JP2012165580A - Control device of power storage device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電気的に直列に接続された複数の蓄電素子の容量を均等化させる制御装置に関するものである。 The present invention relates to a control device that equalizes the capacities of a plurality of power storage elements electrically connected in series.
複数の単電池を電気的に直列に接続した組電池は、例えば、車両を走行させるための動力源として用いられている。組電池の充放電によっては、複数の単電池の間で電圧(言い換えれば、SOC:State Of Charge)にバラツキが発生してしまうことがある。そこで、各単電池に対して均等化回路を設け、電圧が高い側の単電池を放電させることにより、電圧のバラツキを抑制するようにしている。 An assembled battery in which a plurality of unit cells are electrically connected in series is used as a power source for running a vehicle, for example. Depending on charging / discharging of the assembled battery, voltage (in other words, SOC: State Of Charge) may vary among a plurality of single cells. Therefore, an equalization circuit is provided for each unit cell, and the unit cell on the higher voltage side is discharged to suppress voltage variation.
組電池を車両に搭載したときには、一般的には、イグニッションスイッチがオフであるときに、均等化処理を行うようにしている。イグニッションスイッチがオンであるときには、車両の電気系に接続された組電池の充放電によって、複数の単電池の間において、分極状態のバラツキが発生したり、電圧降下量のバラツキが発生したりしてしまい、単電池の電圧を変化させてしまう。このような状態では、各単電池の正確な蓄電状態を判別することができない。 When the assembled battery is mounted on a vehicle, generally, the equalization process is performed when the ignition switch is off. When the ignition switch is on, charging / discharging of the assembled battery connected to the vehicle's electrical system may cause variations in the polarization state or variations in the amount of voltage drop among multiple cells. As a result, the voltage of the unit cell is changed. In such a state, it is not possible to determine an accurate power storage state of each unit cell.
イグニッションスイッチがオフのときだけに均等化処理を行うと、均等化処理が不十分となるおそれがある。均等化処理が不十分なまま、イグニッションスイッチがオンになると、複数の単電池の間における電圧のバラツキが広がってしまうことがある。 If the equalization process is performed only when the ignition switch is off, the equalization process may be insufficient. If the ignition switch is turned on with insufficient equalization processing, the voltage variation among the plurality of single cells may spread.
本願第1の発明である制御装置は、電気的に直列に接続された複数の蓄電素子を含み、車両の走行に用いられるエネルギを出力する蓄電装置と、各蓄電素子の電圧を検出する電圧センサと、各蓄電素子に接続され、各蓄電素子を放電させる放電回路と、放電回路の動作を制御するコントローラと、を有する。コントローラは、車両のイグニッションスイッチがオフのときには、放電回路を動作させて複数の蓄電素子の電圧を均等化させる第1均等化モードを設定する。また、コントローラは、イグニッションスイッチがオフからオンに切り替わったときの複数の蓄電素子における電圧差が閾値よりも大きいときには、イグニッションスイッチがオンの間に放電回路を動作させて複数の蓄電素子の電圧を均等化させる第2均等化モードを設定する。 A control device according to the first invention of the present application includes a plurality of power storage elements electrically connected in series, outputs a power storage device that outputs energy used for running the vehicle, and a voltage sensor that detects a voltage of each power storage element And a discharge circuit connected to each power storage element for discharging each power storage element, and a controller for controlling the operation of the discharge circuit. When the ignition switch of the vehicle is off, the controller sets a first equalization mode in which the discharge circuit is operated to equalize the voltages of the plurality of power storage elements. In addition, when the voltage difference between the plurality of power storage elements when the ignition switch is switched from OFF to ON is larger than the threshold value, the controller operates the discharge circuit while the ignition switch is ON to set the voltages of the plurality of power storage elements. A second equalization mode for equalization is set.
コントローラは、タイマを用いて、イグニッションスイッチが継続してオンになる時間を計測し、この計測時間が、第1均等化モードでの均等化処理によって均等化可能な電圧差よりも大きな電圧差を発生させる時間であるときに、第2均等化モードを設定することができる。イグニッションスイッチがオンになっている間に、第1均等化モードでの均等化処理によって均等化可能な電圧差よりも大きな電圧差が発生してしまうと、第1均等化モードでの均等化処理では、電圧のバラツキを抑制し難くなってしまう。そこで、このような場合に、第2均等化モードでの均等化処理を行うことにより、複数の蓄電素子における電圧のバラツキを抑制することができる。 The controller uses a timer to measure the time for which the ignition switch is continuously turned on, and this measurement time is greater than the voltage difference that can be equalized by the equalization process in the first equalization mode. When it is time to generate, the second equalization mode can be set. If a voltage difference larger than the voltage difference that can be equalized by the equalization process in the first equalization mode occurs while the ignition switch is on, the equalization process in the first equalization mode Then, it becomes difficult to suppress variations in voltage. Therefore, in such a case, voltage variation among the plurality of power storage elements can be suppressed by performing equalization processing in the second equalization mode.
コントローラは、蓄電装置の充放電電流がゼロとなるタイミングで得られた電圧センサの検出電圧に基づいて、第2均等化モードでの均等化処理を行うことができる。充放電電流がゼロになるタイミングにおいて、電圧センサによって得られた電圧(CCV)は、蓄電素子のOCVとみなすことができる。これにより、イグニッションスイッチがオンのときにも、第2均等化モードの均等化処理によって、複数の蓄電素子における電圧のバラツキを抑制することができる。 The controller can perform the equalization process in the second equalization mode based on the detection voltage of the voltage sensor obtained at the timing when the charge / discharge current of the power storage device becomes zero. At the timing when the charge / discharge current becomes zero, the voltage (CCV) obtained by the voltage sensor can be regarded as the OCV of the storage element. Thereby, even when the ignition switch is on, the voltage variation among the plurality of power storage elements can be suppressed by the equalization process in the second equalization mode.
コントローラは、第2均等化モードでの均等化処理において、イグニッションスイッチがオフからオンに切り替わったときの電圧差を維持するように放電回路を動作させることができる。具体的には、コントローラは、複数の蓄電素子における自己放電容量、および第2均等化モードでの均等化処理に伴う蓄電素子の消費電流のうち、少なくとも一方に基づいて、第2均等化モードでの均等化処理を行うときの放電電流を決定することができる。イグニッションスイッチがオンのときには電圧差を維持させ、次回において、第1均等化モードでの均等化処理を行うことにより、電圧差を縮めることができる。これにより、第1均等化モードでの均等化処理を行うたびに、電圧差を段階的に縮めることができる。 In the equalization process in the second equalization mode, the controller can operate the discharge circuit so as to maintain the voltage difference when the ignition switch is switched from off to on. Specifically, the controller uses the second equalization mode based on at least one of the self-discharge capacity of the plurality of power storage elements and the current consumption of the power storage element accompanying the equalization process in the second equalization mode. The discharge current when performing the equalization process can be determined. The voltage difference can be reduced by maintaining the voltage difference when the ignition switch is on, and performing the equalization process in the first equalization mode next time. Thereby, the voltage difference can be reduced stepwise each time the equalization process is performed in the first equalization mode.
本願第2の発明は、車両の走行に用いられるエネルギを出力し、電気的に直列に接続された複数の蓄電素子における電圧を均等化する制御方法であって、各蓄電素子の電圧を検出するステップを有する。ここで、車両のイグニッションスイッチがオフのときには、各蓄電素子を放電させる放電回路を動作させて複数の蓄電素子の電圧を均等化させる第1均等化モードを設定する。また、イグニッションスイッチがオフからオンに切り替わったときの複数の蓄電素子における電圧差が閾値よりも大きいときには、イグニッションスイッチがオンの間に放電回路を動作させて複数の蓄電素子の電圧を均等化させる第2均等化モードを設定する。 A second invention of the present application is a control method for outputting energy used for traveling of a vehicle and equalizing voltages in a plurality of power storage elements electrically connected in series, and detecting a voltage of each power storage element Has steps. Here, when the ignition switch of the vehicle is off, a first equalization mode is set in which the discharge circuit for discharging each power storage element is operated to equalize the voltages of the plurality of power storage elements. Further, when the voltage difference between the plurality of power storage elements when the ignition switch is switched from OFF to ON is larger than the threshold value, the discharge circuit is operated while the ignition switch is ON to equalize the voltages of the plurality of power storage elements. A second equalization mode is set.
本発明によれば、第1均等化モードだけでなく、第2均等化モードを設定することにより、複数の蓄電素子における電圧のバラツキが増加してしまうのを抑制することができる。 According to the present invention, by setting not only the first equalization mode but also the second equalization mode, it is possible to suppress an increase in voltage variation among the plurality of power storage elements.
以下、本発明の実施例について説明する。 Examples of the present invention will be described below.
本発明の実施例1における電池システムについて、図1を用いて説明する。図1は、本実施例における電池システムの構成を示す概略図である。 The battery system in Example 1 of this invention is demonstrated using FIG. FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of the battery system in the present embodiment.
図1に示す電池システムは、車両に搭載される。この車両としては、ハイブリッド自動車や電気自動車がある。ハイブリッド自動車は、車両を走行させるための動力源として、組電池の他に、燃料電池や内燃機関等を備えた車両である。電気自動車は、車両の動力源として組電池だけを備えた車両である。 The battery system shown in FIG. 1 is mounted on a vehicle. Such vehicles include hybrid vehicles and electric vehicles. A hybrid vehicle is a vehicle provided with a fuel cell, an internal combustion engine, etc. in addition to the assembled battery as a power source for running the vehicle. An electric vehicle is a vehicle that includes only an assembled battery as a power source for the vehicle.
組電池(蓄電装置に相当する)10は、システムメインリレー21a,21bを介して昇圧回路22に接続されており、昇圧回路22は、組電池10の出力電圧を昇圧する。昇圧回路22には、インバータ23が接続されており、インバータ23は、昇圧回路22からの直流電力を交流電力に変換する。モータ・ジェネレータ(交流モータ)24は、インバータ23からの交流電力を受けることにより、車両を走行させるための運動エネルギを生成する。モータ・ジェネレータ24によって生成された運動エネルギは、車輪に伝達される。
The assembled battery (corresponding to a power storage device) 10 is connected to a booster circuit 22 via system
車両を減速させるときや、車両を停止させるときにおいて、モータ・ジェネレータ24は、車両の制動時に発生する運動エネルギを電気エネルギに変換する。モータ・ジェネレータ24で生成された交流電力は、インバータ23によって直流電力に変換され、昇圧回路22は、インバータ23の出力電圧を降圧してから組電池10に供給する。これにより、回生電力を組電池10に蓄えておくことができる。
When the vehicle is decelerated or the vehicle is stopped, the motor /
コントローラ30は、タイマ31を内蔵しており、システムメインリレー21a,21b、昇圧回路22およびインバータ23の動作を制御する。タイマ31は、コントローラ30の外部に設けられていてもよい。
The
コントローラ30は、イグニッションスイッチがオンである情報を受けると、システムメインリレー21a,21bをオフからオンに切り替えたり、昇圧回路22およびインバータ23を動作させたりする。また、コントローラ30は、イグニッションスイッチがオフである情報を受けると、システムメインリレー21a,21bをオンからオフに切り替えたり、昇圧回路22やインバータ23の動作を停止させたりする。
When receiving information indicating that the ignition switch is on, the
図2に示すように、組電池10は、電気的に直列に接続された複数の単電池(蓄電素子に相当する)11を有する。組電池10を構成する単電池11の数は、組電池10の要求出力等に基づいて、適宜設定することができる。また、組電池10には、電気的に並列に接続された複数の単電池11が含まれていてもよい。単電池11としては、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池といった二次電池を用いることができる。また、二次電池の代わりに、電気二重層キャパシタ(コンデンサ)を用いることができる。
As shown in FIG. 2, the assembled
電流センサ41は、充放電時に組電池10に流れる電流を検出し、検出結果をコントローラ30に出力する。各単電池11には、電圧監視IC(電圧センサ)42が電気的に並列に接続されており、電圧監視IC42は、単電池11の電圧を検出し、検出結果をコントローラ30に出力する。電圧監視IC42は、対応する単電池11からの電力を受けて動作する。
The
また、各単電池11には、均等化回路(放電回路に相当する)43が電気的に並列に接続されており、均等化回路43は、複数の単電池11における電圧(又はSOC)を均等化させるために用いられる。均等化回路43の動作は、コントローラ30によって制御される。
Further, an equalization circuit (corresponding to a discharge circuit) 43 is electrically connected in parallel to each
例えば、コントローラ30は、電圧監視IC42の出力に基づいて、特定の単電池11の電圧が他の単電池11の電圧よりも高いと判断したときには、特定の単電池11に対応した均等化回路43だけを動作させることにより、特定の単電池11だけを放電させる。これにより、特定の単電池11の電圧が低下し、他の単電池11の電圧と略等しくすることができる。
For example, when the
均等化回路43の具体的な構成(例示)について、図3を用いて説明する。図3は、単電池11および均等化回路43の構成を示す回路図である。
A specific configuration (example) of the
均等化回路43は、抵抗43aおよびスイッチ素子43bを有する。スイッチ素子43bは、コントローラ30からの制御信号に応じて、オンおよびオフの間で切り替わる。スイッチ素子43bがオフからオンに切り替われば、単電池11の電流が抵抗43aに流れることになり、単電池11の放電を行うことができる。これにより、各単電池11の電圧を調整して、複数の単電池11における電圧を均等化させることができる。
The
本実施例では、各単電池11に対して均等化回路43や電圧監視IC42を設けているが、これに限るものではない。ここで、電気的に直列に接続された複数の単電池11によって1つの電池ブロックを構成するとともに、複数の電池ブロックを電気的に直列に接続することにより、組電池10を構成することができる。この場合には、各電池ブロックに対して、均等化回路43や電圧監視IC42を設けることができる。電圧監視IC42は、対応する電池ブロックの電圧を検出し、均等化回路43は、対応する電池ブロックを放電させることになる。ここでは、1つの電池ブロックが、本発明の蓄電素子に相当することになる。
In this embodiment, the
次に、本実施例の均等化処理について、図4および図5を用いて説明する。図4は、均等化処理を示すフローチャートであり、図4に示す処理は、コントローラ30によって行われる。図5は、複数の単電池11の電圧のうち、最大値および最小値の挙動(一例)を示している。図5の縦軸は、単電池11の電圧を示し、横軸は、時間を示す。図5において、点線は、単電池11のOCV(Open Circuit Voltage)を示し、実線は、単電池11のCCV(Closed Circuit Voltage)を示す。
Next, the equalization process of the present embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 4 is a flowchart showing the equalization process, and the process shown in FIG. FIG. 5 shows the behavior (one example) of the maximum value and the minimum value among the voltages of the plurality of
図4のステップS100において、イグニッションスイッチがオフからオンに切り替わると、ステップS101において、コントローラ30は、タイマ31を起動させる。タイマ31は、イグニッションスイッチが継続してオンになっているときの時間Tsを計測するために用いられる。
When the ignition switch is switched from OFF to ON in step S100 in FIG. 4, the
イグニッションスイッチがオンになっている間、電圧監視IC42によって検出された電圧(CCV)は、図5に示すように、車両の走行状態に応じて変化する。また、単電池11のOCVについては、図5に示すように、車両の走行状態に応じて、OCVの最大値および最小値の差が広がることがある。
While the ignition switch is on, the voltage (CCV) detected by the
ステップS102において、コントローラ30は、イグニッションスイッチがオンからオフに切り替わったか否かを判別する。イグニッションスイッチがオンのままであれば、ステップS101において、時間Tsを計測し続ける。一方、イグニッションスイッチがオンからオフに切り替わったときには、ステップS103に進む。
In step S102, the
ステップS103において、コントローラ30は、第1均等化モードを設定する。第1均等化モードは、イグニッションスイッチがオフであるときに、組電池10の均等化処理を行うモードである。
In step S103, the
第1均等化モードにおいて、コントローラ30は、電圧監視IC42の出力に基づいて、単電池11の電圧(OCV)を検出する。具体的には、組電池10を短時間で放電することにより、単電池11の電圧(OCV)を検出することができる。そして、イグニッションスイッチがオフになっている間において、コントローラ30は、所定の周期でOCVの検出を行う。また、コントローラ30は、OCVの最大値および最小値に基づいて、均等化処理を行う。
In the first equalization mode, the
図6は、第1均等化モードにおける均等化処理を示す。図6に示す処理は、単電池11のOCVを検出する周期において行われる。
FIG. 6 shows the equalization process in the first equalization mode. The process shown in FIG. 6 is performed in a cycle in which the OCV of the
図6のステップS200において、コントローラ30は、複数の電圧監視IC42の出力に基づいて、各単電池11のOCVを取得するとともに、OCVの最大値および最小値を特定する。
In step S200 of FIG. 6, the
ステップS201において、コントローラ30は、最大値OCVおよび最小値OCVの差ΔVmax(OCV)が閾値ΔVt(OCV)よりも大きいか否かを判別する。閾値ΔVt(OCV)の具体的な値は、組電池10における電圧のバラツキを抑制する観点から適宜設定することができる。ここで、閾値ΔVt(OCV)を小さくするほど、第1均等化モードでの均等化処理によって、電圧差ΔVmax(OCV)を小さくすることができる。
In step S201, the
なお、本実施例では、最大値OCVおよび最小値OCVの差ΔVmax(OCV)を算出しているが、これに限るものではない。具体的には、複数の単電池11のうち、任意の2つの単電池11におけるOCVの差を算出することができる。
In this embodiment, the difference ΔVmax (OCV) between the maximum value OCV and the minimum value OCV is calculated, but the present invention is not limited to this. Specifically, the OCV difference between any two
ステップS201において、電圧差ΔVmax(OCV)が閾値ΔVt(OCV)よりも小さいときには、本処理を終了する。一方、電圧差ΔVmax(OCV)が閾値ΔVt(OCV)よりも大きいときには、ステップS202において、均等化処理を行う。 In step S201, when the voltage difference ΔVmax (OCV) is smaller than the threshold value ΔVt (OCV), this process ends. On the other hand, when the voltage difference ΔVmax (OCV) is larger than the threshold value ΔVt (OCV), equalization processing is performed in step S202.
ステップS202の均等化処理において、コントローラ30は、最大値OCVを示す単電池11に対応して設けられた均等化回路43に駆動信号を出力することにより、この均等化回路43を動作させる。均等化回路43では、スイッチ素子43bがオフからオンに切り替わり、単電池11の電流が抵抗43aに流れる。これにより、図5に示すように、最大値OCVを示す単電池11の電圧を低下させることができ、複数の単電池11における電圧のバラツキを抑制することができる。
In the equalization processing in step S202, the
図4のステップS104において、コントローラ30は、イグニッションスイッチがオフからオンに切り替わったか否かを判別する。イグニッションスイッチがオフのままであれば、ステップS103に戻り、単電池11のOCVを監視するとともに、必要であれば、第1均等化モードでの均等化処理を行う。一方、イグニッションスイッチがオフからオンに切り替わったときには、ステップS105に進む。
In step S104 of FIG. 4, the
ステップS105において、コントローラ30は、ステップS101でタイマ31によって計測された時間Tsが閾値Tmaxよりも長いか否かを判別する。閾値Tmaxは、第1均等化モードでの均等化処理が完了するまでの時間を考慮して適宜設定することができる。計測時間Tsが長くなるほど、OCVのバラツキが広がるおそれがあり、第1均等化モードでの均等化処理を行っても、OCVのバラツキを抑制し難くなることがある。この点に基づいて、閾値Tmaxを設定することができる。
In step S105, the
閾値Tmaxを設定する方法としては、例えば、以下に説明する方法がある。 As a method for setting the threshold Tmax, for example, there is a method described below.
図7において、24時間を、イグニッションスイッチがオンの時間帯と、イグニッションスイッチがオフの時間帯とに分ける。イグニッションスイッチがオフになっている間において、均等化処理を完了させることができる電圧差(最大値)をΔV1とする。電圧差ΔV1は、均等化処理を行うときの放電電流に基づいて設定することができる。 In FIG. 7, 24 hours are divided into a time zone in which the ignition switch is on and a time zone in which the ignition switch is off. A voltage difference (maximum value) at which the equalization process can be completed while the ignition switch is off is ΔV1. The voltage difference ΔV1 can be set based on the discharge current when performing the equalization process.
また、イグニッションスイッチがオンになっている間において、複数の単電池11における電圧差(最大値)をΔV2とする。電圧差ΔV2は、予め実験等を行っておくことにより、推定することができる。
Further, while the ignition switch is on, the voltage difference (maximum value) in the plurality of
電圧差ΔV2が電圧差ΔV1よりも大きくなる条件では、均等化処理を行っても、複数の単電池11における電圧のバラツキを抑制することができず、電圧のバラツキは広がってしまう。一方、電圧差ΔV2が電圧差ΔV1よりも小さくなる条件では、均等化処理を行えば、複数の単電池11における電圧のバラツキを抑制することができる。
Under the condition that the voltage difference ΔV2 is larger than the voltage difference ΔV1, even if the equalization process is performed, the voltage variation among the plurality of
電圧差ΔV2および電圧差ΔV1が等しくなる条件において、イグニッションスイッチがオンの時間帯と、イグニッションスイッチがオフの時間帯とを特定することができる。ここで、イグニッションスイッチがオンの時間帯を、閾値Tmaxとして設定することができる。 Under the condition that the voltage difference ΔV2 and the voltage difference ΔV1 are equal, it is possible to specify the time zone in which the ignition switch is on and the time zone in which the ignition switch is off. Here, the time zone in which the ignition switch is on can be set as the threshold value Tmax.
図4のステップS105において、計測時間Tsが閾値Tmaxよりも短いときには、本処理を終了し、計測時間Tsが閾値Tmaxよりも長いときには、ステップS106に進む。ステップS106において、コントローラ30は、イグニッションスイッチがオフからオンに切り替わったときの電圧差ΔVmax(OCV)を算出する。
In step S105 of FIG. 4, when the measurement time Ts is shorter than the threshold value Tmax, this process is terminated, and when the measurement time Ts is longer than the threshold value Tmax, the process proceeds to step S106. In step S106, the
具体的には、コントローラ30は、電圧監視IC42の出力に基づいて、イグニッションスイッチがオフからオンに切り替わったときのOCVの最大値および最小値を取得する。そして、コントローラ30は、最大値OCVおよび最小値OCVの差ΔVmax(OCV)を算出する。なお、本実施例では、最大値OCVおよび最小値OCVの差ΔVmax(OCV)を算出しているが、これに限るものではない。具体的には、複数の単電池11のうち、任意の2つの単電池11におけるOCVの差を算出することができる。
Specifically, the
ステップS106において、コントローラ30は、電圧差ΔVmax(OCV)が閾値ΔVt(OCV)よりも大きいか否かを判別する。ここでの閾値ΔVt(OCV)は、図6のステップS201で用いられた閾値ΔVt(OCV)と同じである。なお、ステップS106で用いられる閾値ΔVt(OCV)と、ステップS201で用いられる閾値ΔVt(OCV)とを異ならせてもよい。
In step S106, the
ステップS106において、電圧差ΔVmax(OCV)が閾値ΔVt(OCV)よりも小さいときには、本処理を終了する。また、電圧差ΔVmax(OCV)が閾値ΔVt(OCV)よりも大きいときには、ステップS107に進む。 In step S106, when the voltage difference ΔVmax (OCV) is smaller than the threshold value ΔVt (OCV), this process ends. When the voltage difference ΔVmax (OCV) is larger than the threshold value ΔVt (OCV), the process proceeds to step S107.
ステップS107において、コントローラ30は、第2均等化モードを設定する。第2均等化モードは、イグニッションスイッチがオンになっている間に均等化処理を行うモードである。ステップS108において、コントローラ30は、イグニッションスイッチがオンになっている間において、均等化処理を行う。第2均等化モードでの均等化処理について、図8を用いて説明する。
In step S107, the
図8のステップS300において、コントローラ30は、電流センサ41の出力に基づいて、組電池10の充放電電流を監視する。また、ステップS301において、コントローラ30は、各電圧監視IC42の出力に基づいて、各単電池11の電圧(CCV)を監視する。
In step S <b> 300 of FIG. 8, the
ステップS302において、コントローラ30は、充放電電流がゼロになったタイミングにおける各単電池11の電圧(CCV)を取得する。本実施例では、充放電電流がゼロになったときの単電池11の電圧(CCV)をOCVとみなしている。また、コントローラ30は、CCVの最大値および最小値を特定するとともに、最大値CCVおよび最小値CCVの差ΔVmax(CCV)が閾値ΔVt(CCV)よりも大きいか否かを判別する。ここでの閾値ΔVt(CCV)は、図4のステップS106で説明した閾値ΔVt(OCV)と同じである。なお、閾値ΔVt(CCV)は、閾値ΔVt(OCV)とは異なる値にすることもできる。
In step S302, the
本実施例では、ステップS302において、最大値CCVおよび最小値CCVの差ΔVmax(CCV)を算出しているが、これに限るものではない。具体的には、複数の単電池11のうち、任意の2つの単電池11におけるCCVの差を算出することができる。
In this embodiment, the difference ΔVmax (CCV) between the maximum value CCV and the minimum value CCV is calculated in step S302, but the present invention is not limited to this. Specifically, the CCV difference between any two
電圧差ΔVmax(CCV)が閾値ΔVt(CCV)よりも小さいときには、本処理を終了する。一方、電圧差ΔVmax(CCV)が閾値ΔVt(CCV)よりも大きいときには、ステップS303に進んで、均等化処理を行う。 When the voltage difference ΔVmax (CCV) is smaller than the threshold value ΔVt (CCV), this process ends. On the other hand, when the voltage difference ΔVmax (CCV) is larger than the threshold value ΔVt (CCV), the process proceeds to step S303 and equalization processing is performed.
ステップS303において、コントローラ30は、最大値CCVを示す単電池11に対応した均等化回路43に駆動信号を出力することにより、この均等化回路43を動作させる。均等化回路43では、スイッチ素子43bがオフからオンに切り替わり、単電池11の電流が抵抗43aに流れる。これにより、最大値CCVを示す単電池11の電圧が上昇するのを抑制することができ、複数の単電池11における電圧のバラツキを抑制することができる。
In step S303, the
本実施例によれば、イグニッションスイッチがオフの間に、第1均等化モードでの均等化処理を行うことにより、組電池10における電圧のバラツキを抑制することができる。また、イグニッションスイッチがオフになっている時間が短く、第1均等化モードでの均等化処理によっては、電圧のバラツキを抑制し難いときには、イグニッションスイッチがオンの間に、第2均等化モードでの均等化処理を行うことにより、組電池10における電圧のバラツキが広がってしまうのを抑制することができる。
According to the present embodiment, the voltage variation in the assembled
なお、本実施例では、図4のステップS105において、イグニッションスイッチが継続してオンになっているときの時間Tsが閾値Tmaxよりも長いか否かを判別しているが、これに限るものではない。車両によっては、計測時間Tsが閾値Tmaxよりも長くなりやすい車両がある。例えば、タクシーは、イグニッションスイッチがオンになっている時間が長く、イグニッションスイッチをオフにしている時間が短い傾向がある。このような車両においては、図4のステップS105の処理を省略することができる。すなわち、車両によっては、図4のステップS105の要件(Ts>Tmax)を満たしているものとして扱うことができる。 In this embodiment, in step S105 in FIG. 4, it is determined whether or not the time Ts when the ignition switch is continuously turned on is longer than the threshold value Tmax. However, the present invention is not limited to this. Absent. Some vehicles have a measurement time Ts that is likely to be longer than a threshold value Tmax. For example, a taxi tends to have a long time during which the ignition switch is turned on and a short time during which the ignition switch is turned off. In such a vehicle, the process of step S105 of FIG. 4 can be omitted. That is, some vehicles can be treated as satisfying the requirement (Ts> Tmax) of step S105 in FIG.
一方、図4のステップS105において、計測時間Tsが閾値Tmaxよりも短い場合であっても、ステップS106の処理を行うことができる。ここで、計測時間Tsが閾値Tmaxよりも短いときには、第1均等化モードでの均等化処理を行うことにより、電圧差ΔVmax(OCV)を閾値ΔVt(OCV)よりも小さくしやすくすることができる。言い換えれば、計測時間Tsが閾値Tmaxよりも短いときに、第1均等化モードでの均等化処理を行っても、電圧差ΔVmax(OCV)が閾値ΔVt(OCV)よりも小さくならないときには、単電池11に異常が発生していると判別することができる。例えば、単電池11の内部で微小短絡が発生したときには、第1均等化モードでの均等化処理を行っても、電圧差ΔVmax(OCV)が閾値ΔVt(OCV)よりも小さくならないことがある。
On the other hand, even if the measurement time Ts is shorter than the threshold value Tmax in step S105 of FIG. 4, the process of step S106 can be performed. Here, when the measurement time Ts is shorter than the threshold value Tmax, the voltage difference ΔVmax (OCV) can be easily made smaller than the threshold value ΔVt (OCV) by performing the equalization process in the first equalization mode. . In other words, if the voltage difference ΔVmax (OCV) does not become smaller than the threshold value ΔVt (OCV) even if the equalization process in the first equalization mode is performed when the measurement time Ts is shorter than the threshold value Tmax, the
本発明の実施例2における電池システムについて説明する。ここで、実施例1で説明した部材と同一の機能を有する部材については、同一符号を用い、詳細な説明は省略する。以下、実施例1と異なる点について説明する。 A battery system in Example 2 of the present invention will be described. Here, members having the same functions as those described in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. Hereinafter, differences from the first embodiment will be described.
イグニッションスイッチがオンになっている間に、電圧監視IC42から取得した単電池11の電圧(CCV)は、実際のOCVとは異なることがある。この場合において、電圧差ΔVmax(CCV)に基づいて、第2均等化モードでの均等化処理を行うと、均等化処理の対象となる単電池11に対して、過度に放電を行ってしまうおそれがある。
While the ignition switch is on, the voltage (CCV) of the
そこで、本実施例では、第2均等化モードでの均等化処理において、複数の単電池11における最大の電圧差ΔVmax(OCV)を、イグニッションスイッチがオフからオンに切り替わったときの電圧差ΔVmax(OCV)に維持するものである。以下、具体的に説明する。
Therefore, in this embodiment, in the equalization process in the second equalization mode, the maximum voltage difference ΔVmax (OCV) in the plurality of
コントローラ30は、下記式(1)に基づいて、第2均等化モードでの均等化処理を行うときの放電電流Ieqを設定する。
The
Ieq=ΔI1+ΔI2 ・・・(1) Ieq = ΔI 1 + ΔI 2 (1)
ここで、ΔI1は、各単電池11に対応して設けられた電圧監視IC42の消費電流のバラツキを示し、均等化処理の対象となる2つの単電池11における消費電流の差である。各電圧監視IC42の消費電流を予め特定しておけば、ΔI1を算出することができる。ΔI2は、複数の単電池11における自己放電量のバラツキを示し、均等化処理の対象となる2つの単電池11における自己放電量の差である。各単電池11の自己放電量を予め特定しておけば、ΔI2を算出することができる。
Here, ΔI 1 indicates a variation in current consumption of the
複数の単電池11において、電圧のバラツキを発生させる要因としては、電圧監視IC42の消費電流のバラツキや、単電池11の自己放電量のバラツキが考えられる。電圧監視IC42は、対応する単電池11からの電力を受けて動作するため、電圧監視IC42の消費電流にバラツキが発生すると、複数の単電池11の電圧にバラツキが発生してしまう。同様に、単電池11の自己放電量にバラツキが発生していれば、複数の単電池11の電圧にバラツキが発生してしまう。
As factors that cause voltage variations in the plurality of
そこで、上述した消費電流や自己放電量のバラツキの分だけ、均等化処理での放電を行えば、上述したバラツキをキャンセルさせることができ、複数の単電池11における電圧差ΔVmax(OCV)が広がってしまうのを抑制することができる。
Therefore, if the discharge is performed in the equalization process by the amount of variation in the consumption current and the amount of self-discharge described above, the variation described above can be canceled, and the voltage difference ΔVmax (OCV) in the plurality of
本実施例では、ΔI1およびΔI2を加算した値を、均等化処理における放電電流Ieqとして設定しているが、これに限るものではない。例えば、ΔI1およびΔI2の一方だけを、均等化処理における放電電流Ieqとすることができる。 In this embodiment, the value obtained by adding ΔI 1 and ΔI 2 is set as the discharge current Ieq in the equalization process, but the present invention is not limited to this. For example, only one of ΔI 1 and ΔI 2 can be the discharge current Ieq in the equalization process.
イグニッションスイッチがオンになっている間に、電圧差ΔVmax(OCV)を維持するようにすれば、第2均等化モードでの均等化処理において、単電池11の放電を過度に行ってしまうのを防止することができる。また、図9に示すように、イグニッションスイッチがオンからオフに切り替わるたびに、第1均等化モードでの均等化処理によって、電圧差ΔVmax(OCV)を段階的に縮めることができる。
If the voltage difference ΔVmax (OCV) is maintained while the ignition switch is on, the
10:組電池(蓄電装置) 11:単電池(蓄電素子)
21a,21b:システムメインリレー 22:昇圧回路
23:インバータ 24:モータ・ジェネレータ
30:コントローラ 31:タイマ
41:電流センサ 42:電圧監視IC(電圧センサ)
43:均等化回路(放電回路)
10: assembled battery (power storage device) 11: single battery (power storage element)
21a, 21b: System main relay 22: Booster circuit 23: Inverter 24: Motor generator 30: Controller 31: Timer 41: Current sensor 42: Voltage monitoring IC (voltage sensor)
43: Equalization circuit (discharge circuit)
Claims (10)
前記各蓄電素子の電圧を検出する電圧センサと、
前記各蓄電素子に接続され、前記各蓄電素子を放電させる放電回路と、
前記放電回路の動作を制御するコントローラと、を有し、
前記コントローラは、
前記車両のイグニッションスイッチがオフのときには、前記放電回路を動作させて前記複数の蓄電素子の電圧を均等化させる第1均等化モードを設定し、
前記イグニッションスイッチがオフからオンに切り替わったときの前記複数の蓄電素子における電圧差が閾値よりも大きいときには、前記イグニッションスイッチがオンの間に前記放電回路を動作させて前記複数の蓄電素子の電圧を均等化させる第2均等化モードを設定することを特徴とする制御装置。 A power storage device that includes a plurality of power storage elements electrically connected in series, and that outputs energy used to travel the vehicle;
A voltage sensor for detecting a voltage of each of the storage elements;
A discharge circuit connected to each power storage element and discharging each power storage element;
A controller for controlling the operation of the discharge circuit,
The controller is
When the ignition switch of the vehicle is off, a first equalization mode is set in which the discharge circuit is operated to equalize the voltages of the plurality of power storage elements,
When the voltage difference in the plurality of power storage elements when the ignition switch is switched from OFF to ON is larger than a threshold value, the discharge circuit is operated while the ignition switch is ON to set the voltages of the plurality of power storage elements. A control device that sets a second equalization mode for equalization.
タイマを用いて、前記イグニッションスイッチが継続してオンになる時間を計測し、
この計測時間が、前記第1均等化モードでの均等化処理によって均等化可能な電圧差よりも大きな電圧差を発生させる時間であるときに、前記第2均等化モードを設定することを特徴とする請求項1に記載の制御装置。 The controller is
Using a timer, measure the time that the ignition switch is turned on continuously,
The second equalization mode is set when the measurement time is a time for generating a voltage difference larger than a voltage difference that can be equalized by the equalization process in the first equalization mode. The control device according to claim 1.
前記各蓄電素子の電圧を検出するステップと、
前記車両のイグニッションスイッチがオフのときには、前記各蓄電素子を放電させる放電回路を動作させて前記複数の蓄電素子の電圧を均等化させる第1均等化モードを設定するステップと、
前記イグニッションスイッチがオフからオンに切り替わったときの前記複数の蓄電素子における電圧差が閾値よりも大きいときには、前記イグニッションスイッチがオンの間に前記放電回路を動作させて前記複数の蓄電素子の電圧を均等化させる第2均等化モードを設定するステップと、
を有することを特徴とする制御方法。 A control method for outputting energy used for traveling of a vehicle and equalizing voltages in a plurality of electrical storage elements electrically connected in series,
Detecting a voltage of each power storage element;
When the ignition switch of the vehicle is off, operating a discharge circuit for discharging each of the storage elements to set a first equalization mode for equalizing the voltages of the plurality of storage elements;
When the voltage difference in the plurality of power storage elements when the ignition switch is switched from OFF to ON is larger than a threshold value, the discharge circuit is operated while the ignition switch is ON to set the voltages of the plurality of power storage elements. Setting a second equalization mode for equalization;
A control method characterized by comprising:
この計測時間が、前記第1均等化モードでの均等化処理によって均等化可能な電圧差よりも大きな電圧差を発生させる時間であるときに、前記第2均等化モードを設定することを特徴とする請求項6に記載の制御方法。 Using a timer, measure the time that the ignition switch is turned on continuously,
The second equalization mode is set when the measurement time is a time for generating a voltage difference larger than a voltage difference that can be equalized by the equalization process in the first equalization mode. The control method according to claim 6.
The equalization process in the second equalization mode based on at least one of the self-discharge capacity in the plurality of power storage elements and the current consumption of the power storage element associated with the equalization process in the second equalization mode The control method according to claim 9, wherein a discharge current when performing is determined.
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