WO2012160638A1 - 蓄電器制御回路 - Google Patents

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洋平 河原
亮平 中尾
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Definitions

  • the present invention relates to a battery control circuit mounted on a power supply device using power storage means such as a lithium secondary battery, a nickel metal hydride battery, a lead battery, or an electric double layer capacitor.
  • power storage means such as a lithium secondary battery, a nickel metal hydride battery, a lead battery, or an electric double layer capacitor.
  • a power storage device mounted on an electric vehicle (EV), a plug-in hybrid vehicle (PHEV), or a hybrid vehicle (HEV) it is common to configure a power storage unit by connecting a plurality of capacitors in series.
  • EV electric vehicle
  • PHEV plug-in hybrid vehicle
  • HEV hybrid vehicle
  • SOC state of Charge
  • the SOC usage range is assumed to be wide, such as PHEV or EV
  • the deterioration of the battery is likely to proceed in a situation where the SOC is high or low, so the SOC is lowered if the SOC is too high. If the SOC is too low, it is necessary to take measures such as preventing further reduction of the SOC.
  • a balancing circuit composed of a bypass resistor and a bypass switch connected in parallel to the capacitors, and the state of the capacitors
  • a method has been proposed in which a capacitor control unit to be monitored is mounted, and the capacitor control unit controls the bypass switch of the balancing circuit based on the amount of voltage variation.
  • this is a balancing method for forcibly discharging a capacitor having a high voltage to equalize the voltage.
  • the average value of the charge capacities of all the cells of the assembled battery is obtained only when the slope
  • the previous balancing interruption information (old state information) stored in the storage device and the capacitor information (new state information) acquired at the time of starting this time are stored.
  • the capacitor information (new state information) acquired at the time of starting this time are stored.
  • the storage battery control circuit of the present invention has a storage device, and includes control means for monitoring and balancing control of a plurality of capacitors connected in series, and the control means calculates based on the states of the plurality of storage batteries.
  • the information for balancing control is stored in the storage device, and balancing control is performed based on the information stored in the storage device.
  • the control means stores the information at the time of the interruption regarding the balancing in the storage device, and when starting the balancing control after the interruption, acquires the latest information regarding the states of the plurality of capacitors and stores them in the storage device.
  • a plurality of capacitor control means are provided corresponding to a plurality of capacitor groups that are connected in series to form a power storage unit, and each capacitor control means is connected to an individual capacitor belonging to the corresponding capacitor group. Performs state monitoring and balancing control.
  • the state of the capacitor to be monitored includes voltage, SOC, and temperature.
  • the power storage unit control means controls the plurality of power storage device control means based on information from the plurality of power storage device control means.
  • the power storage unit control means sends information for balancing control calculated based on the information from the electric appliance control means to the electric storage device control means of the electric storage device group in which there are electric storage devices whose charge state is higher than the predetermined charge state.
  • the capacitor control means has a storage device, stores the received information in the storage device, and performs balancing control based on the information stored in the storage device.
  • the storage device control means stores the information about the interruption regarding the balancing in the storage device. Thereafter, when the power storage unit control means performs balancing control again, the power storage unit control means obtains the latest information regarding the state of each of the power storage devices belonging to the respective power storage device group from each power storage device control means. Then, it is determined whether to resume the balancing control based on the interruption information stored in the storage device or to newly start the balancing based on the latest state.
  • the power storage unit control means sends information for balancing control newly calculated based on the latest information acquired to the corresponding battery control means, and the battery control means receives the information. Information is stored in a storage device. In any case, the storage battery control means performs balancing control based on information stored in the storage device. The condition for determining whether to perform balancing based on old or new information is held in the power storage unit control means.
  • FIG. 8 is an explanatory diagram showing a state of balancing control when the battery state changes in FIG. 7.
  • the present invention is not limited to a hybrid vehicle (HEV) and an electric vehicle.
  • the present invention can also be applied to an electric storage device control circuit of an electric storage device that constitutes a power source of an industrial vehicle such as a passenger car such as (EV) or a hybrid railway vehicle.
  • the assembled battery is the storage unit
  • the single cell is the storage unit
  • the single battery group is the storage unit group
  • the single battery control unit is the storage unit control unit
  • the assembled battery control unit is the storage unit control unit.
  • the cell control means and the assembled battery control means are realized as an integrated circuit on a circuit board. A combination of the cell control means and the assembled battery control means corresponds to the control means.
  • FIG. 1 shows a configuration example of a PHEV power storage device according to an embodiment of the present invention.
  • the power storage device 100 includes an assembled battery 110 composed of a plurality of single cells 111, a single cell management unit 120 that monitors the state of the single cell 111, a current detection unit 130 that detects a current flowing through the power storage device 100, and an assembled battery 110.
  • a voltage detection unit 140 that detects the total voltage and an assembled battery control unit 150 that controls the assembled battery 110 are provided.
  • the assembled battery control unit 150 includes the battery voltage and temperature of the unit cell 111 transmitted from the unit cell management unit 120, the current value flowing through the power storage device 100 transmitted from the current detection unit 130, and the group transmitted from the voltage detection unit 140.
  • the total voltage value of the battery 110 is input, and the state of the assembled battery 110 is detected based on the input information. Further, the result of the processing performed by the assembled battery control unit 150 is transmitted to the single cell management unit 120 and the vehicle control unit 200.
  • the vehicle control unit 200 controls the inverter 400 connected to the power storage device 100 via the relays 300 and 310 and the charger 420 connected via the relays 320 and 330 based on the information of the assembled battery control unit 150. I do. While the vehicle is traveling, power storage device 100 is connected to inverter 400 and drives motor generator 410 based on the energy stored in battery pack 110. At the time of charging, the power storage device 100 is connected to the charger 420 and is charged by power supply from a household power supply or a desk lamp.
  • the assembled battery 110 is configured by electrically connecting a plurality of unit cells 111 (lithium ion batteries) capable of storing and releasing electrical energy (charging and discharging DC power) in series.
  • unit cells 111 lithium ion batteries
  • One unit cell 111 has an output voltage of 3.0 to 4.2 V (average output voltage: 3.6 V), and the open circuit voltage (OCV) of the unit cell 111 and the SOC are shown in FIG.
  • OCV open circuit voltage
  • the unit cells 111 constituting the assembled battery 110 are grouped into a predetermined number of units when managing and controlling the state.
  • the grouped unit cells 111 are electrically connected in series to form unit cell groups 112a and 112b.
  • the predetermined number of units may be divided into equal divisions such as 1, 4, 6, etc., or may be combined into divisions such as combining 4 and 6 units. .
  • the high-potential side cell group 112a and the low-potential side cell group 112b are electrically connected in series via a maintenance / inspection service disconnector 180 in which a switch and a fuse are connected in series.
  • the unit cell management means 120 for monitoring the state of the unit cells 111 constituting the assembled battery 110 includes a plurality of unit cell control units 121a and 121b, and the unit cell groups 112a and 112b grouped as described above.
  • One single cell control means 121a, 121b is assigned to each.
  • the unit cell control units 121a and 121b operate by receiving power from the allocated unit cell groups 112a and 112b, and monitor and control the states of the unit cells 111 constituting the unit cell groups 112a and 112b.
  • the assembled battery 110 includes a total of eight unit cells 111, and the four unit cells 111 are electrically connected in series to form two unit cell groups 112a and 112b.
  • the single battery groups are electrically connected in series via the service disconnector 180.
  • unit cell control units 121a and 121b for monitoring the state of the unit cell 111 are installed in the unit cell groups 112a and 112b, respectively.
  • the battery pack control means 150 includes a battery voltage and temperature measurement value output from the battery management means 120, a diagnosis result indicating whether the battery 111 is overcharged or overdischarged, and battery management.
  • An abnormality signal output when a communication error or the like occurs in the means 120, a current value from the current detection means 130, a total voltage value of the assembled battery 110 output from the voltage detection means 140, and a host control device A plurality of signals including a signal output from a certain vehicle control means 200 are input.
  • the SOC calculation of the unit cell 111 and the discharge termination condition described later are determined. Calculations for performing the balancing control included, calculations for controlling the charge / discharge amount, and the like are executed. And the calculation result and the instruction
  • the assembled battery control unit 150 and the single cell management unit 120 perform signal transmission / reception by the signal communication unit 160 via an insulating element 170 such as a photocoupler.
  • the reason why the insulating element 170 is provided is that the assembled battery control unit 150 and the unit cell management unit 120 have different operating power sources. That is, the unit cell management unit 120 operates by receiving power from the assembled battery 110, whereas the assembled battery control unit 150 uses a battery for on-vehicle auxiliary equipment (for example, a 14V system battery) as a power source.
  • the insulating element 170 may be mounted on a circuit board constituting the unit cell management means 120 or may be mounted on a circuit board constituting the assembled battery control means 150. Of course, the unit cell management means 120 and the assembled battery control means 150 may be mounted on one circuit board. Note that the insulating element 170 may be omitted depending on the system configuration.
  • the unit cell control units 121a and 121b are connected in series according to the order of potential of the unit cell groups 112a and 112b monitored by each unit.
  • the signal transmitted by the assembled battery control means 150 is input to the single battery control means 121a by the signal communication means 160 via the insulating element 170.
  • the signal communication means 160 connects between the output of the single battery control means 121a and the input of the single battery control means 121b to transmit signals.
  • the cell control unit 121a and the cell control unit 121b are not provided with the insulating element 170, but may be provided with the insulating element 170.
  • the output of the single battery control means 121b is transmitted by the signal communication means 160 via the insulating element 170 and the input of the assembled battery control means 150.
  • the assembled battery control means 150, the single battery control means 121a, and the single battery control means 121b are connected in a loop by the signal communication means 160.
  • This loop connection may be referred to as a daisy chain connection, a daisy chain connection, or a random connection.
  • an example in which the unit cell control unit 121a and the unit cell control unit 121b are connected in a loop shape is shown.
  • the unit cell control unit 150a and the unit cell control unit 121a are not necessarily in a loop shape. Any form may be used as long as the cell control means 121b is connected.
  • FIG. 2 shows a circuit configuration of the cell control means 121a and 121b in the present embodiment.
  • the cell control means 121a and 121b are a balancing circuit composed of a bypass resistor 122 and a bypass switch 123, a BSW drive circuit 125 for driving the bypass switch 123, and a voltage detection circuit for measuring the battery voltage of the cell 111 to be managed.
  • a signal input / output circuit 129 that transmits and receives signals to and from the adjacent cell control means 121 is included.
  • the storage device 127 such as an EEPROM stores the capacity of each unit cell measured in advance, information for balancing calculated by the assembled battery control means 150, and the like. Although details will be described later, the discharge time through the bypass resistor 122 of each unit cell required to reach the target SOC value is stored.
  • the storage device 127 stores the state at the time of balancing interruption, for example, the elapsed time from the start of balancing (discharge time), the remaining time until the balancing is completed, the remaining balancing capacity, and each cell. Information on whether or not balancing has been completed, battery temperature at the start of balancing, and the like are written.
  • storage device 127 in the cell control means 121a, 121b was shown here, the structure which memorize
  • the control circuit 128 receives the voltage acquisition command and information related to balancing control transmitted from the assembled battery control means 150 via the signal input / output circuit 129, and the battery voltage detected by the voltage detection circuit 124 and information based thereon. Is output to the signal input / output circuit 129. Then, the control circuit 128 controls the BSW drive circuit 125 based on the detected battery voltage and information stored in the storage device 127.
  • the discharge means is means for discharging the single cells 111 having a high SOC among the single cells 111 constituting the single cell group 112 using a balancing circuit including the bypass resistor 122 and the bypass switch 123. That is, by turning on the bypass switch 123 connected in parallel to the unit cell 111 to be discharged and using the bypass resistor 122, the unit cell 111 is forcibly discharged, and the target SOC (target SOC) To lower.
  • the target SOC is a unit cell 111 constituting the unit cell group 112 when any one of the plurality of unit cells 111 constituting the assembled battery 110 is overcharged.
  • This SOC is a predetermined SOC that is set to eliminate this variation when the SOC exceeds the allowable limit, and will be described in detail later.
  • the discharge termination conditions described in the present embodiment are not limited to the following.
  • the discharge end condition is determined based on the result of calculating the time required for discharging the unit cell 111.
  • the time required to secure a predetermined discharge amount is calculated, and the discharge is terminated when the calculated time has elapsed. For this reason, in order to determine whether or not the calculated time has elapsed, the unit control means 121 is provided with a time measuring means such as a timer.
  • the SOC is estimated based on the correlation between the SOC and the OCV from the OCV measurement results of all the unit cells 111 in the assembled battery no-load state, and the difference ⁇ SOC between the SOC of each unit cell 111 and the target SOC is expressed by the following equation: Obtain according to (1).
  • Qmax is the full charge capacity [Ah] of the unit cell 111
  • I B is the bypass current [A] flowing through the bypass resistor
  • X represents the number of the unit cells 111 constituting the cell group.
  • the adjustment time t is a discharge end condition for each unit cell. Based on the result of the expression (2), the unit cell 111 to be discharged is discharged, and when the time necessary to secure a predetermined discharge amount has elapsed, the discharge is terminated. In addition, instead of the adjustment time t, the balancing capacity ⁇ SOC ⁇ Qmax [Ah] of each unit cell 111 is obtained, and the discharge amount [Ah] is subtracted for each unit time therefrom, so that the balancing capacity is 0 [Ah] or less. It is good also as discharge end conditions.
  • the discharging means uses a balancing circuit so that the battery voltage of the single cells 111 constituting the single cell group 112 matches the target value set for each single cell group 112.
  • the high unit cell 111 is discharged.
  • the target SOC of the cell group 112a is A
  • the target SOC of the cell group 112b is B. Therefore, as shown in FIG. 4, the SOC of the single cells 111 constituting the single cell group 112 is decreased, and the SOC of all the single cells 111 constituting the single cell group 112 is the target. Discharge is terminated when the value matches.
  • B the SOCs of all the cells 111 constituting the assembled battery 110 are calculated. B can be matched.
  • FIG. 5 is an operation flow diagram of the assembled battery control means 150 while the vehicle is running or charging.
  • step 11 a voltage (OCV) when all the cells 111 are not loaded or when the current is weak and can be regarded as no-load is acquired. OCV is converted into SOC using the relationship of FIG. Next, it progresses to step 12, and it is determined whether there exists variation in SOC of the cell 111 which comprises the cell group 112, and target SOC. If it is determined that there is variation, the process proceeds to step 13.
  • step 13 the discharge end condition of the discharge means using the balancing circuit composed of the bypass resistor 122 and the bypass switch 123 is determined, and in step 14, the discharge end condition is transmitted to the single cell control means 121.
  • FIG. 6 is a flowchart for explaining the operation of the unit cell control means 121 while the vehicle is running or charging.
  • the cell control unit 121 receives the discharge end condition transmitted from the assembled battery control unit 150 and stores the received discharge end condition in the storage device 127.
  • the discharge is not necessarily continuous, and may be intermittently performed using a pulse signal or duty control.
  • the adjustment time t or the adjustment discharge amount ⁇ SOC ⁇ Qmax is determined by integrating only the discharge time and the discharge amount.
  • step 23 it is determined whether or not the discharge of all the cells constituting the cell group 112 has been completed. If it is determined that the process has been completed, the cell control unit 121 ends the process. If it is determined in step 23 that the discharge of all the unit cells 111 has not ended, the process proceeds to step 24 to determine whether there is a unit cell 111 that satisfies the discharge end condition. If there is a unit cell 111 that has been discharged, the process proceeds to step 25, and the bypass switch 123 is turned off in order from the unit cell 111 that has been discharged. Then, it returns to step 23 and continues a process until discharge of all the cell 111 which comprises the cell group 112 is complete
  • balancing control is performed in order to prevent an increase in capacity variation due to deterioration in a high SOC region. For example, in the high SOC region, on the basis of the unit cell having the lowest SOC value, a unit cell having an SOC higher by 0.5% or more than the SOC of the unit cell is selected as the balancing target unit cell.
  • the amount of discharge and the discharge time required for matching the SOC of the balancing target cell to the lowest SOC are calculated by the above formulas (1) and (2), and only the discharge time determined by the calculation corresponds.
  • the bypass switch 123 associated with the battery 111 is turned on and discharged via the bypass resistor 122. In this way, the variation in the cell SOC after balancing is suppressed to 0.5%. If the vehicle is keyed off (main switch off) before the balancing is completed, the balancing will be interrupted. At that time, the intermediate information at the time of balancing interruption, that is, the elapsed time from the start of balancing, or the remaining of each cell The discharge time, remaining capacity, etc.
  • the balancing information stored at the time of the previous interruption is read from the storage device 127, and balancing is resumed based on the information.
  • FIG. 7 is an explanatory diagram showing a state of balancing control for resuming balancing using information at the time of balancing when balancing is interrupted.
  • the horizontal axis is time, and the vertical axis is SOC.
  • the SOC change of the large capacity unit cell based on the individual difference is shown by a solid line, and the SOC change of the small capacity unit cell is shown by a broken line.
  • the vehicle is traveling in the section (T1, T2) and the section (T3, T4), and the assembled battery control means 150 (described as system in the figure) is operating. Further, it is assumed that the section (T5, T6) is being charged and the assembled battery control means 150 is operating.
  • the assembled battery control means 150 is stopped in the sections (T2, T3) and sections (T4, T5) between them. It is assumed that the initial state at time T1 is a state where charging is finished. The balancing control is executed at a time when the assembled battery control means 150 is operating.
  • the single cell having a smaller capacity indicated by the broken line is a solid line.
  • the SOC is higher than that of the large-capacity unit cell shown, and the SOC varies as indicated by arrows. It is not preferable to leave the variation in a region where the SOC is high in this way, because the capacity variation increases due to deterioration of the unit cell. Therefore, when the SOC is high, for example, when the average SOC of the plurality of single cells 111 constituting the single cell group 112 is 75% or more, balancing is started. Assume that balancing is newly started at time T1.
  • the assembled battery control means 150 interrupts the balancing operation, stores the balancing information at that time in the storage device 127, and then stops the operation.
  • the information stored in the storage device 127 is, for example, an elapsed time (discharge time) from the start of balancing, or a remaining adjustment time obtained by subtracting the elapsed time from the discharge time required for SOC adjustment calculated for each cell. .
  • the assembled battery control means 150 reads from the storage device 127 halfway information at the time of balancing interruption, and resumes balancing using the information.
  • the assembled battery control means 150 stores in the storage device 127 balancing information at the time of interruption, that is, the elapsed time from the start of balancing, or the remaining time for each cell. Then stop the operation.
  • the single battery with a small capacity indicated by a broken line has a faster SOC decreasing rate than the single battery with a large capacity indicated by a solid line. The relationship is reversed from that at time T1.
  • the power storage device 100 is connected to the charger 420 at time T5 and the assembled battery control unit 150 resumes operation, the balancing intermediate information interrupted at time T4 is read from the storage device 127 again.
  • Fig. 7 shows an ideal state.
  • the variation in SOC may be deteriorated due to a change in the battery state or the like.
  • the balancing information does not match the actual battery state, which causes a deterioration in SOC variation.
  • FIG. 8 it is assumed that balancing is newly started to eliminate the SOC variation of the arrows that existed at time T1.
  • intermediate information at the time of balancing interruption is stored in the storage device 127, and when the keys are turned on at times T3, T5, etc.
  • the method of continuing the balancing by taking over the intermediate information at the time of balancing interruption is based on the premise that the SOC of each unit cell does not change between the balancing interruption and the restart.
  • the battery state has changed for some reason while the assembled battery control means 150 is stopped from time T2 to time T3, when the SOC of the cell when the balancing is resumed at time T3, the balancing is interrupted at time T2. It will be different from the SOC. Therefore, as shown in the state at time T5, it is impossible to eliminate the SOC variation between the single cells in the high SOC state.
  • any information of the old state information of the unit cell by balancing at the time of the previous battery activation stored in the storage device 127 and the new state information of the unit cell obtained by the current battery activation is used.
  • the assembled battery control means 150 is provided with a determination unit that determines whether or not Then, when starting balancing in the current battery activation, the determination unit determines whether the balancing is performed based on the old state information or the new state information. When the battery is started this time, the assembled battery control unit 150 reacquires the current SOC of each unit cell 111 from the unit cell control unit 121, and based on the re-acquired SOC, each unit cell 111 necessary for SOC adjustment.
  • the discharge time through the bypass resistor 122 is calculated.
  • the determination unit compares the stored determination condition with a predetermined amount more than a predetermined amount from the previous balancing interruption, the determination unit calculates the discharge end condition calculated from the current SOC.
  • the information is overwritten on the storage device 127. Otherwise, balancing is resumed using the halfway information at the time of balancing interruption stored in the storage device 127. In this way, the battery pack control means 150 is stopped by selecting any one of the current state information of each unit cell 111 and the old state information of each unit cell 111 at the time of the previous balancing interruption, and performing the balancing control. Even if there is a change in the battery state or the like, it is possible to satisfactorily equalize the SOC.
  • FIG. 9 shows which one of the old state information of the unit cell 111 by balancing at the time of the previous battery activation stored in the storage device 127 and the new state information of the unit cell 111 obtained at the time of the current battery activation is used. It is explanatory drawing which shows the example of balancing control at the time of determining.
  • FIG. 10 is a flowchart illustrating an example of processing executed before starting balancing control when the battery is activated.
  • Balancing is newly started at time T1, and when the key is turned off at time T2, the assembled battery control unit 150 interrupts the balancing operation, stores the information during the balancing in the storage device 127, and then stops the operation. Until this is done, the process is the same as in FIG. Next, when the vehicle is keyed on at time T3 and the assembled battery control means 150 operates, the assembled battery control means 150 first executes the processing shown in FIG. That is, in step 31, the OCV of the unit cell 111 is acquired, and then the SOC is obtained using the relationship shown in FIG. Next, proceeding to step 32, it is determined whether or not balancing control should be newly started based on the latest SOC information acquired this time, or whether or not suspended balancing should be resumed using the halfway information stored in the storage device 127. I do.
  • the balancing control is newly started based on the newly acquired SOC of the unit cell 111.
  • the maximum SOC value may be determined in consideration of the SOC region in which the deterioration of the battery is promoted and the SOC region to which the user charges with PHEV or EV, but may be set to 70% or more, for example. .
  • is equal to or greater than a predetermined value may be set using the SOC-OCV characteristic of FIG.
  • the balancing capacity is a product ⁇ SOC ⁇ Qmax of the difference ⁇ SOC between the SOC of the unit cell and the target SOC and the full charge capacity Qmax of the unit cell.
  • balancing is continued using information at the time of interruption, environmental changes, changes in battery characteristics, and errors in balancing accuracy increase during that time, and unevenness is not performed correctly and dispersion increases. This is because there is a risk of it. If the balancing process is nearing completion based on this criterion, it is possible to prevent the deterioration of the balancing accuracy and increase the variation by starting a new balancing process.
  • How much time (days) should elapse after the last balancing start depends on how long it takes to complete the balancing of all balancing capacity, how often the user uses the vehicle, and the self-discharge characteristics of the battery It may be determined in consideration of variations in dark current and variations in dark current of the circuit to which each unit cell is connected. For example, when 30 days have passed since the start of the previous balancing operation, it was acquired in step 31. A new balancing may be started based on the SOC.
  • the predetermined time may be determined in consideration of the polarization characteristics of the battery and its variation, for example, several minutes to several hours. This is because when the standing time is short, the state of the battery is not stable due to the influence of polarization or the like. This is because if balancing is newly started at this time, inaccurate battery variations may be detected. According to this standard, it is possible to prevent the start of balancing based on the SOC obtained when the battery state is not stable, and it is possible to prevent deterioration in balancing accuracy and increase in variation.
  • the balancing is not newly started, and the intermediate information stored in the storage device 127 is used. To resume balancing.
  • step 32 determines whether balancing is newly started based on the information newly acquired in step 31. If the determination in step 32 is NO, that is, when balancing is newly started based on the information newly acquired in step 31, the process proceeds to step 33, and the newly obtained SOC is used. Then, the discharge end condition is calculated according to the above formulas (1) and (2). In step 34, the calculated discharge end condition is transmitted to each unit cell control means 121.
  • the unit cell control means 121 receives the transmitted discharge end condition in step 21 according to the procedure shown in FIG. Thereafter, as described above, the bypass switch 123 is controlled to open and close until each cell 111 satisfies the discharge termination condition, and the discharge through the bypass resistor 122 is continued.
  • the continuous restart balancing by selecting one of the new / old battery status information and performing the balancing, the variation due to the battery status change, the bypass resistance error, etc. is deteriorated. Can be suppressed. Further, when the battery state becomes better (high SOC, etc.), the capacity adjustment condition can be newly acquired, and good balancing can be performed.
  • each of the above-described configurations, functions, processing units, processing means, and the like may be realized by hardware by designing a part or all of them with, for example, an integrated circuit.
  • Each of the above-described configurations, functions, and the like may be realized by software by interpreting and executing a program that realizes each function by the processor.
  • Information such as programs, tables, and files for realizing each function can be stored in a recording device such as a memory, a hard disk, or an SSD (Solid State Drive), or a recording medium such as an IC card, an SD card, or a DVD.

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Abstract

　バランシング制御が中断された場合でも、良好にバランシングを実施する。　記憶装置に記憶された前回のバランシングによる電池セル情報（旧状態情報）と、今回起動時に取得した電池セル情報（新状態情報）とのいずれを利用するかを条件によって選択して、バランシング制御を行う。

Description

蓄電器制御回路
　本発明は、リチウム二次電池やニッケル水素電池、鉛電池、電気二重層キャパシタなどの蓄電手段を用いた電源装置に搭載する電池制御回路に関する。
　電気自動車(ＥＶ)やプラグインハイブリッド自動車(ＰＨＥＶ)、ハイブリッド自動車(ＨＥＶ)に搭載する蓄電装置では、複数の蓄電器を直列に接続して蓄電部を構成するのが一般的である。ここで、蓄電器間に容量のバラツキや自己放電バラツキといった蓄電器の個体差がある場合、蓄電装置が備える各蓄電器の充電状態（State of Charge：ＳＯＣ）にバラツキが生じてしまう。このバラツキが発生すると、複数個の蓄電器の中で最もＳＯＣの高い蓄電器を基準に充電制御が行われ、ＳＯＣが最も低い蓄電器を基準に放電制御が行われるため、蓄電部としての利用可能なエネルギーが小さくなってしまう。また、ＰＨＥＶ若しくはＥＶのようにＳＯＣの利用範囲が広範囲になることが想定される場合、ＳＯＣが高い若しくは低い状況では、蓄電器の劣化が進行しやすくなるため、ＳＯＣが高過ぎる場合はＳＯＣを低下させる、若しくはＳＯＣが低過ぎる場合は、それ以上のＳＯＣの低下を防ぐ等の対策が必要である。そこで、複数の蓄電器を直列に接続した場合に生じ得る蓄電器間のＳＯＣのバラツキを解消するために、蓄電器に並列に接続されたバイパス抵抗とバイパススイッチから構成されるバランシング回路と、蓄電器の状態を監視する蓄電器制御手段とを実装し、蓄電器制御手段が電圧のバラツキ量に基づいてバランシング回路のバイパススイッチを制御する方法が提案されている。即ち、電圧が高い蓄電器を強制的に放電し、電圧の均等化を行うバランシング方法である。
　特開２００４－３１０１２号公報には、組電池の全セルの充電容量の平均値が、セルの充電容量ＳＯＣ－開放電圧Ｖｏ特性における傾き｜ΔＶｏ／ΔＳＯＣ｜が所定値以上の範囲にある場合のみ、組電池の各セルの容量調整条件を決定し、その条件に従って容量調整を行うこと、及び容量調整が中断されたときは、容量調整の残り情報を記憶手段に記憶し、容量調整が可能になったら記憶手段から容量残り情報を読み出して容量調整を再開することが記載されている。
特開２００４－３１０１２号公報
　ＰＨＥＶやＥＶに搭載される蓄電器のように広範なＳＯＣで利用される蓄電器の場合、高ＳＯＣ状態で蓄電器間にＳＯＣバラツキが存在する状態で放置されると、劣化バラツキが懸念される。一方、ＯＣＶ（Open Circuit Voltage：開回路電圧）－ＳＯＣカーブの電池特性上、高ＳＯＣ域で電池情報を取得し、バランシングは継続して終了まで行うのが望ましい。すなわち、バランシングが中断されたときは、中断された状態からバランシングを継続再開し、起動ごとに新規にバランシングを開始することはしない。しかし、常に中断された状態からの継続バランシングを実施すると、電池状態の変化、バイパス抵抗誤差などによって、バラツキが悪化する場合がある。また、より劣化バラツキが懸念される電池状態（高ＳＯＣ等）となった場合でも新規に容量調整条件を取得することができず、良好なバランシングを行うチャンスを逃してしまうという問題がある。
　本発明では、蓄電器の情報を用いてバランシングを実施する際に、記憶装置に記憶されている前回のバランシング中断時の情報（旧状態情報）と、今回起動時に取得した蓄電器の情報（新状態情報）のいずれを利用するかを選択し、選択した情報に基づいてバランシングを実行する。
　すなわち、本発明の蓄電器制御回路は、記憶装置を有し、直列接続された複数の蓄電器の状態監視及びバランシング制御を行う制御手段を備え、制御手段は、複数の蓄電器の状態をもとに計算したバランシング制御のための情報を前記記憶装置に記憶し、記憶装置に記憶された情報に基づいてバランシング制御を行う。バランシング制御が中断されたとき、制御手段はバランシングに関する中断時の情報を記憶装置に記憶し、中断後にバランシング制御を開始するに際し、複数の蓄電器の状態に関する最新の情報を取得し、記憶装置に記憶された中断時の情報に基づいてバランシング制御を再開するか、最新の情報に基づいてバランシングを新規に開始するかを予め決められた条件に基づいて選択し、バランシングを新規に開始する場合には、取得した最新の情報をもとに計算したバランシング制御のための情報を記憶装置に記憶する。
　より具体的な一態様においては、直列接続されて蓄電部を構成する複数の蓄電器群に対応して複数の蓄電器制御手段が設けられ、各蓄電器制御手段は対応する蓄電器群に属する個々の蓄電器の状態の監視及びバランシング制御を行う。監視する蓄電器の状態には、電圧、ＳＯＣ及び温度がある。蓄電部制御手段は、複数の蓄電器制御手段からの情報をもとに複数の蓄電器制御手段を制御する。蓄電部制御手段は、充電状態が所定の充電状態よりも高い蓄電器が存在する蓄電器群の蓄電器制御手段に、当該電器制御手段からの情報をもとに計算したバランシング制御のための情報を送る。蓄電器制御手段は記憶装置を有し、受信した情報を記憶装置に記憶し、記憶装置に記憶された情報に基づいてバランシング制御を行う。
　バランシング制御が中断されたとき、蓄電器制御手段はバランシングに関する中断時の情報を記憶装置に記憶する。蓄電部制御手段は、その後、再びバランシング制御を行うとき、各蓄電器制御手段からそれぞれの蓄電器群に属する個々の蓄電器の状態に関する最新の情報を取得する。そして、記憶装置に記憶された中断時の情報に基づいてバランシング制御を再開するか、最新の状態に基づいてバランシングを新規に開始するかを決定する。バランシングを新規に開始する場合には、蓄電部制御手段は、取得した最新の情報をもとに新たに計算したバランシング制御のための情報を対応する蓄電器制御手段に送り、蓄電器制御手段は受信した情報を記憶装置に記憶する。蓄電器制御手段は、いずれの場合においても、記憶装置に記憶されている情報に基づいてバランシング制御を実行する。新旧いずれの情報に基づいてバランシングを行うかの判定条件は、蓄電部制御手段内に保持する。
　本発明によると、良好にバランシングを実施することができる。
　上記した以外の、課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
本発明によるＰＨＥＶの蓄電装置の構成例を示すブロック図。 単電池制御手段の回路構成例を示すブロック図。 ＳＯＣとＯＣＶの相関関係を表す特性図。 放電手段によるＳＯＣの変化の一例を示す図。 組電池制御手段の動作例を説明するフローチャート。 単電池制御手段の動作例を説明するフローチャート。 バランシングが中断されたとき、中断時の情報を用いてバランシングを再開するバランシング制御の様子を示す説明図。 図７において、電池状態が変化した場合のバランシング制御の様子を示す説明図。 本発明の実施例によるバランシング制御の様子を示す説明図。 バッテリ起動時に、バランシング制御を開始する前に実行する処理の一例を示すフローチャート。
　以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。以下の実施例では、プラグインハイブリッド自動車(ＰＨＥＶ)の電源を構成する蓄電装置に対して本発明を適用した場合を例に挙げて説明するが、本発明は、ハイブリッド自動車(ＨＥＶ)、電気自動車(ＥＶ)などの乗用車やハイブリッド鉄道車両といった産業用車両の電源を構成する蓄電装置の蓄電器制御回路にも適用できる。
　また、以下の実施例では、蓄電部を構成する蓄電器にリチウムイオン電池を適用した場合を例に挙げて説明するが、蓄電器としては、他にもニッケル水素電池や鉛電池、電気二重層キャパシタ、ハイブリッドキャパシタなどを用いることもできる。なお、以下の実施例中の組電池は蓄電部に、単電池は蓄電器に、単電池群は蓄電器群に、単電池制御手段は蓄電器制御手段に、組電池制御手段は蓄電部制御手段にそれぞれ対応する。単電池制御手段及び組電池制御手段は、回路基板上の集積回路として実現される。また、単電池制御手段と組電池制御手段を合わせたものは、制御手段に対応する。
　図１に、本発明の一実施例におけるＰＨＥＶの蓄電装置の構成例を示す。
　最初に蓄電装置１００の構成について説明する。蓄電装置１００は、複数の単電池１１１から構成される組電池１１０、単電池１１１の状態を監視する単電池管理手段１２０、蓄電装置１００に流れる電流を検知する電流検知手段１３０、組電池１１０の総電圧を検知する電圧検知手段１４０、及び組電池１１０の制御を行う組電池制御手段１５０を備える。組電池制御手段１５０は、単電池管理手段１２０から送信される単電池１１１の電池電圧や温度、電流検知手段１３０から送信される蓄電装置１００に流れる電流値、電圧検知手段１４０から送信される組電池１１０の総電圧値が入力されており、入力された情報をもとに組電池１１０の状態検知などを行う。また、組電池制御手段１５０が行う処理の結果は、単電池管理手段１２０や車両制御手段２００に送信される。
　車両制御手段２００は、組電池制御手段１５０の情報をもとに、蓄電装置１００とリレー３００，３１０を介して接続されるインバータ４００及びリレー３２０，３３０を介して接続される充電器４２０の制御を行う。車両走行中には、蓄電装置１００はインバータ４００と接続され、組電池１１０が蓄えているエネルギーをもとに、モータジェネレータ４１０を駆動する。充電の際には、蓄電装置１００は充電器４２０と接続され、家庭用の電源又は電気スタンドからの電力供給で充電される。
　組電池１１０は、電気エネルギーの蓄積及び放出（直流電力の充放電）が可能な複数の単電池１１１（リチウムイオン電池）を電気的に直列に接続して構成される。１つの単電池１１１は、出力電圧が３．０～４．２Ｖ（平均出力電圧：３．６Ｖ）であり、単電池１１１の開回路電圧（ＯＣＶ：Open Circuit Voltage）とＳＯＣには図３に示すような相関関係があるとした場合を例に挙げて説明するが、これ以外の電圧仕様のものでも構わない。
　組電池１１０を構成する単電池１１１は、状態の管理・制御を行う上で、所定の単位数にグループ分けが行われている。グループ分けされた単電池１１１は、電気的に直列に接続され、単電池群１１２ａ，１１２ｂを構成する。所定の単位数は、例えば１個、４個、６個‥‥というように、等区分とする場合もあれば、４個と６個とを組み合わせる、というように、複合区分とする場合もある。また、高電位側の単電池群１１２ａと低電位側の単電池群１１２ｂはスイッチとヒューズが直列接続された保守・点検用のサービスディスコネクタ１８０を介して、電気的に直列に接続される。
　組電池１１０を構成する単電池１１１の状態を監視する単電池管理手段１２０は、複数の単電池制御手段１２１ａ，１２１ｂから構成されており、上記のようにグループ分けされた単電池群１１２ａ，１１２ｂに対して１つの単電池制御手段１２１ａ，１２１ｂが割り当てられている。単電池制御手段１２１ａ，１２１ｂは割り当てられた単電池群１１２ａ，１１２ｂからの電力を受けて動作し、単電池群１１２ａ，１１２ｂを構成する単電池１１１の状態を監視及び制御する。
　本実施例では、説明を簡単にするために、組電池１１０は合計８個の単電池１１１を備え、４個の単電池１１１を電気的に直列に接続して２つの単電池群１１２ａ，１１２ｂを構成し、さらに単電池群同士をサービスディスコネクタ１８０を介して、電気的に直列に接続するものとした。また、単電池群１１２ａ，１１２ｂには、単電池１１１の状態を監視するための単電池制御手段１２１ａ，１２１ｂがそれぞれ設置されている。
　組電池制御手段１５０には、単電池管理手段１２０から出力される単電池１１１の電池電圧や温度の計測値、更には単電池１１１が過充電若しくは過放電であるかの診断結果や単電池管理手段１２０に通信エラーなどが発生した場合に出力される異常信号と、電流検知手段１３０からの電流値と、電圧検出手段１４０から出力される組電池１１０の総電圧値と、上位の制御装置である車両制御手段２００から出力された信号とを含む複数の信号が入力されている。ここで、入力された情報と、予め記憶されている単電池１１１の内部抵抗や、ＳＯＣとＯＣＶの関係（図３）に基づいて、単電池１１１のＳＯＣ演算や、後に説明する放電終了条件を含んだバランシング制御を行うための演算、充放電量を制御するための演算などを実行する。そして、その演算結果やこれに基づく指令を、単電池管理手段１２０や車両制御手段２００に出力する。
　組電池制御手段１５０と単電池管理手段１２０は、フォトカプラのような絶縁素子１７０を介して、信号通信手段１６０により信号の送受信を行う。絶縁素子１７０を設けるのは、組電池制御手段１５０と単電池管理手段１２０とで、動作電源が異なるためである。すなわち、単電池管理手段１２０は、組電池１１０から電力をうけて動作するのに対して、組電池制御手段１５０は、車載補機用のバッテリ（例えば１４Ｖ系バッテリ）を電源として用いている。絶縁素子１７０は、単電池管理手段１２０を構成する回路基板に実装してもよいし、組電池制御手段１５０を構成する回路基板に実装してもよい。もちろん、単電池管理手段１２０と組電池制御手段１５０を１つの回路基板に実装してもよい。なお、システム構成によっては、絶縁素子１７０を省略することも可能である。
　本実施例における組電池制御手段１５０と、単電池制御手段１２１ａ，１２１ｂとの通信手段について説明する。単電池制御手段１２１ａ，１２１ｂは、それぞれが監視する単電池群１１２ａ，１１２ｂの電位の高い順に従って直列に接続されている。組電池制御手段１５０が送信した信号は、絶縁素子１７０を介して、信号通信手段１６０により単電池制御手段１２１ａに入力される。単電池制御手段１２１ａの出力と単電池制御手段１２１ｂの入力との間も同様に、信号通信手段１６０により接続され、信号の伝送を行う。なお、本実施例では、単電池制御手段１２１ａと単電池制御手段１２１ｂ間は、絶縁素子１７０を介していないが、絶縁素子１７０を介していてもよい。そして、単電池制御手段１２１ｂの出力は、絶縁素子１７０を介して、組電池制御手段１５０の入力を経て、信号通信手段１６０により伝送される。このように、組電池制御手段１５０と、単電池制御手段１２１ａと単電池制御手段１２１ｂは、信号通信手段１６０によりループ状に接続されている。このループ接続は、デイジーチェーン接続あるいは数珠繋ぎ接続若しくは芋づる式接続と呼ぶ場合もある。なお、ここでは単電池制御手段１２１ａと単電池制御手段１２１ｂがループ状に接続された例を示しているが、必ずしもループ状である必要はなく、組電池制御手段１５０と単電池制御手段１２１ａと単電池制御手段１２１ｂが接続されていればどのような形態であってもよい。
　図２に、本実施例における単電池制御手段１２１ａ，１２１ｂの回路構成を示す。単電池制御手段１２１ａ，１２１ｂは、バイパス抵抗１２２とバイパススイッチ１２３から構成されるバランシング回路、バイパススイッチ１２３を駆動するＢＳＷ駆動回路１２５、管理対象とする単電池１１１の電池電圧を計測する電圧検出回路１２４、単電池制御手段１２１ａ，１２１ｂを動作させるための電源１２６、組電池制御手段１５０からの情報をもとに単電池制御手段１２１ａ，１２１ｂの制御を行う制御回路１２８、組電池制御手段１５０又は隣り合う単電池制御手段１２１との間で信号の送受信を行う信号入出力回路１２９を有する。
　ＥＥＰＲＯＭなどの記憶装置１２７には、予め計測された各単電池の容量、組電池制御手段１５０により演算されたバランシングのための情報等が記憶される。詳細は後述するが、目標ＳＯＣ値に到達するまでに必要な各単電池のバイパス抵抗１２２を介した放電時間が記憶される。バランシング動作が完了前に中断された場合には、記憶装置１２７にバランシング中断時の状態、例えばバランシング開始からの経過時間（放電時間）、バランシング完了までの残り時間、残バランシング容量、単電池毎にバランシングが完了したか否かの情報、バランシング開始時の電池温度等が書き込まれる。なお、ここでは単電池制御手段１２１ａ，１２１ｂに記憶装置１２７を含む構成を示したが、例えば組電池制御手段１５０が含む記憶装置に上記情報を記憶する構成であってもよい。
　制御回路１２８は、組電池制御手段１５０から送信された電圧取得命令やバランシング制御に関する情報を、信号入出力回路１２９を介して受信し、電圧検出回路１２４で検出された電池電圧やこれに基づく情報を信号入出力回路１２９に出力する。そして、制御回路１２８は、検出された電池電圧と、記憶装置１２７に記憶されている情報をもとにＢＳＷ駆動回路１２５の制御を行う。
　次に、バランシング回路の放電手段について説明する。放電手段は、単電池群１１２を構成する単電池１１１の中で、ＳＯＣの高い単電池１１１を、バイパス抵抗１２２とバイパススイッチ１２３から構成されるバランシング回路を利用して、放電する手段である。つまり、放電の対象となった単電池１１１に並列に接続されたバイパススイッチ１２３をオンにし、バイパス抵抗１２２を用いることで、単電池１１１を強制的に放電させ、目標となるＳＯＣ（目標ＳＯＣ）まで低下させる。ここで、目標ＳＯＣとは、前述したように、組電池１１０を構成する複数の単電池１１１のうち何れかが、過充電となってしまった場合、あるいは単電池群１１２を構成する単電池１１１のＳＯＣに許容限度を超えたバラツキが生じている場合などに、これを解消するために設定される所定のＳＯＣであり、詳細は後述する。なお、本実施例で説明する放電終了条件は、下記に限定されるものではない。
　放電終了条件は、単電池１１１の放電に必要な時間を算出し、その結果に基づいて決定する。所定の放電量を確保するのに必要な時間を算出し、算出した時間が経過したら放電を終了とする。このため、単電池制御手段１２１に、算出した時間が経過したかを判断するために、タイマーなどの時間計測手段を設置する。なお、放電終了条件を決定するための算出式の説明は、単電池１１１の個数８個をＮ個、単電池群１１２の個数２個をＭ個、単電池群１１２を構成する単電池１１１の個数４個をＬ個（＝Ｎ／Ｍ）と置き換えて、行うものとする。
　まず、組電池無負荷状態におけるすべての単電池１１１のＯＣＶ測定結果から、ＳＯＣとＯＣＶの相関関係に基づいてＳＯＣを推定し、各単電池１１１のＳＯＣと目標ＳＯＣとの差ΔＳＯＣを以下の式(1)に従って求める。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　求めたΔＳＯＣより、調整に必要な時間ｔを以下の式(2)から求める。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　ここで、Ｑmaxは、単電池１１１の満充電容量[Ａｈ]を、ＩBは、バイパス抵抗に流れるバイパス電流 [Ａ]を、Ｘは単電池群を構成する単電池１１１の番号を表す。上記調整時間ｔが、それぞれの単電池の放電終了条件となる。式(2)の結果に基づいて、放電対象の単電池１１１を放電させ、所定の放電量を確保するのに必要な時間が経過したとき、放電を終了する。なお、調整時間ｔの代わりに各単電池１１１のバランシング容量ΔＳＯＣ×Ｑmax[Ａｈ]を求めておき、そこから単位時間毎に放電量[Ａｈ]を減算し、バランシング容量が０[Ａｈ]以下となることを放電終了条件としてもよい。
　放電手段によるＳＯＣの変化の一例を図４により説明する。図の例では、放電手段は、単電池群１１２を構成する単電池１１１の電池電圧が、単電池群１１２ごとに設定された目標値と、全て一致するようにバランシング回路を利用してＳＯＣの高い単電池１１１を放電させる。図示した例の場合、単電池群１１２ａの目標ＳＯＣはＡ、単電池群１１２ｂの目標ＳＯＣはＢである。従って、図４のように単電池群１１２を構成する単電池１１１の中で放電対象となった単電池１１１のＳＯＣが低下し、単電池群１１２を構成する全ての単電池１１１のＳＯＣが目標値と一致したとき放電を終了する。なお、全ての単電池群１１２に設定される目標ＳＯＣを、最も低い目標ＳＯＣ、図４の場合にはＢに合わせてバランシングを行うと、組電池１１０を構成する全ての単電池１１１のＳＯＣをＢに一致させることができる。
　続いて、本実施例における組電池制御手段１５０の放電終了条件を決定する動作の流れを、図５のフローチャートに基づいて説明する。図５は、車両の走行中又は充電中における組電池制御手段１５０の動作フロー図である。
　まず、ステップ１１で、全ての単電池１１１の無負荷時若しくは電流が微弱で無負荷時とみなせる場合の電圧（ＯＣＶ）を取得する。ＯＣＶは図３の関係を用いてＳＯＣに変換される。次にステップ１２へ進み、単電池群１１２を構成する単電池１１１のＳＯＣと、目標とするＳＯＣにバラツキがあるかを判定する。バラツキがあると判定されれば、ステップ１３へ進む。
　ステップ１３では、バイパス抵抗１２２とバイパススイッチ１２３からなるバランシング回路を利用した放電手段の放電終了条件を決定し、ステップ１４で放電終了条件を単電池制御手段１２１に送信する。
　次に、本実施例における単電池制御手段１２１の放電手段の動作の流れを、図６のフローチャートに基づいて説明する。図６は、車両の走行中若しくは充電中における単電池制御手段１２１の動作を説明するフローチャートである。
　まず、ステップ２１で単電池制御手段１２１は、組電池制御手段１５０から送信された放電終了条件を受信し、受信した放電終了条件を記憶装置１２７に記憶する。次に、ステップ２２へ進み、バイパス抵抗１２２とバイパススイッチ１２３からなるバランシング回路を利用して、放電対象となった単電池１１１からの放電を開始する。なお、放電は必ずしも連続である必要はなく、パルス信号やデューティ制御などを用いて断続的に行ってもよい。その場合、調整時間ｔもしくは調整放電量ΔＳＯＣ×Ｑmaxは、放電している時間や放電量のみを積算して判定する。
　ステップ２３では、単電池群１１２を構成する全ての単電池の放電が終了したかを判定する。終了したと判定されれば、単電池制御手段１２１は処理を終了する。ステップ２３の判定で全ての単電池１１１の放電が終了していないと判定された場合には、ステップ２４へ進み、放電終了条件を満たした単電池１１１があるかを判定する。放電が終了した単電池１１１があれば、ステップ２５に進み、放電が終了した単電池１１１から順番にバイパススイッチ１２３をオフにする。その後、ステップ２３に戻り、単電池群１１２を構成する全ての単電池１１１の放電が終了するまで処理を続ける。
　以上は、一般的なバランシング制御の説明である。ここで、組電池１１０を構成している各単電池１１１の電池容量には個体差によって多少のバラツキがあるが、組電池１１０の充電直後など高ＳＯＣ領域においてＳＯＣバラツキがある状態で長時間使用・放置すると、電池が劣化することにより更に容量バラツキが拡大する。本実施例では、高ＳＯＣ領域での劣化による容量バラツキ拡大を防ぐためにバランシング制御を行う。例えば、高ＳＯＣ領域において、ＳＯＣの値が最低の単電池を基準に、その単電池のＳＯＣより０．５％以上高いＳＯＣを有する単電池をバランシング対象単電池として選定する。そして、バランシング対象単電池のＳＯＣを最低ＳＯＣに一致させるために必要な放電量、及び放電時間を上記の式(1)、(2)によって計算し、計算によって決定された放電時間だけ対応する単電池１１１に付随するバイパススイッチ１２３をオンにし、バイパス抵抗１２２を介して放電させる。こうして、バランシング後の単電池ＳＯＣのバラツキを０．５％に抑える。バランシングの完了前に車両がキー・オフ（メインスイッチ・オフ）されるとバランシングが中断されるが、その時は、バランシング中断時の途中情報、すなわちバランシング開始からの経過時間、あるいは各単電池の残り放電時間、残容量などを記憶装置１２７に記憶し、組電池制御手段１５０を停止する。次回、車両がキー・オン（メインスイッチ・オン）されると、記憶装置１２７から前回中断時に記憶したバランシング途中情報を読み出し、その情報に基づいてバランシングを再開継続する。
　図７は、バランシングが中断されたとき、中断時の情報を用いてバランシングを再開するバランシング制御の様子を示す説明図である。横軸は時間、縦軸はＳＯＣである。図には、個体差に基づく容量大の単電池のＳＯＣ変化を実線で示し、容量小の単電池のＳＯＣ変化を破線で示した。説明を簡単にするため、区間（Ｔ１，Ｔ２）、区間（Ｔ３，Ｔ４）は車両が走行中であり、組電池制御手段１５０（図ではシステムと記述）が動作しているものとする。また、区間（Ｔ５，Ｔ６）は充電中であり、組電池制御手段１５０が動作しているものとする。その間の区間（Ｔ２，Ｔ３）及び区間（Ｔ４，Ｔ５）では、組電池制御手段１５０は停止しているものとする。時刻Ｔ１の初期状態は、充電が終了した状態であるとする。バランシング制御は、組電池制御手段１５０が動作中の時間に実行される。
　時刻Ｔ１のＳＯＣから分かるように、全ての単電池１１１は直列接続されていて同じ充電電流で充電されるため、充電終了後の初期状態では、破線で示す容量の小さい単電池の方が実線で示す容量の大きな単電池よりＳＯＣが高くなり、ＳＯＣに矢印で示すようなバラツキが生じている。このようにＳＯＣが高い領域でバラツキの存在を放置すると、単電池の劣化により容量バラツキが拡大するため好ましくない。そこで、ＳＯＣが高いとき、例えば単電池群１１２を構成する複数の単電池１１１の平均ＳＯＣが７５％以上のとき、バランシングを開始する。いま、時刻Ｔ１で新規にバランシングを開始したとする。バランシングの開始に当たっては、前述のように、組電池１１０が無負荷とみなせる状態で測定したＯＣＶから換算して得た各単電池１１１のＳＯＣを目標値に調整して均一化するのに必要な放電量、及びその放電量をバイパス抵抗１２２を介して放電させるのに必要な時間を計算し、それを記憶装置１２７（図ではメモリと記述）に記憶する。その後、記憶した単電池毎の放電時間に基づいてバランシング制御を開始する。
　時刻Ｔ２で車両が停止し、キー・オフされると、組電池制御手段１５０はバランシング動作を中断させ、そのときのバランシング情報を記憶装置１２７に記憶させてから、動作を停止する。記憶装置１２７に記憶する情報は、例えば、バランシング開始からの経過時間（放電時間）、あるいは単電池毎に計算されたＳＯＣ調整に必要な放電時間からその経過時間を差し引いた残りの調整時間である。時刻Ｔ３で車両が再びキー・オンされ、組電池制御手段１５０が動作すると、組電池制御手段１５０は記憶装置１２７からバランシング中断時の途中情報を読み出し、その情報を利用してバランシングを再開する。再び時刻Ｔ４に車両が停止し、キー・オフされると、組電池制御手段１５０は中断時のバランシング途中情報、すなわちバランシング開始からの経過時間、あるいは単電池毎の残り時間を記憶装置１２７に記憶させてから動作を停止する。同じ放電電流では、破線で示した容量の小さい単電池の方が実線で示した容量の大きな単電池よりＳＯＣの低下速度が速く、時刻Ｔ４では容量の大きな単電池と小さな単電池のＳＯＣの大小関係が時刻Ｔ１のときと逆転している。更に、時刻Ｔ５で蓄電装置１００が充電器４２０に接続され、組電池制御手段１５０が動作を再開すると、再び記憶装置１２７から時刻Ｔ４で中断したバランシング途中情報を読み出す。そして、その情報を利用して中断した状態からバランシングを再開する。その結果、充電終了時である時刻Ｔ６には、高ＳＯＣ領域で容量の異なる単電池のＳＯＣがそろい、単電池の劣化による容量バラツキの拡大が防止される。
　図７には理想的な状態を示した。しかし、常にバランシング途中情報を利用してバランシングを継続再開すると、電池状態の変化などによって、ＳＯＣのバラツキが悪化する場合がある。また電池が交換された場合も、バランシング途中情報が実際の電池状態と整合しないため、ＳＯＣのバラツキを悪化させる原因となる。例えば、図８に示すように、時刻Ｔ１に存在していた矢印のＳＯＣバラツキを解消すべく新規にバランシングを開始したとする。あとは、図７の場合と同様に、時刻Ｔ２，Ｔ４などでキー・オフされたときにバランシング中断時の途中情報を記憶装置１２７に記憶しておき、時刻Ｔ３，Ｔ５などのキー・オン時に、記憶装置１２７に記憶されたバランシング途中情報を用いてバランシングを再開したとする。バランシング中断時の途中情報を引き継いでバランシングを継続する方法は、バランシング中断時と再開時で各単電池のＳＯＣが変化しないことが前提である。ここで、時刻Ｔ２からＴ３の組電池制御手段１５０停止中に、何らかの原因で電池状態が変化したとすると、時刻Ｔ３でバランシングを再開したときの単電池のＳＯＣが時刻Ｔ２でバランシングを中断したときのＳＯＣと異なってしまう。そのため、時刻Ｔ５の状態に示すように、高ＳＯＣ状態で単電池間のＳＯＣバラツキを解消することができない。
　そこで、本実施例では、記憶装置１２７に記憶された前回のバッテリ起動時のバランシングによる単電池の旧状態情報と、今回のバッテリ起動によって得られた単電池の新状態情報のいずれの情報を用いるかを判定する判定部を組電池制御手段１５０に設けた。そして、今回のバッテリ起動においてバランシングを開始するにあたり、そのバランシングを、旧状態情報に基づいて行うか、新状態情報に基づいて行うかを判定部によって決定する。今回のバッテリ起動時、組電池制御手段１５０は、単電池制御手段１２１から現在の各単電池１１１のＳＯＣを再取得し、再取得したＳＯＣに基づいて、ＳＯＣ調整に必要な各単電池１１１のバイパス抵抗１２２を介した放電時間を計算する。判定部は、格納されている判定条件と照合して、電池のＳＯＣが前回バランシング中断時から所定量以上乖離していると推定される場合には、現在のＳＯＣから計算された放電終了条件の情報を記憶装置１２７に上書きする。そうでなければ、記憶装置１２７に記憶されているバランシング中断時の途中情報を利用してバランシングを再開させる。このように、現在の各単電池１１１の状態情報と、前回バランシング中断時の各単電池１１１の旧状態情報のいずれかを選択してバランシング制御を実施することにより、組電池制御手段１５０停止中に電池状態などの変化があっても、良好にＳＯＣの均等化を行うことが可能になる。
　図９は、記憶装置１２７に記憶された前回のバッテリ起動時のバランシングによる単電池１１１の旧状態情報と、今回のバッテリ起動時に得られた単電池１１１の新状態情報とのいずれを用いるかの判定を行った場合のバランシング制御の例を示す説明図である。図１０は、バッテリ起動時に、バランシング制御を開始する前に実行する処理の一例を示すフローチャートである。
　時刻Ｔ１にバランシングを新規に開始し、時刻Ｔ２でキー・オフされたとき、組電池制御手段１５０がバランシング動作を中断し、そのときのバランシング途中情報を記憶装置１２７に記憶してから動作を停止するまでは、図７の場合と同じである。次に、時刻Ｔ３で車両がキー・オンされ、組電池制御手段１５０が動作すると、組電池制御手段１５０は最初に図１０に示した処理を実行する。即ち、ステップ３１において、単電池１１１のＯＣＶを取得し、それから図３の関係を用いてＳＯＣを求める。次にステップ３２に進み、今回取得した最新のＳＯＣ情報に基づいてバランシング制御を新規に開始すべきか、記憶装置１２７に記憶されているバランシングの途中情報を用いて中断したバランシングを再開すべきかの判定を行う。
　この判定において、以下のような条件を満たす場合には、新たに取得した単電池１１１のＳＯＣに基づいて新規にバランシング制御を開始する。
（１）新規に取得した各単電池ＳＯＣのうち、最高ＳＯＣが予め定めた所定値以上のとき。
　最高ＳＯＣの値は、電池の劣化が促進されるＳＯＣ領域や、ＰＨＥＶやＥＶでユーザーがどの程度のＳＯＣ領域まで充電するかを勘案して決定すればよいが、例えば７０％以上とすればよい。
　これは、ＳＯＣが高い領域では電池の劣化が激しいため、ＳＯＣがそのような高い領域にある場合には、各単電池のＳＯＣを均等化しＳＯＣバラツキを避けるのが好ましいためである。逆に、ＳＯＣが低いところでＳＯＣを均等化しても、充電によってＳＯＣが高い状態になると均等化が崩れる。従って、最高ＳＯＣが所定値以上の場合には、最新の情報に基づいてバランシングを実行する。この条件により、ＳＯＣが高い領域でのバラツキを検知してバランシングするため、電池劣化を良好に抑えることができる。なお、ＳＯＣを高精度に検出するために、図３のＳＯＣ－ＯＣＶ特性を用いて、傾き｜ΔＯＣＶ／ΔＳＯＣ｜が所定値以上という条件としてもよい。
（２）残バランシング容量／開始時の全バランシング容量が所定値以下のとき。
　バランシング容量とは、単電池のＳＯＣと目標ＳＯＣとの差ΔＳＯＣと、単電池の満充電容量Ｑmaxとの積 ΔＳＯＣ×Ｑmax である。前回キー・オフ時までに全バランシング容量のどの程度が完了した場合に、新規にバランシングを開始すべきかは、全バランシング容量のバランシング完了までにかかる時間や、ユーザーが車両を使用する頻度、電池の自己放電特性のバラツキ、各単電池が接続されている回路の暗電流のバラツキ等を考慮して決定すればよいが、例えば全バランシング容量の８０％が完了している場合に、ステップ３１で取得したＳＯＣに基づいて新規にバランシングを開始するようにすればよい。
　これは、中断時の情報を用いてバランシングを継続し続けると、その間の環境の変化、電池特性の変化、バランシング精度の誤差が増加してしまい、均等化が正しく行われずにバラツキが拡大してしまう恐れがあるためである。この判定基準に基づいて、バランシング工程が完了に近づいていた場合には、新規にバランシングを開始することでバランシング精度の悪化、バラツキ拡大を防ぐことが可能になる。
（３）前回のバランシング開始時から所定時間（所定日数）が経過しているとき、あるいはバランシング開始時から所定キーサイクル回数が経過しているとき。
　前回のバランシング開始時からどの程度の時間（日数）が経過したら新規にバランシングを開始すべきかは、全バランシング容量のバランシング完了までにかかる時間や、ユーザーが車両を使用する頻度、電池の自己放電特性のバラツキ、各単電池が接続されている回路の暗電流のバラツキ等を考慮して決定すればよいが、例えば前回のバランシング開始時から３０日が経過している場合に、ステップ３１で取得したＳＯＣに基づいて新規にバランシングを開始するようにすればよい。
　これは、中断時の情報を用いてバランシングを継続し続けると、その間の環境の変化、電池特性の変化、バランシング精度の誤差が増加してしまい、均等化が正しく行われずにバラツキが拡大してしまう恐れがあるためである。この判定基準に基づいて、前回のバランシング開始時から所定時間（所定日数）、あるいはバランシング開始時から所定キーサイクル回数時間（所定日数）が経過した場合には、新規にバランシング開始することでバランシング精度の悪化、バラツキ拡大を防ぐことができる。
（４）前回バランシングの残バランシング対象単電池数よりも、新規に計算した今回のバランシング対象単電池数が多いとき。
　これは、上記（３）と同じ問題を回避するためであるが、特に、電池特性の変化（微小短絡などによる単電池の電圧低下）や、バランシング精度の誤差によるバラツキ拡大を防ぐためである。この判定基準に基づいて、電池特性の変化があった場合には最新の情報に基づいて新規にバランシングを開始することで、バランシング精度の悪化やバラツキ拡大を防ぐことができる。
（５）記憶装置に記憶されている残バランシング容量よりも、新規に計算した今回のバランシング容量が多いとき。
　これは、上記（４）と同じ問題を回避するためである。この判定基準に基づいて、電池特性の変化があった場合には最新の情報に基づいて新規にバランシングを開始することで、バランシング精度の悪化やバラツキ拡大を防ぐことができる。
（６）各単電池の残バランシング容量の最大値よりも、新規に計算した今回の各単電池のバランシング容量の最大値が大きいとき。
　これは、上記（４）と同じ問題を回避するためである。この判定基準に基づいて、電池特性の変化があった場合には最新の情報に基づいて新規にバランシングを開始することで、バランシング精度の悪化やバラツキ拡大を防ぐことができる。
（７）バランシング開始時の温度バラツキ（電池温度、周囲温度）よりも、新規にＳＯＣを取得した今回の温度バラツキが少ないとき。
　これは、温度によって電池特性は異なるため、温度バラツキがあると、その時点でのＳＯＣバラツキ（ＯＣＶバラツキ）は真のバラツキでない可能性があるためである。この判定基準によると、温度バラツキがより少ない状態の電池情報に基づいて新規にバランシング開始するため、均等化を良好に行うことができる。
（８）前回バランシング開始時の平均ＳＯＣより、新規に取得した平均ＳＯＣの方が高いとき。
　これは、ＳＯＣが高い領域では電池劣化が激しいため、その領域での電圧バラツキは早期に均等化したいためである。逆に、ＳＯＣが低いところで均等化しても、充電によってＳＯＣが高い状態になると均等化が崩れてしまう。この判定基準によると、ＳＯＣがより高い領域で新規にバランシング開始するため、均等化を良好に行うことができる。
（９）制御手段（単電池管理手段１２０又は単電池制御手段１２１又は組電池制御手段１５０）又は電池が交換されたとき。
　これは、前記制御手段又は電池が交換された場合には、記憶装置１２７に記憶されている情報が実際の電池の状態と相違し、バラツキを拡大させる恐れがあるためである。この判定基準によると、前記制御手段又は電池が交換された場合でも、バラツキ拡大を防いで均等化を良好に行うことができる。
　なお、前回キー・オフから所定時間が経過していない場合には、記憶装置１２７に記憶された情報に基づいてバランシングを再開する。所定時間は電池の分極特性やそのバラツキを考慮して決めれば良く、例えば数分～数時間である。これは、放置時間が短い場合、分極の影響などにより電池の状態が安定していない。このときに新規にバランシング開始すると、正確でない電池バラツキを検知する可能性あるためである。この基準によると、電池状態が安定してないときに取得したＳＯＣに基づいてバランシング開始するのを防ぐことができ、バランシング精度の悪化、バラツキ拡大を防ぐことができる。
　また、記憶装置１２７に記憶されている情報に対する乖離が単電池容量の個体差から想定される範囲である場合には、新規にバランシングを開始せず、記憶装置１２７に記憶された途中情報を用いてバランシングを再開する。
　図９及び図１０に戻って、ステップ３２の判定がＮＯ、すなわちステップ３１で新たに取得した情報に基づいて新規にバランシングを開始する場合には、ステップ３３に進み、新たに求めたＳＯＣを用い、上記式(1)(2)に従って放電終了条件を計算する。そして、ステップ３４で、計算した放電終了条件を各単電池制御手段１２１に送信する。
　単電池制御手段１２１は、図６に示した手順に従い、ステップ２１において、送信された放電終了条件を受信し、記憶装置１２７に上書き記憶する。その後は、先に説明したように、各単電池１１１が放電終了条件を満たすまで、バイパススイッチ１２３を開閉制御し、バイパス抵抗１２２を介した放電を継続させる。
　以上説明したように、本実施例によると、継続再開バランシングにおいて、新／旧の電池状態情報のいずれかを選択してバランシングを実施することにより、電池状態の変化、バイパス抵抗誤差などによるバラツキ悪化を抑えることが可能である。また、より良い電池状態（高ＳＯＣ等）となった場合に新規に容量調整条件を取得することができ、良好なバランシングを行うことが可能になる。
　なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。
　また、上記の各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部や全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリやハードディスク、ＳＳＤ（Solid State Drive）等の記録装置、又はＩＣカード、ＳＤカード、ＤＶＤ等の記録媒体に置くことができる。
１００…蓄電装置
１１０…組電池
１１１…単電池
１１２…単電池群
１２０…単電池管理手段
１２１…単電池制御手段
１２２…バイパス抵抗
１２３…バイパススイッチ
１２４…電圧検出回路
１２５…ＢＳＷ駆動回路
１２６…電源回路
１２７…記憶装置
１２８…制御回路
１２９…信号入出力回路
１３０…電流検知手段
１４０…電圧検知手段
１５０…組電池制御手段
１６０…信号通信手段
１７０…絶縁素子
２００…車両制御手段
４００…インバータ
４１０…モータジェネレータ
４２０…充電器

Claims (11)

  1. 　記憶装置を有し、直列接続された複数の蓄電器の状態監視及びバランシング制御を行う制御手段を備え、
    　前記制御手段は、前記複数の蓄電器の状態をもとに計算したバランシング制御のための情報を前記記憶装置に記憶し、前記記憶装置に記憶された情報に基づいてバランシング制御を行い、
    　前記バランシング制御が中断されたとき、前記制御手段はバランシングに関する中断時の情報を前記記憶装置に記憶し、中断後にバランシング制御を開始するに際し、前記複数の蓄電器の状態に関する最新の情報を取得し、前記記憶装置に記憶された前記中断時の情報に基づいてバランシング制御を再開するか、前記最新の情報に基づいてバランシングを新規に開始するかを予め決められた条件に基づいて選択し、前記バランシングを新規に開始する場合には、前記取得した最新の情報をもとに計算したバランシング制御のための情報を前記記憶装置に記憶することを特徴とする蓄電器制御回路。
  2. 　請求項１に記載の蓄電器制御回路において、前記制御手段は、前記中断後にバランシング制御を開始するに際し、取得した各蓄電器のＳＯＣのうち最高のＳＯＣが所定値以上のときは、バランシングを新規に開始することを選択することを特徴とする蓄電器制御回路。
  3. 　請求項１に記載の蓄電器制御回路において、前記制御手段は、前記中断後にバランシング制御を開始するに際し、残バランシング容量／開始時の全バランシング容量が所定値以下のときは、バランシングを新規に開始することを選択することを特徴とする蓄電器制御回路。
  4. 　請求項１に記載の蓄電器制御回路において、前記制御手段は、前記中断後にバランシング制御を開始するに際し、前回のバランシング開始時から所定時間が経過しているとき、又はバランシング開始時から所定キーサイクル回数が経過しているときは、バランシングを新規に開始することを選択することを特徴とする蓄電器制御回路。
  5. 　請求項１に記載の蓄電器制御回路において、前記制御手段は、前記中断後にバランシング制御を開始するに際し、前回バランシングの残バランシング対象蓄電器数よりも、新規に計算した今回のバランシング対象蓄電器数が多いときは、バランシングを新規に開始することを選択することを特徴とする蓄電器制御回路。
  6. 　請求項１に記載の蓄電器制御回路において、前記制御手段は、前記中断後にバランシング制御を開始するに際し、前記記憶装置に記憶されている残バランシング容量よりも、新規に計算したバランシング容量が多いときは、バランシングを新規に開始することを選択することを特徴とする蓄電器制御回路。
  7. 　請求項１に記載の蓄電器制御回路において、前記制御手段は、前記中断後にバランシング制御を開始するに際し、各蓄電器の残バランシング容量の最大値よりも、新規に計算した各蓄電器のバランシング容量の最大値が大きいときは、バランシングを新規に開始することを選択することを特徴とする蓄電器制御回路。
  8. 　請求項１に記載の蓄電器制御回路において、前記制御手段は、前記中断後にバランシング制御を開始するに際し、バランシング開始時の温度バラツキよりも今回の温度バラツキが少ないときは、バランシングを新規に開始することを選択することを特徴とする蓄電器制御回路。
  9. 　請求項１に記載の蓄電器制御回路において、前記制御手段は、前記中断後にバランシング制御を開始するに際し、前回バランシング開始時の平均ＳＯＣより新規に取得した平均ＳＯＣの方が高いときは、バランシングを新規に開始することを選択することを特徴とする蓄電器制御回路。
  10. 　請求項１に記載の蓄電器制御回路において、前記制御手段は、前記中断後にバランシング制御を開始するに際し、前記蓄電器、又は前記制御手段の一部又は全部が交換されたときは、バランシングを新規に開始することを選択することを特徴とする蓄電器制御回路。
  11. 　請求項１に記載の蓄電器制御回路において、前記制御手段は、前記中断後にバランシング制御を開始するに際し、前回のキー・オフから所定時間が経過していないときは、前記記憶装置に記憶された前記中断時の情報に基づいてバランシング制御を再開することを選択することを特徴とする蓄電器制御回路。
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015220813A (ja) * 2014-05-15 2015-12-07 株式会社ケーヒン 電圧検出装置
JP2016129478A (ja) * 2014-12-25 2016-07-14 寧徳時代新能源科技股▲分▼有限公司 リン酸鉄リチウム電池パックの受動的等化方法及びシステム
JP2016144398A (ja) * 2015-02-05 2016-08-08 青海時代新能源科技有限公司 リン酸鉄リチウム電池パックの能動的等化方法及びシステム
JP2018523965A (ja) * 2015-07-10 2018-08-23 ロエラ ヘマント カラムチャンドＲＯＨＥＲＡ， Ｈｅｍａｎｔ Ｋａｒａｍｃｈａｎｄ ハイブリッドパワーパック
JP2023030692A (ja) * 2021-08-23 2023-03-08 本田技研工業株式会社 セル均等化システム
WO2023054606A1 (ja) * 2021-09-30 2023-04-06 ミネベアミツミ株式会社 電源装置及び電源装置の制御方法
JP2023516649A (ja) * 2020-10-29 2023-04-20 エルジー エナジー ソリューション リミテッド バッテリー管理装置及び方法、バッテリー管理システム

Families Citing this family (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE112012001144B4 (de) 2011-03-07 2025-10-02 A123 Systems, LLC Verfahren zum opportunistischen Ausgleichen von Ladung zwischen Batteriezellen
JP5502918B2 (ja) * 2011-10-13 2014-05-28 株式会社日本自動車部品総合研究所 組電池の充放電装置
KR101877564B1 (ko) * 2011-11-30 2018-07-12 삼성에스디아이 주식회사 배터리 팩
US9318910B2 (en) * 2012-09-06 2016-04-19 Samsung Sdi Co., Ltd. Cell balancing circuit and cell balancing method using the same
US9236749B2 (en) * 2013-04-08 2016-01-12 GM Global Technology Operations LLC Vehicle battery system balancing systems and methods
JP6200286B2 (ja) * 2013-11-12 2017-09-20 矢崎総業株式会社 電源制御システム
DE102014205942A1 (de) * 2014-03-31 2015-10-01 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Batteriemanagement einer Batterie mit einem Ladezustandsausgleichssystem und Batteriemanagementsystem
KR101704282B1 (ko) * 2015-11-09 2017-02-07 현대자동차주식회사 셀밸런싱 고장이 제어오류인지 회로고장인지 진단하는 방법
JP6361643B2 (ja) * 2015-12-15 2018-07-25 横河電機株式会社 蓄電サービスシステム
ES3036519T3 (en) * 2015-12-24 2025-09-19 Vito Nv Method, system and device for balancing individual electric energy storage cells
JP6679342B2 (ja) * 2016-02-24 2020-04-15 Ntn株式会社 二次電池の劣化判定装置
KR101667913B1 (ko) * 2016-03-25 2016-10-20 (주)아이비티 충전특성곡선을 이용한 배터리 팩 균등 충전 장치 및 방법
DE102016208420B4 (de) * 2016-05-17 2025-12-24 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Anordnung mit multifunktionalem Anschluss für Energiespeicherzellen oder Energieverbraucher
JP6883396B2 (ja) * 2016-08-25 2021-06-09 矢崎総業株式会社 急速充電装置
WO2018062394A1 (ja) * 2016-09-29 2018-04-05 株式会社Ｇｓユアサ 蓄電素子のｓｏｃ推定装置、蓄電装置、蓄電素子のｓｏｃ推定方法
EP3323665B1 (en) * 2016-11-18 2019-07-10 Fico Triad, S.A. A battery pack balancing system and method
US10322688B2 (en) * 2016-12-30 2019-06-18 Textron Innovations Inc. Controlling electrical access to a lithium battery on a utility vehicle
JP6794889B2 (ja) * 2017-03-21 2020-12-02 株式会社デンソー 電圧検出装置
JP6928347B2 (ja) * 2017-08-02 2021-09-01 ＮＥｘＴ−ｅ Ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ株式会社 管理装置、蓄電装置、蓄電システム、及び、電気機器
CN109435776B (zh) * 2017-08-31 2021-02-23 比亚迪股份有限公司 电池信息采集器、电池均衡系统、车辆、方法及存储介质
CN108128186B (zh) * 2017-12-18 2023-11-24 江苏海宝电池科技有限公司 一种铅酸动力电池管理系统及其控制方法
DE102018214567A1 (de) * 2018-08-29 2020-03-05 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung für ein bedarfsorientiertes Cell-Balancing von Zellen einer Batterie für ein elektrisch angetriebenes Fortbewegungsmittel
JP7184028B2 (ja) * 2019-12-19 2022-12-06 トヨタ自動車株式会社 電力制御システム、電動車両および電力制御方法
US12449485B2 (en) 2020-11-05 2025-10-21 Lg Energy Solution, Ltd. Battery management apparatus and method
CN115836456A (zh) * 2021-03-10 2023-03-21 华为数字能源技术有限公司 分布式供电系统和控制方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004031012A (ja) 2002-06-24 2004-01-29 Nissan Motor Co Ltd 組電池の容量調整装置および方法
JP2008193871A (ja) * 2007-02-07 2008-08-21 Denso Corp 車両用電池管理装置
JP2011019329A (ja) * 2009-07-08 2011-01-27 Toshiba Corp 二次電池装置及び車両

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3161215B2 (ja) * 1994-03-15 2001-04-25 日産自動車株式会社 ２次電池の充放電制御装置
US6064178A (en) * 1998-05-07 2000-05-16 Ford Motor Company Battery charge balancing system having parallel switched energy storage elements
JP3890168B2 (ja) * 1999-08-03 2007-03-07 株式会社東京アールアンドデー 電動装置及びその電池ユニットの充放電方法
TW492021B (en) * 1999-11-05 2002-06-21 Tokin Corp Electrical energy storage provided with cell energy adjusting device and adjust method of cell energy
JP2006246646A (ja) * 2005-03-04 2006-09-14 Yazaki Corp 均等化方法及びその装置
CN2886896Y (zh) * 2005-12-30 2007-04-04 北京格林动力电源技术有限公司 一种锂电池组充电放电均衡控制装置
KR100766982B1 (ko) * 2006-09-05 2007-10-15 삼성에스디아이 주식회사 배터리 관리 시스템 및 그의 구동 방법
CN100459368C (zh) * 2006-09-14 2009-02-04 郑州市联合能源电子有限公司 动力型电池组均衡放电控制方法及装置
JP4767220B2 (ja) * 2007-06-22 2011-09-07 三洋電機株式会社 充電状態均等化装置及びこれを具えた電動車輌
US8598847B2 (en) * 2010-12-07 2013-12-03 Volkswagen Ag Balancing voltage for a multi-cell battery system

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004031012A (ja) 2002-06-24 2004-01-29 Nissan Motor Co Ltd 組電池の容量調整装置および方法
JP2008193871A (ja) * 2007-02-07 2008-08-21 Denso Corp 車両用電池管理装置
JP2011019329A (ja) * 2009-07-08 2011-01-27 Toshiba Corp 二次電池装置及び車両

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP2717421A4

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015220813A (ja) * 2014-05-15 2015-12-07 株式会社ケーヒン 電圧検出装置
JP2016129478A (ja) * 2014-12-25 2016-07-14 寧徳時代新能源科技股▲分▼有限公司 リン酸鉄リチウム電池パックの受動的等化方法及びシステム
US10291038B2 (en) 2014-12-25 2019-05-14 Contemporary Amperex Technology Co., Limited Passive equalization method and system for lithium iron phosphate battery pack
JP2016144398A (ja) * 2015-02-05 2016-08-08 青海時代新能源科技有限公司 リン酸鉄リチウム電池パックの能動的等化方法及びシステム
US10027134B2 (en) 2015-02-05 2018-07-17 Qinghai Contemporary Amperex Technology Limited Active equalization method and system of lithium iron phosphate battery pack
JP2018523965A (ja) * 2015-07-10 2018-08-23 ロエラ ヘマント カラムチャンドＲＯＨＥＲＡ， Ｈｅｍａｎｔ Ｋａｒａｍｃｈａｎｄ ハイブリッドパワーパック
JP2023516649A (ja) * 2020-10-29 2023-04-20 エルジー エナジー ソリューション リミテッド バッテリー管理装置及び方法、バッテリー管理システム
JP7472430B2 (ja) 2020-10-29 2024-04-23 エルジー エナジー ソリューション リミテッド バッテリー管理装置及び方法、バッテリー管理システム
JP2023030692A (ja) * 2021-08-23 2023-03-08 本田技研工業株式会社 セル均等化システム
JP7346504B2 (ja) 2021-08-23 2023-09-19 本田技研工業株式会社 セル均等化システム
US12388271B2 (en) 2021-08-23 2025-08-12 Honda Motor Co., Ltd. Cell equalization system
WO2023054606A1 (ja) * 2021-09-30 2023-04-06 ミネベアミツミ株式会社 電源装置及び電源装置の制御方法
JP2023051555A (ja) * 2021-09-30 2023-04-11 ミネベアミツミ株式会社 電源装置及び電源装置の制御方法
JP7831924B2 (ja) 2021-09-30 2026-03-17 ミネベアミツミ株式会社 電源装置及び電源装置の制御方法

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Publication number Publication date
CN103548233B (zh) 2016-01-20
US20140217982A1 (en) 2014-08-07
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