数の電池(2a〜2c)のうち前記非接続状態に切り替えられた前記電池(2a〜2c)の数に応じて前記充電終止電圧又は前記放電終止電圧を変更する、
電池制御ユニット(3)。
[4]
[1]〜[3]何れか1に記載の電池制御ユニット(3)において、
前記制御部(6)は、前記充電終止電圧及び前記放電終止電圧の双方を変更する、
電池制御ユニット(3)。
[5]
複数の電池(2a〜2c)と、
請求項1〜4何れか1項に記載の電池制御ユニット(3)と、を備えた、
電池システム(1)。
1 電池システム
2a〜2c 電池
3 電池制御ユニット
4a〜4c 切替部
6 制御部

Claims (4)

  1. 直列に配置された複数の電池毎に設けられ、対応する前記電池が他の前記電池と直列接続された接続状態と、対応する前記電池が他の前記電池との直列接続から切り離された非接続状態と、に切り替える切替部と、
    充電時に充電終止電圧、又は、放電時に放電終止電圧に達したと判定した前記電池に対応する前記切替部を前記非接続状態に制御する制御部と、を備え、
    前記制御部は、劣化が進んでいる前記電池の前記充電終止電圧が、劣化が進んでいない前記電池の前記充電終止電圧よりも低くなるように、前記充電終止電圧を変更する、又は、劣化が進んでいる前記電池の前記放電終止電圧が、劣化が進んでいない前記電池の前記放電終止電圧よりも高くなるように、前記放電終止電圧を変更
    前記制御部は、前記複数の電池のうち前記非接続状態に切り替えられた前記電池の数に応じて前記充電終止電圧又は前記放電終止電圧を変更する、
    電池制御ユニット。
  2. 請求項1に記載の電池制御ユニットにおいて、
    前記制御部は、劣化が進んでいる前記電池の前記充電終止電圧−前記放電終止電圧の範囲が、劣化が進んでいない前記電池の前記充電終止電圧−前記放電終止電圧の範囲よりも狭くなるように、前記充電終止電圧又は前記放電終止電圧を変更する、
    電池制御ユニット。
  3. 請求項1又は2に記載の電池制御ユニットにおいて、
    前記制御部は、前記充電終止電圧及び前記放電終止電圧の双方を変更する、
    電池制御ユニット。
  4. 複数の電池と、
    請求項1〜何れか1項に記載の電池制御ユニットと、を備えた、
    電池システム。
JP2019072038A 2019-04-04 2019-04-04 電池制御ユニット及び電池システム Active JP6970136B2 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019072038A JP6970136B2 (ja) 2019-04-04 2019-04-04 電池制御ユニット及び電池システム
CN202010122597.2A CN111791751B (zh) 2019-04-04 2020-02-27 电池控制单元和电池系统
US16/808,368 US11277012B2 (en) 2019-04-04 2020-03-04 Battery control unit and battery system
DE102020202770.6A DE102020202770A1 (de) 2019-04-04 2020-03-04 Batteriesteuereinheit und Batteriesystem

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019072038A JP6970136B2 (ja) 2019-04-04 2019-04-04 電池制御ユニット及び電池システム

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2020171164A JP2020171164A (ja) 2020-10-15
JP6970136B2 true JP6970136B2 (ja) 2021-11-24

Family

ID=72518204

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019072038A Active JP6970136B2 (ja) 2019-04-04 2019-04-04 電池制御ユニット及び電池システム

Country Status (4)

Country Link
US (1) US11277012B2 (ja)
JP (1) JP6970136B2 (ja)
CN (1) CN111791751B (ja)
DE (1) DE102020202770A1 (ja)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7096193B2 (ja) * 2019-04-04 2022-07-05 矢崎総業株式会社 電池制御ユニット及び電池システム
US11722026B2 (en) 2019-04-23 2023-08-08 Dpm Technologies Inc. Fault tolerant rotating electric machine
JP7100002B2 (ja) * 2019-09-10 2022-07-12 矢崎総業株式会社 電池制御ユニットおよび電池システム
JP7051776B2 (ja) * 2019-09-30 2022-04-11 矢崎総業株式会社 電池制御ユニットおよび電池システム
WO2021077271A1 (zh) * 2019-10-21 2021-04-29 宁德新能源科技有限公司 充电方法、电子装置以及存储介质
CA3217299A1 (en) * 2021-05-04 2022-11-10 Tung Nguyen Battery control systems and methods
EP4324089A1 (en) 2021-05-13 2024-02-21 Exro Technologies Inc. Method and apparatus to drive coils of a multiphase electric machine

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3419115B2 (ja) * 1994-11-11 2003-06-23 日産自動車株式会社 組電池の充放電保護装置
JP2002272010A (ja) * 2001-03-08 2002-09-20 Kyushu Electric Power Co Inc 直列接続の電池群の充放電回路
JP4126167B2 (ja) * 2001-09-13 2008-07-30 三菱重工業株式会社 直列接続の電池群の充放電回路
JP2003158827A (ja) * 2001-11-15 2003-05-30 Matsushita Electric Works Ltd リチウムイオン電池の充電方法および充電装置ならびに放電制御装置
JP4108339B2 (ja) * 2002-01-23 2008-06-25 株式会社Nttファシリティーズ リチウムイオン二次電池の充電方法及び装置
JP2004015924A (ja) * 2002-06-07 2004-01-15 Nissan Motor Co Ltd 組電池制御装置および制御システム
JP3999580B2 (ja) * 2002-06-19 2007-10-31 日産自動車株式会社 組電池の充放電制御装置および充放電制御方法
JP3904579B2 (ja) * 2004-12-03 2007-04-11 ローム株式会社 電源装置およびそれを用いた発光装置、電子機器
CN101051699A (zh) * 2006-04-05 2007-10-10 上海云骅电子科技有限公司 具有电池容量修复功能的充电方法及用该方法的充电装置
KR100723395B1 (ko) * 2006-05-16 2007-05-30 삼성에스디아이 주식회사 연료전지의 회로연결 제어시스템 및 구동방법
JP5008950B2 (ja) * 2006-11-08 2012-08-22 パナソニック株式会社 充電システム、電池パック、及びその充電方法
JP5301657B2 (ja) 2009-03-27 2013-09-25 株式会社日立製作所 蓄電装置
JP4821891B2 (ja) * 2009-07-01 2011-11-24 トヨタ自動車株式会社 電池制御システム及び車両
WO2013001683A1 (ja) * 2011-06-28 2013-01-03 パナソニック株式会社 電圧計測用マルチプレクサおよびそれを備えた電圧計測器
JP6214131B2 (ja) * 2012-02-21 2017-10-18 株式会社Nttファシリティーズ 組電池充電システムおよび組電池充電方法
WO2015132891A1 (ja) * 2014-03-05 2015-09-11 株式会社日立製作所 二次電池モジュール
CN106611888B (zh) 2015-10-22 2019-01-11 松下知识产权经营株式会社 蓄电系统以及蓄电系统的控制方法
CN107482760B (zh) * 2016-06-08 2020-06-30 光宝电子(广州)有限公司 开关装置
JP7096193B2 (ja) * 2019-04-04 2022-07-05 矢崎総業株式会社 電池制御ユニット及び電池システム

Also Published As

Publication number Publication date
US11277012B2 (en) 2022-03-15
CN111791751B (zh) 2023-05-26
US20200321788A1 (en) 2020-10-08
JP2020171164A (ja) 2020-10-15
CN111791751A (zh) 2020-10-20
DE102020202770A1 (de) 2020-10-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6970136B2 (ja) 電池制御ユニット及び電池システム
JP7096193B2 (ja) 電池制御ユニット及び電池システム
US11081899B2 (en) Battery system
CN106374559B (zh) 串联电池组的快速充电方法及相关设备
US8928174B2 (en) Battery control apparatus, battery control method, and vehicle
US9537331B2 (en) Battery pack
JP7051776B2 (ja) 電池制御ユニットおよび電池システム
JP3389670B2 (ja) 2次電池の直列接続回路
JP7100002B2 (ja) 電池制御ユニットおよび電池システム
JP5975169B2 (ja) 充放電装置、充放電制御方法、及びプログラム
JP2013169055A (ja) 電圧バランス制御装置
US11843267B2 (en) Battery control unit and battery system
KR20160107173A (ko) 전기화학 에너지 축전지 및 밸런싱 방법
JP2013116006A (ja) 電池均等化装置および方法
JP2020022342A (ja) 電池システム
WO2019069971A1 (ja) 組電池
JP5601568B2 (ja) 電圧調整システム
JP2021045017A (ja) 電池制御ユニットおよび電池システム
JP2021083299A (ja) 電池制御ユニットおよび電池システム
TWM566405U (zh) DC synchronous charging balance system
CN210680459U (zh) 一种电池单体电压均衡装置及电动汽车
JP2021197759A (ja) 電池制御ユニット及び電池システム
JP4486918B2 (ja) 電池充電回路及び電気装置
JP2003189495A (ja) 充放電制御装置

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20200819

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20210608

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20210615

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20210726

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: 20211026

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20211028

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6970136

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350