JPH11234917A - 組電池の充電装置 - Google Patents
組電池の充電装置Info
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- JPH11234917A JPH11234917A JP10042979A JP4297998A JPH11234917A JP H11234917 A JPH11234917 A JP H11234917A JP 10042979 A JP10042979 A JP 10042979A JP 4297998 A JP4297998 A JP 4297998A JP H11234917 A JPH11234917 A JP H11234917A
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- Battery Mounting, Suspending (AREA)
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
- Tests Of Electric Status Of Batteries (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 セル電池の端子電圧如何に関わらずバラツキ
の補正を可能にする。 【解決手段】 組電池の各セル電池の端子が補正回路の
制御端子とともにセル電池コントローラ（Ｃ／Ｃ）３に
接続される。組電池の両端にはバッテリコントローラ
（Ｂ／Ｃ）が接続され、Ｃ／Ｃとの間に通信線で結ばれ
ている。充電する際、まずＣ／Ｃが起動され、各セル電
池の端子電圧が検出される。Ｂ／Ｃで各セル電池の端子
電圧に基づき演算されたセル電池の平均電圧が補正容量
演算可能基準電圧より高いどうかを判断する。高い場合
は平均電圧に対し偏差が正方向のセル電池を偏差に応じ
て放電するよう補正回路を制御する。基準電圧より低い
場合、Ｂ／Ｃは充電を開始すると共に、電池容量から出
力可能なパワーを演算する。パワー算出値と充電電流に
よって無負荷時の端子電圧の平均値を推定する。推定値
が基準電圧より高いと判断されると、充電を停止し、バ
ラツキ補正を行なう。
の補正を可能にする。 【解決手段】 組電池の各セル電池の端子が補正回路の
制御端子とともにセル電池コントローラ（Ｃ／Ｃ）３に
接続される。組電池の両端にはバッテリコントローラ
（Ｂ／Ｃ）が接続され、Ｃ／Ｃとの間に通信線で結ばれ
ている。充電する際、まずＣ／Ｃが起動され、各セル電
池の端子電圧が検出される。Ｂ／Ｃで各セル電池の端子
電圧に基づき演算されたセル電池の平均電圧が補正容量
演算可能基準電圧より高いどうかを判断する。高い場合
は平均電圧に対し偏差が正方向のセル電池を偏差に応じ
て放電するよう補正回路を制御する。基準電圧より低い
場合、Ｂ／Ｃは充電を開始すると共に、電池容量から出
力可能なパワーを演算する。パワー算出値と充電電流に
よって無負荷時の端子電圧の平均値を推定する。推定値
が基準電圧より高いと判断されると、充電を停止し、バ
ラツキ補正を行なう。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、組電池を充電す
る際、セル電池の電圧如何に関わらず、バラツキ補正が
可能な組電池の充電装置に関する。
る際、セル電池の電圧如何に関わらず、バラツキ補正が
可能な組電池の充電装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】組電池を充電する際、各セル電池のバラ
ツキに応じて容量調整を行なう必要がある。その容量調
整を行なうバラツキ補正装置としては、例えば図８に示
すような装置が用いられている。組電池を構成する各セ
ル電池ａの両端子に抵抗２１とスイッチング回路をなす
トランジスタ２２で構成される調整回路２を接続する。
セル電池コントローラ３０はセル電池の両端子から無負
荷時の端子電圧を検出し、セル電池の平均電圧との比較
でバラツキを判定する。平均電圧より高いセル電池に対
しては、調整回路２内のトランジスタ２２をオンさせ、
平均電圧との偏差に対応した容量で放電するよう制御す
る。これによって、平均電圧以上のセル電池は容量が調
整され、平均電圧に基づいた充電を行なっても、過充電
することなく、組電池に損傷を与えずに充電することが
可能となる。
ツキに応じて容量調整を行なう必要がある。その容量調
整を行なうバラツキ補正装置としては、例えば図８に示
すような装置が用いられている。組電池を構成する各セ
ル電池ａの両端子に抵抗２１とスイッチング回路をなす
トランジスタ２２で構成される調整回路２を接続する。
セル電池コントローラ３０はセル電池の両端子から無負
荷時の端子電圧を検出し、セル電池の平均電圧との比較
でバラツキを判定する。平均電圧より高いセル電池に対
しては、調整回路２内のトランジスタ２２をオンさせ、
平均電圧との偏差に対応した容量で放電するよう制御す
る。これによって、平均電圧以上のセル電池は容量が調
整され、平均電圧に基づいた充電を行なっても、過充電
することなく、組電池に損傷を与えずに充電することが
可能となる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
容量調整は充電開始時の各セル電池の無負荷開放電圧に
基づいて行なわれるもので、容量と開放電圧は比例関係
にあることが必要となる。リチウムイオン電池の場合、
容量と開放電圧の関係が比例関係にあるが、図９に示す
ように開放電圧の変化にともない比例関係が変化する。
すなわち開放電圧が所定の演算下限値以上であれば容量
と開放電圧は直線関係にあるが、演算下限値以下では、
容量と開放電圧の関係が複雑になる。したがって、組電
池がリチウムイオン電池の場合では、充電開始時の端子
電圧が演算下限値以下であると、放電容量算出が容易に
できないため、バラツキ補正が正確に行なえない問題が
あった。本発明は、上記の問題を鑑み、端子電圧と容量
が変化する比例関係の場合でも、充電開始時の端子電圧
の如何に関わらず正確なバラツキ補正が可能な組電池の
充電装置を提供することを目標としている。
容量調整は充電開始時の各セル電池の無負荷開放電圧に
基づいて行なわれるもので、容量と開放電圧は比例関係
にあることが必要となる。リチウムイオン電池の場合、
容量と開放電圧の関係が比例関係にあるが、図９に示す
ように開放電圧の変化にともない比例関係が変化する。
すなわち開放電圧が所定の演算下限値以上であれば容量
と開放電圧は直線関係にあるが、演算下限値以下では、
容量と開放電圧の関係が複雑になる。したがって、組電
池がリチウムイオン電池の場合では、充電開始時の端子
電圧が演算下限値以下であると、放電容量算出が容易に
できないため、バラツキ補正が正確に行なえない問題が
あった。本発明は、上記の問題を鑑み、端子電圧と容量
が変化する比例関係の場合でも、充電開始時の端子電圧
の如何に関わらず正確なバラツキ補正が可能な組電池の
充電装置を提供することを目標としている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】このため、本発明は、所
定の電流で組電池を充電する充電手段を有し、前記組電
池のセル電池の端子電圧を検出する電圧検出手段と、前
記セル電池の平均電圧を演算する平均電圧演算手段と、
前記演算された平均電圧を所定の基準電圧と比較する電
圧比較手段とセル電池を放電して容量調整を行なう調整
手段とを備えて、充電を開始する際、前記電圧検出手段
は各セル電池の無負荷端子電圧を検出し、前記平均電圧
演算手段で演算されたセル電池の平均無負荷電圧と所定
の基準電圧とを比較することによって、前記セル電池の
端子電圧が電池容量を演算できる領域にあるか否かが判
定され、容量演算可能な領域では、前記平均無負荷電圧
に対して偏差が正方向に大であるセル電池をその偏差に
対応する容量で前記調整手段による放電することによっ
てバラツキ補正を行なう組電池の充電装置において、前
記組電池の容量から出力可能なパワーを演算するパワー
演算手段と、該パワー演算手段の演算値をもとに組電池
の内部抵抗を演算する内部抵抗演算手段と、前記充電手
段の充電電流と内部抵抗で、充電時に内部抵抗における
電圧降下を演算し、セル電池の無負荷時の端子電圧を推
定する電圧推定手段と、前記電圧推定手段によって推定
された端子電圧と前記基準電圧とを比較する推定電圧比
較手段とを設け、前記平均電圧演算手段で演算されたセ
ル電池の平均無負荷電圧と所定の基準電圧との比較で、
前記セル電池の端子電圧が電池容量を演算できない領域
と判定された場合、前記充電手段による充電を開始さ
せ、前記電圧推定手段で推定された無負荷端子電圧が前
記基準電圧との比較で前記セル電池の端子電圧から電池
容量を演算可能な領域と判定されると、充電を停止し
て、上記電圧検出手段はセル電池の無負荷端子電圧を検
出し、演算されたセル電池の無負荷平均電圧とセル電池
の偏差に基づいてバラツキ補正を行なうものとした。
定の電流で組電池を充電する充電手段を有し、前記組電
池のセル電池の端子電圧を検出する電圧検出手段と、前
記セル電池の平均電圧を演算する平均電圧演算手段と、
前記演算された平均電圧を所定の基準電圧と比較する電
圧比較手段とセル電池を放電して容量調整を行なう調整
手段とを備えて、充電を開始する際、前記電圧検出手段
は各セル電池の無負荷端子電圧を検出し、前記平均電圧
演算手段で演算されたセル電池の平均無負荷電圧と所定
の基準電圧とを比較することによって、前記セル電池の
端子電圧が電池容量を演算できる領域にあるか否かが判
定され、容量演算可能な領域では、前記平均無負荷電圧
に対して偏差が正方向に大であるセル電池をその偏差に
対応する容量で前記調整手段による放電することによっ
てバラツキ補正を行なう組電池の充電装置において、前
記組電池の容量から出力可能なパワーを演算するパワー
演算手段と、該パワー演算手段の演算値をもとに組電池
の内部抵抗を演算する内部抵抗演算手段と、前記充電手
段の充電電流と内部抵抗で、充電時に内部抵抗における
電圧降下を演算し、セル電池の無負荷時の端子電圧を推
定する電圧推定手段と、前記電圧推定手段によって推定
された端子電圧と前記基準電圧とを比較する推定電圧比
較手段とを設け、前記平均電圧演算手段で演算されたセ
ル電池の平均無負荷電圧と所定の基準電圧との比較で、
前記セル電池の端子電圧が電池容量を演算できない領域
と判定された場合、前記充電手段による充電を開始さ
せ、前記電圧推定手段で推定された無負荷端子電圧が前
記基準電圧との比較で前記セル電池の端子電圧から電池
容量を演算可能な領域と判定されると、充電を停止し
て、上記電圧検出手段はセル電池の無負荷端子電圧を検
出し、演算されたセル電池の無負荷平均電圧とセル電池
の偏差に基づいてバラツキ補正を行なうものとした。
【０００５】前記パワー演算手段は初期値データを格納
するパワーテーブルを用いて、組電池の出力可能なパワ
ーを演算し、前記組電池の容量低下を示す劣化係数を用
いてパワー算出値を修正することが可能である。前記組
電池に温度センサが設置され、前記パワー演算手段は算
出された出力可能なパワー算出値を温度の検出値で修正
することが可能である。前記調整手段は、前記平均無負
荷電圧とセル電池との偏差に対応した放電容量に組電池
の劣化係数および電池温度で補正を施した値で容量調整
を行なうのが望ましい。
するパワーテーブルを用いて、組電池の出力可能なパワ
ーを演算し、前記組電池の容量低下を示す劣化係数を用
いてパワー算出値を修正することが可能である。前記組
電池に温度センサが設置され、前記パワー演算手段は算
出された出力可能なパワー算出値を温度の検出値で修正
することが可能である。前記調整手段は、前記平均無負
荷電圧とセル電池との偏差に対応した放電容量に組電池
の劣化係数および電池温度で補正を施した値で容量調整
を行なうのが望ましい。
【０００６】前記所定の基準電圧を複数設定し、セル電
池を放電してバラツキ補正を行なうたびに基準電圧を高
くし、バラツキ補正を複数回行なうことができる。
池を放電してバラツキ補正を行なうたびに基準電圧を高
くし、バラツキ補正を複数回行なうことができる。
【０００７】前記組電池の充電装置はハイブリッド自動
車に積み込まれた組電池の充電に用いられ、前記ハイブ
リッド自動車が停止している間に、バラツキ補正を行な
うように、電池の平均無負荷電圧と所定の基準電圧との
比較を行ない、バラツキ補正が可能な領域では、補正を
行なうことが可能である。
車に積み込まれた組電池の充電に用いられ、前記ハイブ
リッド自動車が停止している間に、バラツキ補正を行な
うように、電池の平均無負荷電圧と所定の基準電圧との
比較を行ない、バラツキ補正が可能な領域では、補正を
行なうことが可能である。
【０００８】
【作用】充電開始時のセル電池の平均無負荷電圧が所定
の基準電圧より低く、セル電池の端子電圧から電池容量
を演算できない領域の場合、前記充電手段による充電が
まず開始される。充電の進行に伴なって容量が回復され
る。パワー演算手段は組電池の容量から出力可能なパワ
ーを演算し、出力可能なパワーをもとに組電池の内部抵
抗が演算される。これによって充電時に内部抵抗におけ
る電圧降下が算出され、無負荷時の端子電圧が推定され
る。その無負荷推定端子電圧と基準電圧との比較でセル
電池が端子電圧と容量が直線関係にある領域に容量回復
されたかの判定ができる。これによって端子電圧に基づ
いた容量調整ができ、端子電圧の如何に関わらずバラツ
キ補正が行なえる効果が得られる。
の基準電圧より低く、セル電池の端子電圧から電池容量
を演算できない領域の場合、前記充電手段による充電が
まず開始される。充電の進行に伴なって容量が回復され
る。パワー演算手段は組電池の容量から出力可能なパワ
ーを演算し、出力可能なパワーをもとに組電池の内部抵
抗が演算される。これによって充電時に内部抵抗におけ
る電圧降下が算出され、無負荷時の端子電圧が推定され
る。その無負荷推定端子電圧と基準電圧との比較でセル
電池が端子電圧と容量が直線関係にある領域に容量回復
されたかの判定ができる。これによって端子電圧に基づ
いた容量調整ができ、端子電圧の如何に関わらずバラツ
キ補正が行なえる効果が得られる。
【０００９】前記所定の基準電圧を複数設定し、セル電
池を放電してバラツキ補正を行なうたびに基準電圧を高
くし、バラツキ補正を複数回行なうようにすると、補正
の不足分や充電進行時に現われるバラツキもその都度で
補正され、高精度でバラツキ補正ができる効果が得られ
る。
池を放電してバラツキ補正を行なうたびに基準電圧を高
くし、バラツキ補正を複数回行なうようにすると、補正
の不足分や充電進行時に現われるバラツキもその都度で
補正され、高精度でバラツキ補正ができる効果が得られ
る。
【００１０】前記組電池の充電装置をハイブリッド自動
車に積み込まれた組電池の充電に用いる場合、前記ハイ
ブリッド自動車が停止している間に、電池の平均無負荷
電圧と所定の基準電圧との比較を行ない、バラツキ補正
が可能な領域では、補正を行なうようにすると、ハイブ
リッド車が起動する時点で、組電池の充電することが可
能になる。
車に積み込まれた組電池の充電に用いる場合、前記ハイ
ブリッド自動車が停止している間に、電池の平均無負荷
電圧と所定の基準電圧との比較を行ない、バラツキ補正
が可能な領域では、補正を行なうようにすると、ハイブ
リッド車が起動する時点で、組電池の充電することが可
能になる。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、発明の実施形態を実施例に
より説明する。図１は、本発明の実施例の構成を示す図
ある。ｎ個のセル電池ａを有するモジュール電池１をｍ
個直列に接続して、総数ｍ×ｎ個のセル電池で組電池が
構成される。セル電池はリチウムイオン電池で、各セル
電池の両端子に容量調整を行なう調整手段としての調整
回路２が接続されている。調整回路２は放電用抵抗２１
とスイッチング回路をなすトランジスタ２２で構成され
る。
より説明する。図１は、本発明の実施例の構成を示す図
ある。ｎ個のセル電池ａを有するモジュール電池１をｍ
個直列に接続して、総数ｍ×ｎ個のセル電池で組電池が
構成される。セル電池はリチウムイオン電池で、各セル
電池の両端子に容量調整を行なう調整手段としての調整
回路２が接続されている。調整回路２は放電用抵抗２１
とスイッチング回路をなすトランジスタ２２で構成され
る。
【００１２】各セル電池の両端子はさらにセル電池コン
トローラ３のＥ、Ｆ端子に接続される。セル電池コント
ローラ３は充電を行なうバッテリコントローラ５と通信
を行なうように接続され、調整回路２との間には制御端
子Ｄがトランジスタ２２のベースと接続されている。な
お、図１には調整回路２は代表的に１つのみを示し、セ
ル電池コントローラと図示しない調整回路の接続は矢印
で簡略的に表示している。組電池に温度センサ４が取り
付けられ、組電池の温度情報をセル電池コントローラ３
に出力するようになっている。バッテリコントローラ５
は充電手段としての充電部をもち、組電池の充放電情報
など組電池に関わる多数の情報を管理している。
トローラ３のＥ、Ｆ端子に接続される。セル電池コント
ローラ３は充電を行なうバッテリコントローラ５と通信
を行なうように接続され、調整回路２との間には制御端
子Ｄがトランジスタ２２のベースと接続されている。な
お、図１には調整回路２は代表的に１つのみを示し、セ
ル電池コントローラと図示しない調整回路の接続は矢印
で簡略的に表示している。組電池に温度センサ４が取り
付けられ、組電池の温度情報をセル電池コントローラ３
に出力するようになっている。バッテリコントローラ５
は充電手段としての充電部をもち、組電池の充放電情報
など組電池に関わる多数の情報を管理している。
【００１３】図２はセル電池コントローラ３とバッテリ
コントローラ５の働きを機能ブロックで示す図である。
送受信部３２と送受信部５１はそれぞれの制御部３５と
制御部５２の制御でセル電池コントローラ３とバッテリ
コントローラ５間の情報を送受信するようになってい
る。セル電池コントローラ３では、電圧検出部３１と温
度センサ４は各セル電池の端子電圧および組電池の温度
を検出し、これらの情報が送受信部３２からバッテリコ
ントローラ５に送信される。
コントローラ５の働きを機能ブロックで示す図である。
送受信部３２と送受信部５１はそれぞれの制御部３５と
制御部５２の制御でセル電池コントローラ３とバッテリ
コントローラ５間の情報を送受信するようになってい
る。セル電池コントローラ３では、電圧検出部３１と温
度センサ４は各セル電池の端子電圧および組電池の温度
を検出し、これらの情報が送受信部３２からバッテリコ
ントローラ５に送信される。
【００１４】比較部３３はバッテリコントローラ５から
送られるセル電池の平均無負荷電圧と基準電圧とを比較
する。基準電圧は、リチウムイオン電池の容量と端子電
圧の直線部の下端、調整容量の演算下限値に合わせて設
定される。比較部３３での比較で平均無負荷電圧が基準
電圧より高い場合は、補正部３４は平均無負荷電圧に対
して偏差が正方向に大であるセル電池を所定の電流Ｉｃ
で放電するよう各セル電池の調整回路にオン信号を出力
する。タイマー３６はオン信号の出力と同時にセットさ
れる。補正部３４がタイマー時間Ｔｔｍをカウントして
セル電池を偏差の大きさに対応した容量で放電するよう
タイミングを図りオフ信号を出力して調整回路をオフさ
せる。制御部３５は補正部３４からオフ信号が出力され
または比較部３３での比較で平均無負荷電圧が基準電圧
より低い場合、充電開始信号をバッテリコントローラ５
に送信する。
送られるセル電池の平均無負荷電圧と基準電圧とを比較
する。基準電圧は、リチウムイオン電池の容量と端子電
圧の直線部の下端、調整容量の演算下限値に合わせて設
定される。比較部３３での比較で平均無負荷電圧が基準
電圧より高い場合は、補正部３４は平均無負荷電圧に対
して偏差が正方向に大であるセル電池を所定の電流Ｉｃ
で放電するよう各セル電池の調整回路にオン信号を出力
する。タイマー３６はオン信号の出力と同時にセットさ
れる。補正部３４がタイマー時間Ｔｔｍをカウントして
セル電池を偏差の大きさに対応した容量で放電するよう
タイミングを図りオフ信号を出力して調整回路をオフさ
せる。制御部３５は補正部３４からオフ信号が出力され
または比較部３３での比較で平均無負荷電圧が基準電圧
より低い場合、充電開始信号をバッテリコントローラ５
に送信する。
【００１５】バッテリコントローラ５側では、セル電池
コントローラ３からセル電池の無負荷端子電圧を受け
て、平均電圧演算部５０で無負荷平均電圧を演算する。
また充電開始信号が送られると、充電部５３による充電
が開始される。パワー算出部５４は組電池の容量とパワ
ーの関係でパワーテーブルを引くことで出力可能なパワ
ーを算出する。無負荷電圧推定部５５は出力可能なパワ
ーをもとに、組電池の内部抵抗を算出し、充電電流によ
る端子電圧の増加分を算出して、無負荷状態での平均的
なセル電池端子電圧を推定する。その推定値はさらに制
御部５２で基準電圧と比較される。基準電圧より高い
と、制御部５２は充電部５３による充電を停止させる。
コントローラ３からセル電池の無負荷端子電圧を受け
て、平均電圧演算部５０で無負荷平均電圧を演算する。
また充電開始信号が送られると、充電部５３による充電
が開始される。パワー算出部５４は組電池の容量とパワ
ーの関係でパワーテーブルを引くことで出力可能なパワ
ーを算出する。無負荷電圧推定部５５は出力可能なパワ
ーをもとに、組電池の内部抵抗を算出し、充電電流によ
る端子電圧の増加分を算出して、無負荷状態での平均的
なセル電池端子電圧を推定する。その推定値はさらに制
御部５２で基準電圧と比較される。基準電圧より高い
と、制御部５２は充電部５３による充電を停止させる。
【００１６】図３は上記構成における作動の流れを示す
フローチャートである。充電を開始する際、まずセル電
池コントローラ３が起動される。バッテリコントローラ
５が待機する状態となってフローチャートが実行される
ことになる。ステップ１０１において、タイマー３６が
クリアされ、タイマー時間Ｔｔｍが０となる。ステップ
１０２においては、モジュール毎に各セル電池の無負荷
端子電圧Ｖｃｅｌｎ（ｎはモジュール内のセル電池番
号、以下の説明でも同様の意味で使用される）が電圧検
出部３１で検出され、バッテリコントローラ５に送信さ
れる。
フローチャートである。充電を開始する際、まずセル電
池コントローラ３が起動される。バッテリコントローラ
５が待機する状態となってフローチャートが実行される
ことになる。ステップ１０１において、タイマー３６が
クリアされ、タイマー時間Ｔｔｍが０となる。ステップ
１０２においては、モジュール毎に各セル電池の無負荷
端子電圧Ｖｃｅｌｎ（ｎはモジュール内のセル電池番
号、以下の説明でも同様の意味で使用される）が電圧検
出部３１で検出され、バッテリコントローラ５に送信さ
れる。
【００１７】ステップ１０３において、バッテリコント
ローラ５の平均電圧演算部５０で各セル電池の端子電圧
の総和すなわち組電池の端子電圧をセル電池数（ｍ×
ｎ）で除して無負荷電圧の平均値ＶＭを算出し、セル電
池コントローラ３に送信される。ステップ１０４におい
て、平均値ＶＭが比較部３３で基準電圧（演算下限値）
ＶＬと比較される。ＶＭ≧ＶＬでれば、バラツキ補正が
行なえるのでステップ１０５へ進む。ＶＭ＜ＶＬであれ
ば、充電を行なうようにステップ１１３へ進む。
ローラ５の平均電圧演算部５０で各セル電池の端子電圧
の総和すなわち組電池の端子電圧をセル電池数（ｍ×
ｎ）で除して無負荷電圧の平均値ＶＭを算出し、セル電
池コントローラ３に送信される。ステップ１０４におい
て、平均値ＶＭが比較部３３で基準電圧（演算下限値）
ＶＬと比較される。ＶＭ≧ＶＬでれば、バラツキ補正が
行なえるのでステップ１０５へ進む。ＶＭ＜ＶＬであれ
ば、充電を行なうようにステップ１１３へ進む。
【００１８】ステップ１０５において、補正部３４で平
均値ＶＭを仮想目標電圧ＶＴとし、セル電池との電圧偏
差ＶＤｎ（＝Ｖｃｅｌｎ−ＶＴ）を演算する。ステップ
１０６において、偏差が正方向に大であるセル電池を放
電するように、ＶＤｎの大きさに応じて調整容量テーブ
ルの補間演算により調整容量Ｃｃｅｌｎを求める。
均値ＶＭを仮想目標電圧ＶＴとし、セル電池との電圧偏
差ＶＤｎ（＝Ｖｃｅｌｎ−ＶＴ）を演算する。ステップ
１０６において、偏差が正方向に大であるセル電池を放
電するように、ＶＤｎの大きさに応じて調整容量テーブ
ルの補間演算により調整容量Ｃｃｅｌｎを求める。
【００１９】ステップ１０７においては、補正部３４は
正方向に偏差のあるセル電池毎にオン信号を出力してそ
れぞれの調整回路２をオンさせる。これによりセル電池
は調整電流Ｉｃで放電される。タイマー３６はオン信号
の出力に同期してセットされる。ステップ１０８におい
て、補正部３４は各セル電池毎に設定されるタイマー時
間Ｔｔｍをカウントし、放電残量Ｃｃ（Ｃｃｅｌｎ−Ｔ
ｔｍ×Ｉｃ）を監視する。
正方向に偏差のあるセル電池毎にオン信号を出力してそ
れぞれの調整回路２をオンさせる。これによりセル電池
は調整電流Ｉｃで放電される。タイマー３６はオン信号
の出力に同期してセットされる。ステップ１０８におい
て、補正部３４は各セル電池毎に設定されるタイマー時
間Ｔｔｍをカウントし、放電残量Ｃｃ（Ｃｃｅｌｎ−Ｔ
ｔｍ×Ｉｃ）を監視する。
【００２０】ステップ１０９において、セル電池の放電
残量Ｃｃが０になったかどうかをチェックする。放電残
量が０となったセル電池については、ステップ１１０に
おいて調整回路にオフ信号を出力してオフさせる。ステ
ップ１１１において、すべてのセル電池の調整回路がオ
フとなったかをチェックして、放電が終了すると、制御
部３５は充電信号をバッテリコントローラ５に送り、ス
テップ１１２で充電が開始される。
残量Ｃｃが０になったかどうかをチェックする。放電残
量が０となったセル電池については、ステップ１１０に
おいて調整回路にオフ信号を出力してオフさせる。ステ
ップ１１１において、すべてのセル電池の調整回路がオ
フとなったかをチェックして、放電が終了すると、制御
部３５は充電信号をバッテリコントローラ５に送り、ス
テップ１１２で充電が開始される。
【００２１】図４は充電過程における平均電圧ＶＭの変
化を示す図である。時刻ｔ１までは無負荷電圧を検出し
容量調整を行なうので、端子電圧が上昇することがな
い。ｔ１を過ぎてからは、充電により、リチウムイオン
電池の特性を反映して平均電圧ＶＭが容量との関係を示
しながら上昇する。上記処理により、充電開始時に容量
の大きいセル電池は仮想目標電圧ＶＬに容量調整され
る。
化を示す図である。時刻ｔ１までは無負荷電圧を検出し
容量調整を行なうので、端子電圧が上昇することがな
い。ｔ１を過ぎてからは、充電により、リチウムイオン
電池の特性を反映して平均電圧ＶＭが容量との関係を示
しながら上昇する。上記処理により、充電開始時に容量
の大きいセル電池は仮想目標電圧ＶＬに容量調整され
る。
【００２２】ステップ１０４で、無負荷電圧の平均電圧
ＶＭがＶＬ未満であると判定された場合、ステップ１１
３で制御部３５はバッテリコントローラ５に充電信号を
送り、バッテリコントローラ５では、充電部５３が組電
池に対して充電を行なう。ステップ１１４において、パ
ワー算出部５４は電池容量Ｃｗｈから図５に示す出カ可
能なパワーＰｍａｘ（電池がその時点で出しうる最高出
カ）と電池容量とが対応したデータを格納するパワーテ
ープルを補間演算してＰｍａｘを求める。
ＶＭがＶＬ未満であると判定された場合、ステップ１１
３で制御部３５はバッテリコントローラ５に充電信号を
送り、バッテリコントローラ５では、充電部５３が組電
池に対して充電を行なう。ステップ１１４において、パ
ワー算出部５４は電池容量Ｃｗｈから図５に示す出カ可
能なパワーＰｍａｘ（電池がその時点で出しうる最高出
カ）と電池容量とが対応したデータを格納するパワーテ
ープルを補間演算してＰｍａｘを求める。
【００２３】ステップ１１５においては、放電による劣
化補正係数Ｋｒを求めるとともに、セル電池コントロー
ラ３との通信で温度センサ４が検出した電池温度Ｔｍｏ
ｄを要求し、温度係数テーブルを補間演算して温度係数
Ｋｔｍｏｄを求める。ステップ１１６において、劣化補
正係数Ｋｒと温度係数Ｋｔｍｏｄを用いて、式（１）に
基づいて出力可能パワーＰｍａｘに補正を行なう。 Ｐｍａｘ＝（Ｐｍａｘ／Ｋｒ）／Ｋｔｍｏｄ） （１）
化補正係数Ｋｒを求めるとともに、セル電池コントロー
ラ３との通信で温度センサ４が検出した電池温度Ｔｍｏ
ｄを要求し、温度係数テーブルを補間演算して温度係数
Ｋｔｍｏｄを求める。ステップ１１６において、劣化補
正係数Ｋｒと温度係数Ｋｔｍｏｄを用いて、式（１）に
基づいて出力可能パワーＰｍａｘに補正を行なう。 Ｐｍａｘ＝（Ｐｍａｘ／Ｋｒ）／Ｋｔｍｏｄ） （１）
【００２４】ステップ１１７において、無負荷電圧推定
部５５はパワー算出部５４で算出されたＰｍａｘを充電
電流Ｉｃで除すことによりその時点での内部抵抗Ｒを求
める。ステップ１１８において、Ｉｃ×Ｒで与えられる
充電による組電池の総電圧上昇分ＶＵＰを求める。
部５５はパワー算出部５４で算出されたＰｍａｘを充電
電流Ｉｃで除すことによりその時点での内部抵抗Ｒを求
める。ステップ１１８において、Ｉｃ×Ｒで与えられる
充電による組電池の総電圧上昇分ＶＵＰを求める。
【００２５】ステップ１１９において、セル電池コント
ローラ３に電圧検出部３１が検出したセルの端子電圧を
送信させ、その総電圧Ｖｔｏｔ（充電時総電圧）から充
電による総電圧上昇分ＶＵＰを引いて、セル電池総数で
除してセル電圧の平均推定電圧ＶＤを演算する。ステッ
プ１２０において、平均推定電圧ＶＤが基準電圧ＶＬ以
上になったかをチェックする。なっていない場合、ステ
ップ１１４に戻り、上記演算を新たに行なう。平均推定
電圧ＶＤが基準電圧ＶＬより大きいと判断されると、ス
テップ１２１で、制御部５２の制御により充電が停止さ
れてステップ１０２に戻る。その後は上記同様に容量調
整が行なわれて、仮想目標電圧ＶＴに調整されると組電
池充電が再び行なわれる。
ローラ３に電圧検出部３１が検出したセルの端子電圧を
送信させ、その総電圧Ｖｔｏｔ（充電時総電圧）から充
電による総電圧上昇分ＶＵＰを引いて、セル電池総数で
除してセル電圧の平均推定電圧ＶＤを演算する。ステッ
プ１２０において、平均推定電圧ＶＤが基準電圧ＶＬ以
上になったかをチェックする。なっていない場合、ステ
ップ１１４に戻り、上記演算を新たに行なう。平均推定
電圧ＶＤが基準電圧ＶＬより大きいと判断されると、ス
テップ１２１で、制御部５２の制御により充電が停止さ
れてステップ１０２に戻る。その後は上記同様に容量調
整が行なわれて、仮想目標電圧ＶＴに調整されると組電
池充電が再び行なわれる。
【００２６】図６は、充電開始時の無負荷電圧が基準電
圧より低い場合の平均電圧ＶＭの変化を示す図である。
時刻０〜ｔ１では無負荷電圧が検出されている。この域
では電圧上昇がない。ｔ１〜ｔ２では、充電により容量
が回復され、端子電圧が基準電圧ＶＬより充電による電
圧上昇分ＶＵＰを足したところまで上昇する。ｔ２〜ｔ
３では、無負間電圧の検出と容量調整が行なわれ、無負
荷になった端子電圧が充電時より下降しほぼ基準電圧と
一致する。ｔ３からは、充電が開始され、容量と電圧の
関係を示しながら電圧が上昇する。
圧より低い場合の平均電圧ＶＭの変化を示す図である。
時刻０〜ｔ１では無負荷電圧が検出されている。この域
では電圧上昇がない。ｔ１〜ｔ２では、充電により容量
が回復され、端子電圧が基準電圧ＶＬより充電による電
圧上昇分ＶＵＰを足したところまで上昇する。ｔ２〜ｔ
３では、無負間電圧の検出と容量調整が行なわれ、無負
荷になった端子電圧が充電時より下降しほぼ基準電圧と
一致する。ｔ３からは、充電が開始され、容量と電圧の
関係を示しながら電圧が上昇する。
【００２７】本実施例は以上のように構成され、組電池
を充電する際、セル電池の無負荷端子電圧を検出し、そ
の平均無負荷電圧ＶＭが基準電圧以上と判定された場
合、端子電圧から容量演算が可能で、端子電圧と容量の
関係で容量の大きいセル電池が仮想目標電圧に容量調整
される。また、平均無負荷電圧が基準電圧以下と判定さ
れた場合、充電を開始させ、セル電池の無負荷端子電圧
を推定し基準電圧に達した時点で、充電を停止し、容量
調整を行なうので、容量と端子電圧が直線でないリチウ
ムイオン電池でも、充電開始時の端子電圧の如何に関わ
らず、容量調整ができ、組電池に損傷を与えずに充電す
ることができる。また、充電による容量回復は端子電圧
の演算下限値に合わせて行なわれるから、可能な限り低
い電圧からの調整となり、調整時間が長くなり、バラツ
キは大きい場合でも、調整することが可能である。
を充電する際、セル電池の無負荷端子電圧を検出し、そ
の平均無負荷電圧ＶＭが基準電圧以上と判定された場
合、端子電圧から容量演算が可能で、端子電圧と容量の
関係で容量の大きいセル電池が仮想目標電圧に容量調整
される。また、平均無負荷電圧が基準電圧以下と判定さ
れた場合、充電を開始させ、セル電池の無負荷端子電圧
を推定し基準電圧に達した時点で、充電を停止し、容量
調整を行なうので、容量と端子電圧が直線でないリチウ
ムイオン電池でも、充電開始時の端子電圧の如何に関わ
らず、容量調整ができ、組電池に損傷を与えずに充電す
ることができる。また、充電による容量回復は端子電圧
の演算下限値に合わせて行なわれるから、可能な限り低
い電圧からの調整となり、調整時間が長くなり、バラツ
キは大きい場合でも、調整することが可能である。
【００２８】上記では、１つの基準電圧を設定して、容
量調整を行ない、その後充電を行なう手法を示したが、
このほかにも、図７のように基準電圧をＶＬ１、ＶＬ
２、ＶＬ３、ＶＬ４のように複数設定することもでき
る。充電による端子電圧がＶＬ１になると、容量調整を
行なって、充電を開始させる。次に基準電圧ＶＬ２が適
用され、推定される無負荷端子電圧がそれに達すると、
再び容量調整を行なうように複数回容量調整を行なう。
この場合、充電時に現われるバラツキや補正不足分もそ
の都度補正され、より精度の高い補正が可能となる。
量調整を行ない、その後充電を行なう手法を示したが、
このほかにも、図７のように基準電圧をＶＬ１、ＶＬ
２、ＶＬ３、ＶＬ４のように複数設定することもでき
る。充電による端子電圧がＶＬ１になると、容量調整を
行なって、充電を開始させる。次に基準電圧ＶＬ２が適
用され、推定される無負荷端子電圧がそれに達すると、
再び容量調整を行なうように複数回容量調整を行なう。
この場合、充電時に現われるバラツキや補正不足分もそ
の都度補正され、より精度の高い補正が可能となる。
【００２９】なお、調整回路で放電される容量もＰｍａ
ｘを補正した場合と同様、劣化係数と温度係数を乗じた
値の逆数を容量調整ゲインＫｇとし、調整容量ＣｃにＫ
ｇを掛けて補正することもできる。さらに、本発明をハ
イブリッド自動車に用いる場合、車両が停車時に組電池
が調整容量演算可能な電圧領域にあるかどうかを判別し
て、可能な場合は、容量調整をさせておいて、車両を起
動した時点で充電可能な状態にすることも可能である。
ｘを補正した場合と同様、劣化係数と温度係数を乗じた
値の逆数を容量調整ゲインＫｇとし、調整容量ＣｃにＫ
ｇを掛けて補正することもできる。さらに、本発明をハ
イブリッド自動車に用いる場合、車両が停車時に組電池
が調整容量演算可能な電圧領域にあるかどうかを判別し
て、可能な場合は、容量調整をさせておいて、車両を起
動した時点で充電可能な状態にすることも可能である。
【００３０】ステップ１０２は電圧手段を構成してい
る。ステップ１０３は平均電圧演算手段を構成してい
る。ステップ１０４は電圧比較手段を構成している。ス
テップ１１４はパワー演算手段を構成している。ステッ
プ１１７は内部抵抗演算手段を構成している。ステップ
１１９は電圧推定手段を構成している。ステップ１２０
は推定電圧比較手段を構成している。
る。ステップ１０３は平均電圧演算手段を構成してい
る。ステップ１０４は電圧比較手段を構成している。ス
テップ１１４はパワー演算手段を構成している。ステッ
プ１１７は内部抵抗演算手段を構成している。ステップ
１１９は電圧推定手段を構成している。ステップ１２０
は推定電圧比較手段を構成している。
【００３１】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、充電開
始時に、組電池が容量演算可能な域では、容量を演算し
てバラツキ補正を行なう。容量演算ができない域では、
充電により容量を容量演算可能な域まで回復させてから
バラツキ補正を行なうので、無負荷セル電圧如何に関わ
らず、バラツキ補正が可能という効果が得られる。
始時に、組電池が容量演算可能な域では、容量を演算し
てバラツキ補正を行なう。容量演算ができない域では、
充電により容量を容量演算可能な域まで回復させてから
バラツキ補正を行なうので、無負荷セル電圧如何に関わ
らず、バラツキ補正が可能という効果が得られる。
【００３２】前記所定の基準電圧を複数設定し、セル電
池を放電してバラツキ補正を行なうたびに基準電圧を高
くし、バラツキ補正を複数回行なうようにすると、補正
の不足分や充電進行時に現われるバラツキもその都度で
補正され、高精度でバラツキ補正ができる効果が得られ
る。
池を放電してバラツキ補正を行なうたびに基準電圧を高
くし、バラツキ補正を複数回行なうようにすると、補正
の不足分や充電進行時に現われるバラツキもその都度で
補正され、高精度でバラツキ補正ができる効果が得られ
る。
【００３３】前記組電池の充電装置をハイブリッド自動
車に積み込まれた組電池の充電に用いる場合、前記ハイ
ブリッド自動車が停止している間に、電池の平均無負荷
電圧と所定の基準電圧との比較を行ない、バラツキ補正
が可能な領域では、補正を行なうようにすると、ハイブ
リッド車が起動する時点で、組電池を充電することが可
能になる。
車に積み込まれた組電池の充電に用いる場合、前記ハイ
ブリッド自動車が停止している間に、電池の平均無負荷
電圧と所定の基準電圧との比較を行ない、バラツキ補正
が可能な領域では、補正を行なうようにすると、ハイブ
リッド車が起動する時点で、組電池を充電することが可
能になる。
【図１】実施例の全体の構成を示す図である。
【図２】セル電池コントローラ３とバッテリコントロー
ラ５の働きを機能ブロックで示す図である。
ラ５の働きを機能ブロックで示す図である。
【図３】実施例の作動の流れを示すフローチャートであ
る。
る。
【図４】充電過程における平均電圧ＶＭの変化を示す図
である。
である。
【図５】電池容量Ｃｗｈと出カ可能なパワーＰｍａｘの
テーブルである。
テーブルである。
【図６】充電開始時の無負荷電圧が基準電圧より低い場
合の平均電圧ＶＭの変化を示す図である。
合の平均電圧ＶＭの変化を示す図である。
【図７】複数回の容量調整演算、調整を行なう場合のセ
ル電池の端子電圧の変化を示す図である。
ル電池の端子電圧の変化を示す図である。
【図８】従来例の構成を示す図である。
【図９】リチウムイオン電池の特性を示す図である。
１ モジュール ２ 調整回路 ３、３０ セル電池コントローラ ４ 温度センサ ５ バッテリコントローラ ２１ 抵抗 ２２ トランジスタ ３１ 電圧検出部 ３２ 送受信部 ３３ 比較部 ３４ 補正部 ３５ 制御部 ３６ タイマー ５０ 平均電圧演算部 ５１ 送受信部 ５２ 制御部 ５３ 充電部 ５４ パワー算出部 ５５ 無負荷電圧推定部 ａ セル電池 Ｅ、Ｆ、Ｄ 端子
Claims (6)
- 【請求項１】 所定の電流で組電池を充電する充電手段
を有し、前記組電池のセル電池の端子電圧を検出する電
圧検出手段と、前記セル電池の平均電圧を演算する平均
電圧演算手段と、前記演算された平均電圧を所定の基準
電圧と比較する電圧比較手段とセル電池を放電して容量
調整を行なう調整手段とを備えて、充電を開始する際、
前記電圧検出手段は各セル電池の無負荷端子電圧を検出
し、前記平均電圧演算手段で演算されたセル電池の平均
無負荷電圧と所定の基準電圧とを比較することによっ
て、前記セル電池の端子電圧が電池容量を演算できる領
域にあるか否かが判定され、容量演算可能な領域では、
前記平均無負荷電圧に対して偏差が正方向に大であるセ
ル電池をその偏差に対応する容量で前記調整手段による
放電することによってバラツキ補正を行なう組電池の充
電装置において、前記組電池の容量から出力可能なパワ
ーを演算するパワー演算手段と、該パワー演算手段の演
算値をもとに組電池の内部抵抗を演算する内部抵抗演算
手段と、前記充電手段の充電電流と内部抵抗で、充電時
に内部抵抗における電圧降下を演算し、セル電池の無負
荷時の端子電圧を推定する電圧推定手段と、前記電圧推
定手段によって推定された端子電圧と前記基準電圧とを
比較する推定電圧比較手段とを設け、前記平均電圧演算
手段で演算されたセル電池の平均無負荷電圧と所定の基
準電圧との比較で、前記セル電池の端子電圧が電池容量
を演算できない領域と判定された場合、前記充電手段に
よる充電を開始させ、前記電圧推定手段で推定された無
負荷端子電圧が前記基準電圧との比較で前記セル電池の
端子電圧から電池容量を演算可能な領域と判定される
と、充電を停止して、上記電圧検出手段はセル電池の無
負荷端子電圧を検出し、演算されたセル電池の無負荷平
均電圧とセル電池の偏差に基づいてバラツキ補正を行な
うことを特徴とする組電池の充電装置。 - 【請求項２】 前記パワー演算手段は初期値データを格
納するパワーテーブルを用いて、組電池の出力可能なパ
ワーを演算し、前記組電池の容量低下を表わす劣化係数
を用いてパワー算出値を修正することを特徴とする請求
項１記載の組電池の充電装置。 - 【請求項３】 前記組電池に温度センサが設置され、前
記パワー演算手段は算出された出力可能なパワー算出値
を温度の検出値で修正することを特徴とする請求項２記
載の組電池の充電装置。 - 【請求項４】 前記調整手段は、前記平均無負荷電圧と
セル電池との偏差に対応した放電容量に組電池の劣化係
数および電池温度で補正を施した値で容量調整を行なう
ことを特徴とする請求項１記載の組電池の充電装置。 - 【請求項５】 前記所定の基準電圧を複数設定し、セル
電池を放電してバラツキ補正を行なうたびに基準電圧を
高くし、バラツキ補正を複数回行なうようにしたことを
特徴とする請求項１記載の組電池の充電装置。 - 【請求項６】 前記組電池の充電装置は、ハイブリッド
自動車に積み込まれた組電池の充電に用いられ、前記ハ
イブリッド自動車が停止している間に、バラツキ補正を
行なうように、電池の平均無負荷電圧と所定の基準電圧
との比較を行ない、バラツキ補正が可能な領域では、補
正を行なっておくことを特徴とする請求項１記載の組電
池の充電装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04297998A JP3663886B2 (ja) | 1998-02-10 | 1998-02-10 | 組電池の充電装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04297998A JP3663886B2 (ja) | 1998-02-10 | 1998-02-10 | 組電池の充電装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11234917A true JPH11234917A (ja) | 1999-08-27 |
| JP3663886B2 JP3663886B2 (ja) | 2005-06-22 |
Family
ID=12651167
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04297998A Expired - Fee Related JP3663886B2 (ja) | 1998-02-10 | 1998-02-10 | 組電池の充電装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3663886B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008010296A (ja) * | 2006-06-29 | 2008-01-17 | Nissan Motor Co Ltd | 組電池のバラツキ検知装置 |
| US7923969B2 (en) | 2007-12-27 | 2011-04-12 | Sanyo Electric Co., Ltd. | State of charge equalizing device and assembled battery system including same |
| US8042633B2 (en) | 2007-02-13 | 2011-10-25 | Panasonic Ev Energy Co., Ltd. | Discharging system and electric vehicle |
| US11114878B2 (en) | 2018-03-26 | 2021-09-07 | Milwaukee Electric Tool Corporation | High-power battery-powered portable power source |
| USD933010S1 (en) | 2019-05-29 | 2021-10-12 | Milwaukee Electric Tool Corporation | Portable power source |
| US11271415B2 (en) | 2018-05-18 | 2022-03-08 | Milwaukee Electric Tool Corporation | Portable power source |
-
1998
- 1998-02-10 JP JP04297998A patent/JP3663886B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008010296A (ja) * | 2006-06-29 | 2008-01-17 | Nissan Motor Co Ltd | 組電池のバラツキ検知装置 |
| US8042633B2 (en) | 2007-02-13 | 2011-10-25 | Panasonic Ev Energy Co., Ltd. | Discharging system and electric vehicle |
| US7923969B2 (en) | 2007-12-27 | 2011-04-12 | Sanyo Electric Co., Ltd. | State of charge equalizing device and assembled battery system including same |
| US11114878B2 (en) | 2018-03-26 | 2021-09-07 | Milwaukee Electric Tool Corporation | High-power battery-powered portable power source |
| US11996526B2 (en) | 2018-03-26 | 2024-05-28 | Milwaukee Electric Tool Corporation | High-power battery-powered portable power source |
| US11271415B2 (en) | 2018-05-18 | 2022-03-08 | Milwaukee Electric Tool Corporation | Portable power source |
| US11742771B2 (en) | 2018-05-18 | 2023-08-29 | Milwaukee Electric Tool Corporation | Portable power source |
| US12445061B2 (en) | 2018-05-18 | 2025-10-14 | Milwaukee Electric Tool Corporation | Portable power source |
| USD933010S1 (en) | 2019-05-29 | 2021-10-12 | Milwaukee Electric Tool Corporation | Portable power source |
| USD955334S1 (en) | 2019-05-29 | 2022-06-21 | Milwaukee Electric Tool Corporation | Portable power source |
| USD1083828S1 (en) | 2019-05-29 | 2025-07-15 | Milwaukee Electric Tool Corporation | Portable power source |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3663886B2 (ja) | 2005-06-22 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
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