JP7410020B2 - power system - Google Patents
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Description
本発明は、複数のバッテリのバッテリ電圧及びバッテリ電流を負荷に供給する電源システムに関する。 The present invention relates to a power supply system that supplies battery voltage and battery current of a plurality of batteries to a load.
複数のバッテリから負荷に電力を供給する電源システムが、例えば、特開2015-220772号公報、特表2016-533154号公報、特開平5-111190号公報、及び、特表2014-527689号公報に開示されている。 A power supply system that supplies power to a load from a plurality of batteries is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Publication No. 2015-220772, Japanese Patent Publication No. 2016-533154, Japanese Patent Application Publication No. 5-111190, and Japanese Patent Application Publication No. 2014-527689. Disclosed.
特開2015-220772号公報には、高出力且つ高価な第1蓄電器(メインバッテリ)と、相対的に内部抵抗値の高い廉価な複数の第2蓄電器(サブバッテリ)とを備え、サブバッテリが着脱可能な電源システムが開示されている。 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2015-220772 discloses that the sub-battery is equipped with a high-output and expensive first capacitor (main battery) and a plurality of inexpensive second capacitors (sub-batteries) with relatively high internal resistance. A removable power system is disclosed.
特表2016-533154号公報には、単一又は複数のバッテリを直列又は並列に接続することで、該バッテリから電気車両(負荷)に電力を供給することが開示されている。 Japanese Translation of PCT Publication No. 2016-533154 discloses that a single or multiple batteries are connected in series or in parallel to supply power to an electric vehicle (load) from the batteries.
特開平5-111190号公報には、複数のバッテリのうち、電圧が低下しているバッテリを、放電可能なバッテリに切り替えることが開示されている。 Japanese Unexamined Patent Publication No. 5-111190 discloses switching a battery whose voltage has decreased among a plurality of batteries to a battery that can be discharged.
特表2014-527689号公報には、着脱式のバッテリである携帯型電気エネルギー貯蔵装置を使用して電力を消費した際に、該携帯型電気エネルギー貯蔵装置を収集、充電、分配することが開示されている。 Japanese Patent Publication No. 2014-527689 discloses that when a portable electrical energy storage device, which is a removable battery, consumes power, the portable electrical energy storage device is collected, charged, and distributed. has been done.
特表2014-527689号公報の収集充電分配装置を用いて、複数のバッテリを不特定多数のユーザーに貸し出し、交換する場合、複数のバッテリの各々は、製造年月日や使用方法の違いにより、劣化状況が異なる場合がある。このような劣化状況の違いによって、バッテリの満充電の容量や内部抵抗値に差異が出てくる。 When multiple batteries are lent to an unspecified number of users and exchanged using the collection charge distribution device of Japanese Patent Application Publication No. 2014-527689, each of the multiple batteries may be damaged due to differences in manufacturing date or usage method. Deterioration conditions may vary. These differences in deterioration conditions result in differences in the fully charged capacity and internal resistance of the battery.
ここで、内部抵抗値が異なる複数のバッテリを負荷に並列に接続して、負荷に電力(バッテリ電圧及びバッテリ電流)を供給する場合、内部抵抗値が互いに異なるため、各バッテリから放電して負荷に流れるバッテリ電流が意図した通りに流れない。この結果、全てのバッテリの容量を均等に使い切ることができなくなる。 When multiple batteries with different internal resistance values are connected in parallel to the load to supply power (battery voltage and battery current) to the load, the internal resistance values are different, so each battery is discharged and the load is The battery current flowing to the battery does not flow as intended. As a result, it becomes impossible to use up the capacities of all batteries equally.
また、各バッテリ間で電圧差があると、各バッテリ間を瞬間的に大電流が流れるおそれがある。そのため、充電状態及び劣化状態の合ったバッテリを用いざるを得ない。 Furthermore, if there is a voltage difference between the batteries, there is a risk that a large current may momentarily flow between the batteries. Therefore, it is necessary to use a battery with a matching state of charge and state of deterioration.
さらに、技術の伸展に伴い、新しいバッテリに交換して用いることが望ましい。しかしながら、バッテリを交換することで、バッテリの特性(内部抵抗値、放電電圧)が変化する可能性がある。 Furthermore, as technology advances, it is desirable to replace the battery with a new one. However, replacing the battery may change the battery characteristics (internal resistance value, discharge voltage).
このように、既存の電源システムでは、負荷に対して複数のバッテリを並列に接続する場合、同じ種類のバッテリしか使用することができない。 In this way, in existing power supply systems, when a plurality of batteries are connected in parallel to a load, only the same type of batteries can be used.
本発明は、このような課題を考慮してなされたものであり、異なる種類又は異なる状態のバッテリであっても、同時に使用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。 The present invention has been made in consideration of such problems, and it is an object of the present invention to provide a power supply system that can use batteries of different types or in different states at the same time.
本発明の態様は、複数のバッテリのバッテリ電圧及びバッテリ電流を負荷に供給する電源システムであって、制御装置と、前記制御装置に要求出力値を入力する入力デバイスと、複数の前記バッテリに接続される複数の電圧電流制御デバイスと、入力側に複数の前記電圧電流制御デバイスが並列に接続され、出力側に前記負荷が接続される出力デバイスとを有する。 An aspect of the present invention is a power supply system that supplies battery voltages and battery currents of a plurality of batteries to a load, the power supply system including a control device, an input device that inputs a requested output value to the control device, and a power supply system connected to the plurality of batteries. and an output device having an input side connected to the plurality of voltage and current control devices in parallel and an output side connected to the load.
この場合、前記制御装置は、前記出力デバイスの入力側で必要とされる前記要求出力値に応じた必要電圧値及び必要電流値を決定し、複数の前記バッテリの状態及び前記必要電流値に基づいて、複数の前記電圧電流制御デバイスの各々に対する電流指令値を設定する。 In this case, the control device determines a required voltage value and a required current value according to the required output value required on the input side of the output device, and based on the states of the plurality of batteries and the required current value. Then, a current command value is set for each of the plurality of voltage and current control devices.
また、複数の前記電圧電流制御デバイスは、前記バッテリ電圧を昇降圧することにより、前記出力デバイスの入力側に出力する出力電圧を前記必要電圧値に調整すると共に、前記出力デバイスの入力側に出力する出力電流を前記電流指令値に調整する。 Further, the plurality of voltage and current control devices adjust the output voltage to be output to the input side of the output device to the required voltage value by boosting and lowering the battery voltage, and output the voltage to the input side of the output device. Adjust the output current to the current command value.
本発明によれば、複数のバッテリに接続されている複数の電圧電流制御デバイスが、制御装置で設定した必要電圧値及び電流指令値に基づいて、バッテリ電圧を昇降圧することにより、必要電圧値との差を埋めるように出力電圧を調整し、出力電流を電流指令値に調整することができる。これにより、複数のバッテリが異なる種類又は異なる状態のバッテリであっても、同時に使用することが可能となる。 According to the present invention, a plurality of voltage and current control devices connected to a plurality of batteries step up and down the battery voltage based on the required voltage value and current command value set by the control device, thereby adjusting the required voltage value. The output voltage can be adjusted to compensate for the difference, and the output current can be adjusted to the current command value. This allows multiple batteries to be used at the same time even if they are of different types or in different states.
また、複数のバッテリの容量を同時に使い切ることや、特定のバッテリの容量のみ先に使い切る等、複数のバッテリの容量を効率よく使用することが可能となる。この結果、バッテリの交換を効率よく行うことも可能となる。 Furthermore, it is possible to efficiently use the capacity of a plurality of batteries, such as by simultaneously using up the capacity of a plurality of batteries or by using up only the capacity of a specific battery first. As a result, it is also possible to replace the battery efficiently.
以下、本発明に係る電源システムについて好適な実施形態を例示し、添付の図面を参照しながら説明する。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of a power supply system according to the present invention will be illustrated and described with reference to the accompanying drawings.
[1.本実施形態の構成]
本実施形態に係る電源システム10は、図1に示すように、複数のバッテリ12、複数の電圧電流制御デバイス14、出力デバイスとしてのパワードライブユニット(PDU)16、電子制御装置(ECU)18及び入力デバイス20を有する。ECU18と、複数の電圧電流制御デバイス14及びPDU16とは、通信線22、24を介して、信号又は情報の送受信が可能である。電源システム10は、例えば、二輪車、三輪車、四輪車等の電動車両(対象物)26に適用される。[1. Configuration of this embodiment]
As shown in FIG. 1, the
複数のバッテリ12は、電動車両26に対して着脱可能な着脱式のバッテリである。具体的に、複数のバッテリ12の各々は、不図示のバッテリパックに収容されている。複数のバッテリ12は、電動車両26に対してバッテリパックを着脱することで、該電動車両26に対して着脱可能となる。なお、図1に示すバッテリ12の個数は一例であり、電源システム10では、2個以上のバッテリ12を備えていればよい。
The plurality of
複数の電圧電流制御デバイス14は、DC/DCコンバータ等の電力変換デバイスである。複数の電圧電流制御デバイス14の各々は、1次側が複数のバッテリ12のうち、いずれか1つのバッテリ12と接続され、2次側がPDU16と接続されている。従って、複数の電圧電流制御デバイス14は、PDU16に対して並列に接続されている。複数の電圧電流制御デバイス14は、1次側に接続されているバッテリ12の電圧(バッテリ電圧)を昇降圧することで、PDU16に出力する電圧(出力電圧)を所望の出力電圧値に調整すると共に、PDU16に流す電流(出力電流)を所望の出力電流値に調整する。
The plurality of voltage and
また、複数の電圧電流制御デバイス14は、1次側に接続されているバッテリ12の状態、すなわち、該バッテリ12のSOC、劣化度(SOH)、温度(電池温度)及び種類のうち、少なくとも1つを把握し、把握したバッテリ12の状態を示す情報を、通信線22を介して、ECU18に送信する。例えば、複数の電圧電流制御デバイス14は、不図示のセンサによって、バッテリ12のSOC、劣化度(SOH)又は温度を逐次検出し、通信線22を介してECU18に送信する。
Further, the plurality of voltage and
PDU16は、三相ブリッジ型のインバータを含み構成される。PDU16の入力側には、複数の電圧電流制御デバイス14が並列に接続されている。PDU16の出力側には、電源システム10の負荷である電動車両26のモータ28が接続されている。電動車両26の力行時には、複数のバッテリ12から複数の電圧電流制御デバイス14を介してPDU16に直流電力が供給される。PDU16は、直流電力を三相の交流電力に変換してモータ28に供給する。これにより、モータ28が駆動され、電動車両26を走行させることができる。一方、電動車両26の回生時には、PDU16は、モータ28が発電した交流電力を直流電力に変換する。これにより、複数の電圧電流制御デバイス14を介して複数のバッテリ12に直流電力を供給(充電)することができる。
The
入力デバイス20は、電動車両26の運転者が操作するアクセル操作部やスロットル操作部等である。例えば、モータ28の駆動によって電動車両26が走行している場合、運転者が入力デバイス20を操作することで、該入力デバイス20の操作量に応じた入力値(要求出力値)がECU18に入力される。
The
ECU18は、電動車両26の電子制御装置である。ECU18は、不図示のメモリに記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、各種の処理を行う。具体的に、ECU18は、入力デバイス20からの入力値に基づき、PDU16の入力側で必要とされ、複数の電圧電流制御デバイス14からPDU16に出力される、該入力値に応じた出力電圧値(必要電圧値)及び出力電流値(必要電流値)を決定する。また、ECU18は、複数の電圧電流制御デバイス14から通信線22を介して受信された複数のバッテリ12の状態と、必要電流値とに基づいて、複数の電圧電流制御デバイス14を昇降圧動作させる際の電流指令値を設定する。ECU18は、複数の電圧電流制御デバイス14に対して、通信線22を介して、電流指令値及び必要電圧値を送信すると共に、通信線24を介してPDU16に制御信号を送信する。
なお、前述のように、複数の電圧電流制御デバイス14は、PDU16に対して並列に接続されている。そのため、複数の電圧電流制御デバイス14の出力電圧値はPDU16の入力側の電圧値である。従って、複数の電圧電流制御デバイス14に対する必要電圧値は、同一値となる。一方、PDU16の入力側に流れる電流値は、複数の電圧電流制御デバイス14から流れる出力電流値の総和である。従って、複数の電圧電流制御デバイス14に対する必要電流値は、複数のバッテリ12の状態に応じた互いに異なる電流値となる。
Note that, as described above, the plurality of voltage and
複数の電圧電流制御デバイス14は、ECU18から通信線22を介して受信した電流指令値及び必要電圧値に基づいて、接続されているバッテリ12のバッテリ電圧を昇降圧することにより、PDU16の入力側に出力する出力電圧を必要電圧値に調整する。また、複数の電圧電流制御デバイス14は、バッテリ電圧に対する昇降圧動作によって、PDU16の入力側に出力する出力電流を電流指令値に調整する。
The plurality of voltage and
[2.本実施形態の動作]
以上のように構成される本実施形態に係る電源システム10の動作について、図2及び図3のフローチャートと、図4のタイミングチャートとを参照しながら説明する。この動作説明では、必要に応じて、図1の構成図も参照しながら説明する。ここでは、主として、電動車両26の走行時における複数の電圧電流制御デバイス14の動作(図2のステップS11~S16及び図4)とECU18の動作(図3のステップS21~S26)とについて説明する。[2. Operation of this embodiment]
The operation of the
電動車両26が走行を開始すると、図2のステップS11において、複数の電圧電流制御デバイス14は、接続されているバッテリ12の状態を取得し、取得したバッテリ12の状態を、通信線22を介してECU18に送信する。ECU18への送信後、複数の電圧電流制御デバイス14は、ECU18からの信号又は情報の受信待ちの状態となる。
When the
一方、ECU18では、図3のステップS21において、複数の電圧電流制御デバイス14から複数のバッテリ12の状態を取得する。
On the other hand, the
次のステップS22において、電動車両26の走行中、運転者が入力デバイス20を操作した場合、入力デバイス20の操作量に応じた入力値がECU18に入力される。ECU18は、入力された入力値から、モータ28の負荷要求値を算出する。
In the next step S22, when the driver operates the
ステップS23において、ECU18は、負荷要求値に基づいて、PDU16の入力側で必要とされる必要電圧値及び必要電流値を決定する。
In step S23, the
ステップS24において、ECU18は、複数のバッテリ12の状態と必要電流値とに基づいて、複数の電圧電流制御デバイス14の各々に対する電流指令値を決定する。この場合、ECU18は、複数のバッテリ12の状態に応じて、必要電流値を分配することで、互いに異なる電流値である複数の電流指令値を決定する。例えば、図1に示す電源システム10の構成において、ECU18は、必要電流値が50Aであれば、3個の電圧電流制御デバイス14の各々に対する電流指令値を、30A、15A、5Aにそれぞれ設定する(30A+15A+5A=50A)。
In step S24, the
ステップS25において、ECU18は、通信線22を介して、複数の電圧電流制御デバイス14に電流指令値及び必要電圧値を送信する。
In step S25, the
次のステップS26において、ECU18は、電動車両26の走行が終了したか否かを判定する。具体的に、ECU18は、運転者が電動車両26のメインスイッチをオフにしたかどうかを確認することで、電動車両26の走行が終了したかどうかを判定する。
In the next step S26, the
電動車両26が走行中であれば(ステップS26:NO)、ECU18は、ステップS21に戻り、ステップS21~S26の処理を再度実行する。一方、電動車両26が走行を終了すれば(ステップS26:YES)、ECU18は、図3の処理を終了する。従って、ECU18は、電動車両26の走行中、図3の処理を繰り返し実行する。
If the
一方、複数の電圧電流制御デバイス14では、図2のステップS12において、ECU18から通信線22を介して電流指令値及び必要電圧値を受信する。これにより、ステップS13において、複数の電圧電流制御デバイス14は、受信した電流指令値及び必要電圧値に基づき、接続されているバッテリ12のバッテリ電圧に対する昇降圧動作を行う。この結果、ステップS14において、出力電流は、電流指令値に調整される。
On the other hand, the plurality of voltage and
複数の電圧電流制御デバイス14は、ステップS15において、出力電圧が必要電圧値に調整されていなければ(ステップS15:NO)、ステップS14の処理を繰り返し行う。
If the output voltage is not adjusted to the required voltage value in step S15 (step S15: NO), the plurality of voltage and
図4は、複数のバッテリ12のバッテリ電圧の経時変化(破線、一点鎖線及び二点鎖線)と、必要電圧値(実線で示すVreq)との関係を図示したタイミングチャートである。この場合、複数のバッテリ12のバッテリ電圧は、時間経過に伴って低下する。複数の電圧電流制御デバイス14は、出力電圧が必要電圧値となるように、バッテリ電圧に対する昇降圧動作を行う。すなわち、全ての電圧電流制御デバイス14の出力電圧が同一の必要電圧値となるまで、出力電圧の調整が繰り返し実行される。
FIG. 4 is a timing chart illustrating the relationship between changes over time in the battery voltages of the plurality of batteries 12 (broken line, dashed-dotted line, and dashed-double-dotted line) and the required voltage value (Vreq shown by the solid line). In this case, the battery voltages of the plurality of
出力電圧が必要電圧値に調整された場合(ステップS15:YES)、ステップS16に進む。ステップS16において、複数の電圧電流制御デバイス14は、電動車両26の走行が終了したか否かを判定する。この場合、例えば、ECU18から通信線22を介して電動車両26の走行が終了した(図3のステップS26:YES)旨の通知を受けたかどうかを判定する。
When the output voltage is adjusted to the required voltage value (step S15: YES), the process advances to step S16. In step S16, the plurality of voltage and
ECU18から通知を受けていない、すなわち、電動車両26が走行中であれば(ステップS16:NO)、複数の電圧電流制御デバイス14は、ステップS11に戻り、ステップS11~S16の処理を再度実行する。一方、ECU18から通知を受け、電動車両26の走行終了を把握した場合(ステップS16:YES)、複数の電圧電流制御デバイス14は、図2の処理を終了する。従って、複数の電圧電流制御デバイス14は、電動車両26の走行中、図2の処理を繰り返し実行する。
If the notification has not been received from the
[3.本実施形態の変形例]
次に、本実施形態に係る電源システム10の変形例(電源システム30)について、図5~図10を参照しながら説明する。図5の電源システム30は、複数のバッテリ12の各々に、該バッテリ12を監視するバッテリマネージメントユニット(BMU)32が併設されている点で、図1~図4の電源システム10とは異なる。なお、変形例の電源システム30において、図1~図4の電源システム10と同じ構成要素については、同じ参照符号を付け、詳細な説明を省略する。[3. Modification of this embodiment]
Next, a modified example (power supply system 30) of the
BMU32は、バッテリ12と共にバッテリパックに内蔵される。BMU32は、不図示のセンサによってバッテリ12のSOC、劣化度及び温度を把握する。そして、BMU32は、下記の2つの算出方法のうち、いずれかの方法によって、バッテリ12の内部抵抗値を算出する。
The
BMU32は、通信線34を介して電圧電流制御デバイス14と接続されている。そこで、第1の算出方法として、BMU32は、電圧電流制御デバイス14に内蔵される不図示のスイッチング素子(DC/DCコンバータを構成するスイッチング素子)をオンにしたときのバッテリ電圧の時間変化分及びバッテリ電流の時間変化分を検出し、バッテリ電圧の時間変化分と、バッテリ電流の時間変化分との比から、内部抵抗値を算出する(内部抵抗値=(バッテリ電圧の時間変化分)/(バッテリ電流の時間変化分))。
また、BMU32は、バッテリ12の状態とバッテリ12の内部抵抗値との関係を示すマップ36を備えてもよい。具体的に、マップ36は、図6~図8に示すように、バッテリ12の状態(劣化度(SOH)、SOC又は温度(電池温度))を横軸とし、内部抵抗値を縦軸としたときのバッテリ12の状態と内部抵抗値との関係をバッテリ12の種類毎(実線、破線、一点鎖線)に格納したものである。そこで、第2の算出方法として、BMU32は、バッテリ12の状態を把握した後に、マップ36を参照して、該バッテリ12の状態に応じた内部抵抗値を求める。なお、マップ36は、BMU32での必須の構成要素ではないことに留意する。また、マップ36は、図6~図8のマップのうち、少なくとも1つのマップを備えていればよい。
Further, the
このように求められた内部抵抗値や、バッテリ12の状態は、通信線34、電圧電流制御デバイス14及び通信線22を介して、ECU18に送信される。
The internal resistance value and the state of the
以上のように構成される変形例の電源システム30の動作について、図9及び図10のフローチャートを参照しながら説明する。なお、変形例の電源システム30の動作において、図1~図4に示す電源システム10と同様の動作については、説明を省略するか、又は、簡略化して説明する。
The operation of the modified
図9のステップS31において、運転者は、電動車両26のメインスイッチをオンにする。この場合、例えば、ECU18がメインスイッチのオンを認識し、その認識結果を通信線22、複数の電圧電流制御デバイス14及び通信線34を介して、複数のBMU32の各々に通知することで、BMU32は、メインスイッチのオンを把握することができる。
In step S31 of FIG. 9, the driver turns on the main switch of the
ステップS32、S33において、BMU32は、上述の第1の算出方法又は第2の算出方法によって内部抵抗値を算出する。
In steps S32 and S33, the
第1の算出方法の場合、BMU32は、ステップS32において、通信線34を介して電圧電流制御デバイス14のスイッチング素子をオンにし、バッテリ電圧の時間変化分とバッテリ電流の時間変化分とを検出する。また、BMU32は、不図示のセンサを用いてバッテリ12の状態(SOC、劣化度、電池温度)を把握する。次に、BMU32は、ステップS33において、バッテリ電圧の時間変化分とバッテリ電流の時間変化分との比から、バッテリ12の内部抵抗値を算出する。
In the case of the first calculation method, the
一方、第2の算出方法の場合、BMU32は、ステップS32において、バッテリ12の状態を把握し、ステップS33において、図6~図8のいずれかのマップ36を参照して、バッテリ12の状態(SOC、劣化度、電池温度、種類)に応じた内部抵抗値を決定する。
On the other hand, in the case of the second calculation method, the
これにより、ステップS34において、BMU32は、バッテリ12の状態と内部抵抗値とを通信線34を介して電圧電流制御デバイス14に送信する。電圧電流制御デバイス14への送信後、BMU32は、電圧電流制御デバイス14からの信号又は情報の受信待ちの状態となる。
Thereby, in step S34, the
この結果、電圧電流制御デバイス14は、図2のステップS11において、BMU32からバッテリ12の状態及び内部抵抗値を取得し、取得したバッテリ12の状態及び内部抵抗値を、通信線22を介してECU18に送信する。ECU18への送信後、電圧電流制御デバイス14は、ECU18からの信号又は情報の受信待ちの状態となる。
As a result, the voltage and
ECU18は、図3のステップS21、S22の処理を順次行う。但し、ステップS21では、複数の電圧電流制御デバイス14から複数のバッテリ12の状態及び内部抵抗値を取得する。
The
そして、ECU18は、図3のステップS23、S24に代えて、図10のステップS27の処理を実行する。ステップS27において、ECU18は、複数のバッテリ12の内部抵抗値の逆数に応じて、必要電流値を比例配分することで、複数の電圧電流制御デバイス14の各々に対する電流指令値を設定する。従って、内部抵抗値の高いバッテリ12に対する電流指令値は相対的に小さくなり、一方で、内部抵抗値の低いバッテリ12に対する電流指令値は相対的に大きくなる。なお、ステップS27において、ECU18は、複数のバッテリ12のSOCを考慮して、設定した複数の電流指令値を補正してもよい。
Then, the
ステップS27後、ECU18は、図3のステップS25に進み、通信線22を介して、複数の電圧電流制御デバイス14に対して、電流指令値及び必要電圧値を出力する。
After step S27, the
これにより、複数の電圧電流制御デバイス14では、図2のステップS12以降の処理が実行される。なお、ステップS14で出力電流を電流指令値に調整する場合、図9のステップS35において、BMU32は、電圧電流制御デバイス14から通信線34を介して電流指令値を受信する。BMU32は、受信した電流指令値に応じたバッテリ電流をバッテリ12から流す。
As a result, the plurality of voltage and
そして、次のステップS36、S37において、BMU32は、ステップS32、S33と同様に、第1の算出方法又は第2の算出方法によって内部抵抗値を算出する。
Then, in the next steps S36 and S37, the
すなわち、第1の算出方法の場合、BMU32は、ステップS36において、バッテリ電圧の時間変化分とバッテリ電流の時間変化分とを検出すると共に、バッテリ12の状態を把握する。ステップS37において、BMU32は、バッテリ電圧の時間変化分とバッテリ電流の時間変化分との比から、バッテリ12の内部抵抗値を算出する。第2の算出方法の場合、BMU32は、ステップS36において、バッテリ12の状態を把握し、ステップS37において、図6~図8のいずれかのマップ36を参照して、バッテリ12の状態に応じた内部抵抗値を決定する。
That is, in the case of the first calculation method, the
ステップS38において、複数のBMU32は、電動車両26の走行が終了して、メインスイッチがオフになったか否かを判定する。この場合、ECU18から通信線22、電圧電流制御デバイス14及び通信線34を介して、電動車両26の走行が終了した(図3のステップS26:YES)旨の通知を受けたかどうかを判定する。
In step S38, the plurality of
上記の通知を受けていない、すなわち、電動車両26が走行中であれば(ステップS38:NO)、複数のBMU32は、ステップS34に戻り、電圧電流制御デバイス14にバッテリ12の状態及び内部抵抗値を送信した後、ステップS35~S38の処理を再度実行する。一方、上記の通知を受け、電動車両26の走行終了を把握した場合(ステップS38:YES)、複数のBMU32は、図9の処理を終了する。従って、複数のBMU32は、電動車両26の走行中、図9のステップS34~S38の処理を繰り返し実行する。
If the above notification has not been received, that is, if the
[4.本実施形態の効果]
以上説明したように、本実施形態に係る電源システム10、30は、複数のバッテリ12のバッテリ電圧及びバッテリ電流をモータ(負荷)28に供給する電源システム10、30であって、ECU(電子制御装置)18と、ECU18に入力値(要求出力値)を入力する入力デバイス20と、複数のバッテリ12に接続される複数の電圧電流制御デバイス14と、入力側に複数の電圧電流制御デバイス14が並列に接続され、出力側にモータ28が接続されるPDU(出力デバイス)16とを有する。[4. Effects of this embodiment]
As described above, the
ECU18は、PDU16の入力側で必要とされる入力値に応じた必要電圧値及び必要電流値を決定し、複数のバッテリ12の状態及び必要電流値に基づいて、複数の電圧電流制御デバイス14の各々に対する電流指令値を設定する。複数の電圧電流制御デバイス14は、バッテリ電圧を昇降圧することにより、PDU16の入力側に出力する出力電圧を必要電圧値に調整すると共に、PDU16の入力側に出力する出力電流を電流指令値に調整する。
The
これにより、複数のバッテリ12に接続されている複数の電圧電流制御デバイス14が、ECU18で設定した必要電圧値及び電流指令値に基づいて、バッテリ電圧を昇降圧することにより、必要電圧値との差を埋めるように出力電圧を調整し、出力電流を電流指令値に調整することができる。これにより、複数のバッテリ12が異なる種類又は異なる状態のバッテリであっても、同時に使用することが可能となる。
As a result, the plurality of voltage and
また、複数のバッテリ12の容量を同時に使い切ることや、特定のバッテリ12の容量のみ先に使い切る等、複数のバッテリ12の容量を効率よく使用することが可能となる。この結果、バッテリ12の交換を効率よく行うことも可能となる。
Furthermore, it is possible to efficiently use the capacity of the plurality of
また、複数のバッテリ12は、電源システム10が適用される電動車両26(対象物)に対して着脱可能なバッテリ12であるため、状態が様々に異なる複数の着脱式のバッテリ12を同時に使用することが可能となる。
Further, since the plurality of
また、従来は、例えば、4個の着脱式のバッテリ12を搭載した電動車両26において、全てのバッテリ12の容量を平均的に使うと、同じ容量となるため、全てのバッテリ12を交換する必要があった。これに対して、本実施形態では、2個のバッテリ12の容量を先に使いきるように複数の電圧電流制御デバイス14を制御することで、残りの2個のバッテリ12の容量を100%としつつ、容量を使い切った2個のバッテリ12だけ交換すればよい。この結果、交換後は、全てのバッテリ12の容量が100%であるため、交換作業の軽減化を図ることができる。
Furthermore, conventionally, for example, in an
さらに、複数のバッテリ12の状態は、該バッテリ12のSOC、劣化度、温度及び種類のうち、少なくとも1つである。これにより、SOC、劣化度、温度又は種類が異なることで、内部抵抗値が相違し、又は、電圧降下に差のある複数のバッテリ12の容量を効率よく利用することができる。
Further, the state of the plurality of
また、複数の電圧電流制御デバイス14は、自デバイスに接続されているバッテリ12の状態を監視し、監視したバッテリ12の状態をECU18に出力し、ECU18は、入力された複数のバッテリ12の状態と必要電流値とに基づいて、複数の電圧電流制御デバイス14の各々に対する電流指令値を設定する。これにより、個々のバッテリ12の状態に応じて電流指令値を適切に設定することができるので、個々のバッテリ12の容量を一層効率よく利用することができる。
Further, the plurality of voltage and
さらに、必要電流値は、入力値に応じた、複数の電圧電流制御デバイス14からPDU16の入力側に流れ込む出力電流の合計であり、ECU18は、複数のバッテリ12の状態を考慮して必要電流値を分配することで、複数の電圧電流制御デバイス14の各々に対する電流指令値を設定する。これにより、複数のバッテリ12の状態に応じて電流指令値が適切に設定されるので、個々のバッテリ12の容量をより効率よく利用することができる。
Further, the required current value is the sum of output currents flowing from the plurality of voltage and
具体的に、電源システム30は、複数のバッテリ12に併設され、併設されるバッテリ12を監視するBMU(バッテリマネージメントユニット)32をさらに有する。複数のBMU32は、併設されるバッテリ12の内部抵抗値を算出し、算出した内部抵抗値をECU18に出力する。ECU18は、入力された複数の内部抵抗値に応じて、必要電流値を比例配分することで、複数の電圧電流制御デバイス14の各々に対する電流指令値を設定する。これにより、簡単且つ効率よく複数の電圧電流制御デバイス14に対する電流指令値を設定することができる。
Specifically, the
この場合、複数のBMU32は、併設されるバッテリ12のSOCを検出し、検出したSOCをECU18に出力し、ECU18は、入力された複数のSOCを考慮して、設定した複数の電流指令値を補正してもよい。これにより、SOCの大きなバッテリ12に対して、より多くのバッテリ電流を流すように電流指令値を設定することができる。
In this case, the plurality of
あるいは、複数のBMU32は、併設されるバッテリ12の内部抵抗値と該バッテリ12の劣化度、SOC又は温度との関係を示すマップ36を備え、少なくとも電源システム30が起動する際、バッテリ12の劣化度、SOC又は温度を検出し、マップ36を参照して、検出した劣化度、SOC又は温度に応じた内部抵抗値を特定すればよい。これにより、内部抵抗値を簡単且つ容易に算出して、電流指令値を設定することができる。
Alternatively, the plurality of
なお、本発明は、上述の実施形態に限らず、この明細書の記載内容に基づき、種々の構成を採り得ることは勿論である。 It goes without saying that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and can take various configurations based on the contents of this specification.
Claims (3)
制御装置と、前記制御装置に要求出力値を入力する入力デバイスと、複数の前記バッテリに接続される複数の電圧電流制御デバイスと、入力側に複数の前記電圧電流制御デバイスが並列に接続され、出力側に前記負荷が接続される出力デバイスと、複数の前記バッテリに併設され、併設される前記バッテリを監視するバッテリマネージメントユニットとを有し、
複数の前記バッテリマネージメントユニットは、併設される前記バッテリのSOCを検出し、且つ、前記バッテリの内部抵抗値を算出し、検出した前記SOC及び算出した前記内部抵抗値を前記制御装置に出力し、
前記制御装置は、前記出力デバイスの入力側で必要とされる前記要求出力値に応じた必要電圧値及び必要電流値を決定し、入力された複数の前記バッテリの前記内部抵抗値に応じて前記必要電流値を比例配分することで、複数の前記電圧電流制御デバイスの各々に対する電流指令値を設定し、入力された複数の前記SOCを考慮して、設定した複数の前記電流指令値を補正し、
前記必要電流値は、前記要求出力値に応じた、複数の前記電圧電流制御デバイスから前記出力デバイスの入力側に流れ込む出力電流の合計であり、
複数の前記電圧電流制御デバイスは、前記バッテリ電圧を昇降圧することにより、前記出力デバイスの入力側に出力する出力電圧を前記必要電圧値に調整すると共に、前記出力デバイスの入力側に出力する前記出力電流を前記電流指令値に調整する、電源システム。 A power supply system that supplies battery voltage and battery current of a plurality of batteries to a load, the power supply system comprising:
a control device, an input device for inputting a required output value to the control device, a plurality of voltage and current control devices connected to the plurality of batteries, and a plurality of the voltage and current control devices connected in parallel to the input side, It has an output device to which the load is connected to the output side, and a battery management unit that is installed alongside the plurality of batteries and monitors the batteries that are installed together,
The plurality of battery management units detect the SOC of the batteries installed in parallel , calculate the internal resistance value of the battery , and output the detected SOC and the calculated internal resistance value to the control device,
The control device determines a necessary voltage value and a necessary current value according to the required output value required on the input side of the output device, and determines the necessary voltage value and necessary current value according to the input internal resistance values of the plurality of batteries. By proportionally distributing the required current value, a current command value for each of the plurality of voltage and current control devices is set, and the plurality of set current command values are corrected in consideration of the plurality of inputted SOCs. ,
The required current value is the sum of output currents flowing from the plurality of voltage and current control devices to the input side of the output device according to the required output value,
The plurality of voltage and current control devices adjust the output voltage output to the input side of the output device to the required voltage value by increasing and decreasing the battery voltage, and the output voltage output to the input side of the output device . A power supply system that adjusts current to the current command value.
複数の前記バッテリは、前記電源システムが適用される対象物に対して着脱可能なバッテリである、電源システム。 The power supply system according to claim 1,
A power supply system, wherein the plurality of batteries are batteries that are detachable from an object to which the power supply system is applied.
複数の前記バッテリマネージメントユニットは、併設される前記バッテリの前記内部抵抗値と該バッテリの劣化度、SOC又は温度との関係を示すマップを備え、少なくとも前記電源システムが起動する際、前記バッテリの劣化度、SOC又は温度を検出し、前記マップを参照して、検出した前記劣化度、前記SOC又は前記温度に応じた前記内部抵抗値を特定する、電源システム。 The power supply system according to claim 1 or 2 ,
The plurality of battery management units are provided with a map showing the relationship between the internal resistance value of the batteries installed in parallel, the degree of deterioration of the battery, SOC, or temperature, and at least when the power supply system is started, the battery management units are configured to detect the deterioration of the battery. The power supply system detects the degree of deterioration, the SOC, or the temperature, and specifies the internal resistance value according to the detected degree of deterioration, the SOC, or the temperature by referring to the map.
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