WO2018016231A1 - 電池装置、電子機器、電動車両、蓄電システムおよび制御方法 - Google Patents
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Abstract
電池の温度を検知する温度検知部と、充電開始直前に温度検知部が一定温度範囲を検知した場合に、二次電池に対する可変電流放電を行う制御部とを備える電池装置である。
Description
本技術は、電池装置、電子機器、電動車両、蓄電システムおよび制御方法に関する。
リチウムイオン二次電池に代表される二次電池の用途が拡大している。リチウムイオン二次電池は、用途によっては氷点下等の低温下で使用される場合がある。下記特許文献1、2には、低温下におけるリチウムイオン二次電池の使用にも対応できるようにした技術が記載されている。
このように用途が拡大するリチウムイオン二次電池等の二次電池を、低温下においても充電できることが望まれている。
したがって、本技術は、低温下においても充電することができる電池装置、電子機器、電動車両、蓄電システムおよび制御方法を提供することを目的の一つとする。
上述の課題を解決するために、本技術は、電池の温度を検知する温度検知部と、充電開始直前に温度検知部が一定温度範囲を検知した場合に、二次電池に対する可変電流放電を行う制御部とを備える電池装置である。
この一定温度範囲は、例えば-20℃~0℃である。
この一定温度範囲は、例えば-20℃~0℃である。
本技術は、例えば、上述した電池装置から電力の供給を受ける電子機器でもよい。
本技術は、例えば、上述した電池装置を備える電動車両でもよい。
本技術は、例えば、上述した電池装置を備える蓄電システムでもよい。
本技術は、例えば、
制御部が、
放電可能であり且つ充電可能でない温度において、二次電池の温度の上昇に伴って、放電電流値を大きくして当該二次電池を放電させる可変電流放電制御を行う
制御方法である。
本技術は、例えば、上述した電池装置を備える電動車両でもよい。
本技術は、例えば、上述した電池装置を備える蓄電システムでもよい。
本技術は、例えば、
制御部が、
放電可能であり且つ充電可能でない温度において、二次電池の温度の上昇に伴って、放電電流値を大きくして当該二次電池を放電させる可変電流放電制御を行う
制御方法である。
本技術は、複数の二次電池が直列及び/又は並列に接続されると共に、互いに接近して組み立てられた組電池と、
組電池の二次電池のそれぞれに接続されたバランス補正用のスイッチ素子及びスイッチ素子に流れる電流が供給される複数の抵抗を有する第1のバランス補正回路と、
組電池の二次電池のそれぞれに接続されたバランス補正用のスイッチ素子及びスイッチ素子に流れる電流が供給される複数のヒーター抵抗を有する第2のバランス補正回路と、
複数のヒーター抵抗が組電池の温まりにくい二次電池に接触又はその近傍に配置され、
充電可能な温度において、第1のバランス補正回路によってバランス補正を行い、
放電可能であり且つ充電可能でない温度において、第2のバランス補正回路によってバランス補正を行った後に、二次電池に対する可変電流放電制御を行うようにした電池装置である。
組電池の二次電池のそれぞれに接続されたバランス補正用のスイッチ素子及びスイッチ素子に流れる電流が供給される複数の抵抗を有する第1のバランス補正回路と、
組電池の二次電池のそれぞれに接続されたバランス補正用のスイッチ素子及びスイッチ素子に流れる電流が供給される複数のヒーター抵抗を有する第2のバランス補正回路と、
複数のヒーター抵抗が組電池の温まりにくい二次電池に接触又はその近傍に配置され、
充電可能な温度において、第1のバランス補正回路によってバランス補正を行い、
放電可能であり且つ充電可能でない温度において、第2のバランス補正回路によってバランス補正を行った後に、二次電池に対する可変電流放電制御を行うようにした電池装置である。
本技術の少なくとも一の実施形態によれば、低温下において二次電池を充電することが可能となる。なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本技術中に記載されたいずれの効果であってもよい。また、例示された効果により本技術の内容が限定して解釈されるものではない。
以下、本技術の実施形態等について図面を参照しながら説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
<1.第1の実施形態>
<2.第2の実施形態>
<3.第3の実施形態>
<4.応用例>
<5.変形例>
以下に説明する実施形態等は本技術の好適な具体例であり、本技術の内容がこれらの実施形態等に限定されるものではない。
<1.第1の実施形態>
<2.第2の実施形態>
<3.第3の実施形態>
<4.応用例>
<5.変形例>
以下に説明する実施形態等は本技術の好適な具体例であり、本技術の内容がこれらの実施形態等に限定されるものではない。
<1.第1の実施形態>
「システムの構成例」
図1は、本技術の第1の実施形態に係る電池装置が適用される車載システム(車載システム1)の構成例を示す。車載システム1は、例えば、電池装置11と、車内ヒーター(以下適宜、ヒーターと略称する)12と、空調機13と、モーター14と、エンジン15とを含む構成を有している。なお、図1では、参照符号SLが付されたラインにより通信路の一例が示され、参照符号CLが付されたラインにより電流が流れる経路の一例が示され、参照符号HLが付されたラインによりヒーター12により発生した熱が伝達される経路が示されている。
「システムの構成例」
図1は、本技術の第1の実施形態に係る電池装置が適用される車載システム(車載システム1)の構成例を示す。車載システム1は、例えば、電池装置11と、車内ヒーター(以下適宜、ヒーターと略称する)12と、空調機13と、モーター14と、エンジン15とを含む構成を有している。なお、図1では、参照符号SLが付されたラインにより通信路の一例が示され、参照符号CLが付されたラインにより電流が流れる経路の一例が示され、参照符号HLが付されたラインによりヒーター12により発生した熱が伝達される経路が示されている。
電池装置11は、電池モジュール11aと、ECU(Engine Control Unit)11bと、表示部11cとを有している。本実施形態に係る電池モジュール11aは、例えばボンネットに収納され車内の電装部品等に電力を供給するための二次電池として説明するが、電動車両における動力源の二次電池であっても構わない。なお、電池モジュール11aからの電流が上述したヒーター12に供給されるように構成されている。電流が供給されることによりヒーターが発熱し、この熱が空調機13やモーター14、エンジン15のウォームアップに利用される。
ECU11bは、マイクロコンピュータ等により構成されており、車載システム1の各部(例えば、電池装置11)に対する制御を行う。
報知部の一例である表示部11cは、LCD(Liquid Crystal Display)や有機EL(Electro Luminescence)等のモニタおよび当該モニタを駆動するドライバ等から成る。表示部11cには、後述するアラーム表示が表示される。表示部11cは、ナビゲーション装置等のモニタと兼用されてもよいし、アラーム表示を表示させる専用のモニタでもよい。
「電池装置の詳細について」
図2は、電池装置11の詳細な構成例を説明するための図である。始めに、本実施形態に係る電池モジュール11aに適用可能な二次電池の一例について説明する。二次電池の一例は、正極活物質と、黒鉛等の炭素材料を負極活物質として含むリチウムイオン二次電池であり、正極材料としてオリビン構造を有する正極活物質を含有するものである。
図2は、電池装置11の詳細な構成例を説明するための図である。始めに、本実施形態に係る電池モジュール11aに適用可能な二次電池の一例について説明する。二次電池の一例は、正極活物質と、黒鉛等の炭素材料を負極活物質として含むリチウムイオン二次電池であり、正極材料としてオリビン構造を有する正極活物質を含有するものである。
オリビン構造を有する正極活物質としてさらに好ましくは、リチウム鉄リン酸化合物(LiFePO4 )、または、異種原子を含有するリチウム鉄複合リン酸化合物(LiFexM1-xO4 :Mは1種類以上の金属、xは0<x<1である。)が好ましい。また、Mが2種以上の場合は、各々の下付数字の総和が1-xとなるように選定される。
Mとしては、遷移元素、IIA族元素、IIIA族元素、IIIB族元素、IVB族元素等が挙げられる。特にコバルト(Co),ニッケル,マンガン(Mn),鉄,アルミニウム,バナジウム(V),およびチタン(Ti)のうちの少なくとも1種を含むものが好ましい。
正極活物質は、リチウム鉄リン酸化合物またはリチウム鉄複合リン酸化合物の表面に、該酸化物とは異なる組成の金属酸化物(例えば、Ni、Mn、Liなどから選択されるもの)やリン酸化合物(例えば、リン酸リチウム等)等を含む被覆層が施されていてもよい。
リチウム(Li)を吸蔵および放出することが可能な正極材料として、層状岩塩構造を有するコバルト酸リチウム(LiCoO2)、ニッケル酸リチウム(LiNiO2)、マンガン酸リチウム(LiMnO2)、スピネル構造を有するマンガン酸リチウム(LiMn2O4)などのリチウム複合酸化物が使用されてもよい。
負極活物質として使用される黒鉛としては、特に限定はなく、業界において用いられる黒鉛材料を広く用いることができる。負極の材料として、チタン酸リチウム、シリコン(Si)系材料、スズ(Sn)系材料等が使用されてもよい。
電池の電極の製造法としては、特に限定はなく、業界において用いられている方法を広く用いることができる。
本技術に用いられる電解液としては、特に限定はなく、液状、ゲル状を含み、業界において用いられる電解液を広く用いることができる。
このようなリチウムイオン二次電池は、例えば円筒形状を成している。1個のリチウムイオン二次電池(単セル)の平均的な出力は3.2V程度である。もちろん、リチウムイオン二次電池の形状は、円筒形状に限らず、コイン形状、角型形状等何でもよい。
リチウムイオン二次電池の単セルが並列接続された電池ブロックBLが適宜な数、直列に接続されることで電池モジュール11aが形成される。例えば、8個の単セルが並列接続された電池ブロックBLが4個直列に接続されることにより、電池モジュール11aから12V程度の電圧が出力可能とされている。
続いて、ECU11bの構成例について説明する。図2に示すように、電池モジュール11aの正極側に正の電力ラインPL1が接続されており、電力ラインPL1から正極端子101aが導出されている。また、電池モジュール11aの負極側に負の電力ラインPL2が接続されており、電力ラインPL2から負極端子101bが導出されている。
電力ラインPL1に、放電制御用のD(Discharge)-FET(Field Effect Transistor)110と、充電制御用のC(Charge)-FET110とが接続されている。それぞれのFETに対して、ダイオード110a、111aが並列に接続されている。なお、D-FET110およびC-FET111(ダイオード110a、111aを含む)が電力ラインPL2に接続されてもよい。
電池モジュール11aの正極側とD-FET110との間の接続点P1から電力ラインPL1が分岐しており、分岐した電力ラインにおける接続点P1と正極端子101aとの間に、D-FET113が接続されている。D-FET113は、電池モジュール11aが自己放電する際にオンされる自己放電用のFETである。
D-FET110およびD-FET113に対するスイッチング制御は、D-FETドライバ(DRV)115によって行われる。C-FET111に対するスイッチング制御は、C-FETドライバ(DRV)116によって行われる。
ECU11bは、電池モジュール11aを保護するための保護用IC(Integrated Circuit)120を有している。保護用IC120は、電池モジュール11aの両端に対して接続されており、電池モジュール11aの電圧を監視する。保護用IC120が、電池モジュール11a全体の電圧に代え、若しくはそれとともに、個々の電池ブロックBLの電圧や単セルの電圧を監視するようにしてもよい。
保護用IC120は、温度センサ130に接続されている。温度センサ130は、電池モジュール11aの温度を測定するためのセンサである。温度センサ130により測定された温度情報が保護用IC120に入力される。なお、温度センサ130は、任意の単位からなる電池の温度を測定する。本実施形態では、温度センサ130は、電池ブロックBL単位で温度を測定する。すなわち、電池ブロックBLの数に対応して4個の温度センサ130が設けられている。温度センサ130が、電池モジュール11a全体の温度や電池モジュール11aを構成する個々の単セルの温度を測定するようにしてもよい。
保護用IC120は、電流センサに接続されている。電流センサは、例えば、電力ラインPL2に接続される電流検出抵抗(シャント抵抗器)131である。電流検出抵抗131により検出された電流値が適宜、増幅されて保護IC120に入力される。保護用IC120は、これらのセンサにより得られる電圧、温度、電流の情報に基づいて、保護動作を行う。
ECU11bは、制御部の一例としてのMPU(Micro-processing unit)140を有している。MPU140は、通信端子101cに対して接続されている。MPU140は、通信端子101cを介して負荷や上位のコントローラ等の外部機器と通信を行う。通信は、例えば、CAN(Controller Area Network)の規格等任意の通信規格を使用できる。また、通信は、有線でもよいし、無線でもよい。MPU140は、上述した通信により、電池モジュール11aの電圧情報、温度情報、電流情報等をデジタル化して送信する。また、MPU140は、後述する可変電流放電制御を行う。
「動作について」
電池装置11の動作について概略的に説明する。通常の充放電制御は、D-FET110およびC-FET111に対するオン/オフが制御され、自己放電用のD-FET113がオフされる。具体的には、通常の放電時には、D-FET110がオンされ、C-FET111がオフされる。また、充電時には、D-FET110がオフされ、C-FET111がオンされる。
電池装置11の動作について概略的に説明する。通常の充放電制御は、D-FET110およびC-FET111に対するオン/オフが制御され、自己放電用のD-FET113がオフされる。具体的には、通常の放電時には、D-FET110がオンされ、C-FET111がオフされる。また、充電時には、D-FET110がオフされ、C-FET111がオンされる。
後述する可変電流放電制御が行われ、電池モジュール11aが自己放電する場合には、D-FET110およびC-FET111がオフされ、自己放電用のD-FET113がオンされる。D-FET113がオンされることにより、D-FET110やC-FET111等を経由しない自己放電用の放電経路が形成される。なお、これらのFETに対するスイッチング制御は、MPU140の制御に応じてD-FETドライバ115およびC-FETドライバ116が動作することにより行われる。
なお、本実施形態では、電池モジュール11aの放電電流の電流値(以下適宜、放電電流値と称する)を可変できるように構成されている。例えば、図示しない可変抵抗を電力ラインPL1が接続され、当該可変抵抗の抵抗値がMPU140により可変されることにより、電池モジュール11aの放電電流値を変更することができる。
次に、電池装置11において行われる保護動作について概略的に説明する。電池モジュール11aの電圧が過放電の状態となったときには、保護IC120は、D-FETドライバ115を制御して、少なくともD-FET110およびD-FET113をオフさせる。これにより放電が停止される。電池モジュール11aの電圧が過充電の状態となったときには、保護IC120は、D-FETドライバ115およびC-FETドライバ116を制御して、少なくともD-FET113およびC-FET111をオフさせる。これにより充電が停止される。温度センサ130により計測された温度が所定温度以上になった場合や、電流検出抵抗131により計測された電流が所定以上の過電流になった場合も各FETに対するスイッチング制御が適切に行われることで保護動作(回路の遮断)が行われる。なお、この他の公知の保護動作が行われるようにしてもよい。
「電池モジュールの特性」
ところで、上述した電池モジュール11aを構成するリチウムイオン二次電池の充電可能な温度は0℃以上とされている。しかしながら、電池モジュール11aの用途(例えば、ハイブリット車や電気自動車)や使用地域によっては、電池モジュール11aが氷点下の低温で使用することがある。そのため、例えば0℃未満の低温環境下でも電池モジュール11aを充電できることが望まれている。
ところで、上述した電池モジュール11aを構成するリチウムイオン二次電池の充電可能な温度は0℃以上とされている。しかしながら、電池モジュール11aの用途(例えば、ハイブリット車や電気自動車)や使用地域によっては、電池モジュール11aが氷点下の低温で使用することがある。そのため、例えば0℃未満の低温環境下でも電池モジュール11aを充電できることが望まれている。
このような要求を満たすため、電池の材料を変更したり、電池モジュール11aに専用ヒーターを取り付ける構成が考えられる。しかしながら、電池材料の変更は、性能や安全の確認試験が必要なり、上記要求に迅速に対応することが困難である。また、電池モジュール11aに専用ヒーター等の装置を取り付ける構成では、当該装置用のスペースが必要となる他、コストの増加を招くおそれもある。
また、上述した特許文献1に記載の技術では、パルス充放電により電池モジュールを温めているが、上述した充電禁止温度下では当該技術を適用することができない。また、特許文献2に記載の技術では、充電禁止温度下に達しないように電池モジュールを放電し続けるが、この技術では、長期間にわたる放電により電池の容量の低下が進行してしまうほか、一度、電池モジュールの充電禁止温度に入ると自己発熱で充電可能状態にすることができなくなる。以上の点を踏まえ、電池装置11の動作例について説明する。
「電池装置の動作例」
始めに、電池装置11の動作例について概略的に説明する。電池装置11では、放電可能であり且つ充電可能でない温度において、電池モジュール11aを自己放電させ、それによる熱で充電可能温度を上回るまで電池モジュール11aの温度を上昇させる。そして、その後に電池モジュール11aに対する充電が行われる。本実施形態では、ヒーター12を負荷として電池モジュール11aを自己放電させる。
始めに、電池装置11の動作例について概略的に説明する。電池装置11では、放電可能であり且つ充電可能でない温度において、電池モジュール11aを自己放電させ、それによる熱で充電可能温度を上回るまで電池モジュール11aの温度を上昇させる。そして、その後に電池モジュール11aに対する充電が行われる。本実施形態では、ヒーター12を負荷として電池モジュール11aを自己放電させる。
本実施形態では、充電可能温度まで効率よく電池モジュール11aを温めるために、電池モジュール11aに対して可変電流放電制御が行われる。可変電流放電制御とは、電池モジュール11aの温度に応じて、放電電流値を切り替えて(変更して)電池モジュール11aを放電させる制御である。より具体的には、可変電流放電制御は、電池モジュール11aの温度の上昇に応じて、放電電流値を大きくして電池モジュール11aを放電させる制御である。
なお、本実施形態のように、車載システム1に電池モジュール11aが適用される場合には、車両(例えば、電動車両)の使用の直前(例えば、数分~5分前程度)に可変電流放電制御が行われ且つ終了していることが好ましい。これにより、電池モジュール11aが必要以上に放電されてしまうことを防止することができる。例えば、車両に対する所定の操作に応じて可変電流放電制御が行われることが好ましい。車両に対する所定の操作は、例えば、運転席側のドアを開ける操作や始動のためのキー操作を例示することができる。なお、専用のキーを持つユーザが車両の周囲の数m(メートル)程度に接近したことが検出された場合に、可変電流放電制御が行われてもよい。また、スマートフォン等の携帯通信機器により、可変電流放電制御の開始が遠隔的に指示されてもよい。
「可変電流放電制御について」
図3は、例えばMPU140によって行われる可変電流放電制御における処理の流れの一例を説明するためのフローチャートである。始めに、ステップS1では、電池モジュール11aの温度(X℃)とSOC(State Of Charge)(Y%)とが検出される。そして、処理がステップS2に進む。
図3は、例えばMPU140によって行われる可変電流放電制御における処理の流れの一例を説明するためのフローチャートである。始めに、ステップS1では、電池モジュール11aの温度(X℃)とSOC(State Of Charge)(Y%)とが検出される。そして、処理がステップS2に進む。
ステップS2では、検出された温度Xが放電禁止温度より大きいか否かが判断される。ここでの判断対象である温度Xは、測定された複数の温度のうち最も低い温度である。ステップS2において、検出された温度Xが放電禁止温度より大きい(高い)場合(Yesの場合)には、処理がステップS3に進む。
検出された温度Xが放電禁止温度より大きい場合には電池モジュール11aを自己放電させることが可能であることから、可変電流放電制御が行われる。本実施形態では、可変電流放電制御が開始されたことがユーザに対して通知される。例えば、アラーム表示が表示部11cに表示されることにより可変電流放電制御が開始されたことがユーザに対して報知される。
すなわち、ステップS3では、アラーム表示中であるか否かが判断される。アラーム表示中でない場合には、処理がステップS4に進み、アラーム表示をオンする処理が行われる。なお、アラーム表示は、例えば可変電流放電制御が行われている間は継続して表示される。ステップS3の判断において、アラーム表示中である場合には処理がステップS5に進む。
なお、上述したステップS2の判断において、温度Xが-20℃より小さい(低い)場合(Noの場合)には、放電禁止温度であるので可変電流放電制御が行われずに処理がステップS18に進む。ステップS18では、アラーム表示が表示中であるか否かが判断される。ここでは、可変電流放電制御が行われていない、すなわち、アラーム表示が表示中でないことから処理がステップS1にリターンする。
ステップS5では、電池モジュール11aのSOCが所定値より大きいか否かが判断される。所定値は、可変電流放電制御による放電で充電可能温度(例えば、0℃)に到達するまでに必要な電池容量に基づいて設定される値であり、本実施形態では例えば30%に設定される。このSOCの値は、電池モジュール11aの種類や組成等に応じて異なる値とすることができる。ステップS5の判断において、SOCが30%より小さい場合(Noの場合)には、電池モジュール11aを放電させても充電可能温度に到達することができないと判断され、処理がステップS18に進む。
ステップS18では、アラーム表示が表示中であるか否かが判断される。ここでは、アラーム表示が表示中であるので処理がステップS19に進む。そして、ステップS19では、アラーム表示がオフされた後、処理がステップS1にリターンする。
ステップS5の判断において、SOCが30%より大きい場合(Yesの場合)には、処理がステップS6に進む。以下の処理では、電池モジュール11aの温度に応じて、異なる放電電流値で電池モジュール11aを自己放電させる。ステップS6では、電池モジュール11aの温度Xが-15℃より大きいか否かが判断される。ステップS6の判断において、電池モジュール11aの温度Xが-15℃より小さい場合(Noの場合)には、処理がステップS13に進む。
ステップS13では、MPU140により電池モジュール11aの放電電流値が68.4A(3ItA)に設定され、当該放電電流値でもって電池モジュール11aを自己放電させる。なお、自己放電における放電時間は、二次電池の種類や放電電流値等に応じて適切に設定されるものであり、一例として0.5~2分程度である。そして、処理がステップS14に進む。
ステップS14では放電中の電池モジュール11aの電圧ZnVが検出される。電池モジュール11aの電圧ZnVが検出された後、処理がステップS15に進む。低温下の放電では電圧降下が大きいため、ステップS15では、電池モジュール11aの電圧ZnVが放電終止電圧より小さいか否かが確認される。なお、放電終止電圧は、例えば8.0Vに設定される。
ステップS15の判断において、電池モジュール11aの電圧ZnVが8.0Vより大きい場合(Noの場合)には、放電が継続したまま処理がステップS1に戻る。ステップS15の判断において、電池モジュール11aの電圧ZnVが8.0Vより小さい場合(Yesの場合)には、処理がステップS17に進む。
ステップS17では、電池モジュール11aの電圧ZnVが放電終止電圧を下回ったことから(例えば、8.0V未満)、放電を停止させる処理が行われる。そして、処理がステップS18に進む。ステップS18では、アラーム表示が表示中であるか否かが判断される。ここでは、アラーム表示が表示中であるので処理がステップS19に進む。そして、ステップS19では、アラーム表示がオフされた後、処理がステップS1にリターンする。
ステップS6の判断において、例えば、電池モジュール11aの温度Xが-15℃より大きい場合(Yesの場合)には、処理がステップS7に進む。ステップS7では、電池モジュール11aの温度Xが-10℃より大きいか否かが判断される。ステップS7の判断において、電池モジュール11aの温度Xが-10℃より小さい場合(Noの場合)には、処理がステップS11に進む。
ステップS11では、電池モジュール11aのSOCが所定値より大きいか否かが判断される。ここでの所定値も、ステップS5の判断における所定値と同様に、可変電流放電制御による放電で充電可能温度に到達するまでに必要な電池容量に基づいて設定される値であり、例えば20%に設定される。なお、このSOCの値は、電池モジュール11aの種類や組成等に応じて異なる値とすることができる。ステップS11の判断において、SOCが20%より小さい場合(Noの場合)には、電池モジュール11aを放電させても充電可能温度に到達することができないと判断され、処理がステップS18に進む。
ステップS18では、アラーム表示が表示中であるか否かが判断される。ここでは、アラーム表示が表示中であるので処理がステップS19に進む。そして、ステップS19では、アラーム表示がオフされた後、処理がステップS1にリターンする。
ステップS11の判断において、SOCが20%より大きい場合(Yesの場合)には、処理がステップS12に進む。ステップS12では、MPU140により電池モジュール11aの放電電流値が91.2A(4ItA)に設定され、当該放電電流値でもって電池モジュール11aを自己放電させる。そして、処理がステップS14に進む。
ステップS14では放電中の電池モジュール11aの電圧ZnVが検出される。電池モジュール11aの電圧ZnVが検出された後、処理がステップS15に進む。低温下の放電では電圧降下が大きいため、ステップS15では、電池モジュール11aの電圧ZnVが放電終止電圧より小さいか否かが確認される。
ステップS15の判断において、電池モジュール11aの電圧ZnVが8.0Vより大きい場合(Noの場合)には、放電が継続したまま処理がステップS1に戻る。ステップS15の判断において、電池モジュール11aの電圧ZnVが8.0Vより小さい場合(Yesの場合)には、処理がステップS17に進む。
ステップS17では、電池モジュール11aの電圧ZnVが放電終止電圧を下回ったことから、放電を停止させる処理が行われる。そして、処理がステップS18に進む。ステップS18では、アラーム表示が表示中であるか否かが判断される。ここでは、アラーム表示が表示中であるので処理がステップS19に進む。そして、ステップS19では、アラーム表示がオフされた後、処理がステップS1にリターンする。
ステップS7の判断において、例えば、電池モジュール11aの温度Xが-10℃より大きい場合(Yesの場合)には、処理がステップS8に進む。ステップS8では、電池モジュール11aの温度Xが0℃より大きいか否かが判断される。ステップS8の判断において、電池モジュール11aの温度Xが0℃より小さい場合(Noの場合)には、処理がステップS9に進む。
ステップS9では、電池モジュール11aのSOCが所定値より大きいか否かが判断される。ここでの所定値も、ステップS5,11の判断における所定値と同様に、可変電流放電制御による放電で充電可能温度に到達するまでに必要な電池容量に基づいて設定される値であり、例えば15%に設定される。なお、このSOCの値は、電池モジュール11aの種類や組成等に応じて異なる値とすることができる。ステップS9の判断において、SOCが15%より小さい場合(Noの場合)には、電池モジュール11aを放電させても充電可能温度に到達することができないと判断され、処理がステップS18に進む。
ステップS18では、アラーム表示が表示中であるか否かが判断される。ここでは、アラーム表示が表示中であるので処理がステップS19に進む。そして、ステップS19では、アラーム表示がオフされた後、処理がステップS1にリターンする。
ステップS9の判断において、SOCが15%より大きい場合(Yesの場合)には、処理がステップS10に進む。ステップS10では、MPU140により電池モジュール11aの放電電流値が114.0A(5ItA)に設定され、当該放電電流値でもって電池モジュール11aを自己放電させる。そして、処理がステップS14に進む。
ステップS14では放電中の電池モジュール11aの電圧ZnVが検出される。電池モジュール11aの電圧ZnVが検出された後、処理がステップS15に進む。低温下の放電では電圧降下が大きいため、ステップS15では、電池モジュール11aの電圧ZnVが放電終止電圧より小さいか否かが確認される。
ステップS15の判断において、電池モジュール11aの電圧ZnVが8.0Vより大きい場合(Noの場合)には、放電が継続したまま処理がステップS1に戻る。ステップS15の判断において、電池モジュール11aの電圧ZnVが8.0Vより小さい場合(Yesの場合)には、処理がステップS17に進む。
ステップS17では、電池モジュール11aの電圧ZnVが放電終止電圧を下回ったことから、放電を停止させる処理が行われる。そして、処理がステップS18に進む。ステップS18では、アラーム表示が表示中であるか否かが判断される。ここでは、アラーム表示が表示中であるので処理がステップS19に進む。そして、ステップS19では、アラーム表示がオフされた後、処理がステップS1にリターンする。
ステップS8の判断において、電池モジュール11aの温度Xが0℃より大きい場合(Yesの場合)には、電池モジュール11aの温度が充電可能温度を上回ったものと判断され、処理がステップS16に進む。
ステップS16では、電池モジュール11aが放電中であるか否かが判断される。ステップS16の判断において、電池モジュール11aが放電中である場合には、処理がステップS17に進む。ステップS17では、電池モジュール11aの放電を停止する処理が行われる。ステップS16の判断において放電中でない場合、若しくは、ステップS17で放電が停止された場合には、処理がステップS18に進む。
ステップS18では、アラーム表示が表示中であるか否かが判断される。ここでは、可アラーム表示が表示中であるので処理がステップS19に進む。そして、ステップS19では、可変電流放電制御が終了したことに伴ってアラーム表示がオフされた後、処理がステップS1にリターンする。以上のようにして可変電流放電制御が行われる。
なお、充電可能温度に達した後は、適宜なタイミングで電池モジュール11aが充電される。例えば、車両の走行に伴う回生充電により電池モジュール11aが充電される。電池モジュール11aがメンテナンス等で充電装置により充電されてもよい。
図4は、上述した可変電流放電制御の一例をまとめたグラフである。図4における横軸は時間(分)を示しており、縦軸は、電池モジュール11aの電圧、電池モジュール11aの温度および放電電流値を示している。図4における実線のラインLN1により電池モジュール11aの電圧が示され、点線のラインLN2により電池モジュール11aの温度が示され、点線のラインLN3により電池モジュール11aの放電電流値が示されている。
放電可能であり充電可能でない温度(例えば、-20℃<X<0℃)で可変電流放電制御が行われる。
例えば、
-20℃<X<-15℃の範囲では、放電電流値が68.4A(3ItA)に設定されて電池モジュール11aが放電される。
-15℃≦X<-10℃の範囲では、放電電流値が91.2A(4ItA)に設定されて電池モジュール11aが放電される。
-10℃≦X<0℃の範囲では、放電電流値が114.0A(5ItA)に設定されて電池モジュール11aが放電される。
なお、図4では、放電電流値を示す軸は放電のためマイナス表記としているので、絶対値でみれば、温度の上昇に伴って放電電流値が大きくなる。
例えば、
-20℃<X<-15℃の範囲では、放電電流値が68.4A(3ItA)に設定されて電池モジュール11aが放電される。
-15℃≦X<-10℃の範囲では、放電電流値が91.2A(4ItA)に設定されて電池モジュール11aが放電される。
-10℃≦X<0℃の範囲では、放電電流値が114.0A(5ItA)に設定されて電池モジュール11aが放電される。
なお、図4では、放電電流値を示す軸は放電のためマイナス表記としているので、絶対値でみれば、温度の上昇に伴って放電電流値が大きくなる。
放電電流値の切替は、例えばステップ状に行われる。この切替の際にラインLN1で示されるように電池モジュール11aの電圧が下降した後、電池モジュール11aの温度の上昇にともなって当該電圧がやや上昇に転じる傾向となる。このため、放電電流値を切り替えたタイミングで、電池モジュール11aの電圧が放電終止電圧を下回ったか否かを判断し、その結果に基づいて電池モジュール11aの放電を継続するか否かを判断することが好ましい。なお、図4では、電池モジュール11aの温度が充電可能温度である0℃に達した場合でも放電を継続しているが、これはその後の温度勾配の変化を観察するためであり、電池モジュール11aの温度が充電可能温度に達した後は放電が停止される。
なお、電池モジュール11aの初期の温度が-10℃≦X<0℃の範囲である場合には、定電流で電池モジュール11aを自己放電させてもよいし、新たに設定された複数の放電電流値で上述の温度範囲内で可変電流放電制御が行われてもよい。
以上説明した第1の実施形態によれば、放電可能であり充電可能でない温度下において、電池モジュールを自己放電させることにより、電池モジュールを温めて充電可能な状態とすることができる。また、電池の材料を変更する必要もなく、専用のヒーター等を設ける必要もない。また、可変電流放電制御により電池モジュールを短時間で効率的に温めることができる。また、電池モジュールの負荷としてヒーター(発熱体)を利用することにより、当該ヒーターが発する熱で電池モジュールをより迅速且つ効率的に温めることができる。また、電池モジュールの自己放電による熱で当該電池モジュールを温めるので、電池モジュールの表面だけでなく内部も確実に温めることができる。
次に、実施例について説明するが、本技術は下記の実施例に限定されるものではない。
電池モジュールの仕様は単セルを8個並列接続したものを4個直列接続したものを使用し、公称電圧12.8V、公称容量22.8Ah(アンペアアワー)の車載用の12Vバッテリーを使用した。試験環境温度は-20℃である。
当該電池モジュールを定電流放電させた場合と可変放電させた場合とで、下記の項目に関して評価した。
[評価項目]
・-20℃から0℃までに達する時間
・放電容量
・消費SOC
下記の表1に結果を示す。
電池モジュールの仕様は単セルを8個並列接続したものを4個直列接続したものを使用し、公称電圧12.8V、公称容量22.8Ah(アンペアアワー)の車載用の12Vバッテリーを使用した。試験環境温度は-20℃である。
当該電池モジュールを定電流放電させた場合と可変放電させた場合とで、下記の項目に関して評価した。
[評価項目]
・-20℃から0℃までに達する時間
・放電容量
・消費SOC
下記の表1に結果を示す。
表1における参考例1は、放電電流値を45.6A(2ItA)に設定して、定電流で放電させた場合の結果である。表1における参考例2は、放電電流値を68.4A(3ItA)に設定して、定電流で放電させた場合の結果である。実施例1は、放電電流値を、電池モジュールの温度上昇に伴って45.6A(2ItA)→68.4A(3ItA)→91.2A(4ItA)と増加させた場合の結果である。実施例2は、放電電流値を、電池モジュールの温度上昇に伴って68.4A(3ItA)→91.2A(4ItA)→114.0A(5ItA)と増加させた場合の結果である。参考例3は、放電電流値を、電池モジュールの温度上昇に伴って68.4A(3ItA)→91.2A(4ItA)→114.0A(5ItA)→132.8A(6ItA)と増加させた場合を、実施例1、2の結果に基づいて試算した結果である。
表1に示す結果から、定電流放電より可変電流放電の方が短時間で且つ放電容量も少なく電池モジュールを充電可能温度まで温めることができた。また、参考例3からステップ数を増やして細かく可変電流放電をすると、さらに短時間で且つ放電容量も少なく電池モジュールを温めることができると考える。仮に参考例3に従って電池モジュールを温めると、実施例2と比較して放電時間11秒減、放電容量-0.2Ah、消費SOC-0.8%となると考えられる。但し、5ステップ以上になると、各温度範囲での電池の最大放電電流を確認する必要がある。しかしながら、実際の電池の温度範囲は細かく温度設定しても5℃刻みが多いので、-20℃~-15℃、-15℃~-10℃、-10℃~-5℃、-5℃~0℃の4ステップで放電電流値を切り替えることが好ましい。
また、放電電流値が大きく切替のステップ数が少ない場合には、電圧降下により電池モジュールの電圧が放電終止電圧(例えば8.0V)に達する可能性がある。表1には記載していないものの、91.2A→114.0A→132.8Aの3ステップの可変放電で試験をした際には電圧降下が大きすぎて放電終止に到達した。したがって、電池の温度範囲、電圧降下を踏まえると、60.0A~140.0A程度の範囲内(3ItA~6ItAの範囲内)で、4ステップで可変電流放電させる制御が好ましく、具体的には、68.4A(3ItA)→91.2A(4ItA)→114.0A(5ItA)→132.8A(6ItA)で可変電流放電させる制御が好ましい。
<2.第2の実施形態>
次に、第2の実施形態について説明する。なお、特に断らない限り、第1の実施形態で説明した事項は、第2の実施形態に適用することができる。第2の実施形態では、電池装置の構成が第1の実施形態に係る電池装置の構成と異なる。
次に、第2の実施形態について説明する。なお、特に断らない限り、第1の実施形態で説明した事項は、第2の実施形態に適用することができる。第2の実施形態では、電池装置の構成が第1の実施形態に係る電池装置の構成と異なる。
図5は、第2の実施形態に係る電池装置(電池装置11A)の構成例を示すブロック図である。電池装置11Aでは、電力ラインPL1の接続点P2と電力ラインPL2の接続点P3との間に電力ラインPL3が接続されている。接続点P2は、例えば、C-FET111と正極端子101aとの間の接続点であり、電池モジュール11aの自己放電経路上に位置する接続点である。接続点P3は、電流検出抵抗131と負極端子101bとの間の接続点である。
電力ラインPL3には、例えば、接続点P2側から、D-FET117と、C-FET118と、電力貯蔵部の一例としての電気二重層コンデンサ150とが直列に接続されている。D-FET117およびC-FET118のそれぞれには、ダイオード117a、118aがそれぞれ並列に接続されている。D-FET117は、D-FETドライバ115に接続されている。C-FET118は、C-FETドライバ116に接続されている。
電気二重層コンデンサ150は、電池モジュール11aの自己放電により出力される電力を貯蔵する素子である。本実施形態では電気二重層コンデンサを使用しているが、2次電池、リチウムイオンキャパシタ、ポリアセン系有機半導体キャパシタ、ナノゲートキャパシタ、セラミックコンデンサ、フィルムコンデンサ、アルミ電解コンデンサ、タンタルコンデンサ等の素子や、これらの素子を組み合わせたものが電力貯蔵部として使用されてもよい。
「電池装置の動作例」
次に、第2の実施形態に係る電池装置11Aの動作例について説明する。第1の実施形態と同様にして電池装置11Aにおいて可変電流放電制御が行われる。可変電流放電制御が行われると、MPU140は、D-FETドライバ115およびC-FETドライバ116を制御してD-FET117をオンし、C-FET118をオフする。これにより、可変電流放電制御が行われることで電池モジュール11aから出力された電力が電気二重層コンデンサ150に供給され、電気二重層コンデンサ150に電力を貯蔵することができる。
次に、第2の実施形態に係る電池装置11Aの動作例について説明する。第1の実施形態と同様にして電池装置11Aにおいて可変電流放電制御が行われる。可変電流放電制御が行われると、MPU140は、D-FETドライバ115およびC-FETドライバ116を制御してD-FET117をオンし、C-FET118をオフする。これにより、可変電流放電制御が行われることで電池モジュール11aから出力された電力が電気二重層コンデンサ150に供給され、電気二重層コンデンサ150に電力を貯蔵することができる。
なお、可変電流放電制御が終了した後に、電気二重層コンデンサ150に貯蔵された電力により電池モジュール11aを充電してもよい。例えば、可変電流放電制御が終了した後に、MPU140は、D-FETドライバ115およびC-FETドライバ116を制御してD-FET110、113、117をオフし、C-FET111、118をオンする。これにより、電気二重層コンデンサ150に貯蔵された電力が電池モジュール11aに供給され、電池モジュール11aが充電される。
以上説明した第2の実施形態によれば、電池モジュールの自己放電による電力を貯蔵することが可能となる。また、貯蔵された電力により電池モジュールを充電することで、自己放電により低下した電池モジュールの容量を回復させることができる。
第1、第2の実施形態を組み合わせた構成が採用されてもよい。例えば、図5における接続点P2と正極端子101aとの間にスイッチSW1を設け、接続点P2とD-FET117との間にスイッチSW2を設ける。電池モジュール11aの残容量に余裕がある場合には、上述した各FETに対する制御を行いつつ、スイッチSW1をオンしスイッチSW2をオフして負荷(例えば、ヒーター12)に電力が供給されるようにしてもよい。また、電池モジュール11aの残容量に余裕がない場合には、上述した各FETに対する制御を行いつつ、スイッチSW1をオフしスイッチSW2をオンして電気二重層コンデンサ150に電力が供給されるようにし、可変電流放電制御後に電池モジュール11aが充電されるようにしてもよい。
<3.第3の実施形態>
次に、第3の実施形態について説明する。なお、特に断らない限り、第1の実施形態及び第2の実施形態で説明した事項は、第3の実施形態に適用することができる。第1の実施形態及び第2の実施形態では、低温での充電禁止状態から、電池モジュールの放電電流を制御して内部の自己発熱により電池モジュール自身の温度上昇を促進させて、効率よく充電可能温度に到達するものである。
次に、第3の実施形態について説明する。なお、特に断らない限り、第1の実施形態及び第2の実施形態で説明した事項は、第3の実施形態に適用することができる。第1の実施形態及び第2の実施形態では、低温での充電禁止状態から、電池モジュールの放電電流を制御して内部の自己発熱により電池モジュール自身の温度上昇を促進させて、効率よく充電可能温度に到達するものである。
しかしながら、放電電流を制御してできる限り早く充電可能温度に到達するように制御しているが、大型の電池モジュールになると電池モジュールの体積が大きく、電池モジュールの自己発熱で温めても電池モジュール内で温度高低差が生じて外側のセルが温まりにくい。そのため、電池モジュールの内部は充電可能温度でも電池モジュール外側は充電禁止可能温度には到達していないことがある。また、大型の電池モジュールは直列数が多いので、各セル電圧がバラつく問題がある。
そこで、第3の実施形態は、大型の電池モジュール特有の次の問題点を解決するものである。
1.自己発熱しても外側のセルが温まりにくい
2.各セル電圧のバラつき
さらに、第3の実施形態は、充電禁止温度→充電可能温度(0℃)以上になる到達時間を短くするために 、セルバランスの補正に生じる無駄になる熱損失、放電容量を利用して、温まりにくいかつ冷めやすいセルをヒーター(セルバランス補正する抵抗)で先に温めて、電池モジュール全体の放電時間を短縮するものである。
1.自己発熱しても外側のセルが温まりにくい
2.各セル電圧のバラつき
さらに、第3の実施形態は、充電禁止温度→充電可能温度(0℃)以上になる到達時間を短くするために 、セルバランスの補正に生じる無駄になる熱損失、放電容量を利用して、温まりにくいかつ冷めやすいセルをヒーター(セルバランス補正する抵抗)で先に温めて、電池モジュール全体の放電時間を短縮するものである。
「システムの構成例」
図6は、本技術の第3の実施形態に係る電池装置が適用される車載システム(車載システム1')の構成例を示す。車載システム1'は、上述した第1の実施形態の車載システム1と同様に、電池装置11と、車内ヒーター12と、空調機13と、モーター14と、エンジン15とを含む構成を有している。さらに、電池モジュール11aに対するヒーター20が設けられている。ヒーター20は、ECU11bによって制御される。電池モジュール11aが充電禁止状態から充電可能温度に到達させたい電池モジュール(例えば12Vバッテリー)である。
図6は、本技術の第3の実施形態に係る電池装置が適用される車載システム(車載システム1')の構成例を示す。車載システム1'は、上述した第1の実施形態の車載システム1と同様に、電池装置11と、車内ヒーター12と、空調機13と、モーター14と、エンジン15とを含む構成を有している。さらに、電池モジュール11aに対するヒーター20が設けられている。ヒーター20は、ECU11bによって制御される。電池モジュール11aが充電禁止状態から充電可能温度に到達させたい電池モジュール(例えば12Vバッテリー)である。
第3の実施形態では、第1及び第2の実施形態のように、電池モジュール11aで放電して自己発熱で温める制御(可変電流放電制御)の前に、セルバランス補正をしてヒーター20(セルバランス補正用抵抗)で温まりにくいセルを先に温める。電池モジュール11aの全てのセルバランス補正が終了すると、電池モジュール11aを車内ヒーター12を利用して放電するように制御している。制御は、ECU11bによってなされる。車内ヒーター12で発生した熱を空調機13と、モーター14と、エンジン15のウォームアップに利用する。また、放電で発生した電池モジュール11aの自己発熱が電池モジュールの温度を上げる主要因であるが、車内ヒーター12でも電池モジュール11aを温めて、電池モジュール11aの温めを促進させる。ヒーター20は、電池モジュール11aに含まれる複数のセルのうちで、温まりにくいかつ冷めやすいセルに対して設けられており、セルバランスの補正で生じる電流によって発熱するものである。
温まりにくいかつ冷めやすいセルの具体例について説明する。図7は、直方体をした10個のセルB1~B10を横に連結した電池モジュールである。図7の構成の場合、モジュールの最も外側のセルB1及びB10は空気に接していることによって、中央のセルに比べて放熱されやすく、仮に自己発熱でセルを温めてもモジュール中央のセルより温まりにくい。そのため、ヒーター20をセルB1及びB10に取り付けて、効率よくあたためる。セルの外形にもよるが、車載で使用されているシートヒーター、リボンヒーターなどの薄いシートのようなヒーターH1,H2(模式的に表している)でセルに直接取り付ける。理由としては「取り付けやすさ」、「ヒーターとセル間の伝熱効率」がある。ヒーターとセル間が離れていると効率よく熱が伝わらないのでセルに直接貼り付けるのが伝熱効率が一番高いと考えられる。
図8に示すように、セルB1~B10を連結した構成の中央位置にヒートシンク21を設置した場合では、ヒートシンク21の冷却効果によるが、外側より中央の方が温まりにくい。その場合は、ヒートシンク21に接する二つのセルのそれぞれの表面もしくはセルのテラス(側面)にヒーターH11、H12を取り付けて温める。図8では、中央にヒートシンク21を設置しているが、ヒートシンク21の設置場所は電池モジュール、搭載機器の構造などによって設置場所は異なる。
図9に示すように、中央位置に実装基板22を設置する構成もある。充放電中、実装基板22の発熱が小さい場合は実装基板22が冷却部材になる可能性がある。その場合、実装基板22に接しているセルは温まりにくいセルとなっているので、実装基板22に接しているセルに対してヒーターを取り付ける。
図10に示すように、上側電池モジュールBM1と下側電池モジュールBM2を重ねる構成の電池モジュールもある。各電池モジュールが円筒型セルを(4×4)の配列としてホルダによって保持されている。この電池モジュールは、例えば上下合わせて8並列4直列、公称電圧12.8V、公称容量22.8Ahの車載用の12V電池モジュールを構成する。この構成において、複数のセルに関して温まりにくいかどうか実験で確かめた結果について説明する。
温度測定の対象のセルとして、上側電池モジュールBM1では、中央のセルB11、外縁セルB12、外側セルB13を使用し、下側電池モジュールBM2では、中央のセルB21、外縁セルB22、外側セルB23を使用する。そして、第1の実施形態のような可変電流放電制御で温めた時の温度測定の結果を図11に示す。可変電流放電制御は、68.4A(3ItA)→91.2A(4ItA)→114.0A(5ItA)と充電電流を変化させたものである。
充電可能温度(0℃)に到達するのに下段中央セルB21は178sec 要している。一方、下段外側セルB23は214sec 要している。なお、外縁セルB12及びB22が中央セルB11及びB21に比して温度上昇が高いのは近くにバスバーがあり、バスバーの熱が伝熱しているためである。外側セルB13及びB23が空気に接しているため温まりにくいセルとなっている。
このように、大型電池モジュールになると電池モジュールの体積が大きく、温めても電池モジュール内で温度高低差が生じて外側のセルが温まりにくい。そのため、電池モジュールの内部は充電可能温度でも電池モジュール外側はまだ充電可能温度には到達していないことがあり、全てのセルが充電可能温度になるためには時間がかかる。
「セルバランス補正によるセルを温める制御処理」
以下、図12のフローチャートを参照して本発明の第3の実施形態の制御処理を説明する。この処理は充電禁止状態から、一番容量が多く余っているセルからセルバランス補正のパッシブ方式(抵抗で放電させてセルの電圧をそろえる方式)で放電する。放電した電流をヒーターに通して、セルバランス補正しながら、温まりにくいセルを先に温める処理である。そしてセルバランス補正の放電が終了したら、第1の実施形態又は第2の実施形態において採用されている可変電流放電制御によって、電池モジュール全体を0℃以上にする。なお、制御処理を理解しやすいように、図12のフローチャートでは1並列(n=20直列)、公称容量20Ahの車載用電池モジュールを想定して、処理を行なっている。本技術がこれ以外の電池モジュールに対しても適用できる。
以下、図12のフローチャートを参照して本発明の第3の実施形態の制御処理を説明する。この処理は充電禁止状態から、一番容量が多く余っているセルからセルバランス補正のパッシブ方式(抵抗で放電させてセルの電圧をそろえる方式)で放電する。放電した電流をヒーターに通して、セルバランス補正しながら、温まりにくいセルを先に温める処理である。そしてセルバランス補正の放電が終了したら、第1の実施形態又は第2の実施形態において採用されている可変電流放電制御によって、電池モジュール全体を0℃以上にする。なお、制御処理を理解しやすいように、図12のフローチャートでは1並列(n=20直列)、公称容量20Ahの車載用電池モジュールを想定して、処理を行なっている。本技術がこれ以外の電池モジュールに対しても適用できる。
まず、ステップS21において、電池の温度を検出し、ステップS22において、充電禁止温度でかつ放電可能温度かどうかを確認する。すなわち、(-20℃<X℃<0℃)かどうかを判定する。この条件が満たされていない場合、すなわち、充電可能温度の場合(0℃以上)には、ステップS23において、セルバランス補正のみ実行をして終了する。
ステップS22の判定結果が肯定の場合、すなわち、充電禁止温度でかつ放電可能温度の場合、ステップS24において、各セル電圧、各セル容量を確認して、ステップS25において、セルバランスを19個既に実施済みかどうかを判定する。
セルバランスを19個既に実施済みでないと判定される場合は、ステップS26において、セルバランス補正を実行するセルが判断される。そして、ステップS27において、セルバランス補正を実行して温まりにくい場所を一番容量が多く余っているセルを使用してセルバランス補正のパッシブ方式で放電する。放電した電流をヒーターに通して、セルバランス補正しながらセルを温める。ステップS25に戻ってセルバランスを19個既に実施済みかどうかが確認される。
ステップS25において、セルバランスを全てのセルに関して既に実施済みでない場合は再度ステップS26でセルバランス補正を実行するセルを判断する。既にセルバランス補正を一つしているので、その次に容量が多くあまっているセルを放電させて二つのセルバランス補正でセルを温める。引き続きステップS25→S26→S27を繰り返してセルバランス補正のヒーターでセルを温める数を1→2→3→・・・→19まで実行する。今回、セルは20直列のため一番低いセル電圧をセルバランス放電終止電圧の基準とすると、20(セルの直列数)-1(基準となるセル)=19セルをセルバランス補正する必要がある。
ステップS25において、セルバランスを19個既に実施済みと判定される場合はセルバランス補正も終了しているので、ステップS28において、セルバランス補正を停止する。
ステップS29においてモジュール全体の放電し、モジュール全体を温める。ステップS30において(0℃<X℃)かどうかが判定される。ステップS30でモジュールの温度が全て0℃より高い充電可能温度に達したのを確認したら、ステップS31において放電を停止する。ステップS29、S30及びS31は、上述した第1の実施形態又は第2の実施形態について説明した可変電流放電制御を行う処理である。
「セルバランス補正によるセルを温める制御処理の作用」
直列数が多くなるとセルの数も増えるため、セルの容量のバラつきが大きくなる。そのため、充放電を繰り返すと、直列数が少ない電池モジュールに比べて各セルの電圧のバラつきも大きくなる。そのため、大型電池モジュールのセルバランス補正は必要不可欠である。
直列数が多くなるとセルの数も増えるため、セルの容量のバラつきが大きくなる。そのため、充放電を繰り返すと、直列数が少ない電池モジュールに比べて各セルの電圧のバラつきも大きくなる。そのため、大型電池モジュールのセルバランス補正は必要不可欠である。
図12に示すフローチャートの説明のために利用した1並列20直列、公称容量20Ahの車載用電池モジュールを例にすると、20直列と非常に直列数が多いので、表2に示すように、最大容量と最小容量の差が0.29Ah(1.5%)となり、セルの容量がバラついている。表2においては、最も容量の少ないセル(No.2)を基準として他のセルの残容量を表している。
セルバランスの補正方式には「パッシブ方式」と「アクティブ方式」がある。パッシブ方式では放電対象となったセルを抵抗を介して放電させてセルバランス補正をするため、回路システムはシンプルだが、余剰な放電容量を強制的に放電する。アクティブ方式は、あるセルの余剰な放電容量を、他の電池セルに移すことで均等化する。しかし、システムが複雑になるためコストが上昇するし、容量を100%、他の電池セルに移せるわけではない。本技術では、いずれの方式のセルバランス補正を使用することができる。本技術では、低温の場合はセルバランスの補正で発生する放電容量を有効活用する。すなわち、放電容量を利用して、温まりにくくかつ冷めやすいセルをヒーターで温める。
「第3の実施形態のシステム構成」
第3の実施形態は、例えば上述した第1の実施形態に対して図13に示すように、セルバランス補正回路200を付加した構成である。セルバランス補正回路200には、通常のセルバランス補正回路とヒーター用セルバランス補正回路が含まれている。このようにセルバランス補正回路を二つ備えるのは、環境温度が高いような場合でもヒーターが動作して電池モジュール11aが劣化することを防止するためである。なお、第3の実施形態は、第2の実施形態と組み合わせるようにしてもよい。
第3の実施形態は、例えば上述した第1の実施形態に対して図13に示すように、セルバランス補正回路200を付加した構成である。セルバランス補正回路200には、通常のセルバランス補正回路とヒーター用セルバランス補正回路が含まれている。このようにセルバランス補正回路を二つ備えるのは、環境温度が高いような場合でもヒーターが動作して電池モジュール11aが劣化することを防止するためである。なお、第3の実施形態は、第2の実施形態と組み合わせるようにしてもよい。
なお、システムを理解しやすいように、電池モジュール11aが3段の電池ブロックBL1,BL2及びBL3が直列接続された構成を有するものとしている。さらに、上段の電池ブロックBL1が温まりにくいものであり、中段の電池ブロックBL2のみが放電容量が多くセルバランスをする必要があるとの2条件を仮定して説明する。したがって、ヒーター(ヒーター抵抗R11,R12,R13)は、電池ブロックBL1に対して設けられている。
図14に示すように、通常のセルバランス補正回路201の抵抗R1,R2,R3及びFETQ1,Q2,Q3の直列回路と、ヒーター用セルバランス補正回路202のヒーター抵抗R11,R12,R13及びFETQ11,Q12,Q13の直列回路が各電池ブロックに対して並列に接続されている。
中段の電池ブロックBL2が放電容量が多い場合、点線の電流経路211で示すように、FETQ2がONとされ、抵抗R2を通じて電池ブロックBL2が放電される。又は電流経路212で示すように、FETQ12がONとされ、ヒーター抵抗R12を通じて電池ブロックBL2が放電される。ヒーター抵抗R12に電流が流れることによって、ヒーター抵抗R2が発熱し、電池ブロックBL2が温められる。
各電池ブロックの温度がサーミスタ、熱電対などの温度センサ1301 ,1302 ,1303 によって検出され、MPU140に検出結果が供給される。MPU140は、6個のFETQ1~Q13のON/OFFを別々に制御することができる。また、MPU140は、各電池ブロックBL1,BL2,BL3のそれぞれの電圧値が入力される。MPU140は、図12のフローチャートを参照して説明した第3の実施形態の処理を行うように各素子を制御する。
第3の実施形態の通常のセルバランス処理について説明する。まず、各電池ブロックの温度が充電可能温度(0℃)より高いかどうかを確認する。そして、各電池ブロックの電圧、容量を確認したのちに、通常のセルバランス補正を制御しているFETQ2をONにして点線211の放電ルートで容量を消費してセルバランスを調整する。
低温時には、各電池ブロックの温度が充電禁止温度以下で放電可能温度であるかを確認する。充電禁止温度以下で放電可能温度である場合、各セルの電圧、容量を確認したのちに、低温時でのセルバランスを制御しているFETQ12をONにして点線212の放電ルートで容量を消費してセルバランスを調整し、かつヒーター抵抗R12の発熱によって温まりにくい電池ブロックBL2を温める。
上述した第3の実施形態によれば、セルバランスの補正で無駄になるセルの容量を利用して、温まりにくく、かつ冷めやすいセルを先に温めるので、充電禁止温度から充電可能温度に到達するまでの時間を短縮できる。また、セルバランスの補正で使用する放電容量の有効活用できる。さらに、伝熱部材を使用することなく、ヒーターで温めるため著しい重量増加がなく、簡単な構成とできる。さらに、回路システムがシンプルなパッシブ方式のセルバランス補正回路の場合には、少し構成を変更すればよいので、アクティブ方式より回路システムを簡単とできる。
<4.応用例>
次に、本技術の応用例について説明する。
「応用例としての車両における蓄電システム」
本技術を車両用の蓄電システムに適用した例について、図15を参照して説明する。図15に、本技術が適用されるシリーズハイブリッドシステムを採用するハイブリッド車両の構成の一例を概略的に示す。シリーズハイブリッドシステムはエンジンで動かす発電機で発電された電力、あるいはそれをバッテリーに一旦貯めておいた電力を用いて、電力駆動力変換装置で走行する車である。
次に、本技術の応用例について説明する。
「応用例としての車両における蓄電システム」
本技術を車両用の蓄電システムに適用した例について、図15を参照して説明する。図15に、本技術が適用されるシリーズハイブリッドシステムを採用するハイブリッド車両の構成の一例を概略的に示す。シリーズハイブリッドシステムはエンジンで動かす発電機で発電された電力、あるいはそれをバッテリーに一旦貯めておいた電力を用いて、電力駆動力変換装置で走行する車である。
このハイブリッド車両7200には、エンジン7201、発電機7202、電力駆動力変換装置7203、駆動輪7204a、駆動輪7204b、車輪7205a、車輪7205b、バッテリー7208、車両制御装置7209、各種センサ7210、充電口7211が搭載されている。バッテリー7208に対して、上述した本技術の蓄電装置が適用される。
ハイブリッド車両7200は、電力駆動力変換装置7203を動力源として走行する。電力駆動力変換装置7203の一例は、モーターである。バッテリー7208の電力によって電力駆動力変換装置7203が作動し、この電力駆動力変換装置7203の回転力が駆動輪7204a、7204bに伝達される。なお、必要な個所に直流-交流(DC-AC)あるいは逆変換(AC-DC変換)を用いることによって、電力駆動力変換装置7203が交流モーターでも直流モーターでも適用可能である。各種センサ7210は、車両制御装置7209を介してエンジン回転数を制御したり、図示しないスロットルバルブの開度(スロットル開度)を制御したりする。各種センサ7210には、速度センサ、加速度センサ、エンジン回転数センサなどが含まれる。
エンジン7201の回転力は発電機7202に伝えられ、その回転力によって発電機7202により生成された電力をバッテリー7208に蓄積することが可能である。
図示しない制動機構によりハイブリッド車両が減速すると、その減速時の抵抗力が電力駆動力変換装置7203に回転力として加わり、この回転力によって電力駆動力変換装置7203により生成された回生電力がバッテリー7208に蓄積される。
バッテリー7208は、ハイブリッド車両の外部の電源に接続されることで、その外部電源から充電口211を入力口として電力供給を受け、受けた電力を蓄積することも可能である。
図示しないが、二次電池に関する情報に基づいて車両制御に関する情報処理を行なう情報処理装置を備えていても良い。このような情報処理装置としては、例えば、電池の残量に関する情報に基づき、電池残量表示を行う情報処理装置などがある。
なお、以上は、エンジンで動かす発電機で発電された電力、或いはそれをバッテリーに一旦貯めておいた電力を用いて、モーターで走行するシリーズハイブリッド車を例として説明した。しかしながら、エンジンとモーターの出力がいずれも駆動源とし、エンジンのみで走行、モーターのみで走行、エンジンとモーター走行という3つの方式を適宜切り替えて使用するパラレルハイブリッド車に対しても本技術は有効に適用可能である。さらに、エンジンを用いず駆動モータのみによる駆動で走行する所謂、電動車両に対しても本技術は有効に適用可能である。
以上、本技術に係る技術が適用され得るハイブリッド車両7200の一例について説明した。本技術に係る技術は、以上説明した構成のうち、例えば、車両制御装置7209およびバッテリー7208に好適に適用され得る。具体的には、電池モジュール11aをバッテリー7208に適用し、ECU11bおよび表示部11cの機能を車両制御装置7209の一機能として適用する。
「応用例としての住宅における蓄電システム」
本技術を住宅用の蓄電システムに適用した例について、図16を参照して説明する。例えば住宅9001用の蓄電システム9100においては、火力発電9002a、原子力発電9002b、水力発電9002c等の集中型電力系統9002から電力網9009、情報網9012、スマートメータ9007、パワーハブ9008等を介し、電力が蓄電装置9003に供給される。これと共に、家庭内発電装置9004等の独立電源から電力が蓄電装置9003に供給される。蓄電装置9003に供給された電力が蓄電される。蓄電装置9003を使用して、住宅9001で使用する電力が給電される。住宅9001に限らずビルに関しても同様の蓄電システムを使用できる。
本技術を住宅用の蓄電システムに適用した例について、図16を参照して説明する。例えば住宅9001用の蓄電システム9100においては、火力発電9002a、原子力発電9002b、水力発電9002c等の集中型電力系統9002から電力網9009、情報網9012、スマートメータ9007、パワーハブ9008等を介し、電力が蓄電装置9003に供給される。これと共に、家庭内発電装置9004等の独立電源から電力が蓄電装置9003に供給される。蓄電装置9003に供給された電力が蓄電される。蓄電装置9003を使用して、住宅9001で使用する電力が給電される。住宅9001に限らずビルに関しても同様の蓄電システムを使用できる。
住宅9001には、発電装置9004、電力消費装置9005、蓄電装置9003、各装置を制御する制御装置9010、スマートメータ9007、各種情報を取得するセンサ9011が設けられている。各装置は、電力網9009および情報網9012によって接続されている。発電装置9004として、太陽電池、燃料電池等が利用され、発電した電力が電力消費装置9005および/または蓄電装置9003に供給される。電力消費装置9005は、冷蔵庫9005a、空調装置9005b、テレビジョン受信機9005c、風呂9005d等である。さらに、電力消費装置9005には、電動車両9006が含まれる。電動車両9006は、電気自動車9006a、ハイブリッドカー9006b、電気バイク9006cである。
蓄電装置9003に対して、上述した本技術のバッテリユニットが適用される。蓄電装置9003は、二次電池又はキャパシタから構成されている。例えば、リチウムイオン電池によって構成されている。リチウムイオン電池は、定置型であっても、電動車両9006で使用されるものでも良い。スマートメータ9007は、商用電力の使用量を測定し、測定された使用量を、電力会社に送信する機能を備えている。電力網9009は、直流給電、交流給電、非接触給電の何れか一つまたは複数を組み合わせても良い。
各種のセンサ9011は、例えば人感センサ、照度センサ、物体検知センサ、消費電力センサ、振動センサ、接触センサ、温度センサ、赤外線センサ等である。各種センサ9011により取得された情報は、制御装置9010に送信される。センサ9011からの情報によって、気象の状態、人の状態等が把握されて電力消費装置9005を自動的に制御してエネルギー消費を最小とすることができる。さらに、制御装置9010は、住宅9001に関する情報をインターネットを介して外部の電力会社等に送信することができる。
パワーハブ9008によって、電力線の分岐、直流交流変換等の処理がなされる。制御装置9010と接続される情報網9012の通信方式としては、UART(Universal Asynchronous Receiver-Transmitter:非同期シリアル通信用送受信回路)等の通信インターフェースを使う方法、Bluetooth(登録商標)、ZigBee、Wi-Fi等の無線通信規格によるセンサネットワークを利用する方法がある。Bluetooth(登録商標)方式は、マルチメディア通信に適用され、一対多接続の通信を行うことができる。ZigBeeは、IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.15.4の物理層を使用するものである。IEEE802.15.4は、PAN(Personal Area Network) またはW(Wireless)PANと呼ばれる短距離無線ネットワーク規格の名称である。
制御装置9010は、外部のサーバ9013と接続されている。このサーバ9013は、住宅9001、電力会社、サービスプロバイダーの何れかによって管理されていても良い。サーバ9013が送受信する情報は、たとえば、消費電力情報、生活パターン情報、電力料金、天気情報、天災情報、電力取引に関する情報である。これらの情報は、家庭内の電力消費装置(たとえばテレビジョン受信機)から送受信しても良いが、家庭外の装置(たとえば、携帯電話機等)から送受信しても良い。これらの情報は、表示機能を持つ機器、たとえば、テレビジョン受信機、携帯電話機、PDA(Personal Digital Assistants)等に、表示されても良い。
各部を制御する制御装置9010は、CPU(Central Processing Unit )、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)等で構成され、この例では、蓄電装置9003に格納されている。制御装置9010は、蓄電装置9003、家庭内発電装置9004、電力消費装置9005、各種センサ9011、サーバ9013と情報網9012により接続され、例えば、商用電力の使用量と、発電量とを調整する機能を有している。なお、その他にも、電力市場で電力取引を行う機能等を備えていても良い。
以上のように、電力が火力9002a、原子力9002b、水力9002c等の集中型電力系統9002のみならず、家庭内発電装置9004(太陽光発電、風力発電)の発電電力を蓄電装置9003に蓄えることができる。したがって、家庭内発電装置9004の発電電力が変動しても、外部に送出する電力量を一定にしたり、または、必要なだけ放電するといった制御を行うことができる。例えば、太陽光発電で得られた電力を蓄電装置9003に蓄えると共に、夜間は料金が安い深夜電力を蓄電装置9003に蓄え、昼間の料金が高い時間帯に蓄電装置9003によって蓄電した電力を放電して利用するといった使い方もできる。
なお、この例では、制御装置9010が蓄電装置9003内に格納される例を説明したが、スマートメータ9007内に格納されても良いし、単独で構成されていても良い。さらに、蓄電システム9100は、集合住宅における複数の家庭を対象として用いられてもよいし、複数の戸建て住宅を対象として用いられてもよい。
以上、本技術に係る技術が適用され得る蓄電システム9100の一例について説明した。本技術に係る技術は、以上説明した構成のうち、蓄電装置9003に好適に適用され得る。具体的には、電池装置11を蓄電装置9003に適用することができる。
「その他の応用例」
本技術は、航空機にも適用可能である。航空機は、高度の上空を飛行するため、電池モジュールの使用環境温度が0℃以下になり得る。このような場合でも上述した可変電流放電制御を行うことにより対応することができる。また、本技術は、大型の電動車両や航空機に限らず、電動バイク、電動自転車、電動三輪車、電動小型飛行体(ドローン等とも称される)等にも応用可能である。
本技術は、航空機にも適用可能である。航空機は、高度の上空を飛行するため、電池モジュールの使用環境温度が0℃以下になり得る。このような場合でも上述した可変電流放電制御を行うことにより対応することができる。また、本技術は、大型の電動車両や航空機に限らず、電動バイク、電動自転車、電動三輪車、電動小型飛行体(ドローン等とも称される)等にも応用可能である。
また、本技術は、二次電池が使用され得る電子機器(PC、スマートフォン、携帯電話、電動工具、おもちゃ等)にも応用可能であり、上述した電池装置から電力の供給を受ける電子機器として本技術を実現することも可能である。
<5.変形例>
表示部に代えて、または表示部とともに、音声等により可変電流放電制御が行われていることをユーザに対して報知してもよい。また、可変電流放電制御が行われたことが他の機器に対して通信により通知されてもよい。
表示部に代えて、または表示部とともに、音声等により可変電流放電制御が行われていることをユーザに対して報知してもよい。また、可変電流放電制御が行われたことが他の機器に対して通信により通知されてもよい。
図3のフローチャートを参照して説明した処理が適宜、変更されてもよい。例えば、ステップS14の判断が、放電電流値を切り替えたタイミングだけでなく、放電中に周期的に行われてもよい。また、放電電流値の切替のタイミングで電池モジュールの電圧が放電終止電圧を下回る場合には、放電電流値を小さくしたり、切替前の放電電流値に戻す処理が追加されてもよい。図3のフローチャートで説明した処理の全てが可変電流放電制御に対応する処理である必要はない。
可変電流放電制御における放電電流値の切替は、ステップ状に限らず、例えば放電電流値をリニアに増加させる制御でもよい。
以上、本技術の実施形態について具体的に説明したが、上述の各実施形態に限定されるものではなく、本技術の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。例えば、上述の実施形態において挙げた構成、方法、工程、形状、材料および数値などはあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれと異なる構成、方法、工程、形状、材料および数値などを用いてもよい。
なお、本技術は、以下のような構成も取ることができる。
(1)
電池の温度を検知する温度検知部と、充電開始直前に前記温度検知部が一定温度範囲を検知した場合に、二次電池に対する可変電流放電を行う制御部とを備える電池装置。
(2)
前記一定温度範囲は、-20℃~0℃である(1)に記載の電池装置。
(3)
複数の電池セルが直列及び/又は並列に接続されると共に、互いに接近して組み立てられた組電池と、
前記組電池の電池セルのそれぞれに接続されたバランス補正用のスイッチ素子と、
前記スイッチ素子に流れる電流が供給される複数の加熱素子と、
前記複数の加熱素子を前記組電池の温まりにくい電池セルに接触又は近傍に配置し、
前記温度検知部が一定温度範囲を検知した場合に、バランス補正を行った後に、前記組電池を放電させることによって、充電可能な温度とするようにした(1)または(2)に記載の電池装置。
(4)
複数の二次電池が直列及び/又は並列に接続されると共に、互いに接近して組み立てられた組電池と、
前記組電池の前記二次電池のそれぞれに接続されたバランス補正用のスイッチ素子及び前記スイッチ素子に流れる電流が供給される複数の抵抗を有する第1のバランス補正回路と、
前記組電池の前記二次電池のそれぞれに接続されたバランス補正用のスイッチ素子及び前記スイッチ素子に流れる電流が供給される複数のヒーター抵抗を有する第2のバランス補正回路と、
前記複数のヒーター抵抗が前記組電池の温まりにくい二次電池に接触又はその近傍に配置され、
充電可能な温度において、前記第1のバランス補正回路によってバランス補正を行い、
放電可能であり且つ充電可能でない温度において、前記第2のバランス補正回路によってバランス補正を行った後に、前記二次電池に対する可変電流放電制御を行うようにした(1)から(3)までのいずれか電池装置。
(5)
前記可変電流放電制御は、前記二次電池の温度に応じて、異なる放電電流値で当該二次電池を放電させる制御である
(1)から(4)までのいずれかに記載の電池装置。
(6)
前記可変電流放電制御は、前記二次電池の温度の上昇に伴って、放電電流値を大きくして当該二次電池を放電させる制御である
(5)に記載の電池装置。
(7)
前記制御部は、前記二次電池の電圧が放電終止電圧を下回る場合には、前記可変電流放電制御を停止するように構成される
(1)から(6)までのいずれかに記載の電池装置。
(8)
前記制御部は、前記二次電池のSOC(State Of Charge)に応じて、前記可変電流放電制御を行うか否かを判断するように構成される
(1)から(7)までのいずれかに記載の電池装置。
(9)
前記可変電流放電制御が行われることに応じて前記二次電池から出力される電力を貯蔵する電力貯蔵部を備える
(1)から(8)までのいずれかに記載の電池装置。
(10)
前記二次電池の負荷としてヒーターが接続される
(1)から(9)までのいずれかに記載の電池装置。
(11)
(1)に記載の電池装置から電力の供給を受ける
電子機器。
(12)
(1)に記載の電池装置を備える
電動車両。
(13)
(1)に記載の電池装置を備える
蓄電システム。
(14)
制御部が、
放電可能であり且つ充電可能でない温度において、二次電池の温度の上昇に伴って、放電電流値を大きくして当該二次電池を放電させる可変電流放電制御を行う
制御方法。
(1)
電池の温度を検知する温度検知部と、充電開始直前に前記温度検知部が一定温度範囲を検知した場合に、二次電池に対する可変電流放電を行う制御部とを備える電池装置。
(2)
前記一定温度範囲は、-20℃~0℃である(1)に記載の電池装置。
(3)
複数の電池セルが直列及び/又は並列に接続されると共に、互いに接近して組み立てられた組電池と、
前記組電池の電池セルのそれぞれに接続されたバランス補正用のスイッチ素子と、
前記スイッチ素子に流れる電流が供給される複数の加熱素子と、
前記複数の加熱素子を前記組電池の温まりにくい電池セルに接触又は近傍に配置し、
前記温度検知部が一定温度範囲を検知した場合に、バランス補正を行った後に、前記組電池を放電させることによって、充電可能な温度とするようにした(1)または(2)に記載の電池装置。
(4)
複数の二次電池が直列及び/又は並列に接続されると共に、互いに接近して組み立てられた組電池と、
前記組電池の前記二次電池のそれぞれに接続されたバランス補正用のスイッチ素子及び前記スイッチ素子に流れる電流が供給される複数の抵抗を有する第1のバランス補正回路と、
前記組電池の前記二次電池のそれぞれに接続されたバランス補正用のスイッチ素子及び前記スイッチ素子に流れる電流が供給される複数のヒーター抵抗を有する第2のバランス補正回路と、
前記複数のヒーター抵抗が前記組電池の温まりにくい二次電池に接触又はその近傍に配置され、
充電可能な温度において、前記第1のバランス補正回路によってバランス補正を行い、
放電可能であり且つ充電可能でない温度において、前記第2のバランス補正回路によってバランス補正を行った後に、前記二次電池に対する可変電流放電制御を行うようにした(1)から(3)までのいずれか電池装置。
(5)
前記可変電流放電制御は、前記二次電池の温度に応じて、異なる放電電流値で当該二次電池を放電させる制御である
(1)から(4)までのいずれかに記載の電池装置。
(6)
前記可変電流放電制御は、前記二次電池の温度の上昇に伴って、放電電流値を大きくして当該二次電池を放電させる制御である
(5)に記載の電池装置。
(7)
前記制御部は、前記二次電池の電圧が放電終止電圧を下回る場合には、前記可変電流放電制御を停止するように構成される
(1)から(6)までのいずれかに記載の電池装置。
(8)
前記制御部は、前記二次電池のSOC(State Of Charge)に応じて、前記可変電流放電制御を行うか否かを判断するように構成される
(1)から(7)までのいずれかに記載の電池装置。
(9)
前記可変電流放電制御が行われることに応じて前記二次電池から出力される電力を貯蔵する電力貯蔵部を備える
(1)から(8)までのいずれかに記載の電池装置。
(10)
前記二次電池の負荷としてヒーターが接続される
(1)から(9)までのいずれかに記載の電池装置。
(11)
(1)に記載の電池装置から電力の供給を受ける
電子機器。
(12)
(1)に記載の電池装置を備える
電動車両。
(13)
(1)に記載の電池装置を備える
蓄電システム。
(14)
制御部が、
放電可能であり且つ充電可能でない温度において、二次電池の温度の上昇に伴って、放電電流値を大きくして当該二次電池を放電させる可変電流放電制御を行う
制御方法。
11・・・電池装置
11a・・・電池モジュール
11b・・・ECU
11c・・・表示部
12・・・車内ヒーター
130・・・温度センサ
140・・・MPU
11a・・・電池モジュール
11b・・・ECU
11c・・・表示部
12・・・車内ヒーター
130・・・温度センサ
140・・・MPU
Claims (14)
- 電池の温度を検知する温度検知部と、充電開始直前に前記温度検知部が一定温度範囲を検知した場合に、二次電池に対する可変電流放電を行う制御部とを備える電池装置。
- 前記一定温度範囲は、-20℃~0℃である請求項1に記載の電池装置。
- 複数の電池セルが直列及び/又は並列に接続されると共に、互いに接近して組み立てられた組電池と、
前記組電池の電池セルのそれぞれに接続されたバランス補正用のスイッチ素子と、
前記スイッチ素子に流れる電流が供給される複数の加熱素子と、
前記複数の加熱素子を前記組電池の温まりにくい電池セルに接触又は近傍に配置し、
前記温度検知部が一定温度範囲を検知した場合に、バランス補正を行った後に、前記組電池を放電させることによって、充電可能な温度とするようにした請求項1に記載の電池装置。 - 複数の二次電池が直列及び/又は並列に接続されると共に、互いに接近して組み立てられた組電池と、
前記組電池の前記二次電池のそれぞれに接続されたバランス補正用のスイッチ素子及び前記スイッチ素子に流れる電流が供給される複数の抵抗を有する第1のバランス補正回路と、
前記組電池の前記二次電池のそれぞれに接続されたバランス補正用のスイッチ素子及び前記スイッチ素子に流れる電流が供給される複数のヒーター抵抗を有する第2のバランス補正回路と、
前記複数のヒーター抵抗が前記組電池の温まりにくい二次電池に接触又はその近傍に配置され、
充電可能な温度において、前記第1のバランス補正回路によってバランス補正を行い、
放電可能であり且つ充電可能でない温度において、前記第2のバランス補正回路によってバランス補正を行った後に、前記二次電池に対する可変電流放電制御を行うようにした請求項1に記載の電池装置。 - 前記可変電流放電制御は、前記二次電池の温度に応じて、異なる放電電流値で当該二次電池を放電させる制御である
請求項4に記載の電池装置。 - 前記可変電流放電制御は、前記二次電池の温度の上昇に伴って、放電電流値を大きくして当該二次電池を放電させる制御である
請求項5に記載の電池装置。 - 前記制御部は、前記二次電池の電圧が放電終止電圧を下回る場合には、前記可変電流放電制御を停止するように構成される
請求項1に記載の電池装置。 - 前記制御部は、前記二次電池のSOC(State Of Charge)に応じて、前記可変電流放電制御を行うか否かを判断するように構成される
請求項1に記載の電池装置。 - 前記可変電流放電制御が行われることに応じて前記二次電池から出力される電力を貯蔵する電力貯蔵部を備える
請求項1に記載の電池装置。 - 前記二次電池の負荷としてヒーターが接続される
請求項1に記載の電池装置。 - 請求項1に記載の電池装置から電力の供給を受ける
電子機器。 - 請求項1に記載の電池装置を備える
電動車両。 - 請求項1に記載の電池装置を備える
蓄電システム。 - 制御部が、
放電可能であり且つ充電可能でない温度において、二次電池の温度の上昇に伴って、放電電流値を大きくして当該二次電池を放電させる可変電流放電制御を行う
制御方法。
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- 2017-06-13 WO PCT/JP2017/021751 patent/WO2018016231A1/ja active Application Filing
- 2017-06-13 CN CN201780031452.8A patent/CN109155531B/zh active Active
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