JP3663886B2 - Battery charger - Google Patents
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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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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−Ttm×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。
【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。
【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113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Tmod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。
【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。
【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〜t3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。
【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、VL2、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Pmax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Kg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。
【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。
【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。
【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。
【図面の簡単な説明】
【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。
【図3】実施例の作動の流れを示すフローチャートである。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【符号の説明】
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[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an assembled battery charging apparatus capable of correcting variation regardless of the voltage of a cell battery when charging the assembled battery.
[0002]
[Prior art]
When charging the battery pack, it is necessary to adjust the capacity according to the variation of each cell battery. For example, a device as shown in FIG. 8 is used as a variation correcting device for adjusting the capacity.
An
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, the capacity adjustment is performed based on the no-load open voltage of each cell battery at the start of charging, and the capacity and the open voltage need to be in a proportional relationship. In the case of a lithium ion battery, the relationship between the capacity and the open-circuit voltage is proportional, but as shown in FIG. 9, the proportional relationship changes as the open-circuit voltage changes. That is, if the open circuit voltage is equal to or higher than the predetermined calculation lower limit value, the capacity and the open circuit voltage have a linear relationship, but if the open circuit voltage is lower than the calculation lower limit value, the relationship between the capacity and the open circuit voltage becomes complicated. Therefore, in the case where the assembled battery is a lithium ion battery, if the terminal voltage at the start of charging is equal to or lower than the calculation lower limit value, the discharge capacity cannot be calculated easily, and there is a problem that variation correction cannot be performed accurately.
In view of the above problems, the present invention provides an assembled battery charging device capable of accurately correcting variation regardless of the terminal voltage at the start of charging even in a proportional relationship in which the terminal voltage and the capacity change. The goal is.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
For this reason, the present invention has charging means for charging the assembled battery with a predetermined current,
Voltage detecting means for detecting a terminal voltage of a cell battery of the assembled battery;
Average voltage calculating means for calculating an average voltage of the cell battery;
Voltage comparison means for comparing the calculated average voltage with a predetermined reference voltage, and adjustment means for adjusting the capacity by discharging the cell battery,
When starting charging, the voltage detecting means detects the no-load terminal voltage of each cell battery, and compares the average no-load voltage of the cell battery calculated by the average voltage calculating means with a predetermined reference voltage. It is determined whether the terminal voltage of the cell battery is in an area where the battery capacity can be calculated. In the area where the capacity can be calculated, the cell battery whose deviation is large in the positive direction with respect to the average no-load voltage is In an assembled battery charging device that performs variation correction by discharging by the adjusting means with a capacity corresponding to a deviation, power computing means for computing power that can be output from the capacity of the assembled battery;
Internal resistance calculating means for calculating the internal resistance of the assembled battery based on the calculated value of the power calculating means;
With the charging current and internal resistance of the charging means, a voltage estimation means for calculating a voltage drop in the internal resistance at the time of charging, and estimating a terminal voltage at the time of no load of the cell battery,
Estimated voltage comparison means for comparing the terminal voltage estimated by the voltage estimation means and the reference voltage,
When the average no-load voltage of the cell battery calculated by the average voltage calculating means and a predetermined reference voltage are compared, and it is determined that the terminal voltage of the cell battery is an area where the battery capacity cannot be calculated, the charging by the charging means When the no-load terminal voltage estimated by the voltage estimation means is determined to be a region where the battery capacity can be calculated from the terminal voltage of the cell battery in comparison with the reference voltage, charging is stopped, The voltage detection means detects the no-load terminal voltage of the cell battery, and performs variation correction based on the calculated no-load average voltage of the cell battery and the deviation of the cell battery.
[0005]
The power calculation means can calculate the power that can be output from the assembled battery using a power table that stores initial value data, and can correct the calculated power value using a deterioration coefficient that indicates a decrease in the capacity of the assembled battery. It is.
A temperature sensor is installed in the assembled battery, and the power calculation means can correct the calculated power output value that can be output with the detected temperature value.
The adjusting means preferably adjusts the capacity with a value obtained by correcting the discharge capacity corresponding to the deviation between the average no-load voltage and the cell battery with the deterioration coefficient of the assembled battery and the battery temperature.
[0006]
It is possible to set a plurality of the predetermined reference voltages, increase the reference voltage each time the cell battery is discharged and perform the variation correction, and perform the variation correction a plurality of times.
[0007]
The battery pack charging device is used for charging a battery pack loaded in a hybrid vehicle, and the battery has an average no-load voltage and a predetermined reference voltage so that variation correction is performed while the hybrid vehicle is stopped. In the region where variation correction is possible, correction can be performed.
[0008]
[Action]
When the average no-load voltage of the cell battery at the start of charging is lower than a predetermined reference voltage and the battery capacity cannot be calculated from the terminal voltage of the cell battery, charging by the charging means is started first. The capacity is restored as the charging progresses. The power calculation means calculates the power that can be output from the capacity of the assembled battery, and calculates the internal resistance of the battery pack based on the output power. As a result, the voltage drop in the internal resistance is calculated during charging, and the terminal voltage at no load is estimated. By comparing the no-load estimated terminal voltage and the reference voltage, it can be determined whether or not the cell battery has recovered its capacity in a region where the terminal voltage and the capacity have a linear relationship. As a result, the capacitance can be adjusted based on the terminal voltage, and an effect can be obtained in which variation correction can be performed regardless of the terminal voltage.
[0009]
If a plurality of the predetermined reference voltages are set, the cell voltage is discharged and the variation correction is performed every time the variation correction is performed, and the variation correction is performed a plurality of times, the variation that appears when the correction is insufficient or the charging progresses. It is corrected each time, and an effect that the variation can be corrected with high accuracy can be obtained.
[0010]
When the assembled battery charging device is used for charging an assembled battery loaded in a hybrid vehicle, the average no-load voltage of the battery is compared with a predetermined reference voltage while the hybrid vehicle is stopped. If correction is performed in the area where correction is possible, the assembled battery can be charged when the hybrid vehicle is started.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the invention will be described by way of examples.
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an embodiment of the present invention. m module batteries 1 having n cell batteries a are connected in series, and an assembled battery is constituted by a total of m × n cell batteries. The cell battery is a lithium ion battery, and an
[0012]
Both terminals of each cell battery are further connected to the E and F terminals of the
In FIG. 1, only one
A temperature sensor 4 is attached to the assembled battery, and temperature information of the assembled battery is output to the
The
[0013]
FIG. 2 is a functional block diagram showing the functions of the
The transmission /
In the
[0014]
The
[0015]
On the
[0016]
FIG. 3 is a flowchart showing the flow of operation in the above configuration.
When starting charging, the
In
In
[0017]
In
In
[0018]
In
In
[0019]
In
In
[0020]
In
In
[0021]
FIG. 4 is a diagram illustrating changes in the average voltage VM during the charging process. Until the time t1, no-load voltage is detected and capacity adjustment is performed, so that the terminal voltage does not increase. After t1, after charging, the average voltage VM rises while showing the relationship with the capacity, reflecting the characteristics of the lithium ion battery.
Through the above process, the capacity of the cell battery having a large capacity at the start of charging is adjusted to the virtual target voltage VL.
[0022]
When it is determined in
In
[0023]
In
In
Pmax = (Pmax / Kr) / Ktmod) (1)
[0024]
In
In
[0025]
In
In
[0026]
FIG. 6 is a diagram illustrating a change in the average voltage VM when the no-load voltage at the start of charging is lower than the reference voltage. A no-load voltage is detected from
[0027]
The present embodiment is configured as described above. When charging the assembled battery, the no-load terminal voltage of the cell battery is detected, and when the average no-load voltage VM is determined to be equal to or higher than the reference voltage, the capacity calculation is performed from the terminal voltage. The cell battery having a large capacity is adjusted to the virtual target voltage based on the relationship between the terminal voltage and the capacity. In addition, when it is determined that the average no-load voltage is equal to or lower than the reference voltage, charging is started, and when the reference voltage is reached by estimating the no-load terminal voltage of the cell battery, charging is stopped and capacity adjustment is performed. Even if the capacity and terminal voltage of the lithium ion battery are not linear, the capacity can be adjusted regardless of the terminal voltage at the start of charging, and charging can be performed without damaging the assembled battery.
Further, since the capacity recovery by charging is performed in accordance with the calculation lower limit value of the terminal voltage, the adjustment is performed from the lowest possible voltage, the adjustment time becomes long, and the adjustment can be performed even when the variation is large.
[0028]
In the above description, a method is shown in which one reference voltage is set, capacity adjustment is performed, and then charging is performed. In addition to this, reference voltages are set as VL1, VL2, VL3, and VL4 as shown in FIG. Multiple settings can be made. When the terminal voltage due to charging becomes VL1, capacity adjustment is performed and charging is started. Next, the reference voltage VL2 is applied, and when the estimated no-load terminal voltage reaches it, the capacity adjustment is performed a plurality of times so that the capacity adjustment is performed again. In this case, variations and insufficient correction appearing at the time of charging are corrected each time, and correction with higher accuracy becomes possible.
[0029]
As in the case where Pmax is corrected, the capacity discharged by the adjustment circuit can also be corrected by multiplying the adjustment capacity Cc by Kg, with the inverse of the value obtained by multiplying the deterioration coefficient and the temperature coefficient being Kg.
Further, when the present invention is used for a hybrid vehicle, it is determined whether the assembled battery is in a voltage region where the adjustment capacity can be calculated when the vehicle is stopped, and if possible, the capacity is adjusted and the vehicle is started. It is also possible to make it possible to charge the battery at that time.
[0030]
Step 102 constitutes voltage means.
Step 103 constitutes an average voltage calculation means.
Step 104 constitutes voltage comparison means.
Step 114 constitutes a power calculation means.
Step 117 constitutes internal resistance calculation means.
Step 119 constitutes voltage estimation means.
Step 120 constitutes an estimated voltage comparison means.
[0031]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, at the start of charging, in a region where the assembled battery can calculate the capacity, the capacity is calculated and the variation correction is performed. In a region where capacity calculation cannot be performed, variation correction is performed after the capacity is restored to a region where capacity calculation can be performed by charging, so that an effect that variation correction is possible regardless of the no-load cell voltage is obtained.
[0032]
If a plurality of the predetermined reference voltages are set, the cell voltage is discharged and the variation correction is performed every time the variation correction is performed, and the variation correction is performed a plurality of times, the variation that appears when the correction is insufficient or the charging progresses. It is corrected each time, and an effect that the variation can be corrected with high accuracy can be obtained.
[0033]
When the assembled battery charging device is used for charging an assembled battery loaded in a hybrid vehicle, the average no-load voltage of the battery is compared with a predetermined reference voltage while the hybrid vehicle is stopped. If correction is performed in the area where correction is possible, the assembled battery can be charged when the hybrid vehicle is started.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of an embodiment.
FIG. 2 is a diagram showing the functions of the
FIG. 3 is a flowchart showing a flow of operation of the embodiment.
FIG. 4 is a diagram showing a change in average voltage VM in a charging process.
FIG. 5 is a table of battery capacity Cwh and output power Pmax.
FIG. 6 is a diagram showing a change in average voltage VM when the no-load voltage at the start of charging is lower than the reference voltage.
FIG. 7 is a diagram showing a change in the terminal voltage of the cell battery when performing capacity adjustment calculation and adjustment a plurality of times.
FIG. 8 is a diagram showing a configuration of a conventional example.
FIG. 9 is a diagram showing characteristics of a lithium ion battery.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (6)
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。Having charging means for charging the battery pack with a predetermined current;
Voltage detecting means for detecting a terminal voltage of a cell battery of the assembled battery;
Average voltage calculating means for calculating an average voltage of the cell battery;
Voltage comparison means for comparing the calculated average voltage with a predetermined reference voltage, and adjustment means for adjusting the capacity by discharging the cell battery,
When starting charging, the voltage detecting means detects the no-load terminal voltage of each cell battery, and compares the average no-load voltage of the cell battery calculated by the average voltage calculating means with a predetermined reference voltage. It is determined whether the terminal voltage of the cell battery is in an area where the battery capacity can be calculated. In the area where the capacity can be calculated, the cell battery whose deviation is large in the positive direction with respect to the average no-load voltage is In an assembled battery charging device that performs variation correction by discharging by the adjusting means with a capacity corresponding to a deviation, power computing means for computing power that can be output from the capacity of the assembled battery;
Internal resistance calculating means for calculating the internal resistance of the assembled battery based on the calculated value of the power calculating means;
With the charging current and internal resistance of the charging means, a voltage estimation means for calculating a voltage drop in the internal resistance at the time of charging, and estimating a terminal voltage at the time of no load of the cell battery,
Estimated voltage comparison means for comparing the terminal voltage estimated by the voltage estimation means and the reference voltage,
When the average no-load voltage of the cell battery calculated by the average voltage calculating means and a predetermined reference voltage are compared, and it is determined that the terminal voltage of the cell battery is an area where the battery capacity cannot be calculated, the charging by the charging means When the no-load terminal voltage estimated by the voltage estimation means is determined to be a region where the battery capacity can be calculated from the terminal voltage of the cell battery in comparison with the reference voltage, charging is stopped, An assembled battery charging device, wherein the voltage detecting means detects a no-load terminal voltage of a cell battery and corrects variation based on the calculated no-load average voltage of the cell battery and the deviation of the cell battery.
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