JPWO2011102241A1 - セル容量調整装置 - Google Patents

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Abstract

複数のセル111〜116を直列接続して構成された組電池101を主電源とする電動機器の動作休止中に組電池101のセル間の残容量ばらつきを低減するためのセル容量調整装置である。複数のセル111〜116から、セル容量調整目標電圧以上の電圧値を有する1つまたは複数個のセルを選択する。選択したセルにより、電動機器の動作休止中にも稼動する間欠稼動ユニット105を間欠稼動する。当該間欠稼動を繰返すことで、選択したセルの電圧値を下げていくことにより、組電池101の電池蓄電エネルギーを無駄に放電することなく、セル間の残容量ばらつきを低減する。

Description

本発明はセル容量調整装置に関し、特に、複数のセルで構成される組電池のセル間の容量調整を行うための装置に関する。
複数のセルで構成される組電池では、従来、セル間の残容量ばらつきに起因する過放電および過充電の発生を防止するために、各セルのばらつきに応じて容量調整を行ない、容量を均一化する技術が知られている(例えば、特許文献1参照)。
この技術においては、組電池を構成する複数のセルごとに放電回路を設け、残容量が高いセルについて放電させることにより、当該セルの残容量を、残容量が低いセルに合わせるようにして、残容量を均一に調整するようにしている。
特許第3709766号公報
しかしながら、上記の従来技術では、相対的に残容量が高いセルを放電抵抗へ放電させて熱に変えることにより、当該セルの残容量を、残容量の低いセルの値に収束させるものであるため、貴重な電池蓄電エネルギーの損失が生じてしまうという欠点があった。
本発明は、かかる問題点を解決するためになされたものであり、電池蓄電エネルギーを有効に活用しながら、セル間の残容量ばらつきを低減することが可能なセル容量調整装置を得ることを目的とする。
この発明は、複数のセルを直列接続して構成された組電池を主電源とする電動機器の動作休止中に該組電池のセル間の残容量ばらつきを低減するセル容量調整装置であって、セル容量調整目標電圧を設定するセル容量目標値設定手段と、前記組電池の各セルの開放電圧を検出し、前記セル容量調整目標電圧以上の電圧値のセルの中から所定個のセルを選択するセル選択手段と、前記セル選択手段によって選択されたセルを該電動機器の動作休止中にも稼動するユニットへ接続し、当該セルから前記ユニットへ電力を供給するセル接続スイッチ手段と、所定期間ごとに前記セル接続スイッチ手段のONとOFFとを繰り返すことで、前記ユニットを間欠稼動させる間欠稼動制御手段とを備え、該電動機器が動作を休止している間に全てのセルの電圧値が前記セル容量調整目標電圧以下となるまで前記ユニットの間欠稼動を繰返すことを特徴とするセル容量調整装置である。
この発明は、複数のセルを直列接続して構成された組電池を主電源とする電動機器の動作休止中に該組電池のセル間の残容量ばらつきを低減するセル容量調整装置であって、セル容量調整目標電圧を設定するセル容量目標値設定手段と、前記組電池の各セルの開放電圧を検出し、前記セル容量調整目標電圧以上の電圧値のセルの中から所定個のセルを選択するセル選択手段と、前記セル選択手段によって選択されたセルを該電動機器の動作休止中にも稼動するユニットへ接続し、当該セルから前記ユニットへ電力を供給するセル接続スイッチ手段と、所定期間ごとに前記セル接続スイッチ手段のONとOFFとを繰り返すことで、前記ユニットを間欠稼動させる間欠稼動制御手段とを備え、該電動機器が動作を休止している間に全てのセルの電圧値が前記セル容量調整目標電圧以下となるまで前記ユニットの間欠稼動を繰返すことを特徴とするセル容量調整装置である。当該間欠稼働により、電池蓄電エネルギーを有効に活用しながら、セル間の残容量ばらつきを低減する。
本発明の実施の形態1および2に係るセル容量調整装置の構成を示す構成図である。 本発明の実施の形態1に係るセル容量調整装置における容量調整の制御の流れを示すフローチャートである。 本発明の実施の形態1に係るセル容量調整装置における容量調整制御による各セルの電圧の推移をグラフで示す説明図である。 本発明の実施の形態2に係るセル容量調整装置における容量調整の制御の流れを示すフローチャートである。 本発明の実施の形態2に係るセル容量調整装置における容量調整制御による各セルの電圧の推移をグラフで示す説明図である。
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1に係るセル容量調整装置の構成を示す図である。なお、以降では、図1〜5において、同一符号は、同一又は相当部分を示す。
本発明のセル容量調整装置は、例えば電気自動車等の電動機器に搭載されて使用される。電動機器は、複数のセルを直列接続して構成された組電池を主電源とする。本発明のセル容量調整装置は、電動機器の動作休止中に、該組電池のセル間の残容量ばらつきを低減させる。
本実施の形態では、図1に示すように、組電池101は、例えば、リチウムイオン電池のような、残容量が開放電圧と一定の比例関係にある電池である。組電池101は、複数のセル111,112,113,114,115,116を直列に接続して構成されている。各セル111〜116は、充電可能である。組電池101は、メインスイッチ102を介して、例えば、駆動用モータなどの負荷103に接続されている。組電池101は、負荷103に、直流電力を供給する。
各セル111〜116の両端子は、セルコントローラ104に接続される。セルコントローラ104は、セル電圧検出回路(図示せず)を含んでいる。セルコントローラ104は、セル電圧検出回路により、各セル111〜116の開放電圧を検出する。
各セル111〜116には、それぞれ、それらのセルに対して直列にスイッチ201〜206が接続されている。また、各セル111〜116には、それぞれ、並列にスイッチ211〜216が接続されている。スイッチ201〜206とスイッチ211〜216の開閉動作は、セルコントローラ104により制御される。
間欠稼動ユニット105は、電動機器の動作休止中にも動作する。間欠稼働ユニット105の消費電力は小さい。間欠稼働ユニット105の例は、例えば、車両防犯ユニットやキーレスエントリーのような、車両駐車中(すなわち、電動機器の動作休止中)にも動作するユニットが挙げられる。間欠稼働ユニット105にはスイッチ200が接続されている。スイッチ200の切り替えにより、間欠稼働ユニット105に対して、組電池101から電力を供給されるか、あるいは、補助電池106から電力を供給されるか選択される。スイッチ200の切り替え動作はセルコントローラ104により制御される。また、補助電池106は、例えば、鉛蓄電池である。補助電池106は、セルコントローラ104へも電力を供給する。
なお、セルコントローラ104は、上記セル電圧検出回路以外に、制御用の内部回路を持つが、図1においては、これらの回路の図示は省略する。
つぎに、この実施の形態1に係るセル容量調整装置における、セル間の残容量ばらつきを低減する方法について、図面を参照しながら説明する。セル容量調整装置は、車両駐車中に、間欠稼動ユニット105を組電池101内の1つまたは複数のセルで稼働し、セルの間欠稼働を繰り返すことで、セル間の残容量ばらつきを低減する。
図2は、本発明の実施の形態1に係るセル容量調整装置において、セル間の残容量ばらつきを低減させる動作の一例を示すフローチャートである。図2に示すフローは、メインスイッチ102がOFFで、負荷103に電力が供給されていない車両駐車中に実施される。
まず、ステップS110において、セルコントローラ104は、組電池101の全てのセル111〜116の開放電圧をセル電圧検出回路で検出する。次に、検出した開放電圧の中の最低電圧値を、セル容量調整目標電圧として設定する。なお、ここでは、セル容量調整目標電圧は最低電圧値としているが、その場合に限らず、最高電圧値を除いた任意の電圧値であれば良い。
次に、ステップS120において、セルコントローラ104は、全てのセル111〜116の開放電圧値が、所定のセル容量調整電圧下限値以下か否かを判定する。セル容量調整電圧下限値は、組電池101のセル111〜116に対して予め定められた電圧下限値に基づいて、予め求める。セル容量調整電圧下限値は、例えば、セル111〜116が間欠稼動ユニット105を1回稼動するのに必要な容量を残したときの電圧の値として求める。ステップS120の判定の結果、全てのセル111〜116の電圧値がセル容量調整電圧下限値以下と判断した場合には(YES)、組電池101からこれ以上放電すると過放電となるため、セル容量調整制御を終了する。一方、全てのセル111〜116の電圧値がセル容量調整電圧下限値以下ではないと判断した場合には(No)、ステップS130へ移行する。なお、ここでは、セル容量調整電圧下限値を、間欠稼動ユニット105を1回稼動するのに必要な容量を残したときの電圧としたが、その場合に限らず、組電池101が過放電にならないように定めた下限値であれば良い。
次に、ステップS130において、セルコントローラ104は、間欠稼動ユニット105を稼動させるのに必要な最低セル数が、セル容量調整目標電圧以上の電圧値を有するセルの個数より多いか否かを判定する。その結果、間欠稼動ユニット105を稼動させるのに必要な最低セル数が、セル容量調整目標電圧以上の電圧値を有するセルの個数より多いと判断した場合には(YES)、ステップS110へ戻り、セル容量調整目標電圧を再設定する。一方、間欠稼動ユニット105を稼動させるのに必要な最低セル数が、セル容量調整目標電圧以上の電圧値を有するセルの個数より少ないと判断した場合には(NO)、ステップS140へ移行する。
次に、ステップS140において、セルコントローラ104は、セル容量調整目標電圧以上の電圧値を有するセルを、セル111〜116の中から、1つまたは複数個の所定個を選択する。ここでは選択するセル数の所定個を3とする。なお、ここでは選択するセル数の所定個を3としたが、その場合に限らず、間欠稼動ユニット105を稼動できる電力を供給可能であれば、1つ以上の任意の数で良い。
続くステップS150では、セルコントローラ104は、先のステップS140において選択した3セルを間欠稼動ユニット105へ接続する。例えば、セル111,113,114を選択した場合、セルコントローラ104は、スイッチ201,203,204,212,215,216をオンにする。すなわち、選択されたセルに直列に接続されたスイッチをオンにするとともに、選択されなかったセルに並列に接続されたスイッチをオンにし、その他のスイッチはオフのままとする。また、それと同時に、セルコントローラ104は、スイッチ200を組電池101側に接続し、組電池101から間欠稼動ユニット105へ電力を供給するようにする。
次に、ステップS160では、所定通電期間が経過したか否かを判定する。所定通電期間を経過していない場合(NO)は、所定通電期間が経過するまで、選択したセルによる間欠稼動ユニット105への電力供給を続ける。一方、所定通電期間が経過したと判断する(YES)と、ステップS170へ移行する。
ステップS170では、先のステップS150において間欠稼動ユニット105へ接続したセル(上記の礼では、セル111,113,114)を切り離し、間欠稼動ユニット105への電力供給を停止する。
次に、ステップS180では、所定停止期間が経過したか否かを判定する。所定停止期間を経過していない場合(NO)は、所定停止期間が経過するまで待ち、一方、所定停止期間が経過したと判断する(YES)と、ステップS190へ移行する。
次に、ステップS190において、全てのセル111〜116の電圧値がセル容量調整目標電圧以下か否かを判定する。判定の結果、全てのセル111〜116の電圧値がセル容量調整目標電圧以下でないと判断する(NO)と、ステップS120へ移行する。一方、全てのセル111〜116の電圧値がセル容量調整目標電圧以下であると判断する(YES)と、ステップS110へ戻り、セル容量調整目標電圧を再設定する。
以上のセル容量調整制御による各セル電圧の推移は、例えば図3(a)〜(f)に示される。図3における横軸の符号111〜116は、それぞれ、図1の各セル111〜116を示し、縦軸は電圧値を示す。
まず、制御開始時点において、図3(a)のようにセル電圧が分布している場合を考える。この場合は、最低電圧となるセル115の電圧値をセル容量調整目標電圧とする。続いて、当該セル容量調整目標電圧以上の電圧値を有するセルを、セル111〜114,116の中から選択する。なお、このとき、電圧値の高いものから順に所定個選択することが望ましい。いま、セル111,113,114を選択したとすると、スイッチ201,203,204,212,215,216をオンすることで、セル111,113,114を間欠稼動ユニット105へ接続し稼動させる。
間欠稼動ユニット105の稼動開始後、所定通電期間が経過すると、間欠稼動ユニット105で消費された電力容量だけ、セル111,113,114の開放電圧が低下する。そのため、セル電圧の分布は、図3(b)の状態になる。このときでも、まだ、全てのセル111〜116の電圧値が前記セル容量調整目標電圧以下となっていない。そのため、所定停止期間後、セル容量調整制御を継続するために、前記セル容量調整目標電圧以上の電圧値のセルを選択し直す。ここでも、電圧値の高いものから順に所定個選択することが望ましい。従って、この場合は、セル111,113,116を選択し、それらを間欠稼動ユニット105へ接続し稼動させると、図3(c)の状態となる。なお、このときオンするスイッチは、スイッチ201,203,206,212,214,215である。
同様の手順で、図3(c)においては、セル111,112,114を選択する。続いて、図3(d)においては、セル111,113,116を選択する。さらに、図3(e)においては、セル112,113,114を選択する。こうして、選択したセルを用いて、間欠稼動ユニット105を稼動させることで、セル電圧分布は、図3(f)のようになる。図3(f)において、全てのセル111〜116の電圧値がセル容量調整目標電圧以下となる。なお、図3(f)で図示されるように、各セルの電圧値は間欠稼動ユニット105の1回稼動分程度のばらつきが残るが、実際は、間欠稼動ユニット105は低消費電力のユニットであり、一度の動作で低下する開放電圧は小さいため、過放電および過充電の発生を防止できる程度にばらつきが低減されることとなる。
以上のように、本実施の形態1によれば、前記セル容量調整目標電圧以上の電圧値のセルから1つまたは複数個選択し、選択したセルから間欠稼動ユニット105へ電力を供給し、間欠稼動を繰返すことにより、組電池101のエネルギーを無駄に放電することなく、組電池の電池蓄電エネルギーを有効に活用しながら、セル間の残容量ばらつきを低減することができる。さらに、全てのセルの電圧値がセル容量調整電圧下限値以下である場合にセル容量調整制御を終了することで、組電池101の過放電を防ぐことが出来る。
なお、先のステップS190において、全てのセルの電圧値がセル容量調整目標電圧以下であると判断した(YES)場合、この時点で各セルの残容量のばらつきは低減されているため、セル容量調整制御を終了しても良い。この場合、セルコントローラ104は間欠稼動ユニット105が必要な電力を補助電池106から供給するようにスイッチ200を切り替えることで、間欠稼動ユニット105を継続して利用することができる。
実施の形態2.
本発明の実施の形態2に係るセル容量調整装置について図4に示すフローチャートを参照しながら説明する。なお、この発明の実施の形態2に係るセル容量調整装置の構成は、上記の図1に示した実施の形態1と同様である。そのため、当該構成については、図1を参照することとし、ここでは説明を省略する。
ステップS510において、セルコントローラ104は、組電池101のセル111〜116に対して予め定められた電圧下限値に基づいて求めたセル容量調整電圧下限値をセル容量調整目標電圧に設定する。すなわち、実施の形態1と同様に、例えば、セル容量調整電圧下限値を、セル111〜116が間欠稼働ユニットを1回稼働するのに必要な容量を残したときの電圧とする。
次に、ステップS520において、セルコントローラ104は、全てのセル111〜116の電圧値がセル容量調整目標電圧以下か否かを判定する。判定の結果、全てのセルの電圧値がセル容量調整目標電圧以下でないと判断した場合には(NO)、ステップS530へ移行する。一方、全てのセルの電圧値がセル容量調整目標電圧以下であると判断した場合には(YES)、セル容量調整目標電圧は、本実施の形態においては、上述の通り、セル容量調整電圧下限値であるので、組電池101からこれ以上放電すると過放電となるため、セル容量調整制御を終了する。
ステップS530において、セルコントローラ104は、間欠稼動ユニット105を稼動させるのに必要な最低セル数が、セル容量調整目標電圧以上の電圧を有するセルの個数より多いか否かを判定する。判定の結果、間欠稼動ユニット105を稼動させるのに必要な最低セル数が、セル容量調整目標電圧以上の電圧を有するセルの個数より少ないと判断した場合には(NO)、ステップS540へ移行する。一方、間欠稼動ユニット105を稼動させるのに必要な最低セル数が、セル容量調整目標電圧以上の電圧を有するセルの個数より多いと判断した場合には(YES)、選択したセルのうち1つ以上がこれ以上放電すると過放電となるため、セル容量調整制御を終了する。
次に、ステップS540において、セルコントローラ104は、セル容量目標電圧以上の電圧値のセルの中から電圧値の高い順に1つまたは複数個選択する。ここでは選択するセル数を3とする。なお、ここでは選択するセル数を3としたが、この場合に限らず、間欠稼動ユニット105を稼動できる電力を供給可能であれば1つ以上の任意の数で良い。
続く、ステップS550の処理は、図2に示すフローチャートのステップS150の処理と同じである。すなわち、セルコントローラ104は、先のステップS540において選択した3セルを間欠稼動ユニット105へ接続する。例えば、セル111,113,114を選択した場合、セルコントローラ104は、スイッチ201,203,204,212,215,216をオンにし、スイッチ200を組電池101側に接続し、組電池101から間欠稼動ユニット105へ電力を供給する。
続く、ステップS560の処理は、図2に示すフローチャートのステップS160の処理と同じである。すなわち、セルコントローラ104は、所定通電期間が経過したか否かを判定する。所定通電期間を経過していない場合(NO)は、所定通電期間が経過するまで間欠稼動ユニット105へ電力供給を続ける。一方、所定通電期間が経過したと判断する(YES)と、ステップS570へ移行する。
ステップS570の処理は、図2に示すフローチャートのステップS170の処理と同じである。すなわち、セルコントローラ104は、先のステップS550において間欠稼動ユニット105へ接続したセルを切り離し、間欠稼動ユニット105への電力供給を停止する。
続く、ステップS580の処理は、図2に示すフローチャートのステップS180の処理と同じである。すなわち、セルコントローラ104は、所定停止期間が経過したか否かを判定する。所定停止期間を経過していない場合(NO)は、所定停止期間が経過するまで待ち、一方、所定停止期間が経過したと判断する(YES)と、ステップS520へ移行する。
以上のセル容量調整制御による各セル電圧の推移は、例えば図5(p)〜(s)に示される。図5における横軸の符号111〜116は、図1の各セル111〜116を示し、縦軸は電圧値を示す。
まず、セル容量調整電圧下限値をセル容量調整目標電圧とする。制御開始時点において図5(p)のようにセル電圧が分布する場合を考える。セル容量調整目標電圧以上の電圧値のセルの中で、電圧値の高い順に3つのセル、すなわち、セル111,113,114を選択する。すなわち、スイッチ201,203,204,212,215,216をオンすることで、それらのセル111,113,114を間欠稼動ユニット105へ接続し稼動させる。間欠稼動ユニット105の稼働開始後、所定通電期間が経過したら、間欠稼動ユニット105で消費された電力容量の分だけ、セル111,113,114の開放電圧が低下する。これにより、セル電圧の分布は図5(q)のようになる。しかしながら、全てのセルの電圧値がセル容量調整目標電圧以下となっていないため、所定停止期間後に、セル容量調整制御を継続する。すなわち、セル容量調整目標電圧以上の電圧値のセルの中で電圧値の高い順に3つのセル111,113,116を選択し、間欠稼動ユニット105へ接続し稼動させる。これにより、図5(r)となる。なお、このときオンするスイッチはスイッチ201,203,206,212,214,215である。同様の手順で図5(r)においては、セル111,112,114を選択し、間欠稼動ユニット105を稼動させることで、セル電圧分布は図5(s)のようになる。このようにして、セル間の残容量ばらつきを低減することができる。
以上のように、本実施の形態2によれば、上述した実施の形態1と同様の効果が得られるとともに、さらに、セル容量調整目標電圧をセル容量調整電圧下限値にすることで、セル容量調整目標電圧の再設定を何度も行わないようにし、制御方法を簡略化しながらも、セル間の残容量ばらつきを低減することができるという効果が得られる。さらに、間欠稼動ユニット105を稼動させるのに必要な最低セル数がセル容量調整電圧下限値以上のセル数より多い場合にセル容量調整制御を終了することで、組電池101の過放電を防ぐことが出来る。
なお、上述した実施の形態1及び2のフローチャートには示していないが、メインスイッチ102がオンするとスイッチ200を組電池101側から切断し、セル容量調整制御を終了する。
また、上述した実施の形態1及び2では、組電池101は6個のセルが直列接続された構成について説明したが、本発明の適用はこのような構成に限定されるものではない。例えば、2以上の任意の複数個のセルが直列あるいは直並列に接続された構成の二次電池のセル容量調整制御において、本発明を共通に適用できる。なお、組電池101は、リチウムイオン電池としたが、残容量が開放電圧と一定の比例関係にある電池であればよい。
さらに、上述した実施の形態1及び2では、本発明を電気自動車に適用した場合について説明した。しかしながら、電気自動車に限らず、2以上の任意の複数個のセルが直列あるいは直並列に接続された構成の二次電池を主電源とするシステムに適用可能であることはいうまでもない。
101 組電池、102 メインスイッチ、103 負荷、104 セルコントローラ、105 間欠稼動ユニット、106 補助電池、111,112,113,114,115,116 セル、200,201,202,203,204,205,206,211,212,213,214,215,216 スイッチ。

Claims (5)

  1. 複数のセルを直列接続して構成された組電池を主電源とする電動機器の動作休止中に該組電池のセル間の残容量ばらつきを低減するセル容量調整装置であって、
    セル容量調整目標電圧を設定するセル容量目標値設定手段と、
    前記組電池の各セルの開放電圧を検出し、前記セル容量調整目標電圧以上の電圧値のセルの中から所定個のセルを選択するセル選択手段と、
    前記セル選択手段によって選択されたセルを該電動機器の動作休止中にも稼動するユニットへ接続し、当該セルから前記ユニットへ電力を供給するセル接続スイッチ手段と、
    所定期間ごとに前記セル接続スイッチ手段のONとOFFとを繰り返すことで、前記ユニットを間欠稼動させる間欠稼動制御手段と
    を備え、
    該電動機器が動作を休止している間に全てのセルの電圧値が前記セル容量調整目標電圧以下となるまで前記ユニットの間欠稼動を繰返す
    ことを特徴とするセル容量調整装置。
  2. 前記セル容量目標値設定手段は、
    各セルの開放電圧のうちの最高電圧値を除いた任意の電圧値を、前記セル容量調整目標電圧に設定する
    ことを特徴とする請求項1に記載のセル容量調整装置。
  3. 前記セル容量目標値設定手段は、
    全てのセルの電圧値が前記セル容量調整目標電圧以下となった場合に、再度、各セルの開放電圧のうちの最高電圧値を除いた任意の電圧値を、前記セル容量調整目標電圧に設定する
    ことを特徴とする請求項2に記載のセル容量調整装置。
  4. 前記セル容量目標値設定手段は、各セルに定められた電圧下限値に基づいて求めたセル容量調整電圧下限値を、前記セル容量調整目標電圧に設定し、
    前記セル選択手段は、各セルの開放電圧を検出し、前記セル容量調整目標電圧以上の電圧値のセルの中から電圧値の高い順に所定個のセルを選択する
    ことを特徴とする請求項1に記載のセル容量調整装置。
  5. 前記間欠稼動制御手段は、
    各セルに定められた電圧下限値以下の電圧値となったセルの個数が所定値を上回る場合に、前記ユニットの間欠稼動を停止する
    ことを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1項に記載のセル容量調整装置。
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Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103001276B (zh) * 2011-09-09 2016-08-10 株式会社杰士汤浅国际 状态管理装置、蓄电元件的均衡化方法
JP6032473B2 (ja) 2011-09-09 2016-11-30 株式会社Gsユアサ 状態管理装置、蓄電素子の均等化方法
JP6106991B2 (ja) 2011-09-09 2017-04-05 株式会社Gsユアサ 状態管理装置、蓄電素子の均等化方法
FR2982089B1 (fr) * 2011-10-26 2013-11-01 Renault Sa Procede d'equilibrage du niveau de charge et de decharge d'une batterie par commutation de ses blocs de cellules
FR2982997B1 (fr) * 2011-11-17 2013-12-20 Commissariat Energie Atomique Source de tension continue incluant des cellules electrochimiques a niveau de tension adaptatif
US10591979B2 (en) * 2015-04-03 2020-03-17 Microsoft Technology Licensing, Llc Battery management in a device with multiple batteries
US10608294B2 (en) 2015-05-25 2020-03-31 Nec Corporation Power storage device, cell, balance operation method, and program
US10243383B2 (en) * 2015-12-25 2019-03-26 Seiko Epson Corporation Power source and electronic device
JP6884079B2 (ja) 2017-09-21 2021-06-09 ルネサスエレクトロニクス株式会社 半導体装置、電池システム及び電池制御方法

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0837736A (ja) * 1994-07-27 1996-02-06 Nissan Motor Co Ltd 組電池の制御装置
JPH10322925A (ja) * 1997-05-12 1998-12-04 Nissan Motor Co Ltd 組電池の単電池間充電率調整装置
JP2000050516A (ja) * 1998-07-30 2000-02-18 Sanyo Electric Co Ltd 過充電防止回路、過放電防止回路及び充放電制御回路
JP2003339122A (ja) * 2002-05-20 2003-11-28 Mitsubishi Electric Corp 二次電池装置
JP2004236474A (ja) * 2003-01-31 2004-08-19 Itochu Corp 二次電池の充電装置及び放電装置
JP2009142071A (ja) * 2007-12-06 2009-06-25 Honda Motor Co Ltd 充電制御装置及びセル電圧均等化装置
JP2009159794A (ja) * 2007-12-27 2009-07-16 Sanyo Electric Co Ltd 充電状態均等化装置及びこれを具えた組電池システム
JP2009159726A (ja) * 2007-12-26 2009-07-16 Honda Motor Co Ltd 放電制御装置

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3326729A1 (de) 1983-07-25 1985-02-07 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Verfahren zum betrieb eines elektrochemischen speichers
US5656915A (en) * 1995-08-28 1997-08-12 Eaves; Stephen S. Multicell battery pack bilateral power distribution unit with individual cell monitoring and control
DE69628637T2 (de) 1995-09-18 2004-04-29 Seiko Epson Corp. Sicherheitsmechanismus für ein elektrisches fahrzeug
US6417648B2 (en) * 2000-06-28 2002-07-09 Nissan Motor Co., Ltd. Method of and apparatus for implementing capacity adjustment in battery pack
JP3709766B2 (ja) 2000-06-28 2005-10-26 日産自動車株式会社 組電池の容量調整方法
US7075194B2 (en) * 2003-07-31 2006-07-11 The Titan Corporation Electronically reconfigurable battery
WO2008151659A2 (en) 2007-06-11 2008-12-18 Abb Research Ltd System and method for equalizing state of charge in a battery system
JP2009089452A (ja) * 2007-09-27 2009-04-23 Denso Corp 充電システム
JP4626828B2 (ja) 2007-11-01 2011-02-09 本田技研工業株式会社 放電制御装置

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0837736A (ja) * 1994-07-27 1996-02-06 Nissan Motor Co Ltd 組電池の制御装置
JPH10322925A (ja) * 1997-05-12 1998-12-04 Nissan Motor Co Ltd 組電池の単電池間充電率調整装置
JP2000050516A (ja) * 1998-07-30 2000-02-18 Sanyo Electric Co Ltd 過充電防止回路、過放電防止回路及び充放電制御回路
JP2003339122A (ja) * 2002-05-20 2003-11-28 Mitsubishi Electric Corp 二次電池装置
JP2004236474A (ja) * 2003-01-31 2004-08-19 Itochu Corp 二次電池の充電装置及び放電装置
JP2009142071A (ja) * 2007-12-06 2009-06-25 Honda Motor Co Ltd 充電制御装置及びセル電圧均等化装置
JP2009159726A (ja) * 2007-12-26 2009-07-16 Honda Motor Co Ltd 放電制御装置
JP2009159794A (ja) * 2007-12-27 2009-07-16 Sanyo Electric Co Ltd 充電状態均等化装置及びこれを具えた組電池システム

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