WO2012081696A1 - 電池制御装置および電池制御方法 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a battery control device and a battery control method.
- Patent Document 1 discloses discharging or charging a unit cell having a voltage difference equal to or greater than a predetermined threshold from a reference voltage (for example, the smallest open circuit voltage obtained from a plurality of unit cells constituting the assembled battery). Discloses a technique for equalizing the voltage of the unit cells.
- a reference voltage is estimated from a terminal voltage of a module battery (an assembled battery composed of single cells) constituting the assembled battery, and a failure of the single battery in the module battery is determined based on the reference voltage. Techniques for determining are disclosed.
- Patent Document 2 describes that the reference voltage is obtained using an average value, a median value, or the like of the voltage of the module cell.
- SOC State Of Charge
- the cell capacity value (unit: Ah: ampere hour) that is the battery capacity value of the cell (single battery) decreases. In such a state, the following phenomenon occurs.
- FIG. 12 is a diagram illustrating an example of the case where the equalization process described in Patent Document 1 is performed in the case where one of the two cells has a large deterioration and the other has a small deterioration.
- the open circuit voltage corresponding to the use upper limit SOC is 4.2V
- the open circuit voltage corresponding to the use lower limit SOC is 2.7V.
- the degree of deterioration is indicated by a rectangular height. That is, the smaller the deterioration, the higher the height of the rectangle and the larger the cell capacity value, and the larger the deterioration, the lower the height of the rectangle, indicating that the cell capacity value is decreasing.
- the charging area is indicated by hatching.
- FIG. 12A shows a state in which equalization by the open-circuit voltage is performed on both the “highly deteriorated” and “smallly deteriorated” cells.
- the open-circuit voltage of each of the cells “highly deteriorated” and “smallly deteriorated” is “3.45 V”, and there is no open-circuit voltage difference.
- FIG. 12B shows a state after the same charging capacity (unit: Ah) 1201 is supplied to each cell in the state of FIG. 12A and two cells are charged. As shown in FIG. 12B, since the cell capacity value of the “largely deteriorated” cell is small, the use upper limit SOC is reached earlier than the “smallly deteriorated” cell.
- the same discharge capacity (unit: Ah) 1202 is discharged, and the state after two cells are discharged is FIG. 12C. .
- the cell capacity value of the “largely deteriorated” cell is small, the lower limit SOC is reached earlier than the “smallly deteriorated” cell. That is, there is a difference in SOC (open voltage) between the “largely degraded” and “smallly degraded” cells after discharge. Therefore, equalization for aligning the SOC of the “smallly deteriorated” cell with the SOC (open voltage) of “largely deteriorated” is required again after the discharge.
- one cell has reached the lower limit of use SOC, but when another discharge is performed while another cell has not reached the lower limit of use, the cell that has reached the lower limit of use SOC. Is not preferable because it becomes overdischarged.
- the cell that has reached the upper limit of use SOC is overcharged. This is not preferable.
- the user actually recognizes that one cell has already reached the lower limit of use SOC but can still be discharged, and may overdischarge a cell having a small cell capacity value.
- This is an example in which the user misidentifies that the actual dischargeable capacity value the actual chargeable capacity value, but the dischargeable capacity value> the chargeable capacity value, but the dischargeable capacity value ⁇ the chargeable capacity value.
- the user misidentifies. In this case, even though one cell has already reached the use upper limit SOC, the user may recognize that charging is still possible and may overcharge. As a result of these overcharge and overdischarge, there is a risk of promoting cell deterioration.
- an object of the present invention is to provide a battery control device and a battery control method that prevent deterioration of a single cell (cell).
- the invention according to claim 1 of the present invention that solves the above problem is a battery control device, which is based on a voltage detector that measures the voltage of each unit cell, and the measured voltage value.
- a charge rate calculation unit that calculates a charge rate of each unit cell
- a current integration unit that calculates a current integration value by integrating current values of a battery pack composed of the plurality of unit cells, and the integration current value
- a unit cell capacity estimating unit that calculates a battery capacity value of each unit cell based on the charge rate of each unit cell, and a dischargeable capacity value of the unit cell from the cell capacity value and the charge rate of the unit cell
- a dischargeable capacity value calculation unit for calculating the charge capacity and a control unit for controlling charge / discharge of the assembled battery based on the dischargeable capacity value.
- the remaining capacity value (unit: Ah) of each unit cell is obtained. It becomes clear. Thereby, it is possible to prevent overcharge or overdischarge due to variations in the battery capacity value of the single cells due to deterioration. Accordingly, it is possible to prevent the deterioration of the unit cell.
- the invention according to claim 2 is the battery control device according to claim 1, wherein the battery control device includes the dischargeable capacity value and a preset target remaining capacity value. And a remaining capacity comparison unit for comparing the dischargeable capacity value and the target remaining capacity value as a result of the comparison between the dischargeable capacity value and the target remaining capacity value.
- the unit cell is discharged to be larger than the target remaining capacity value.
- the remaining capacity value is equalized (hereinafter simply referred to as equalization) based on the dischargeable capacity value (unit: Ah) of each unit cell, thereby equalizing Even if charging / discharging is performed from the converted state, it is possible to prevent re-equalization due to deterioration of the unit cells. That is, unnecessary equalization can be prevented, and charging / discharging associated with equalization can be reduced, so that the deterioration of the cells can be prevented from being accelerated.
- the invention according to claim 3 is the battery control device according to claim 1, wherein the battery control device is configured based on the battery capacity value of the cell and the charge rate.
- a chargeable capacity value calculation unit that calculates a chargeable capacity value
- an assembled battery charge rate calculation unit that calculates the charge rate of the assembled battery based on the minimum values of the dischargeable capacity value and the chargeable capacity value
- the control unit performs charging / discharging of the assembled battery based on the calculated charging rate of the assembled battery.
- the charging rate of the assembled battery by calculating the charging rate of the assembled battery based on the minimum values of the chargeable capacity value (unit: Ah) and the dischargeable capacity value (unit: Ah), It is possible to calculate the charging rate of the assembled battery that is not affected by the deterioration of the unit cell or the variation in the remaining capacity value. As a result, it is possible to calculate the charge rate of the assembled battery in accordance with the actual chargeable capacity value and the dischargeable capacity value, so it is possible to prevent overcharge / overdischarge based on user's misidentification, and promote the deterioration of the unit cell Can be prevented.
- the invention according to claim 4 is a battery control method of a battery control device for controlling charging / discharging of an assembled battery, wherein the battery control device acquires a voltage of each single cell measured in a voltage detection unit. Then, based on the measured voltage value, the charging rate of each single cell is calculated, and the current integrated value is calculated by integrating the current value of the assembled battery constituted by the plurality of single cells, Based on the integrated current value and the charging rate of each unit cell, the battery capacity value of each unit cell is calculated, and the dischargeable capacity value of the unit cell is calculated from the battery capacity value of the unit cell and the charging rate. The charging / discharging of the assembled battery is controlled based on the dischargeable capacity value.
- the remaining capacity value (unit: Ah) of each unit cell becomes clear by performing charge / discharge control based on the dischargeable capacity value (unit: Ah).
- the present invention it is possible to provide a battery control device and a battery control method for preventing deterioration of a single battery (cell).
- FIG. 1 is a flowchart showing an outline of processing common to a first embodiment and a second embodiment described later. Details of the processing will be described later.
- the battery control device 1 (FIGS. 3 and 9) measures the current value of the assembled battery 2 by the current sensor 205 provided in the assembled battery 2, and integrates this current value to obtain an integrated current value ( ⁇ Ah). ).
- each cell 201 has a cell voltage sensor (voltage detector) that measures the voltage value (cell voltage value) of the cell 201.
- 203 is provided.
- the battery control device 1 acquires the cell voltage value of each cell 201 from the cell voltage sensor 203 (S1), and based on the cell voltage value, the cell SOC-cell voltage value correspondence map 111 stored in advance in the storage unit.
- the cell SOC which is the SOC in each cell 201, is calculated (S2).
- the battery control device 1 is a difference that is a difference value between the cell SOC at the start of current integration (first cell SOC: charge rate) and the cell SOC at the end of current integration (second cell SOC: charge rate).
- the cell SOC ( ⁇ SOC) is also calculated.
- the battery control device 1 calculates each cell from the calculated current integrated value ( ⁇ Ah), the cell SOC calculated in step S2, and the preset initial capacity value of each cell 201 by the following equation (1).
- a cell capacity value (battery capacity value) in 201 is calculated (S3).
- Cell capacity value initial capacity value x ( ⁇ Ah / ⁇ SOC) (1)
- the term ( ⁇ Ah / ⁇ SOC) in equation (1) is the slope in the graph of step S3 and indicates the degree of deterioration of the cell 201. Then, the battery control device 1 uses the cell SOC calculated in step S2 (second cell SOC), the cell capacity value calculated in step S3, and the preset use lower limit SOC, and the following formula (2) Then, a cell dischargeable capacity value, which is a dischargeable capacity value in each cell 201, is calculated (S4).
- Cell dischargeable capacity value cell capacity value ⁇ (current SOC ⁇ lower limit SOC) (2)
- the current SOC in the formula (2) is the second cell SOC.
- the cell dischargeable capacity value is a battery capacity value from the current SOC (second cell SOC) to the lower limit of use SOC, and the unit is Ah (ampere hour).
- the battery control device 1 drives the motor according to the cell dischargeable capacity value in each cell 201, sends the regenerative power of the motor to the assembled battery 2, or directly controls the assembled battery 2. Charge / discharge control is performed (S5).
- FIG. 2 is a flowchart showing an outline of processing in the first embodiment. Detailed processing in the first embodiment will be described later.
- steps S11 to S14 are the same as steps S1 to S4 in FIG.
- the battery control device 1a FIG. 3
- the minimum discharge is performed.
- the possible capacity value is set as a target value for equalization (target remaining capacity value), and a cell equalization determination is made as to whether or not the cell dischargeable capacity value of each cell 201 is higher than this target value (S15). Until the cell dischargeable capacity value reaches the target value, individual discharge is instructed for each cell 201 to perform charge / discharge control (S16). Specifically, a cell 201 is discharged by turning on a switch (SW) of a cell discharge circuit 202 provided for each cell 201.
- SW switch
- each cell 201 is provided with a temperature sensor 204, and the battery control device 1a is equalized based on the temperature of each cell 201 and the temperature of the cell voltage sensor 203 measured by the temperature sensor 204 in step S15. It may be determined whether or not to perform conversion. Specifically, the battery control device 1a does not equalize the cell voltage sensor 203 if the cell 201 is at a high temperature / low temperature (higher than a preset upper limit temperature or lower than a preset lower limit temperature). If the temperature is high, it will not equalize.
- the battery control device 1a does not perform equalization when the cell 201 is at a low temperature.
- FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration example of the battery control system according to the first embodiment.
- the battery control system 10a (10) includes an assembled battery 2a (2) in which a plurality of cells 201 are connected in series, and a battery control device 1a (1) that equalizes the cells 201 in the assembled battery 2a. is doing.
- the assembled battery 2 a includes a cell voltage sensor 203 that measures a voltage for each cell 201, a temperature sensor 204 that is installed for each cell, and a cell discharge circuit 202.
- the temperature sensor 204 measures the temperature of the cell 201 and the temperature of the cell voltage sensor 203.
- the cell discharge circuit 202 includes a resistor and a switch (denoted as “SW” in the drawing). When the switch is turned on, a current flows from the cell 201 to the resistor, and the cell 201 is discharged.
- the assembled battery 2a is provided with a current sensor 205 for measuring the current in the assembled battery 2a.
- the battery control device 1a includes a processing unit 100a and a storage unit 110a.
- the processing unit 100a includes a current integrating unit 101, a cell SOC calculating unit (charging rate calculating unit) 102, a cell capacity value calculating unit (single battery capacity estimating unit) 103, and a chargeable / dischargeable capacity value calculating unit (dischargeable capacity).
- Value calculation unit) 104a target value detection unit 105, and equalization processing unit (control unit, remaining capacity comparison unit) 106.
- the current integration unit 101 integrates current values acquired from the current sensor 205 to calculate a current integration value ( ⁇ Ah). The integrated value of the current value is performed, for example, when the ignition is turned on.
- the cell SOC calculation unit 102 refers to the cell SOC-cell voltage value correspondence map 111 set in the storage unit 110a and the voltage value (cell voltage value) of the cell 201 acquired from the cell voltage sensor 203.
- the cell SOC which is the SOC of, is calculated.
- the cell capacity value calculation unit 103 is based on the above equation (1) based on the current integration value ⁇ Ah calculated by the current integration unit 101, the difference cell SOC ( ⁇ SOC), and the initial capacity value (not shown) of the cell 201. ) To calculate the cell capacity value that is the battery capacity value of each cell 201.
- the difference cell SOC is a difference value between the cell SOC at the start of current integration (first cell SOC) and the cell SOC at the end of current integration (second cell SOC) as described above.
- the chargeable / dischargeable capacity value calculation unit 104a calculates the cell dischargeable capacity from the above equation (2) based on the cell capacity value, the current SOC (the second cell SOC described above), and the preset lower limit SOC112. Calculate the value.
- the target value detecting unit 105 equalizes the cell dischargeable capacity value (hereinafter, simply equalized) among the cell dischargeable capacity values calculated for each cell 201 in the charge / dischargeable capacity value calculation unit 104a. Target value). Then, the equalization processing unit 106 controls the cell discharge circuit 202 to discharge the cells 201 until the cell dischargeable capacity value of each cell 201 reaches the target value detected by the target value detection unit 105. Note that the equalization processing unit 106 controls whether or not the equalization processing is performed according to the cell temperature acquired from the temperature sensor 204 or the temperature of the cell voltage sensor 203 as described above in step S15 of FIG.
- a cell SOC-cell voltage value correspondence map 111 and a use lower limit SOC 112 are stored in advance.
- the battery control device 1a is mounted on an ECU (Engine Control Unit) or the like, and the processing unit 100a and each of the units 101 to 106 are executed by a CPU (Central Processing Unit) stored in a ROM (Read Only Memory) or the like. By embodying it.
- ECU Engine Control Unit
- ROM Read Only Memory
- FIGS. 4 and 5 are flowcharts showing a procedure of equalization processing according to the first embodiment.
- the cell SOC calculation unit 102 acquires a cell voltage value (specifically, an open circuit voltage) in each cell 201 from the cell voltage sensor 203 (S101 in FIG. 4: corresponding to step S11 in FIG. 2)
- the cell SOC The cell SOC (first cell SOC) is calculated from the cell voltage value correspondence map 111 (S102).
- the first cell SOC may be calculated in consideration of the temperature of the cell by the temperature sensor 204.
- the current integrating unit 101 calculates the current integrated value ( ⁇ Ah) in the assembled battery 2a by integrating the current values of the assembled battery 2a obtained from the current sensor 205 (S103). The current integration unit 101 determines whether a predetermined time has elapsed (S104).
- step S104 If the predetermined time has not elapsed as a result of step S104 (S104 ⁇ No), the current integrating unit 101 returns the process to step S103.
- the cell SOC calculation unit 102 acquires a cell voltage value (specifically, an open voltage) in each cell 201 from the cell voltage sensor 203 (S105: 2 (corresponding to step S11 in FIG. 2) and each cell SOC (second cell SOC) after completion of current integration are calculated in the same procedure as in step S102 (S106).
- Steps S102 and S106 correspond to step S12 in FIG.
- the second cell SOC may be calculated in consideration of the cell temperature by the temperature sensor 204. This second cell SOC becomes the current SOC in FIG. 1 or FIG.
- the cell capacity value calculation unit 103 calculates a difference cell SOC ( ⁇ SOC) by calculating a difference between the second cell SOC and the first cell SOC (S107).
- the cell capacity value calculation unit 103 acquires a preset initial capacity value (not shown) of each cell 201 from the storage unit 110a, and the current integration value ( ⁇ Ah) integrated by the current integration unit 101. Is obtained for each cell 201 from the above equation (1) (S108: equivalent to step S13 in FIG. 2).
- the target value detection unit 105 detects the target value for equalization based on the plurality of cell dischargeable capacity values calculated by the charge / dischargeable capacity value calculation unit 104a by the processes of steps S110 to S112. Here, the smallest cell dischargeable capacity value is set as the target value.
- the target value detection unit 105 selects one cell 201 (S110).
- the target value detection unit 105 determines whether or not the cell dischargeable capacity value of the selected cell 201 is less than the target value (S111).
- step S111 in the first loop since the target value to be compared is not set, the target value detecting unit 105 stores the cell dischargeable capacity value to be processed as the target value, and the second time. After the loop, comparison processing is performed using the stored target value.
- step S111 when the cell dischargeable capacity value of the selected cell 201 is less than the target value (S111 ⁇ Yes), the target value detection unit 105 uses the target value as the cell dischargeable capacity of the cell 201 to be processed. The value is updated (S112). As a result of step S111, when the cell dischargeable capacity value of the selected cell 201 is equal to or larger than the target value (S111 ⁇ No), the target value detection unit 105 skips the process of step S214 and performs the processes of steps S110 to S112. It is determined whether there is a cell 201 that has not been executed (S113).
- step S113 when there is a cell 201 that has not been subjected to the processes of steps S110 to S112 (S113 ⁇ Yes), the target value detection unit 105 returns the process to step S110 and selects another cell 201.
- the equalization processing unit 106 determines whether or not the temperature of the cell 201 (cell temperature (Tc)) acquired from the temperature sensor 204 is within a predetermined range (S114 in FIG. 5). As a result of step S114, when the cell temperature (Tc) is outside the predetermined range (S114 ⁇ No), the processing unit 100a ends the process. When the cell temperature (Tc) is within the predetermined range as a result of step S114 (S114 ⁇ Yes), the equalization processing unit 106 acquires the temperature of the cell voltage sensor 203 acquired from the temperature sensor 204 (cell voltage sensor temperature ( It is determined whether or not (Ts)) is less than a predetermined value (upper limit value) (S115).
- a predetermined value upper limit value
- step S115 when the cell voltage sensor temperature (Ts) is equal to or higher than a predetermined value (high temperature) (S115 ⁇ No), the processing unit 100a ends the process. Note that steps S114 and S115 may be performed at any timing as long as the steps are prior to step S116.
- step S115 when the cell voltage sensor temperature (Ts) is less than the predetermined value (S115 ⁇ Yes), the equalization processing unit 106 selects one cell 201 (S116), and the cell discharge of the cell 201 is performed. It is determined whether the possible capacity value is a target value (S117). As a result of step S117, when the cell dischargeable capacity value of the selected cell 201 is not the target value (S117 ⁇ No), the equalization processing unit 106 turns on the cell discharge circuit 202 of the cell 201 (S118), and discharges. Is performed, the process returns to step S117. That is, with reference to FIG. 6, the equalization processing unit 106 discharges the power of “A” until the cell dischargeable capacity value reaches the target value.
- the equalization processing unit 106 turns on and off the switch (SW), the cell SOC calculation unit 102 detects the cell SOC, and the cell capacity value calculation unit 103 acquires the cell capacity obtained in step S13 (FIG. 2). From the value, the chargeable / dischargeable capacity value calculation unit 104a calculates the chargeable / dischargeable capacity value each time. Then, the equalization processing unit 106 stops the ON / OFF control of the cell discharge circuit 202 when the chargeable / dischargeable capacity value reaches the target value.
- step S117 when the cell dischargeable capacity value of the selected cell 201 is the target value (S117 ⁇ Yes), the equalization processing unit 106 turns off the cell discharge circuit 202 of the cell 201 (S119), It is determined whether there is a cell 201 that has not been equalized (S120). If there is a cell 201 that has not been equalized as a result of step S120 (S120 ⁇ Yes), the equalization processing unit 106 returns the process to step S116, and selects another cell 201. As a result of step S120, when there is no cell 201 that has not been equalized (S120 ⁇ No), the processing unit 100a ends the process. Steps S114 to S120 correspond to steps S15 and S16 in FIG.
- the cell dischargeable capacity value of each cell 201 is adjusted to the target value.
- the equalization processing unit 106 determines that the cell dischargeable capacity value of each cell 201 is based on the target value. You may make it discharge so that it may be settled in a predetermined range.
- the battery control device 1a sets the smallest cell dischargeable capacity value as the target value for equalization, so that the cell dischargeable capacity value of the other cell 201 is set to the smallest cell dischargeable capacity value.
- the present invention is not limited to this, and any value may be used as the target value for equalization.
- the use lower limit SOC in the equation (2) is the target value
- the value calculated from the equation (2) is the charge / discharge value in each cell 201 when equalizing to the target value.
- This charge / discharge value has a positive value if the cell dischargeable capacity value of the cell 201 is larger than the target value, and has a negative value if the cell dischargeable capacity value of the cell 201 is smaller than the target value.
- the equalization processing unit 106 may charge or discharge each cell 201 until the charge / discharge value becomes “0”.
- FIG. 7 is a diagram illustrating a result of performing the equalization process according to the first embodiment.
- the degree of deterioration is indicated by the height of the rectangle as in FIG.
- the use upper limit SOC is 80% (open circuit voltage 4.2V), and the use lower limit SOC is 20% (open circuit voltage 2.7V).
- FIG. 7A shows a state in which the equalization process according to the first embodiment is performed, and there is no difference between the two cell dischargeable capacity values.
- FIG. 7B shows a state where the same charge capacity (unit: Ah) 701 is supplied to each cell in the state of FIG. 7A and two cells are charged. As shown in FIG.
- FIG. 7B shows a state where the same discharge capacity (unit: Ah) 702 is discharged for each cell in the state of FIG. 12A, and two cells are discharged. As shown in FIG. 7C, the SOCs of the two cells are different, but there is no difference in the cell dischargeable capacity value.
- FIG. 8 is a diagram showing an outline of processing in the second embodiment. Detailed processing in the second embodiment will be described later.
- steps S21 to S23 are the same as steps S1 to S3 of FIG.
- step S4 of FIG. 1 the battery control device 1 calculates the cell dischargeable capacity value by the above-described expression (2).
- the expression (3) The cell chargeable capacity value is also calculated.
- Cell chargeable capacity value cell capacity value ⁇ (upper limit SOC ⁇ current SOC) (3)
- the current SOC is the second cell SOC.
- the cell chargeable capacity value is a capacity value between the current SOC and the use upper limit SOC, and the unit is Ah (ampere hour).
- the battery control device 1b determines the minimum dischargeable capacity value that is the minimum value among the calculated cell dischargeable capacity values and the minimum chargeable capacity value that is the minimum value among the cell chargeable capacity values. Based on the above, an assembled battery usable capacity value that is a usable capacity value in the assembled battery 2 is calculated from the following expression (4), and an assembled battery SOC is calculated from the expression (5) (S25).
- Battery pack usable capacity value minimum chargeable capacity value + minimum dischargeable capacity value (4)
- the battery control device 1b (FIG. 9) interrupts the discharge of the assembled battery 2 when the assembled battery SOC is small, or charges (regenerative power from the motor) when the assembled battery SOC is large. (Collection) is interrupted, and charge / discharge control is performed (S26).
- FIG. 9 is a diagram illustrating a configuration example of the battery control system according to the second embodiment.
- the battery control system 10b (10) calculates an assembled battery 2b (2) in which a plurality of cells 201 are connected in series, and an SOC (assembled battery SOC) of the assembled battery 2b, and charges and discharges the assembled battery 2b. It has a battery control device 1b (1) to perform.
- the assembled battery 2 b has a cell voltage sensor 203 for each cell 201.
- the assembled battery 2b is provided with a current sensor 205 for measuring the current in the assembled battery 2b.
- the battery control device 1b includes a processing unit 100b and a storage unit 110b.
- the processing unit 100b includes a current integrating unit 101, a cell SOC calculating unit 102, a cell capacity value calculating unit 103, a chargeable / dischargeable capacity value calculating unit (dischargeable capacity value calculating unit, chargeable capacity value calculating unit) 104b, , A minimum value detection unit 107, an assembled battery SOC calculation unit (assembled battery charge rate calculation unit) 108, and an assembled battery control unit (control unit) 109.
- the current integration unit 101, the cell SOC calculation unit 102, and the cell capacity value calculation unit 103 are the same as those described with reference to FIG.
- the chargeable / dischargeable capacity value calculation unit 104b calculates the cell dischargeable capacity from the above equation (2) based on the cell capacity value, the current SOC (the second cell SOC described above), and the preset lower limit SOC112. While calculating a value, a cell chargeable capacity value is calculated from the above-described equation (3).
- the minimum value detecting unit 107 calculates the smallest value among the cell dischargeable capacity value and the cell chargeable capacity value calculated by the charge / dischargeable capacity value calculation unit 104b, that is, the minimum dischargeable capacity value and the minimum charge. Detect possible capacity value.
- the assembled battery SOC calculation unit 108 uses the minimum value of the cell dischargeable capacity value and the minimum value of the cell chargeable capacity value calculated by the minimum value detection unit 107 to calculate the assembled battery from Expressions (4) and (5). Calculate the SOC.
- the assembled battery control unit 109 controls charging / discharging of the assembled battery 2b according to the assembled battery SOC calculated by the assembled battery SOC calculation unit 108.
- the storage unit 110b stores a use upper limit SOC 113 in addition to the cell SOC-cell voltage value correspondence map 111 and the use lower limit SOC 112 similar to those in FIG.
- the battery control device 1b is mounted on an ECU or the like, and the processing unit 100b and each of the units 101 to 104b and 107 to 109 are realized by a program stored in a ROM or the like being executed by the CPU.
- FIGS. 10 and 11 are flowcharts showing the procedure of the assembled battery control process according to the second embodiment.
- the cell SOC calculation unit 102 acquires a cell voltage value (specifically, an open-circuit voltage) in each cell 201 from the cell voltage sensor 203 (S201 in FIG. 10: corresponding to step S21 in FIG. 8)
- the cell SOC (first cell SOC), which is the SOC for each cell 201, is calculated from the cell SOC-cell voltage value correspondence map 111 stored in 110b (S202).
- the first cell SOC may be calculated in consideration of the temperature of the cell by the temperature sensor 204.
- the current integration unit 101 calculates an integrated current value ( ⁇ Ah) in the assembled battery 2a by integrating the current values of the assembled battery 2a obtained from the current sensor 205 (S203).
- the current integrating unit 101 determines whether a predetermined time has elapsed (S204). If the predetermined time has not elapsed as a result of step S204 (S204 ⁇ No), the current integrating unit 101 returns the process to step S203.
- the cell SOC calculation unit 102 acquires a cell voltage value (specifically, an open voltage) in each cell 201 from the cell voltage sensor 203 (S205: 8 (corresponding to step S21 in FIG.
- Step S206 each cell SOC (second cell SOC) after completion of current integration are calculated in the same procedure as in step S202 (S206).
- the second cell SOC may be calculated in consideration of the temperature of the cell by the temperature sensor.
- Step S202 and step S206 correspond to step S22 in FIG.
- the cell capacity value calculation unit 103 calculates a difference cell SOC ( ⁇ SOC) by calculating a difference between the second cell SOC and the first cell SOC (S207).
- the cell capacity value calculation unit 103 acquires a preset initial capacity value (not shown) of each cell 201 from the storage unit 110b and integrates the current integration of each cell 201 accumulated by the current integration unit 101.
- the cell capacity value in each cell 201 is calculated for each cell 201 from the above equation (1) (S208: equivalent to step S23 in FIG. 8), and temporarily stored in the storage unit 110b. Store.
- the minimum value detection unit 107 selects one cell 201 (S211 in FIG. 11), and determines whether or not the cell dischargeable capacity value of the selected cell 201 is less than the minimum dischargeable capacity value ( S212). In step S212 in the first loop, the minimum dischargeable capacity value to be compared is not set, so the minimum value detection unit 107 sets the cell dischargeable capacity value to be processed as the minimum dischargeable capacity value. After the second loop, the comparison processing is performed using the stored minimum dischargeable capacity value.
- step S212 when the cell dischargeable capacity value of the selected cell 201 is less than the minimum dischargeable capacity value (S212 ⁇ Yes), the minimum value detecting unit 107 processes the minimum dischargeable capacity value.
- the cell dischargeable capacity value is updated to 201 (S213).
- the minimum value detection unit 107 skips the process of step S213 and selects in step S211. It is determined whether or not the cell chargeable capacity value of the cell 201 is less than the minimum chargeable capacity value (S214).
- step S214 in the first loop since the minimum chargeable capacity value to be compared is not set, the minimum value detection unit 107 sets the cell chargeable capacity value to be processed as the minimum chargeable capacity value. After the second loop, the comparison processing is performed using the stored minimum chargeable capacity value.
- step S214 when the cell chargeable capacity value of the selected cell 201 is less than the minimum chargeable capacity value (S214 ⁇ Yes), the minimum value detection unit 107 processes the minimum chargeable capacity value as a processing target.
- the cell chargeable capacity value is updated to 201 (S215).
- step S214 when the cell chargeable capacity value of the selected cell 201 is equal to or greater than the minimum chargeable capacity value (S214 ⁇ No), the minimum value detection unit 107 skips the process of step S215 and performs steps S211 to S215. It is determined whether or not there is a cell 201 that has not been subjected to the process (S216).
- step S216 when there is a cell 201 that has not been subjected to the processes of steps S211 to S215 (S216 ⁇ Yes), the minimum value detection unit 107 returns the process to step S211 and selects another cell 201.
- step S216 when there is no cell 201 that has not performed the processing of steps S211 to S215 (S216 ⁇ No), the assembled battery SOC calculation unit 108 calculates the assembled battery 2b from the above-described equations (4) and (5). The assembled battery SOC that is the SOC is calculated (S217: equivalent to step S25 in FIG. 8).
- the assembled battery control unit 109 interrupts discharging of the assembled battery 2b when the assembled battery SOC is small, or charges when the assembled battery SOC is large (collection of regenerative power from the motor). Or charge / discharge control is performed (S218: equivalent to step S26 in FIG. 8).
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Abstract
Description
また、特許文献2には、組電池を構成するモジュール電池(単電池から構成される組電池)の端子電圧から基準電圧を推定し、この基準電圧を基にモジュール電池内の単電池の故障を判定する技術が開示されている。特許文献2において、この基準電圧は、モジュール電池の単電池の電圧の平均値や、中央値などを用いて求められることが記載されている。
なお、図12において、使用上限SOCに対応する開放電圧は4.2Vであり、使用下限SOCに対応する開放電圧が2.7Vである。
図12では、劣化の度合いを長方形の高さで示している。すなわち、劣化が小さいほうが長方形の高さが高く、大きなセル容量値を有しており、劣化が大きいと長方形の高さが低くなり、セル容量値が減少していることを示している。また、ハッチングによって充電領域を示している。
ちなみに、ここではSOC上下限を、例えば「100%」、「0%」と仮定する。
同様に、1つのセルが使用上限SOCに達してしまったが、他のセルが使用上限SOCに達していない状態で、さらに充電を行うと、使用上限SOCに達しているセルが過充電の状態になってしまうので好ましくない。
なお、図13において、各々のセルのセル容量値が同じであるが、劣化により各セルのセル容量値が変化し、その結果、セルSOCにバラツキが生じている状態であっても同じである。
これは、実際の放電可能容量値=実際の充電可能容量値であるのに、放電可能容量値>充電可能容量値とユーザが誤認してしまう例だが、放電可能容量値<充電可能容量値とユーザが誤認してしまうケースも考えられる。この場合、1つのセルが既に使用上限SOCに達しているのに、ユーザは、まだ充電可能と認識してしまい、過充電を行ってしまうおそれがある。
これらの過充電・過放電を行った結果、セルの劣化を促進してしまうおそれがある。
図1は、後記する第1実施形態および第2実施形態に共通の処理の概要を示す流れ図である。なお、処理の詳細については、後記して説明する。
電池制御装置1(図3、図9)は、組電池2に備えられている電流センサ205によって、組電池2の電流値を測定しており、この電流値を積算して電流積算値(ΔAh)を算出している。
複数のセル(単電池)201が直列に接続されて構成されている組電池2において、それぞれのセル201にはセル201の電圧値(セル電圧値)を測定するセル電圧センサ(電圧検出部)203が備えられている。
電池制御装置1は、このセル電圧センサ203から各セル201のセル電圧値を取得し(S1)、セル電圧値に基づいて、予め記憶部に格納されているセルSOC-セル電圧値対応マップ111を参照して、各セル201におけるSOCであるセルSOCを算出する(S2)。このとき、電池制御装置1は、電流積算開始時におけるセルSOC(第1セルSOC:充電率)と、電流積算終了時におけるセルSOC(第2セルSOC:充電率)との差分値である差分セルSOC(ΔSOC)も算出する。
電池制御装置1は、算出していた電流積算値(ΔAh)と、ステップS2で算出したセルSOCと、予め設定されている各セル201の初期容量値と、から下記式(1)により各セル201におけるセル容量値(電池容量値)を算出する(S3)。
そして、電池制御装置1はステップS2で算出したセルSOC(第2セルSOC)と、ステップS3で算出したセル容量値と、予め設定されている使用下限SOCとを基に、下記式(2)から各セル201における放電可能容量値であるセル放電可能容量値を算出する(S4)。
図1のステップS4における模式図に示すように、セル放電可能容量値とは、現SOC(第2セルSOC)から使用下限SOCまでの電池容量値であり、単位はAh(アンペアアワー)である。
そして、電池制御装置1は、各セル201におけるセル放電可能容量値に従って、モータを駆動したり、モータの回生電力を組電池2に送ったり、直接組電池2を制御するなどして組電池2の充放電制御を行う(S5)。
このように、セル放電可能容量値(単位:Ah)に基づいて充放電制御することにより、各々のセル201の残容量値(単位:Ah)が明確となる。これにより、劣化によるセル容量値のバラツキに起因する過充電や、過放電を防止することができる。従って、セル201の劣化促進を防止することができる。
次に、図2~図7を参照して、本発明に係る第1実施形態について説明する。第1実施形態は、図1のステップS5における充放電制御が、セル201の均等化処理となっている。
(処理概要)
図2は、第1実施形態における処理の概要を示す流れ図である。なお、第1実施形態における詳細な処理は後記して説明する。
図2において、ステップS11~S14までは、図1のステップS1~S4と同様であるため、説明を省略する。
ステップS14の後、電池制御装置1a(図3)は、各セル201におけるセル放電可能容量値の中から最も小さい値のセル放電可能容量値である最小放電可能容量値を検出すると、その最小放電可能容量値を均等化における目標値(目標残容量値)とし、各セル201のセル放電可能容量値がこの目標値より上か否かのセル均等化判定を行い(S15)、各セル201におけるセル放電可能容量値が目標値になるまで、セル201毎に個別放電を指示して充放電制御を行う(S16)。具体的には、各セル201毎に備えられているセル放電回路202のスイッチ(SW:Switch)をONにすることで、そのセル201の放電を行う。
同様に、セル201が低温であると、内部抵抗値が大きくなり、正確なセル電圧値を測定することができないため、電池制御装置1aはセル201が低温であれば均等化を行わない。
図3は、第1実施形態に係る電池制御システムの構成例を示す図である。
電池制御システム10a(10)は、複数のセル201が直列に接続されている組電池2a(2)と、この組電池2aにおけるセル201の均等化を行う電池制御装置1a(1)とを有している。
組電池2aは、セル201毎の電圧を測定するセル電圧センサ203と、セル毎に設置されている温度センサ204と、セル放電回路202とを有している。温度センサ204は、セル201の温度や、セル電圧センサ203の温度を測定している。
セル放電回路202は、抵抗とスイッチ(図面では「SW」と記載する)とを有しており、スイッチがONになるとセル201から抵抗に電流が流れ、セル201の放電が行われる。
また、組電池2aには組電池2aにおける電流を測定するための電流センサ205が備えられている。
処理部100aは、電流積算部101と、セルSOC算出部(充電率算出部)102と、セル容量値算出部(単電池容量推定部)103と、充放電可能容量値算出部(放電可能容量値算出部)104aと、目標値検出部105と、均等化処理部(制御部、残容量比較部)106とを有している。
電流積算部101は電流センサ205から取得される電流値を積算して電流積算値(ΔAh)を算出する。電流値の積算値は、例えばイグニッションがONになるとともに行われる。
セルSOC算出部102はセル電圧センサ203から取得されるセル201の電圧値(セル電圧値)と、記憶部110aに設定されているセルSOC-セル電圧値対応マップ111を参照してセル201毎のSOCであるセルSOCを算出する。
セル容量値算出部103は、電流積算部101が算出した電流積算値ΔAhと、差分セルSOC(ΔSOC)と、セル201の初期容量値(図示せず)とを基に、前記した式(1)から各セル201の電池容量値であるセル容量値を算出する。
なお、差分セルSOCとは、前記したように電流積算開始時におけるセルSOC(第1セルSOC)と、電流積算終了時におけるセルSOC(第2セルSOC)との差分値である。
そして、均等化処理部106は、セル放電回路202を制御して、各セル201のセル放電可能容量値が目標値検出部105において検出された目標値になるまでセル201の放電を行う。
なお、均等化処理部106は、図2のステップS15で前記したように温度センサ204から取得したセル温度や、セル電圧センサ203の温度によっても均等化処理を行うか否かを制御する。
次に、図3を参照しつつ、図4および図5に沿って第1実施形態に係る均等化処理の詳細な説明を行う。
図4および図5は、第1実施形態に係る均等化処理の手順を示すフローチャートである。
まず、セルSOC算出部102が、セル電圧センサ203から各セル201におけるセル電圧値(具体的には開放電圧)を取得する(図4のS101:図2のステップS11に相当)と、セルSOC-セル電圧値対応マップ111からセルSOC(第1セルSOC)を算出する(S102)。ここで、温度センサ204によるセルの温度を考慮して第1セルSOCを算出してもよい。
電流積算部101は、電流センサ205から得られる組電池2aの電流値を積算することによって組電池2aにおける電流積算値(ΔAh)を算出する(S103)。
電流積算部101は、所定時間が経過したか否かを判定する(S104)。
ステップS104の結果、所定時間が経過した場合(S104→Yes)、セルSOC算出部102は、セル電圧センサ203から各セル201におけるセル電圧値(具体的には開放電圧)を取得する(S105:図2におけるステップS11に相当)と、電流積算終了後の各セルSOC(第2セルSOC)をステップS102と同様の手順で算出する(S106)。ステップS102,S106が図2のステップS12に相当する。ここで、温度センサ204によるセルの温度を考慮して第2セルSOCを算出してもよい。この第2セルSOCが図1や、図2における現SOCとなる。
次に、セル容量値算出部103が、第2セルSOCと、第1セルSOCとの差分を算出することによって、差分セルSOC(ΔSOC)を算出する(S107)。
なお、式(2)における「現SOC」はステップS106で算出した「第2セルSOC」である。
まず、目標値検出部105はセル201を1つ選択する(S110)。
次に、目標値検出部105は選択したセル201のセル放電可能容量値が目標値未満であるか否かを判定する(S111)。
なお、最初のループにおけるステップS111では、比較対象である目標値が設定されていないので、目標値検出部105は処理対象となっているセル放電可能容量値を目標値として記憶し、2回目のループ以降、記憶しておいた目標値を使用して比較処理を行う。
ステップS111の結果、選択したセル201のセル放電可能容量値が目標値以上である場合(S111→No)、目標値検出部105はステップS214の処理をスキップして、ステップS110~S112の処理を行っていないセル201が存在するか否かを判定する(S113)。
ステップS113の結果、ステップS110~S112の処理を行っていないセル201が存在する場合(S113→Yes)、目標値検出部105はステップS110へ処理を戻し、他のセル201を選択する。
ステップS114の結果、セル温度(Tc)が所定の範囲外である場合(S114→No)、処理部100aは処理を終了する。
ステップS114の結果、セル温度(Tc)が所定の範囲内である場合(S114→Yes)、均等化処理部106は、温度センサ204から取得されたセル電圧センサ203の温度(セル電圧センサ温度(Ts))が所定の値(上限値)未満であるか否かを判定する(S115)。
ステップS115の結果、セル電圧センサ温度(Ts)が所定の値以上(高温)である場合(S115→No)、処理部100aは処理を終了する。
なお、ステップS114,S115は、ステップS116の前の段階であれば、どのタイミングで行ってもよい。
ステップS117の結果、選択したセル201のセル放電可能容量値が目標値でない場合(S117→No)、均等化処理部106は、そのセル201のセル放電回路202をONにして(S118)、放電を行うと、ステップS117へ処理を戻す。つまり、図6を参照して説明すると、均等化処理部106は、セル放電可能容量値が目標値となるまで「A」の部分の電力を放電する。
この処理は、例えば以下のような手順で行われる。まず均等化処理部106が、スイッチ(SW)をON-OFFして、セルSOC算出部102でセルSOCを検出し、セル容量値算出部103によってステップS13(図2)で得られたセル容量値から、充放電可能容量値算出部104aが充放電可能容量値をその都度算出する。そして、均等化処理部106が、充放電可能容量値が目標値に達したらセル放電回路202のON-OFF制御を停止する。
ステップS120の結果、均等化を行っていないセル201が存在する場合(S120→Yes)、均等化処理部106はステップS116へ処理を戻し、他のセル201を選択する。
ステップS120の結果、均等化を行っていないセル201が存在しない場合(S120→No)、処理部100aは処理を終了する。なお、ステップS114~S120が図2のステップS15,S16に相当する。
さらに、本実施形態では、電池制御装置1aが、最も小さいセル放電可能容量値を均等化の目標値とすることで、他のセル201のセル放電可能容量値を、最も小さいセル放電可能容量値を有するセル201に合わせる形式としているが、これに限らず、任意の値を均等化の目標値としてもよい。この場合、式(2)における使用下限SOCが目標値となり、式(2)から算出される値は目標値まで均等化させる際の各セル201における充放電値となる。この充放電値は、そのセル201が有するセル放電可能容量値が目標値より大きければ正の値を有し、そのセル201が有するセル放電可能容量値が目標値より小さければ負の値を有する。そして、均等化処理部106は、この充放電値が「0」になるまで、各セル201を充電したり、放電したりするようにしてもよい。
図7(a)は、第1実施形態に係る均等化処理を行った状態であり、2つのセル放電可能容量値に差がない状態である。
そして、図7(a)の状態の各セルに対し、同じ充電容量(単位:Ah)701が供給されて、2つのセルの充電が行われた状態が図7(b)である。図7(b)に示すように、2つのセルにおけるSOCは異なっているが、劣化の大小にかかわらず、セル放電可能容量値には差がない状態である。
同様に、図12(a)の状態の各セルに対し、同じ放電容量(単位:Ah)702が放電されて、2つのセルの放電が行われた状態が図7(c)である。図7(c)に示すように、2つのセルにおけるSOCは異なっているが、セル放電可能容量値には差がない状態である。
次に、図8~図11を参照して、本発明に係る第2実施形態について説明する。第2実施形態は、セル放電可能容量値およびセル充電可能容量値(詳細は後記)を用いて、組電池のSOC(組電池SOC)を算出することを目的とする。
(処理概要)
図8は、第2実施形態における処理の概要を示す図である。
なお、第2実施形態における詳細な処理は後記して説明する。
図8において、ステップS21~S23までは、図1のステップS1~S3と同様であるため、説明を省略する。
図1のステップS4では、電池制御装置1が前記した式(2)によってセル放電可能容量値を算出しているが、第2実施形態ではセル放電可能容量値に加えて、式(3)によるセル充電可能容量値も算出している。
図8のステップS24の図に示すようにセル充電可能容量値とは、現SOCと、使用上限SOCとの間の容量値であり、単位はAh(アンペアアワー)である。
図9は、第2実施形態に係る電池制御システムの構成例を示す図である。
電池制御システム10b(10)は、複数のセル201が直列に接続されている組電池2b(2)と、この組電池2bのSOC(組電池SOC)を算出し、組電池2bの充放電を行う電池制御装置1b(1)とを有している。
組電池2bは、セル201毎にセル電圧センサ203を有している。
また、組電池2bには組電池2bにおける電流を測定するための電流センサ205が備えられている。
処理部100bは、電流積算部101と、セルSOC算出部102と、セル容量値算出部103と、充放電可能容量値算出部(放電可能容量値算出部、充電可能容量値算出部)104bと、最小値検出部107と、組電池SOC算出部(組電池充電率算出部)108と、組電池制御部(制御部)109とを有している。
電流積算部101、セルSOC算出部102、セル容量値算出部103については、図3において説明しているものと同じであるので、ここでは説明を省略する。
組電池SOC算出部108は、最小値検出部107で算出されたセル放電可能容量値の最小値およびセル充電可能容量値の最小値を用いて、式(4)および式(5)から組電池SOCを算出する。
組電池制御部109は、組電池SOC算出部108において算出された組電池SOCに従って組電池2bの充放電を制御する。
次に、図9を参照しつつ、図10および図11に沿って第2実施形態に係る組電池制御処理を説明する。
図10および図11は、第2実施形態に係る組電池制御処理の手順を示すフローチャートである。
まず、セルSOC算出部102が、セル電圧センサ203から各セル201におけるセル電圧値(具体的には開放電圧)を取得する(図10のS201:図8のステップS21に相当)と、記憶部110bに格納されたセルSOC-セル電圧値対応マップ111からセル201毎のSOCであるセルSOC(第1セルSOC)を算出する(S202)。ここで、温度センサ204によるセルの温度を考慮して第1セルSOCを算出してもよい。
電流積算部101は、電流センサ205から得られる組電池2aの電流値を積算することによって組電池2aにおける電流積算値(ΔAh)を算出する(S203)。
電流積算部101は、所定時間が経過したか否かを判定する(S204)。
ステップS204の結果、所定時間が経過していない場合(S204→No)、電流積算部101はステップS203へ処理を戻す。
ステップS204の結果、所定時間が経過した場合(S204→Yes)、セルSOC算出部102は、セル電圧センサ203から各セル201におけるセル電圧値(具体的には開放電圧)を取得する(S205:図8のステップS21に相当)と、電流積算終了後の各セルSOC(第2セルSOC)をステップS202と同様の手順で算出する(S206)。ここで、温度センサによるセルの温度を考慮して第2セルSOCを算出してもよい。なお、ステップS202およびステップS206が図8のステップS22に相当する。
次に、セル容量値算出部103が、第2セルSOCと、第1セルSOCとの差分を算出することによって、差分セルSOC(ΔSOC)を算出する(S207)。
なお、ステップS209,S210が図8のステップS24に相当する。
なお、最初のループにおけるステップS212では、比較対象である最小放電可能容量値が設定されていないので、最小値検出部107は処理対象となっているセル放電可能容量値を最小放電可能容量値として記憶し、2回目のループ以降、記憶しておいた最小放電可能容量値を使用して比較処理を行う。
ステップS212の結果、選択したセル201のセル放電可能容量値が最小放電可能容量値以上である場合(S212→No)、最小値検出部107はステップS213の処理をスキップして、ステップS211で選択したセル201のセル充電可能容量値が最小充電可能容量値未満であるか否かを判定する(S214)。
なお、最初のループにおけるステップS214では、比較対象である最小充電可能容量値が設定されていないので、最小値検出部107は処理対象となっているセル充電可能容量値を最小充電可能容量値として記憶し、2回目のループ以降、記憶しておいた最小充電可能容量値を使用して比較処理を行う。
ステップS214の結果、選択したセル201のセル充電可能容量値が最小充電可能容量値以上である場合(S214→No)、最小値検出部107はステップS215の処理をスキップして、ステップS211~S215の処理を行っていないセル201が存在するか否かを判定する(S216)。
ステップS216の結果、ステップS211~S215の処理を行っていないセル201が存在しない場合(S216→No)、組電池SOC算出部108は、前記した式(4)および式(5)から組電池2bのSOCである組電池SOCを算出する(S217:図8のステップS25に相当)。
図13を参照して、第2実施形態による組電池SOCの算出について説明する。
前記したように、図13の状態では、実際の放電可能容量値=実際の充電可能容量値であるのに、セルSOCの平均化あるいは開放電圧の平均化によって算出された組電池SOCは、65%となってしまい、そのため、ユーザが放電可能容量値>充電可能容量値と誤認してしまうおそれがある。
これに対し、第2実施形態に従って組電池SOCを算出すると、組電池SOC=50%と算出される。つまり、式(4)から20+20=40が算出され、式(5)から(20/40)×100=50%が算出される。これは、実際の放電可能容量値=実際の充電可能容量値という実際の充放電可能状態を反映したものである。これにより、ユーザの誤認を防止し、ユーザの誤認に起因する過充電・過放電も防止できるので、セル201の劣化促進を防止することができる。
2,2a,2b 組電池
10,10a,10b 電池制御システム
100a,100b 処理部
101 電流積算部
102 セルSOC算出部(充電率算出部)
103 セル容量値算出部(単電池容量推定部)
104a,104b 充放電可能容量値算出部(放電可能容量値算出部、充電可能容量値算出部)
105 目標値検出部
106 均等化処理部(制御部、残容量比較部)
107 最小値検出部
108 組電池SOC算出部(組電池充電率算出部)
109 組電池制御部(制御部)
110a,110b 記憶部
111 セルSOC-セル電圧値対応マップ
112 使用下限SOC
113 使用上限SOC
201 セル(単電池)
202 セル放電回路
203 セル電圧センサ(電圧検出部)
204 温度センサ
205 電流センサ
Claims (4)
- 各単電池の電圧を測定する電圧検出部と、
前記測定された電圧値に基づいて、前記各単電池の充電率を算出する充電率算出部と、
複数の前記単電池により構成される組電池の電流値を積算することによって電流積算値を算出する電流積算部と、
前記積算電流値および前記各単電池の充電率に基づいて、前記各単電池の電池容量値を算出する単電池容量推定部と、
前記単電池の電池容量値および前記充電率から当該単電池の放電可能容量値を算出する放電可能容量値算出部と、
前記放電可能容量値に基づいて、前記組電池の充放電を制御する制御部と、
を有することを特徴とする電池制御装置。 - 前記電池制御装置は、
前記放電可能容量値と、予め設定してある目標残容量値と、を比較する残容量比較部
を、さらに有し、
前記制御部は、
前記放電可能容量値と、前記目標残容量値と、の比較の結果、各単電池のうち、前記放電可能容量値が前記目標残容量値より大きい前記単電池を放電する
ことを特徴とする請求の範囲第1項に記載の電池制御装置。 - 前記電池制御装置は、
前記単電池の電池容量値および前記充電率から前記単電池の充電可能容量値を算出する充電可能容量値算出部と、
前記放電可能容量値および前記充電可能容量値のそれぞれの最小値に基づいて、前記組電池の充電率を算出する組電池充電率算出部と、
を、さらに有し、
前記制御部は、
前記算出された組電池の充電率に基づいて、前記組電池の充放電を行う
ことを特徴とする請求の範囲第1項に記載の電池制御装置。 - 組電池の充放電を制御する電池制御装置の電池制御方法であって、
前記電池制御装置が、
電圧検出部において測定された各単電池の電圧を取得し、
前記測定された電圧値に基づいて、前記各単電池の充電率を算出し、
複数の前記単電池により構成される組電池の電流値を積算することによって電流積算値を算出し、
前記積算電流値および前記各単電池の充電率に基づいて、前記各単電池の電池容量値を算出し、
前記単電池の電池容量値および前記充電率から当該単電池の放電可能容量値を算出し、
前記放電可能容量値に基づいて、前記組電池の充放電を制御する
ことを特徴とする電池制御方法。
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Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2897247A4 (en) * | 2012-09-11 | 2015-09-30 | Panasonic Ip Man Co Ltd | MEMORY BATTERY MANAGEMENT DEVICE AND MEMORY BATTERY MANAGEMENT PROCESS |
JP2016010272A (ja) * | 2014-06-25 | 2016-01-18 | Evtd株式会社 | バランス補正制御装置、バランス補正システム及び蓄電システム |
JP2016024162A (ja) * | 2014-07-24 | 2016-02-08 | 矢崎総業株式会社 | 充電率推定装置及び電源システム |
EP3032690A1 (en) * | 2013-08-09 | 2016-06-15 | Hitachi Automotive Systems, Ltd. | Battery control system and vehicle control system |
KR101752038B1 (ko) | 2014-11-07 | 2017-06-28 | 주식회사 엘지화학 | 배터리 충방전 제어 장치 및 방법 |
JP2018119839A (ja) * | 2017-01-24 | 2018-08-02 | 日本電気株式会社 | 蓄電制御装置、サーバ、蓄電制御方法及びプログラム |
WO2019013077A1 (ja) * | 2017-07-14 | 2019-01-17 | 三洋電機株式会社 | 管理装置、及び電源システム |
DE112014001940B4 (de) * | 2013-04-12 | 2020-10-15 | Primearth Ev Energy Co., Ltd. | Verfahren zur Wiederherstellung einer Batteriekapazität, Verfahren zur Wiederherstellung der Kapazität eines Batteriesatzes, Vorrichtung zur Wiederherstellung einer Batteriekapazität und Vorrichtung zur Wiederherstellung der Kapazität eines Batteriesatzes |
Families Citing this family (20)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2012122250A1 (en) * | 2011-03-07 | 2012-09-13 | A123 Systems, Inc. | Method for opportunistically balancing charge between battery cells |
DE102014205911A1 (de) * | 2014-03-31 | 2015-10-01 | Robert Bosch Gmbh | Elektrochemischer Energiespeicher und Verfahren zum Schalten von Zellen eines elektrochemischen Energiespeichers |
DE102014205913A1 (de) | 2014-03-31 | 2015-10-01 | Robert Bosch Gmbh | Elektrochemischer Energiespeicher und Verfahren zum Schalten von Zellen eines elektrochemischen Energiespeichers |
CN104242397B (zh) * | 2014-09-25 | 2017-12-26 | 联想(北京)有限公司 | 多电池快速充电电路及其充电方法 |
JP6102905B2 (ja) * | 2014-12-25 | 2017-03-29 | トヨタ自動車株式会社 | 電源装置 |
CN104569845B (zh) * | 2014-12-31 | 2017-11-07 | 普天新能源车辆技术有限公司 | 一种废旧动力锂电池容量检测方法及装置 |
FR3045216B1 (fr) * | 2015-12-14 | 2019-10-25 | Psa Automobiles Sa. | Batterie comprenant une pluralite de cellules en serie |
CN107453432A (zh) * | 2017-08-14 | 2017-12-08 | 东莞恒量新能源科技有限公司 | 一种带显示装置的储电管控设备及其充放电控制方法 |
DE102017009850B4 (de) * | 2017-10-23 | 2020-04-02 | Benning CMS Technology GmbH | Verfahren zum Auf- und Entladen eines Energiespeichers |
JP7163313B2 (ja) * | 2017-12-22 | 2022-10-31 | 三洋電機株式会社 | 管理装置、及び電源システム |
JP6888733B2 (ja) * | 2018-03-01 | 2021-06-16 | 株式会社村田製作所 | 組電池 |
CN112379293B (zh) * | 2019-06-24 | 2022-09-23 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | 荷电状态修正方法及装置 |
US20210021134A1 (en) * | 2019-07-18 | 2021-01-21 | Save The Planet Co., Ltd. | Storage system |
TWI702412B (zh) * | 2019-08-08 | 2020-08-21 | 國立臺灣科技大學 | 殘餘電量估測方法 |
CN110880624B (zh) * | 2019-11-29 | 2021-06-22 | 武汉瑞杰特材料有限责任公司 | 一种锂离子电池人工失效的方法 |
DE102020003062A1 (de) | 2020-05-23 | 2021-11-25 | Marquardt Gmbh | Verfahren zum Betrieb eines Batteriesystems |
CN113178630A (zh) * | 2021-04-28 | 2021-07-27 | 合达信科技集团有限公司 | 多种电芯的电池管理系统hbms |
US11791639B2 (en) * | 2021-06-17 | 2023-10-17 | Lenovo (Singapore) Pte. Ltd. | Discharge control method of a battery pack for portable electronic devices |
US11664670B1 (en) * | 2022-08-21 | 2023-05-30 | Element Energy, Inc. | Methods and systems for updating state of charge estimates of individual cells in battery packs |
EP4390416A1 (en) * | 2022-12-20 | 2024-06-26 | Volvo Truck Corporation | Capacity and state-of-charge estimation for a multi-battery energy storage system |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009005507A (ja) * | 2007-06-22 | 2009-01-08 | Sanyo Electric Co Ltd | 充電状態均等化装置及びこれを具えた電動車輌 |
JP2010220380A (ja) * | 2009-03-17 | 2010-09-30 | Nissan Motor Co Ltd | 組電池の容量調整装置 |
JP2010273413A (ja) * | 2009-05-20 | 2010-12-02 | Nissan Motor Co Ltd | 組電池の制御装置 |
Family Cites Families (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20010000212A1 (en) * | 1992-08-14 | 2001-04-12 | John Reipur | Battery system providing indicia of a charging parameter |
JPH0915311A (ja) | 1995-06-26 | 1997-01-17 | Japan Storage Battery Co Ltd | 組電池の故障検出装置 |
US5739670A (en) * | 1996-10-31 | 1998-04-14 | General Motors Corporation | Method for diagnosing battery condition |
JP3375511B2 (ja) * | 1997-04-14 | 2003-02-10 | 本田技研工業株式会社 | バッテリ残容量検出装置 |
KR100262465B1 (ko) * | 1998-06-25 | 2000-08-01 | 박찬구 | 펄스전류의 전압 응답신호를 이용한 전지용량 측정방법 및 측정장치 |
JP3854175B2 (ja) * | 2002-03-01 | 2006-12-06 | インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーション | 電気機器、コンピュータ装置、コントローラ、電池切換方法、およびプログラム |
JP2004364445A (ja) * | 2003-06-06 | 2004-12-24 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | バックアップ電池の放電制御装置 |
JP2005278241A (ja) * | 2004-03-23 | 2005-10-06 | Nissan Motor Co Ltd | 組電池の容量調整装置および容量調整方法 |
JP4543714B2 (ja) * | 2004-03-23 | 2010-09-15 | 日産自動車株式会社 | 組電池の容量調整装置および容量調整方法 |
US7382110B2 (en) * | 2004-04-23 | 2008-06-03 | Sony Corporation | Method of charging secondary battery, method of calculating remaining capacity rate of secondary battery, and battery pack |
JP4957129B2 (ja) * | 2006-09-04 | 2012-06-20 | 富士通株式会社 | 電池制御装置、電池制御方法、電源制御装置、及び電子機器 |
JP2009038876A (ja) | 2007-08-01 | 2009-02-19 | Toyota Motor Corp | 組電池の電圧均等化装置 |
-
2011
- 2011-12-16 DE DE112011104434T patent/DE112011104434T5/de active Granted
- 2011-12-16 US US13/995,049 patent/US9438059B2/en active Active
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Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009005507A (ja) * | 2007-06-22 | 2009-01-08 | Sanyo Electric Co Ltd | 充電状態均等化装置及びこれを具えた電動車輌 |
JP2010220380A (ja) * | 2009-03-17 | 2010-09-30 | Nissan Motor Co Ltd | 組電池の容量調整装置 |
JP2010273413A (ja) * | 2009-05-20 | 2010-12-02 | Nissan Motor Co Ltd | 組電池の制御装置 |
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2897247A4 (en) * | 2012-09-11 | 2015-09-30 | Panasonic Ip Man Co Ltd | MEMORY BATTERY MANAGEMENT DEVICE AND MEMORY BATTERY MANAGEMENT PROCESS |
DE112014001940B4 (de) * | 2013-04-12 | 2020-10-15 | Primearth Ev Energy Co., Ltd. | Verfahren zur Wiederherstellung einer Batteriekapazität, Verfahren zur Wiederherstellung der Kapazität eines Batteriesatzes, Vorrichtung zur Wiederherstellung einer Batteriekapazität und Vorrichtung zur Wiederherstellung der Kapazität eines Batteriesatzes |
EP3032690A1 (en) * | 2013-08-09 | 2016-06-15 | Hitachi Automotive Systems, Ltd. | Battery control system and vehicle control system |
US9931959B2 (en) | 2013-08-09 | 2018-04-03 | Hitachi Automotive Systems, Ltd. | Battery control system and vehicle control system |
JP2016010272A (ja) * | 2014-06-25 | 2016-01-18 | Evtd株式会社 | バランス補正制御装置、バランス補正システム及び蓄電システム |
JP2016024162A (ja) * | 2014-07-24 | 2016-02-08 | 矢崎総業株式会社 | 充電率推定装置及び電源システム |
KR101752038B1 (ko) | 2014-11-07 | 2017-06-28 | 주식회사 엘지화학 | 배터리 충방전 제어 장치 및 방법 |
JP2018119839A (ja) * | 2017-01-24 | 2018-08-02 | 日本電気株式会社 | 蓄電制御装置、サーバ、蓄電制御方法及びプログラム |
WO2019013077A1 (ja) * | 2017-07-14 | 2019-01-17 | 三洋電機株式会社 | 管理装置、及び電源システム |
Also Published As
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