JP5953567B2 - Power storage device and charging / discharging method thereof - Google Patents
Power storage device and charging / discharging method thereof Download PDFInfo
- Publication number
- JP5953567B2 JP5953567B2 JP2011276498A JP2011276498A JP5953567B2 JP 5953567 B2 JP5953567 B2 JP 5953567B2 JP 2011276498 A JP2011276498 A JP 2011276498A JP 2011276498 A JP2011276498 A JP 2011276498A JP 5953567 B2 JP5953567 B2 JP 5953567B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- voltage
- discharge
- cell
- charging
- battery cells
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
- H01M10/44—Methods for charging or discharging
- H01M10/441—Methods for charging or discharging for several batteries or cells simultaneously or sequentially
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
- H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
- H01M10/482—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte for several batteries or cells simultaneously or sequentially
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—ELECTRIC POWER NETWORKS; CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or discharging batteries or for supplying loads from batteries
- H02J7/50—Circuit arrangements for charging or discharging batteries or for supplying loads from batteries acting upon multiple batteries simultaneously or sequentially
- H02J7/52—Circuit arrangements for charging or discharging batteries or for supplying loads from batteries acting upon multiple batteries simultaneously or sequentially for charge balancing, e.g. equalisation of charge between batteries
- H02J7/54—Passive balancing, e.g. using resistors or parallel MOSFETs
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
- H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
- H01M2010/4271—Battery management systems including electronic circuits, e.g. control of current or voltage to keep battery in healthy state, cell balancing
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Description
本発明は蓄電装置およびその充放電方法に関し、特に複数の電池セルを直列に接続して構成される電池セルユニットを有する蓄電装置に適用して有用なものである。 The present invention relates to a power storage device and a charge / discharge method thereof, and is particularly useful when applied to a power storage device having a battery cell unit configured by connecting a plurality of battery cells in series.
複数の電池セルを直列に接続して構成される電池セルユニットに充電あるいは放電を行う際には、電池セルによって過充電や過放電が生じないように制御することが必要となる。電池セルに対する過充電や過放電は電池セルそのものの劣化を生じる原因となるためである。過放電や過充電が生じることを抑制する技術として、電池セルユニットの場合には、充電で電池セル間にバラツキが生じるのを抑制するために、各電池セル間で充電状態を均等化する、いわゆるバランス調整を行うことが知られている。バランス調整を行う技術としては例えば、特許文献1〜4に記載されているようなものがある。 When charging or discharging a battery cell unit configured by connecting a plurality of battery cells in series, it is necessary to control the battery cell so that overcharge or overdischarge does not occur. This is because overcharging and overdischarging of the battery cell cause deterioration of the battery cell itself. As a technique for suppressing the occurrence of overdischarge and overcharge, in the case of a battery cell unit, in order to suppress the occurrence of variations between battery cells due to charging, the charge state is equalized between the battery cells. It is known to perform so-called balance adjustment. Examples of techniques for adjusting the balance include those described in Patent Documents 1 to 4.
特許文献1や特許文献3では、満充電の目標電圧より低い制御開始電圧に到達した二次電池セルの充電電流を小さくして全ての二次電池セルが満充電の目標電圧に到達するまで充電を行うものであるが、制御開始電圧から満充電の目標電圧までは充電電流を小さくして行うため、その電圧値の差が大きいと充電に時間がかかり、その差が小さいと一部の二次電池セルは早々に満充電の目標電圧に達している一方で他の二次電池セルは小さな充電電流での充電が継続されることとなり、その時間が長いと満充電レベルに達している二次電池セルに対して過充電を生じ得る恐れがある。 In Patent Document 1 and Patent Document 3, the charging current of the secondary battery cell that has reached a control start voltage lower than the target voltage for full charge is reduced, and charging is performed until all the secondary battery cells reach the target voltage for full charge. However, since the charging current is reduced from the control start voltage to the fully charged target voltage, charging takes time if the voltage value difference is large, and some The secondary battery cells reach the target voltage for full charge early, while the other secondary battery cells continue to be charged with a small charge current. There is a possibility that the secondary battery cell may be overcharged.
特許文献2では、組電池を構成する複数の単電池毎に端子電圧制御部で端子電圧を一定に保つように充電電流をバイパスし、バイパス電流が飽和したら組電池への充電電流を減少させるようにするもので、端子電圧を一定に保つように常時端子電圧を制御したり、バイパス電流の飽和を検出して充電電流を減少させる制御を行う等、複雑な制御が必要となる。また、充電電流値は満充電に向かうにつれて下げられていくこととなり、満充電近くでは充電電流値も小さくなるので満充電近くで充電まで時間がかかることが懸念される。 In Patent Document 2, the charging current is bypassed so that the terminal voltage is kept constant by the terminal voltage control unit for each of the plurality of single cells constituting the assembled battery, and when the bypass current is saturated, the charging current to the assembled battery is decreased. Therefore, complicated control is required such as constantly controlling the terminal voltage so as to keep the terminal voltage constant, or performing control to detect the saturation of the bypass current and reduce the charging current. In addition, the charging current value is lowered as it goes to full charge, and the charge current value becomes smaller near full charge, so there is a concern that it takes time to charge near full charge.
特許文献4では満充電になった電池セルに対する充電電流をバイパスすることを開示するに過ぎず、全ての電池セルが満充電となるまでに満充電と判断済みの電池セルへ充電電流を小さくしての充電が継続されることとなり、他の電池セルが満充電となるまでの時間が長いと満充電と判断済みの電池セルへの過放電となる恐れがある。 Patent Document 4 merely discloses bypassing a charging current for a fully charged battery cell, and reduces the charging current to a battery cell that has been determined to be fully charged before all the battery cells are fully charged. Charging is continued, and if the time until the other battery cells are fully charged is long, there is a risk of overdischarge to the battery cells that have been determined to be fully charged.
また、いずれの文献においても充電時のバランス調整についての記載があるに過ぎず、放電時におけるバランス調整については特に述べられていない。 In any of the documents, there is only a description about the balance adjustment at the time of charging, and the balance adjustment at the time of discharging is not particularly described.
本発明は、上記問題点に鑑み、電池セルの過充電や過放電を確実に防止するとともに、電池セル間での充電状態の均等化を迅速に実現し得る蓄電装置およびその充放電方法を提供することを目的とする。 In view of the above problems, the present invention provides a power storage device that can reliably prevent overcharging and overdischarging of battery cells, and can quickly realize equalization of the state of charge between battery cells, and a method for charging and discharging the same. The purpose is to do.
上記目的を達成する本発明の第1の態様は、複数の電池セルを直列に接続して構成される電池セルユニットと、前記複数の電池セルに対応させて設けられ、前記各電池セルに流れる充放電電流を独立して制御する電流制御手段と、前記各電池セルのセル電圧に基づき前記電流制御手段を介して前記各電池セルに流れる充放電電流を制御する制御手段とを有するとともに、前記制御手段は、満充電検知電圧、該満充電検知電圧よりも低い充電制御開始電圧、放電下限検知電圧および該放電下限検知電圧よりも高い放電制御開始電圧がパラメータとして設定されており、充電動作時には、何れかの前記セル電圧が前記充電制御開始電圧に到達すると、前記電流制御手段を第1の状態にすることにより前記充電制御開始電圧に達した電池セルへ供給される充電電流が小さくなるようにするとともに、全ての電池セルのセル電圧が充電制御開始電圧に達すると前記電流制御手段を第2の状態にして小さくなった充電電流を再び大きくして充電を行い、何れかの電池セルのセル電圧が満充電検知電圧に達すると充電動作を終了させる一方、放電動作時には、何れかのセル電圧が前記放電制御開始電圧に到達すると、前記電流制御手段により前記放電制御開始電圧に達していない電池セルから放電される放電電流が大きくなるようにするとともに、全ての前記電池セルのセル電圧が放電制御開始電圧に達した後であって、何れかの前記電池セルのセル電圧が前記放電下限検知電圧に達すると放電動作を終了させるように構成されていることを特徴とする蓄電装置にある。 A first aspect of the present invention that achieves the above object is provided with a battery cell unit configured by connecting a plurality of battery cells in series and corresponding to the plurality of battery cells, and flows to each of the battery cells. Current control means for independently controlling the charge / discharge current, and control means for controlling the charge / discharge current flowing in each battery cell via the current control means based on the cell voltage of each battery cell, and The control means has a full charge detection voltage, a charge control start voltage lower than the full charge detection voltage, a discharge lower limit detection voltage, and a discharge control start voltage higher than the discharge lower limit detection voltage as parameters, and during charging operation When any of the cell voltages reaches the charge control start voltage, the current control means is set to the first state to supply the battery cell that has reached the charge control start voltage. The charging current is reduced, and when the cell voltage of all the battery cells reaches the charging control start voltage, charging is performed by increasing the reduced charging current again by setting the current control means to the second state. When the cell voltage of any battery cell reaches the full charge detection voltage, the charging operation is terminated. On the other hand, when any cell voltage reaches the discharge control start voltage during the discharge operation, the current control means causes the discharge. The discharge current discharged from the battery cell that has not reached the control start voltage is increased, and after all the battery cells have reached the discharge control start voltage, any one of the battery cells The power storage device is configured to terminate the discharge operation when the cell voltage reaches the discharge lower limit detection voltage.
本態様によれば、充電動作においては、2つの閾値電圧(充電制御開始電圧、満充電検知電圧)を設けて充電を2段階で制御するものであるので、所定の充電動作を過充電等の可能性を除去しつつ適正に短時間で行うことができると同時に、放電動作においては、他の2つの閾値電圧(放電制御開始電圧、放電下限検知電圧)を設けて放電を2段階で制御するものであるので、放電動作を過放電等の可能性を除去しつつ放電制御開始から終了までの動作を適正に行うことができる。また、充電時においては、全ての電池セルが充電制御開始電圧に達すると電流制御手段により小さくなった充電電流を大きくするので過充電等となることを低減しつつ適正に短時間での充電動作が実現できる。 According to this aspect, in the charging operation, two threshold voltages (charging control start voltage, full charge detection voltage) are provided to control charging in two stages. While removing the possibility, it can be performed in a short time, and at the same time, in the discharge operation, the other two threshold voltages (discharge control start voltage, discharge lower limit detection voltage) are provided to control the discharge in two stages. Therefore, it is possible to appropriately perform the operation from the start to the end of the discharge control while eliminating the possibility of overdischarge or the like. In addition, when charging, when all the battery cells reach the charge control start voltage, the charge current reduced by the current control means is increased, so that overcharge and the like are reduced and charging operation is performed in a short time appropriately. Can be realized.
本発明の第2の態様は、複数の電池セルを直列に接続して構成される電池セルユニットと、前記複数の電池セルに対応させて設けられ、前記各電池セルに流れる充電電流を独立して制御する電流制御手段と、前記各電池セルのセル電圧に基づき前記電流制御手段を介して前記各電池セルに流れる充電電流を制御する制御手段とを有するとともに、前記制御手段は、満充電検知電圧および該満充電検知電圧よりも低い充電制御開始電圧がパラメータとして設定されており、充電動作時には、何れかの前記セル電圧が前記充電制御開始電圧に到達すると、前記電流制御手段を第1の状態にすることにより前記充電制御開始電圧に達した電池セルについて供給される充電電流を小さくした状態で充電を続けるとともに、全ての電池セルのセル電圧が充電制御開始電圧に達すると前記電流制御手段を第2の状態にして小さくなった充電電流を再び大きくして充電を行い、何れかの電池セルのセル電圧が満充電検知電圧に達すると充電動作を終了させるように構成されていることを特徴とする蓄電装置にある。 According to a second aspect of the present invention, a battery cell unit configured by connecting a plurality of battery cells in series and a charge current flowing through each of the battery cells is provided independently of the plurality of battery cells. Current control means for controlling the battery cell, and control means for controlling the charging current flowing through each battery cell via the current control means based on the cell voltage of each battery cell. A voltage and a charge control start voltage lower than the full charge detection voltage are set as parameters, and when any of the cell voltages reaches the charge control start voltage during the charge operation, the current control means is set to the first with continued charging while reducing the charging current supplied for the battery cell reaches the charge control starting voltage by the state, the cell voltages of all the battery cells When the power control start voltage is reached, the current control means is set to the second state to charge the reduced charge current again, and charging is performed when the cell voltage of any battery cell reaches the full charge detection voltage. The power storage device is configured to terminate the operation.
本態様によれば、充電動作を、2つの閾値電圧(充電制御開始電圧、満充電検知電圧)を設けて充電を2段階で制御するものであるので、充電動作を過充電等の可能性を除去しつつ適正に短時間で行うことができる。特に、全ての電池セルが充電制御開始電圧に達すると電流制御手段により小さくなった充電電流を大きくするので過充電等となることを低減しつつ適正に短時間での充電動作が実現できる。 According to this aspect, since the charging operation is controlled in two stages by providing two threshold voltages (charging control start voltage, full charge detection voltage), the charging operation can be overcharged. It can be performed in a short time appropriately while removing. In particular, when all the battery cells reach the charging control start voltage, the charging current reduced by the current control means is increased, so that it is possible to appropriately perform a charging operation in a short time while reducing overcharging.
本発明の第3の態様は、複数の電池セルを直列に接続して構成される電池セルユニットと、前記複数の電池セルに対応させて設けられ、前記各電池セルに流れる放電電流を独立して制御する電流制御手段と、前記各電池セルのセル電圧に基づき前記電流制御手段を介して前記各電池セルに流れる放電電流を制御する制御手段とを有するとともに、前記制御手段は、放電下限検知電圧および該放電下限検知電圧よりも高い放電制御開始電圧がパラメータとして設定されており、放電動作時には、何れかのセル電圧が前記放電制御開始電圧に到達すると、前記電流制御手段を制御することにより前記放電制御開始電圧に達していない電池セルから放電される放電電流が大きくなるようにするとともに、全ての前記電池セルのセル電圧が放電制御開始電圧に達した後であって、何れかの前記電池セルのセル電圧が前記放電下限検知電圧に達すると放電動作を終了させるように構成されていることを特徴とする蓄電装置にある。 According to a third aspect of the present invention, a battery cell unit configured by connecting a plurality of battery cells in series and a discharge current flowing through each of the battery cells is provided independently of the plurality of battery cells. Current control means for controlling the discharge current, and control means for controlling the discharge current flowing to each battery cell via the current control means based on the cell voltage of each battery cell. The discharge control start voltage higher than the voltage and the discharge lower limit detection voltage is set as a parameter, and when any cell voltage reaches the discharge control start voltage during the discharge operation, the current control means is controlled. The discharge current discharged from the battery cells that have not reached the discharge control start voltage is increased, and the cell voltages of all the battery cells are discharged. Even after reaching the voltage, in the power storage device cell voltage of one of the battery cells is characterized in that it is configured to terminate reaches the discharge operation in the discharge lower limit detection voltage.
本態様によれば、放電動作を、他の2つの閾値電圧(放電制御開始電圧、放電下限検知電圧)を設けて2段階で制御するものであるので、放電動作を過放電等の可能性を除去しつつ放電制御開始から終了までの動作を適正に行うことができる。 According to this aspect, since the discharge operation is controlled in two stages by providing the other two threshold voltages (discharge control start voltage, discharge lower limit detection voltage), it is possible to overdischarge the discharge operation. The operation from the start to the end of the discharge control can be appropriately performed while removing.
本発明の第4の態様は、第1〜第3の態様のいずれか一つに記載する蓄電装置において、前記電流制御手段は、各々がインピーダンス素子とスイッチ手段を直列接続した構成からなり前記各電池セルにそれぞれ並列に接続された複数のバイパス回路で構成され、前記制御手段は、各々が前記各電池セルのセル電圧を監視する複数の電圧監視回路の監視結果に基づき前記各スイッチ手段を開閉制御することを特徴とする蓄電装置にある。 According to a fourth aspect of the present invention, in the power storage device according to any one of the first to third aspects, each of the current control units includes a configuration in which an impedance element and a switch unit are connected in series. The control means comprises a plurality of bypass circuits respectively connected in parallel to the battery cells, and the control means opens and closes each switch means based on the monitoring results of the plurality of voltage monitoring circuits each monitoring the cell voltage of each battery cell. The power storage device is characterized by being controlled.
本態様によれば、対応する電池セルの電流をバイパスさせることで、容易かつ適正に制御することができる。 According to this aspect, it can control easily and appropriately by bypassing the current of the corresponding battery cell.
本発明の第5の態様は、複数の電池セルを直列に接続して構成される電池セルユニットを有する蓄電装置の充放電方法であって、充電時には、何れかの前記セル電圧が、満充電であることを表す満充電検知電圧よりも低い電圧として予め設定した充電制御開始電圧に到達すると、前記各電池セルに対応させて設けられ、かつ前記各電池セルに流れる充電電流を独立して制御する電流制御手段を第1の状態とすることにより前記充電制御開始電圧に達した電池セルへ供給される充電電流が小さくなるようにするとともに、全ての電池セルのセル電圧が前記充電制御開始電圧に達すると前記電流制御手段を第2の状態とすることにより小さくなった充電電流を再び大きくして充電を行い、何れかの電池セルのセル電圧が前記充電制御開始電圧よりも高い満充電検知電圧に達すると充電動作を終了させる一方、放電時には、何れかの前記セル電圧が、放電下限電圧であることを表す放電下限検知電圧よりも高い電圧として予め設定した放電制御開始電圧に到達すると、前記各電池セルに対応させて設けられ、かつ前記各電池セルに流れる放電電流を独立して制御する電流制御手段により前記放電制御開始電圧に達していない電池セルから放電される放電電流が大きくなるようにするとともに、全ての前記電池セルのセル電圧が前記放電制御開始電圧に達した後であって、何れかの前記電池セルのセル電圧が前記放電下限検知電圧に達すると放電動作を終了させることを特徴とする蓄電装置の充放電方法にある。 According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a charging / discharging method for a power storage device having a battery cell unit configured by connecting a plurality of battery cells in series, and at the time of charging, any one of the cell voltages is fully charged. When the charging control start voltage set in advance as a voltage lower than the full charge detection voltage representing that is reached, the charging current provided corresponding to each battery cell and flowing through each battery cell is independently controlled. By setting the current control means to be in the first state, the charging current supplied to the battery cell that has reached the charge control start voltage is reduced, and the cell voltages of all the battery cells are changed to the charge control start voltage. When the current control means reaches the second state, charging is performed by increasing again the charging current that has been reduced by setting the current control means to the second state, and the cell voltage of any battery cell is greater than the charging control start voltage. When a high full charge detection voltage is reached, the charging operation is terminated, and at the time of discharge, a discharge control start voltage set in advance as a voltage higher than a discharge lower limit detection voltage indicating that any of the cell voltages is a discharge lower limit voltage. The discharge discharged from the battery cells not corresponding to the discharge control start voltage by the current control means that is provided corresponding to each of the battery cells and independently controls the discharge current flowing through each of the battery cells. The current is increased, and after the cell voltages of all the battery cells have reached the discharge control start voltage, the discharge occurs when the cell voltage of any of the battery cells reaches the discharge lower limit detection voltage. The power storage device charging / discharging method is characterized by terminating the operation.
本態様によれば、充電動作においては、2つの閾値電圧(充電制御開始電圧、満充電検知電圧)を設けて充電を2段階で制御するものであるので、充電動作を過充電等の可能性を除去しつつ適正に短時間で行うことができると同時に、放電動作においては、他の2つの閾値電圧(放電制御開始電圧、放電下限検知電圧)を設けて放電を2段階で制御するものであるので、過放電等の可能性を除去しつつ放電制御開始から終了までの動作を適正に行うことができる。また、充電時においては、全ての電池セルが充電制御開始電圧に達すると電流制御手段により小さくなった充電電流を大きくするので過充電等となることを低減しつつ適正に短時間での充電動作が実現できる。 According to this aspect, in the charging operation, two threshold voltages (charging control start voltage, full charge detection voltage) are provided and charging is controlled in two stages. Therefore, the charging operation may be overcharged. In the discharge operation, the other two threshold voltages (discharge control start voltage and discharge lower limit detection voltage) are provided to control the discharge in two stages. Therefore, the operation from the start to the end of the discharge control can be appropriately performed while eliminating the possibility of overdischarge or the like. In addition, when charging, when all the battery cells reach the charge control start voltage, the charge current reduced by the current control means is increased, so that overcharge and the like are reduced and charging operation is performed in a short time appropriately. Can be realized.
本発明の第6の態様は、複数の電池セルを直列に接続して構成される電池セルユニットを有する蓄電装置の充電方法であって、何れかの前記セル電圧が、満充電検知電圧よりも低い電圧として予め設定した充電制御開始電圧に到達すると、前記各電池セルに対応させて設けられ、かつ前記各電池セルに流れる充電電流を独立して制御する電流制御手段を第1の状態にすることにより前記充電制御開始電圧に達した電池セルについて供給される充電電流を小さくした状態で充電を続けるとともに、全ての電池セルのセル電圧が前記充電制御開始電圧に達すると前記電流制御手段を第2の状態にすることにより小さくなった充電電流を再び大きくして充電を行い、何れかの電池セルのセル電圧が前記充電制御開始電圧よりも高い満充電検知電圧に達すると充電動作を終了させることを特徴とする蓄電装置の充電方法にある。 A sixth aspect of the present invention is a method of charging a power storage device having a battery cell unit configured by connecting a plurality of battery cells in series, wherein any one of the cell voltages is higher than a full charge detection voltage. When the charging control start voltage preset as a low voltage is reached, the current control means provided in correspondence with each battery cell and independently controlling the charging current flowing through each battery cell is set to the first state. Thus , charging is continued in a state where the charging current supplied to the battery cell that has reached the charge control start voltage is reduced, and the current control means is switched on when the cell voltages of all the battery cells reach the charge control start voltage. The charging current which has been reduced by changing to the state of 2 is increased again to perform charging, and the cell voltage of any battery cell is set to a full charge detection voltage higher than the charging control start voltage. Then in the charging method of the power storage device, characterized in that to terminate the charging operation.
本態様によれば、充電動作を、2つの閾値電圧(充電制御開始電圧、満充電検知電圧)を設けて充電を2段階で制御するものであるので、過充電動作を過充電等の可能性を除去しつつ適正に短時間で行うことができる。特に、全ての電池セルが充電制御開始電圧に達すると電流制御手段により小さくなった充電電流を大きくするので過充電等となることを低減しつつ適正に短時間での充電動作が実現できる。 According to this aspect, since the charging operation is controlled in two stages by providing two threshold voltages (charging control start voltage, full charge detection voltage), the overcharging operation may be overcharged. It can be performed in a short time appropriately while removing. In particular, when all the battery cells reach the charging control start voltage, the charging current reduced by the current control means is increased, so that it is possible to appropriately perform a charging operation in a short time while reducing overcharging.
本発明の第7の態様は、複数の電池セルを直列に接続して構成される電池セルユニットを有する蓄電装置の放電方法であって、何れかの前記セル電圧が、放電下限検知電圧よりも高い電圧として予め設定した放電制御開始電圧に到達すると、前記各電池セルに対応させて設けられ、かつ前記各電池セルに流れる放電電流を独立して制御する電流制御手段により前記放電制御開始電圧に達していない電池セルから放電される放電電流が大きくなるようにするとともに、全ての前記電池セルのセル電圧が前記放電制御開始電圧に達した後であって、何れかの前記電池セルのセル電圧が前記放電下限検知電圧に達すると放電動作を終了させることを特徴とする蓄電装置の放電方法にある。 A seventh aspect of the present invention is a method of discharging a power storage device having a battery cell unit configured by connecting a plurality of battery cells in series, wherein any one of the cell voltages is higher than a discharge lower limit detection voltage. When the discharge control start voltage preset as a high voltage is reached, the discharge control start voltage is set to the discharge control start voltage by current control means provided in correspondence with each battery cell and independently controlling the discharge current flowing through each battery cell. The discharge current discharged from the battery cell that has not reached is increased, and after the cell voltages of all the battery cells have reached the discharge control start voltage, the cell voltage of any of the battery cells In the method for discharging a power storage device, the discharge operation is terminated when the discharge lower limit detection voltage is reached.
本態様によれば、放電動作を、他の2つの閾値電圧(放電制御開始電圧、放電下限検知電圧)を設けて2段階で制御するものであるので、放電動作を過放電等の可能性を除去しつつ放電制御開始から終了までの動作を適正に行うことができる。 According to this aspect, since the discharge operation is controlled in two stages by providing the other two threshold voltages (discharge control start voltage, discharge lower limit detection voltage), it is possible to overdischarge the discharge operation. The operation from the start to the end of the discharge control can be appropriately performed while removing.
本発明によれば、充電時あるいは放電時にそれぞれ2段階の閾値、すなわち充電制御開始電圧と満充電検知電圧および/または放電制御開始電圧と放電下限検知電圧を設定して各閾値毎に電池セルユニットを構成する各電池セルの充電電流および/または放電電流を制御することができる。この結果、複雑な制御となることなく過充電や過放電を生起しないように適格に制御するとともに、電池セル間での充電状態・放電状態を均等化することをより所定の充放電を迅速に実行させることができる。 According to the present invention, the battery cell unit is set for each threshold value by setting two threshold levels at the time of charging or discharging, that is, a charge control start voltage and a full charge detection voltage and / or a discharge control start voltage and a discharge lower limit detection voltage. The charging current and / or discharging current of each battery cell constituting the can be controlled. As a result, appropriate control is performed so that overcharge and overdischarge do not occur without complicated control, and charge / discharge states between battery cells can be equalized more quickly. Can be executed.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は本発明の実施の形態に係る蓄電装置を示すブロック線図である。同図に示すように、蓄電装置Iは、直列接続された複数の電池セル10A〜10E(複数(本形態では5個)の電池セル10A〜10Eをまとめて電池セルユニット10と称する)と、各々が、インピーダンス素子20A〜20Eの1つとスイッチ30A〜30Eの1つが直列接続した構成からなり電池セルユニット10の各電池セル10A〜10Eの対応する1つにそれぞれ並列に接続された複数のバイパス回路で構成される電流制御手段と、充電の進行に伴い上昇するとともに放電の進行に伴い減少する各電池セル10A〜10Eのセル電圧を監視し、この監視結果により、予め設定された満充電検知電圧、充電制御開始電圧、放電制御開始電圧または放電下限検知電圧に基づきスイッチ30A〜30Eをそれぞれ開閉制御することで電池セルユニット10の充放電動作を制御する制御手段1とを有している。
FIG. 1 is a block diagram showing a power storage device according to an embodiment of the present invention. As shown in the figure, the power storage device I includes a plurality of
ここで、制御手段1は、電池セルユニット10への充電時には、電池セル10A〜10Eのうちセル電圧が満充電検知電圧より低い充電制御開始電圧に到達した電池セルに対してはスイッチ30A〜30Eのうち対応するスイッチを閉状態にすることによりバイパス回路を動作させて電池セル10A〜10Eのうち対応する電池セルへ供給される充電電流の量を小さくする。全ての電池セル10A〜10Eのセル電圧が充電制御開始電圧に達すると全てのスイッチ30A〜30Eを開状態にすることによりバイパス回路の動作を停止させて小さくなった充電電流を再び大きくして充電を行わせる。かくして、いずれかの電池セル10A〜10Eのセル電圧が満充電検知電圧に達すると充電を終了する。このときの充電電流は充電用電源100から供給される。
Here, at the time of charging the
一方、電池セルユニット10からの放電時には、セル電圧が放電下限検出電圧より高い放電制御開始電圧に電池セル10A〜10Eの何れかが到達すると、電池セル10A〜10Eのうち放電制御開始電圧に到達した電池セルに関してはスイッチ30A〜30Eのうちの対応するものを開状態、それ以外の電池セルのスイッチを閉状態とすることにより、電池セル10A〜10Eのうちバイパス回路を動作させて放電制御開始電圧に到達していない電池セルからの放電電流の量を増加させる。全ての電池セル10A〜10Eのセル電圧が放電制御開始電圧に達すると全てのスイッチ30A〜30Eを開状態にしてバイパス回路の動作を停止することにより全ての電池セル10A〜10Eでの放電を行わせる。かくして、いずれかの電池セル10A〜10Eのセル電圧が放電下限検知電圧に達すると放電を終了させる。このときの放電電流は負荷110に供給される。
On the other hand, at the time of discharging from the
かかる一連の制御、特にスイッチ30A〜30Eの制御を行う本形態における制御手段1は、電圧監視回路40A,40B,40C,40D,40E、格納回路50、記憶回路60、一致検出回路70、制御装置80、充電/放電終了検出回路90およびスイッチ制御回路95A,95B,95C,95D,95Eを有している。ここで、電圧監視回路40A〜40Eは、充電が進むにつれて上昇し、放電が進むにつれて減少する各電池セル10A〜10Eのセル電圧を監視し、その監視結果に応じてスイッチ30A〜30Eをそれぞれ開閉制御する信号を出力する。格納回路50は電圧監視回路40A〜40Eにおいてセル電圧との比較に用いられる設定電圧に相当するデータを格納する。記憶回路60は、格納回路50に格納するためのデータを記憶し、制御装置80からの出力指示に基づき所定のデータを出力するRAM(Random Access Memory)やROM(Read Only Memory)のようなメモリ等で構成される。一致検出回路70は電圧監視回路40A〜40Eの出力信号を入力する論理積ゲートである。充電/放電終了検出回路90は電圧監視回路40A〜40Eの出力信号を入力する論理和ゲートである。制御装置80は、一致検出回路70の出力を受け、この出力等に基づき記憶回路60へ格納回路50に格納すべきデータを出力する出力指示の信号を送出するとともに、充電/放電終了検出回路90の出力を受け、充電や放電の終了処理を行う等の制御を行う。スイッチ制御回路95A〜95Eの各々は、制御装置80からの制御信号に応じてそれぞれスイッチ30A〜30Eの対応する1つに対する開閉制御を行う信号を出力する。
The control means 1 in the present embodiment for performing such a series of control, particularly control of the
かかる制御手段1における充放電動作時の具体的な制御は図2および図3に示すような態様で行われる。図2は充電動作を説明する動作フローチャート、図3は放電動作を説明する動作フローチャートを示す。また、充電時には充電用電源100から充電電流が電池セルユニット10へ供給され、充電開始時点ではスイッチ30A〜30Eがいずれも開状態(オフ状態とも称する)とされている。一方、放電時には電池セルユニット10から放電電流が負荷110へ供給され、放電開始時点ではスイッチ30A〜30Eがいずれも開状態(オフ状態とも称する)とされている。
Specific control during the charging / discharging operation of the control means 1 is performed in a manner as shown in FIGS. FIG. 2 is an operation flowchart for explaining the charging operation, and FIG. 3 is an operation flowchart for explaining the discharging operation. Further, at the time of charging, a charging current is supplied from the charging
<充電動作時の制御>
1)制御装置80が、図示されていない操作部からの充電指示や電池セル10A〜10Eの充電状態(SOC)が設定下限(例えば、SOCが30%以下)に到達した等の任意の条件を満たした時点における自動処理によって、蓄電装置Iが充電状態となったことを認識するとことで充電処理が開始される(S101参照)。このとき、制御装置80は、充電時におけるセル電圧の監視に用いられる設定電圧に相当するデータを記憶回路60から読み出して出力させる出力指示信号を発生する。充電時における設定電圧には、満充電になったことを検知するための満充電検知電圧と、満充電検知電圧より低い充電制御開始電圧とがある。ここで、記憶回路60には満充電検知電圧値と充電制御開始電圧値のそれぞれに相当するデータが格納されている。充電時は制御装置80からの出力指示信号により、まず充電制御開始電圧値に相当するデータが記憶回路60から読み出されて出力されることにより、充電制御開始電圧値に相当するデータが格納回路50に格納される。
<Control during charging operation>
1) The
2)格納回路50に格納されたデータが電圧監視回路40A〜40Eに送出される(S102参照)。
2) The data stored in the
3)電圧監視回路40A〜40Eがそれぞれ対象の電池セル10A〜10Eのセル電圧を監視するための計測を行う(S103参照)。
3) The
4)電圧監視回路40A〜40Eは、計測したセル電圧を、ディジタルデータとして格納回路50から送られてくる充電制御開始電圧値に相当するデータと比較する。かかる比較の結果、電圧監視回路40A〜40Eはそれぞれ、自身が監視する電池セル10A〜10Eの何れかが充電制御開始電圧に到達したか否かの判断結果を表す信号を出力する(S104参照)。例えば、電圧監視回路40Cが、監視対象の電池セル10Cのセル電圧が充電制御開始電圧に到達したと判断した場合、電圧監視回路40Cは、例えばハイレベル(5Vレベル)の信号を出力し、それ以外の電圧監視回路40A,40B,40D,40Eはローレベル(0Vレベル)の信号を出力する。
4) The
5)電池セル10A〜10Eの全てのセル電圧が充電制御開始電圧に到達したか否かを一致検出回路70により判断する(S105参照)。
5) The
6)電池セル10A〜10Eのいずれかが充電制御開始電圧に到達した時には、充電/放電終了検出回路90はハイレベルの信号を制御装置80へ出力する。また、電池セル10A〜10Eの全てのセル電圧が充電制御開始電圧に到達していない場合には、一致検出回路70がローレベルの信号を制御装置80に出力する。この結果、制御装置80は一致検出回路70と充電/放電終了検出回路90との出力信号に基づき、スイッチ制御回路95A〜95Eに対して電圧監視回路40A〜40Eからの出力に応じてスイッチ30A〜30Eの開閉を制御するための制御信号を出力する。スイッチ制御回路95A〜95Eは制御装置80からの指示に応じて、対応する電圧監視回路40A〜40Eからの出力に基づくスイッチ制御信号を出力する。電圧監視回路40A〜40Eからの出力の何れかが、電池セル10A〜10Eの何れかのセル電圧が充電制御開始電圧に到達していることを指示するものであった場合は、その電池セル10A〜10Eに流れる充電電流が小さくなるようにするため、本実施例ではその電池セルに並列接続されたバイパス回路のスイッチを閉状態(オン状態)とし、それ以外の電池セルに並列接続されたバイパス回路のスイッチを開状態(オフ状態)のままとする(S106参照)。
6) When any one of the
例えば、電池セル10Cのセル電圧が充電制御開始電圧に到達した場合は、充電制御開始電圧に到達したと判断された電池セル10Cに対応するスイッチ制御回路95Cからはスイッチ30Cを閉状態(オン状態)とする信号を出力し、充電制御開始電圧に到達していない電池セル10A,10B,10D,10Eに対応するスイッチ制御回路95A,95B,95D,95Eはそれぞれ対応するスイッチ30A,30B,30D,30Eを開状態(オフ状態)のままとする信号を出力する。
For example, when the cell voltage of the battery cell 10C reaches the charge control start voltage, the
この結果、スイッチ30Cを閉状態とすることでインピーダンス素子20Cとスイッチ30Cで構成されるバイパス回路が有効となるので、電池セル10Cに供給されていた充電電流はバイパス回路にも流れることとなり、電池セル10Cに供給されていた充電電流の量は低減される。充電が進行して、電池セル10A,10B,10D,10Eのセル電圧が充電制御開始電圧に到達する毎に、その対象の電池セル10A,10B,10D,10Eのバイパス回路を有効とするために対象のスイッチ30A,30B,30D,30Eを閉状態とする。
As a result, since the bypass circuit composed of the impedance element 20C and the
7)かかる制御の結果、電池セル10A〜10Eの全てのセル電圧が充電制御開始電圧に到達したことが一致検出回路70で検出された場合には、制御装置80に一致検出した旨の信号として、本形態ではハイレベルの信号を送る。この結果、制御装置80はその信号に応じて、充電時における次の設定電圧である満充電検知電圧値に相当するデータを格納回路50へ格納するように記憶回路60へ指示する。かくして、記憶回路60からは、満充電検知電圧値に相当するデータが読み出されて格納回路50へ出力されることで、満充電検知電圧値に相当するデータが格納回路50に格納される。格納回路50に格納されたデータは、各電圧監視回路40A〜40Eへ送られるとともに、制御装置80はスイッチ30A〜30Eを全て開状態に戻すようにスイッチ制御回路95A〜95Eに指示する(S107参照)。スイッチ30A〜30Eを開状態(オフ状態)とすることに伴い、一致検出回路70の出力もローレベルの信号に戻り、充電/放電終了検出回路90の出力もローレベルの信号に戻ることとなる。
7) As a result of such control, when the
8)この後、電圧監視回路40A〜40Eの各々は対象の電池セル10A〜10Eのセル電圧を監視するための所定の計測を行い、計測したセル電圧をディジタルデータ化して格納回路50から送られてくる満充電検知電圧値に相当するデータと比較する(S108参照)。
8) Thereafter, each of the
9)S108における電圧監視回路での比較の結果、電圧監視回路40A〜40Eにより電池セル10A〜10Eのうちの何れかのセル電圧が満充電検知電圧に到達したと判断されたことで充電/放電終了検出回路90からの出力信号がハイレベルになることに応じて制御装置80が充電を終了するための処理を行う(S109参照)。
9) As a result of the comparison by the voltage monitoring circuit in S108, the
以上、詳述したように、本形態に係る蓄電装置Iにおいては、2つの閾値電圧(充電制御開始電圧、満充電検知電圧)を設けて充電を2段階で制御するものとしている。特に、全ての電池セルのセル電圧が充電制御開始電圧に達した場合にはバイパス回路を構成するスイッチ30A〜30Eを一旦全て開状態に戻してバイパス回路を無効化して満充電検知電圧に到達するまで充電を行うようにしている。このように、満充電検知電圧に到達するまでの充電電流を再び大きくした電流値で行うので、バイパス制御している時間を短縮でき、バイパスにより消費される電力を低減することが期待できる。
As described above in detail, in the power storage device I according to the present embodiment, two threshold voltages (a charge control start voltage and a full charge detection voltage) are provided to control charging in two stages. In particular, when the cell voltages of all the battery cells reach the charging control start voltage, all the
また、充電制御開始電圧から満充電検知電圧までの充電の時間を短縮することができる。この結果、過充電となることを抑制し、効率的な充電を実現することが可能となる。 In addition, the charging time from the charging control start voltage to the full charge detection voltage can be shortened. As a result, it is possible to suppress overcharging and realize efficient charging.
<放電動作時の制御>
1)制御装置80が、図示されていない操作部からの放電指示や負荷110の接続を認識したことによる自動処理によって、蓄電装置Iが放電状態となったことを認識することで放電処理が開始される(S201参照)。このとき、制御装置80は、放電時におけるセル電圧の監視に用いられる設定電圧に相当するデータを記憶回路60から読み出して出力させる出力指示信号を発生する。放電時における設定電圧には、放電下限になったことを検知するための放電下限検知電圧と、放電下限検知電圧より高い放電制御開始電圧とがある。ここで、記憶回路60には放電下限検知電圧値と放電制御開始電圧値のそれぞれに相当するデータが格納されている。放電時は制御装置80からの出力指示信号により、まず放電制御開始電圧値に相当するデータが記憶回路60から読み出されて出力されることにより、放電制御開始電圧値に相当するデータが格納回路50に格納される。
<Control during discharge operation>
1) The discharge process starts when the
2)格納回路50に格納されたデータが電圧監視回路40A〜40Eに送出される(S202参照)。
2) The data stored in the
3)電圧監視回路40A〜40Eがそれぞれ対象の電池セル10A〜10Eのセル電圧を監視するための計測を行う(S203参照)。
3) The
4)電圧監視回路40A〜40Eは、計測したセル電圧を、ディジタルデータとして格納回路50から送られてくる放電制御開始電圧値に相当するデータと比較する。かかる比較の結果、電圧監視回路40A〜40Eはそれぞれ、自身が監視する電池セル10A〜10Eの何れかが放電制御開始電圧に到達したか否かの判断結果を表す信号を出力する(S204参照)。例えば、電圧監視回路40Cが、監視対象の電池セル10Cのセル電圧が放電制御開始電圧に到達したと判断した場合、電圧監視回路40Cは、例えばハイレベルの信号を出力し、それ以外の電圧監視回路40A,40B,40D,40Eはローレベルの信号を出力する。
4) The
5)電池セル10A〜10Eの全てのセル電圧が放電制御開始電圧に到達したか否かを一致検出回路70により判断する(S205参照)。
5) The
6)電池セル10A〜10Eのいずれかが放電制御開始電圧に到達した時には、充電/放電終了検出回路90はハイレベルの信号を制御装置80へ出力する。また、電池セル10A〜10Eの全てのセル電圧が放電制御開始電圧に到達していない場合には、一致検出回路70がローレベルの信号を制御装置80に出力する。この結果、制御装置80は一致検出回路70と充電/放電終了検出回路90との出力信号に基づき、スイッチ制御回路95A〜95Eに対して電圧監視回路40A〜40Eからの出力に応じてスイッチ30A〜30Eの開閉を制御するための制御信号を出力する。スイッチ制御回路95A〜95Eは制御装置80からの指示に応じて、対応する電圧監視回路40A〜40Eからの出力に基づくスイッチ制御信号を出力する。電圧監視回路40A〜40Eからの出力の何れかが、電池セル10A〜10Eの何れかのセル電圧が充電制御開始電圧に到達していることを指示するものであった場合は、その電池セル10A〜10Eに流れる充電電流が小さくなるようにするため、本実施例ではその電池セルに並列接続されたバイパス回路のスイッチを開状態(オフ状態)のままとし、それ以外の電池セルに並列接続されたバイパス回路のスイッチを閉状態(オン状態)とする(S206参照)。
6) When any of the
例えば、電池セル10Cのセル電圧が放電制御開始電圧に到達した場合は、放電制御開始電圧に到達したと判断された電池セル10Cに対応するスイッチ制御回路95Cからはスイッチ30Cを開状態(オフ状態)のままとする信号を出力し、放電制御開始電圧に到達していない電池セル10A,10B,10D,10Eに対応するスイッチ制御回路95A,95B,95D,95Eはそれぞれ対応するスイッチ30A,30B,30D,30Eを閉状態(オン状態)とする信号を出力する。
For example, when the cell voltage of the battery cell 10C reaches the discharge control start voltage, the
この結果、スイッチ30A,30B,30D,30Eを閉状態とすることでインピーダンス素子20A,20B,20D,20Eとスイッチ30A,30B,30D,30Eで構成されるバイパス回路が有効となって閉ループが形成されるので、充電制御開始電圧に達していない電池セル10A,10B,10D,10Eに対する放電電流量が増加されることとなる。放電が進行して、電池セル10A,10B,10D,10Eのセル電圧が放電制御開始電圧に到達する毎に、その対象の電池セル10A,10B,10D,10Eのバイパス回路を無効とするために対象のスイッチ30A,30B,30D,30Eを開状態とする。
As a result, by closing the
7)かかる制御の結果、電池セル10A〜10Eの全てのセル電圧が放電制御開始電圧に到達したことが一致検出回路70で検出された場合には、制御装置80に一致検出した旨の信号として、本形態ではハイレベルの信号を送る。この結果、制御装置80はその信号に応じて、放電時における次の設定電圧である放電下限検知電圧値に相当するデータを格納回路50へ格納するように記憶回路60へ指示する。かくして、記憶回路60からは、放電下限検知電圧値に相当するデータが読み出されて格納回路50へ出力されることで、放電下限検知電圧値に相当するデータが格納回路50に格納される。格納回路50に格納されたデータは各電圧監視回路40A〜40Eへ送られる(S207参照)。
7) As a result of such control, when the
8)この後、電圧監視回路40A〜40Eの各々は対象の電池セル10A〜10Eのセル電圧を監視するための所定の計測を行い、計測したセル電圧をディジタルデータ化して格納回路50から送られてくる放電下限検知電圧値に相当するデータと比較する(S208参照)。
8) Thereafter, each of the
9)S208における電圧監視回路での比較の結果、電圧監視回路40A〜40Eにより電池セル10A〜10Eのうちの何れかのセル電圧がさらに低下して放電下限検知電圧に到達したと判断されたことで充電/放電終了検出回路90からの出力信号がハイレベルになることに応じて制御装置80が放電を終了するための処理を行う(S209参照)。
9) As a result of comparison in the voltage monitoring circuit in S208, it is determined by the
以上、詳述したように、本形態に係る蓄電装置Iにおいては、2つの閾値電圧(放電制御開始電圧、放電下限検知電圧)を設けて放電を2段階で制御するものとしている。特に、いずれか1つの電池セル10A〜10Eが放電制御開始電圧に到達すると、その電池セル10A〜10E以外の電池セル10A〜10Eに並列配置するバイパス回路を構成するスイッチ30A〜30Eを全て閉状態とするものとし、放電制御開始電圧に到達する毎にその電池セル10A〜10Eのスイッチ30A〜30Eを開状態としていった後に、全ての電池セル10A〜10Eが放電制御開始電圧に到達した後にはスイッチ30A〜30Eが開状態で各電池セル10A〜10Eに対して放電下限検知電圧に到達するまで放電を行うようにしている。このように、全ての電池セルに対し、放電下限検知電圧に到達するまでの放電電流をバイパス回路を無効にした状態での電流値で行うので、バイパス制御している時間を短縮でき、バイパスにより消費される電力を低減することが期待できる。
As described above in detail, in the power storage device I according to the present embodiment, two threshold voltages (discharge control start voltage, discharge lower limit detection voltage) are provided to control discharge in two stages. In particular, when any one of the
また、放電制御開始電圧から放電下限検知電圧までの充電の時間を短くすることもできる。この結果、過放電となることを抑制し、効率的な放電を実現することが可能となる。 In addition, the charging time from the discharge control start voltage to the discharge lower limit detection voltage can be shortened. As a result, overdischarge can be suppressed and efficient discharge can be realized.
なお、本発明は上述した実施の形態に示すものに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更可能である。 In addition, this invention is not limited to what is shown to embodiment mentioned above, It can change in the range which does not deviate from the meaning of this invention.
例えば、本発明における制御装置は、満充電検知電圧および該満充電検知電圧よりも低い充電制御開始電圧で上述の如く各電流制御手段を動作させるか、または放電下限検知電圧および該放電下限検知電圧よりも高い放電制御開始電圧で上述の如く各電流制御手段を動作させるような構成となっていれば本発明の技術思想に含まれる。そこで、記憶回路60や格納回路50を用いる代わりに、満充電検知電圧および該満充電検知電圧よりも低い充電制御開始電圧をパラメータとして各電流制御手段に持たせて上述の如く各電流制御手段を動作させるか、または放電下限検知電圧および該放電下限検知電圧よりも高い放電制御開始電圧をパラメータとして各電流制御手段に持たせて上述の如く各電流制御手段を動作させるような構成とすることもできる。
For example, the control device according to the present invention operates each current control unit as described above with a full charge detection voltage and a charge control start voltage lower than the full charge detection voltage, or discharge lower limit detection voltage and discharge lower limit detection voltage. A configuration in which each current control means is operated as described above at a higher discharge control start voltage is included in the technical idea of the present invention. Therefore, instead of using the memory circuit 60 or the
また、電流制御手段を、直列接続されたインピーダンス素子20A〜20Eとスイッチ30A〜30Eを直列に接続してなるバイパス回路に限定する必要もない。上記実施の形態とすれば簡易な回路構成で実現することが可能であるが、各電池セル10A〜10Eに対応させて設けられ、各電池セル10A〜10Eに流れる充電電流または放電電流を独立して制御することができるような構成となっていれば本発明に対して適用可能である。また、直列に接続されて電池セルユニット10を構成する電池セル10A〜10Eの数は、当然任意である。
Further, it is not necessary to limit the current control means to a bypass circuit formed by connecting
さらに、一致検出回路70、充電/放電終了検出回路90は前述の構成に限るものではなく、一致検出回路70は否定論理和ゲートとしてもよく、充電/放電終了検出回路90は否定論理積ゲートであってもよい。このように、同様な機能を奏するものであれば、一致検出回路70や充電/放電終了検出回路90を他の構成とすることを妨げるものではない。
Further, the
本発明は直流電源としての蓄電装置を製造販売するとともに、これを利用した電源システムを構築する産業分野において有効に利用することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be effectively used in an industrial field in which a power storage device as a DC power supply is manufactured and sold and a power supply system using the power storage device is constructed.
I 蓄電装置
1 制御手段
10 電池セルユニット
10A〜10E 電池セル
20A〜20E インピーダンス素子
30A〜30E スイッチ
100 充電用電源
110 負荷
I Power storage device 1 Control means 10
Claims (7)
前記複数の電池セルに対応させて設けられ、前記各電池セルに流れる充放電電流を独立して制御する電流制御手段と、
前記各電池セルのセル電圧に基づき前記電流制御手段を介して前記各電池セルに流れる充放電電流を制御する制御手段とを有するとともに、
前記制御手段は、満充電検知電圧、該満充電検知電圧よりも低い充電制御開始電圧、放電下限検知電圧および該放電下限検知電圧よりも高い放電制御開始電圧がパラメータとして設定されており、充電動作時には、何れかの前記セル電圧が前記充電制御開始電圧に到達すると、前記電流制御手段を第1の状態にすることにより前記充電制御開始電圧に達した電池セルへ供給される充電電流が小さくなるようにするとともに、全ての電池セルのセル電圧が充電制御開始電圧に達すると前記電流制御手段を第2の状態にして小さくなった充電電流を再び大きくして充電を行い、何れかの電池セルのセル電圧が満充電検知電圧に達すると充電動作を終了させる一方、放電動作時には、何れかのセル電圧が前記放電制御開始電圧に到達すると、前記電流制御手段により前記放電制御開始電圧に達していない電池セルから放電される放電電流が大きくなるようにするとともに、全ての前記電池セルのセル電圧が放電制御開始電圧に達した後であって、何れかの前記電池セルのセル電圧が前記放電下限検知電圧に達すると放電動作を終了させるように構成されていることを特徴とする蓄電装置。 A battery cell unit configured by connecting a plurality of battery cells in series;
Current control means provided to correspond to the plurality of battery cells, and independently controlling charge and discharge currents flowing through the battery cells;
Control means for controlling the charge / discharge current flowing through each battery cell via the current control means based on the cell voltage of each battery cell;
The control means has a full charge detection voltage, a charge control start voltage lower than the full charge detection voltage, a discharge lower limit detection voltage and a discharge control start voltage higher than the discharge lower limit detection voltage as parameters, and charging operation Sometimes, when any of the cell voltages reaches the charge control start voltage, the charge current supplied to the battery cell that has reached the charge control start voltage is reduced by setting the current control means to the first state. In addition, when the cell voltages of all the battery cells reach the charge control start voltage, the current control means is set to the second state to charge the reduced charge current again and charge any battery cell. When the cell voltage reaches the full charge detection voltage, the charging operation is terminated, while during the discharging operation, when any cell voltage reaches the discharge control start voltage, The discharge current discharged from the battery cells that have not reached the discharge control start voltage by the control means is increased, and after the cell voltages of all the battery cells have reached the discharge control start voltage, The battery device is configured to terminate the discharge operation when the cell voltage of the battery cell reaches the discharge lower limit detection voltage.
前記複数の電池セルに対応させて設けられ、前記各電池セルに流れる充電電流を独立して制御する電流制御手段と、
前記各電池セルのセル電圧に基づき前記電流制御手段を介して前記各電池セルに流れる充電電流を制御する制御手段とを有するとともに、
前記制御手段は、満充電検知電圧および該満充電検知電圧よりも低い充電制御開始電圧がパラメータとして設定されており、充電動作時には、何れかの前記セル電圧が前記充電制御開始電圧に到達すると、前記電流制御手段を第1の状態にすることにより前記充電制御開始電圧に達した電池セルについて供給される充電電流を小さくした状態で充電を続けるとともに、全ての電池セルのセル電圧が充電制御開始電圧に達すると前記電流制御手段を第2の状態にして小さくなった充電電流を再び大きくして充電を行い、何れかの電池セルのセル電圧が満充電検知電圧に達すると充電動作を終了させるように構成されていることを特徴とする蓄電装置。 A battery cell unit configured by connecting a plurality of battery cells in series;
Current control means provided to correspond to the plurality of battery cells and independently controlling a charging current flowing through each of the battery cells;
Control means for controlling the charging current flowing through each battery cell via the current control means based on the cell voltage of each battery cell, and
In the control means, a full charge detection voltage and a charge control start voltage lower than the full charge detection voltage are set as parameters, and when any of the cell voltages reaches the charge control start voltage during a charging operation, The charging is continued with the charging current supplied to the battery cell that has reached the charging control start voltage being reduced by setting the current control means to the first state, and the cell voltages of all the battery cells start charging control. When the voltage is reached, the current control means is set to the second state to charge the reduced charging current again, and charging is completed. When the cell voltage of any battery cell reaches the full charge detection voltage, the charging operation is terminated. It is comprised as follows. The electrical storage apparatus characterized by the above-mentioned.
前記複数の電池セルに対応させて設けられ、前記各電池セルに流れる放電電流を独立して制御する電流制御手段と、
前記各電池セルのセル電圧に基づき前記電流制御手段を介して前記各電池セルに流れる放電電流を制御する制御手段とを有するとともに、
前記制御手段は、放電下限検知電圧および該放電下限検知電圧よりも高い放電制御開始電圧がパラメータとして設定されており、放電動作時には、何れかのセル電圧が前記放電制御開始電圧に到達すると、前記電流制御手段を制御することにより前記放電制御開始電圧に達していない電池セルから放電される放電電流が大きくなるようにするとともに、全ての前記電池セルのセル電圧が放電制御開始電圧に達した後であって、何れかの前記電池セルのセル電圧が前記放電下限検知電圧に達すると放電動作を終了させるように構成されていることを特徴とする蓄電装置。 A battery cell unit configured by connecting a plurality of battery cells in series;
Current control means provided to correspond to the plurality of battery cells and independently controlling a discharge current flowing through each of the battery cells;
Control means for controlling the discharge current flowing through each battery cell via the current control means based on the cell voltage of each battery cell, and
In the control means, a discharge lower limit detection voltage and a discharge control start voltage higher than the discharge lower limit detection voltage are set as parameters, and when any cell voltage reaches the discharge control start voltage during the discharge operation, After controlling the current control means to increase the discharge current discharged from the battery cells that have not reached the discharge control start voltage, and after the cell voltages of all the battery cells have reached the discharge control start voltage The power storage device is configured to terminate the discharge operation when the cell voltage of any one of the battery cells reaches the discharge lower limit detection voltage.
前記電流制御手段は、各々がインピーダンス素子とスイッチ手段を直列接続した構成からなり前記各電池セルにそれぞれ並列に接続された複数のバイパス回路で構成され、
前記制御手段は、各々が前記各電池セルのセル電圧を監視する複数の電圧監視回路の監視結果に基づき前記各スイッチ手段を開閉制御することを特徴とする蓄電装置。 In the electrical storage apparatus as described in any one of Claims 1-3,
The current control means is composed of a plurality of bypass circuits each having a configuration in which an impedance element and a switch means are connected in series and connected in parallel to the battery cells, respectively.
The power storage device according to claim 1, wherein the control means controls opening and closing of the switch means based on monitoring results of a plurality of voltage monitoring circuits that monitor cell voltages of the battery cells.
充電時には、何れかの前記セル電圧が、満充電であることを表す満充電検知電圧よりも低い電圧として予め設定した充電制御開始電圧に到達すると、前記各電池セルに対応させて設けられ、かつ前記各電池セルに流れる充電電流を独立して制御する電流制御手段を第1の状態にすることにより前記充電制御開始電圧に達した電池セルへ供給される充電電流が小さくなるようにするとともに、全ての電池セルのセル電圧が前記充電制御開始電圧に達すると前記電流制御手段を第2の状態とすることにより小さくなった充電電流を再び大きくして充電を行い、何れかの電池セルのセル電圧が前記充電制御開始電圧よりも高い満充電検知電圧に達すると充電動作を終了させる一方、
放電時には、何れかの前記セル電圧が、放電下限電圧であることを表す放電下限検知電圧よりも高い電圧として予め設定した放電制御開始電圧に到達すると、前記各電池セルに対応させて設けられ、かつ前記各電池セルに流れる放電電流を独立して制御する電流制御手段により前記放電制御開始電圧に達していない電池セルから放電される放電電流が大きくなるようにするとともに、全ての前記電池セルのセル電圧が前記放電制御開始電圧に達した後であって、何れかの前記電池セルのセル電圧が前記放電下限検知電圧に達すると放電動作を終了させることを特徴とする蓄電装置の充放電方法。 A method of charging and discharging a power storage device having a battery cell unit configured by connecting a plurality of battery cells in series,
At the time of charging, when any one of the cell voltages reaches a charge control start voltage set in advance as a voltage lower than a full charge detection voltage indicating full charge, provided corresponding to each battery cell, and The charging current supplied to the battery cell that has reached the charging control start voltage is reduced by setting the current control means for independently controlling the charging current flowing through each battery cell to the first state, and When the cell voltages of all the battery cells reach the charge control start voltage, the current control means is set to the second state to recharge the reduced charge current again and charge any one of the battery cells. While the voltage reaches a full charge detection voltage higher than the charge control start voltage, the charging operation is terminated,
At the time of discharge, when any one of the cell voltages reaches a discharge control start voltage preset as a voltage higher than a discharge lower limit detection voltage indicating that it is a discharge lower limit voltage, it is provided corresponding to each battery cell, And the discharge current discharged from the battery cell that has not reached the discharge control start voltage is increased by the current control means for independently controlling the discharge current flowing through each battery cell, and all the battery cells A charging / discharging method for a power storage device, wherein after the cell voltage reaches the discharge control start voltage and the cell voltage of any one of the battery cells reaches the discharge lower limit detection voltage, the discharge operation is terminated. .
何れかの前記セル電圧が、満充電検知電圧よりも低い電圧として予め設定した充電制御開始電圧に到達すると、前記各電池セルに対応させて設けられ、かつ前記各電池セルに流れる充電電流を独立して制御する電流制御手段を第1の状態にすることにより前記充電制御開始電圧に達した電池セルについて供給される充電電流を小さくした状態で充電を続けるとともに、全ての電池セルのセル電圧が前記充電制御開始電圧に達すると前記電流制御手段を第2の状態にすることにより小さくなった充電電流を再び大きくして充電を行い、何れかの電池セルのセル電圧が前記充電制御開始電圧よりも高い満充電検知電圧に達すると充電動作を終了させることを特徴とする蓄電装置の充電方法。 A method for charging a power storage device having a battery cell unit configured by connecting a plurality of battery cells in series,
When any one of the cell voltages reaches a charge control start voltage set in advance as a voltage lower than the full charge detection voltage, a charging current provided corresponding to each battery cell and flowing through each battery cell is independently generated. In the first state of the current control means to be controlled , charging is continued in a state where the charging current supplied to the battery cell that has reached the charging control start voltage is reduced, and the cell voltages of all the battery cells are When the charge control start voltage is reached, charging is performed by increasing again the charge current that has been reduced by setting the current control means to the second state, and the cell voltage of any battery cell is greater than the charge control start voltage. A charging method for a power storage device, wherein the charging operation is terminated when reaching a higher full charge detection voltage.
方法であって、
何れかの前記セル電圧が、放電下限検知電圧よりも高い電圧として予め設定した放電制
御開始電圧に到達すると、前記各電池セルに対応させて設けられ、かつ前記各電池セルに
流れる放電電流を独立して制御する電流制御手段により前記放電制御開始電圧に達してい
ない電池セルから放電される放電電流が大きくなるようにするとともに、全ての前記電池
セルのセル電圧が前記放電制御開始電圧に達した後であって、何れかの前記電池セルのセ
ル電圧が前記放電下限検知電圧に達すると放電動作を終了させることを特徴とする蓄電装
置の放電方法。 A method for discharging a power storage device having a battery cell unit configured by connecting a plurality of battery cells in series,
When any one of the cell voltages reaches a discharge control start voltage set in advance as a voltage higher than the discharge lower limit detection voltage, a discharge current provided corresponding to each battery cell and flowing through each battery cell is independently generated. The discharge current discharged from the battery cells that have not reached the discharge control start voltage is increased by the current control means that controls, and the cell voltages of all the battery cells have reached the discharge control start voltage. A discharging method for a power storage device, characterized in that after the cell voltage of any one of the battery cells reaches the discharge lower limit detection voltage, the discharging operation is terminated.
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2011276498A JP5953567B2 (en) | 2011-12-16 | 2011-12-16 | Power storage device and charging / discharging method thereof |
| PCT/JP2012/082105 WO2013089113A1 (en) | 2011-12-16 | 2012-12-11 | Power storage device and charging/discharging method |
| TW101147386A TWI570991B (en) | 2011-12-16 | 2012-12-14 | Power storage device and charging and discharging method thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2011276498A JP5953567B2 (en) | 2011-12-16 | 2011-12-16 | Power storage device and charging / discharging method thereof |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2013128347A JP2013128347A (en) | 2013-06-27 |
| JP5953567B2 true JP5953567B2 (en) | 2016-07-20 |
Family
ID=48612558
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2011276498A Active JP5953567B2 (en) | 2011-12-16 | 2011-12-16 | Power storage device and charging / discharging method thereof |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP5953567B2 (en) |
| TW (1) | TWI570991B (en) |
| WO (1) | WO2013089113A1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109143101A (en) * | 2018-07-27 | 2019-01-04 | 重庆长安汽车股份有限公司 | A kind of automobile storage battery status monitoring warning system and method |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6647662B1 (en) * | 2019-01-30 | 2020-02-14 | 東洋システム株式会社 | Battery pack unit and cell balance adjustment method |
| JP7344245B2 (en) * | 2020-08-19 | 2023-09-13 | 矢崎総業株式会社 | Battery control device and battery system |
| CN114079310B (en) * | 2020-08-19 | 2025-02-11 | 矢崎总业株式会社 | Battery control device and battery system |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3313647B2 (en) * | 1998-07-27 | 2002-08-12 | 株式会社岡村研究所 | Capacitor charge monitoring and control device |
| JP3730162B2 (en) * | 2001-11-28 | 2005-12-21 | 本田技研工業株式会社 | Power storage device remaining capacity equalization device |
| TWM274712U (en) * | 2005-02-04 | 2005-09-01 | Yi-Tang Wei | Battery set for electric vehicle |
| TW200640102A (en) * | 2005-05-09 | 2006-11-16 | Chung-Chi Sheng | Efficient and safe charging device for Lithium secondary battery |
| JP2008178292A (en) * | 2008-02-01 | 2008-07-31 | Ricoh Co Ltd | Parallel monitor circuit and semiconductor device using the same |
| JP5324381B2 (en) * | 2009-10-01 | 2013-10-23 | 新電元工業株式会社 | CHARGE CONTROL DEVICE AND CHARGE CONTROL METHOD IN THE CHARGE CONTROL DEVICE |
| JP4928618B2 (en) * | 2010-02-03 | 2012-05-09 | 日清紡ホールディングス株式会社 | Storage module controller |
| KR20110104883A (en) * | 2010-03-17 | 2011-09-23 | 신코베덴키 가부시키가이샤 | DC power supply |
-
2011
- 2011-12-16 JP JP2011276498A patent/JP5953567B2/en active Active
-
2012
- 2012-12-11 WO PCT/JP2012/082105 patent/WO2013089113A1/en not_active Ceased
- 2012-12-14 TW TW101147386A patent/TWI570991B/en active
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109143101A (en) * | 2018-07-27 | 2019-01-04 | 重庆长安汽车股份有限公司 | A kind of automobile storage battery status monitoring warning system and method |
| CN109143101B (en) * | 2018-07-27 | 2020-01-14 | 重庆长安汽车股份有限公司 | Automobile storage battery state monitoring and warning system and method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2013089113A1 (en) | 2013-06-20 |
| JP2013128347A (en) | 2013-06-27 |
| TW201338241A (en) | 2013-09-16 |
| TWI570991B (en) | 2017-02-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4966998B2 (en) | Charge control circuit, battery pack, and charging system | |
| EP2249454B1 (en) | Recharging device and recharging method | |
| JP6500911B2 (en) | Battery device, charge control device and charge control method | |
| JP5174421B2 (en) | Battery pack and battery system | |
| JP5455215B2 (en) | Battery module control system | |
| KR101526646B1 (en) | Charging device | |
| EP2418751B1 (en) | Battery charger and battery charging method | |
| JP5361353B2 (en) | Charge control method and charge control device for secondary battery | |
| JP2011004509A5 (en) | ||
| US9863993B2 (en) | Storage battery monitoring device with wiring disconnection detection | |
| JP6370137B2 (en) | Charge / discharge control circuit and battery device | |
| KR102820641B1 (en) | Relay diagnosis apparatus, relay diagnosis method, battery system and electric vehicle | |
| JP6824295B2 (en) | Electrical equipment | |
| JP5953567B2 (en) | Power storage device and charging / discharging method thereof | |
| KR20210051461A (en) | Battery management system and method for determining over voltage of battery cell | |
| JP4767766B2 (en) | Battery management system and battery management method | |
| JP5573075B2 (en) | Voltage equalization device for battery pack | |
| JP2011182479A (en) | System and method for charging lithium ion battery pack | |
| JP2008295250A (en) | Battery pack and control method | |
| KR102834197B1 (en) | Apparatus and method for managing battery | |
| JP7086651B2 (en) | Storage battery system and control method of storage battery system | |
| JP5279407B2 (en) | Secondary battery charge control method and secondary battery device | |
| JP5306582B2 (en) | Battery management apparatus and battery management method | |
| JP5663156B2 (en) | Secondary battery charge control circuit | |
| JP2022544466A (en) | emergency power supply |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20140730 |
|
| RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20150422 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20150617 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20150807 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20151125 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20160427 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20160520 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5953567 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |