JP7658915B2 - Power device and control method thereof - Google Patents
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Description
本発明は、少なくとも3つの蓄電部を有する電力装置及びその制御方法に関する。 The present invention relates to a power device having at least three power storage units and a control method thereof.
複数のバッテリ(蓄電部)が電圧変換器を介して互いに並列接続される電力装置が、例えば、特開2016-25791号公報に開示されている。A power device in which multiple batteries (energy storage units) are connected in parallel to each other via a voltage converter is disclosed, for example, in JP 2016-25791 A.
ところで、電圧又はSOC(充電率)が異なる複数の蓄電部を互いに並列接続する場合、複数の蓄電部の間では、電圧又はSOCが互いに均等になるように、各蓄電部の電圧差に比例して電流が流れる充放電が行われる。この場合、複数の蓄電部を単純に結線した際、無視できるほど小さな電圧差であれば、各蓄電部を直接、並列接続しても問題はない。When multiple storage units with different voltages or SOCs (state of charge) are connected in parallel, charging and discharging are performed in which a current flows in proportion to the voltage difference between the storage units so that the voltages or SOCs are equalized between the storage units. In this case, if the voltage difference between the storage units is negligibly small when the storage units are simply wired, there is no problem in directly connecting the storage units in parallel.
しかしながら、固定型電池ではない着脱式バッテリ(蓄電部)において、電圧、温度、内部抵抗、SOC、劣化度、充電可能容量等のバッテリ状態が互いに異なる場合、バッテリ交換後、並列接続される複数の蓄電部の間で大きな電圧差が発生すると、当該電圧差に起因した許容電流を超える大電流(過電流)が流れる。However, in the case of removable batteries (energy storage units) that are not fixed batteries, if the battery conditions, such as voltage, temperature, internal resistance, SOC, degree of deterioration, and chargeable capacity, are different from one another, if a large voltage difference occurs between multiple energy storage units connected in parallel after a battery replacement, a large current (overcurrent) that exceeds the allowable current due to the voltage difference will flow.
このような過電流の発生を抑制するためには、均等化回路を介して複数の蓄電部を並列接続し、該均等化回路を電気的に制御することで、複数の蓄電部の間の電圧差を小さくすることが考えられる。しかしながら、このような均等化回路を追加すれば、コストがかかる。One way to prevent such overcurrents is to connect multiple storage units in parallel via an equalization circuit and electrically control the equalization circuit to reduce the voltage difference between the multiple storage units. However, adding such an equalization circuit is costly.
本発明は、このような課題を考慮してなされたものであり、回路を追加することなく、電気的な制御のみで蓄電部を接続して過電流の発生を抑制することにより、コストの影響を最小限に抑えることができる電力装置及びその制御方法を提供することを目的とする。The present invention has been made in consideration of these problems, and aims to provide a power device and a control method thereof that can minimize the impact of costs by connecting a storage unit through electrical control alone, without adding any circuits, and suppressing the occurrence of overcurrent.
本発明の第1の態様は、少なくとも3つの蓄電部を有する電力装置であって、前記蓄電部の電圧値をそれぞれ取得する電圧取得部と、前記電圧取得部が取得した前記蓄電部の電圧値に基づいて、前記蓄電部のうち、前記電圧値が隣接する2つの前記蓄電部を相互に接続する接続部とを有する。A first aspect of the present invention is a power device having at least three storage units, the power device having a voltage acquisition unit that acquires the voltage values of each of the storage units, and a connection unit that connects two of the storage units whose voltage values are adjacent to each other based on the voltage values of the storage units acquired by the voltage acquisition unit.
本発明の第2の態様は、少なくとも3つの蓄電部を有する電力装置の制御方法であって、電圧取得部によって前記蓄電部の電圧値をそれぞれ取得するステップと、前記電圧取得部が取得した前記蓄電部の電圧値に基づいて、前記蓄電部のうち、前記電圧値が隣接する2つの前記蓄電部を相互に接続するステップとを有する。A second aspect of the present invention is a method for controlling an electric power device having at least three storage units, comprising the steps of acquiring the voltage values of each of the storage units by a voltage acquisition unit, and connecting two of the storage units whose voltage values are adjacent to each other based on the voltage values of the storage units acquired by the voltage acquisition unit.
本発明によれば、少なくとも3つの蓄電部の中から、電圧値が隣接する2つの蓄電部を選択して相互に接続する。これにより、回路を追加することなく、電気的な制御のみで蓄電部を接続し、過電流の発生を抑制することができる。この結果、コストの影響を最小限に抑えることができる。従って、全ての蓄電部を同時に接続する場合や、電圧値が互いに離れている(隣接していない)2つ以上の蓄電部を接続する場合と比較して、電圧差を低減しつつ、蓄電部に過電流が流れることを抑制することができる。According to the present invention, two storage units with adjacent voltage values are selected from among at least three storage units and connected to each other. This makes it possible to connect the storage units with only electrical control without adding any circuitry, and suppress the occurrence of overcurrent. As a result, the impact of costs can be minimized. Therefore, compared to connecting all storage units simultaneously or connecting two or more storage units with voltage values that are distant from each other (not adjacent), it is possible to suppress the flow of overcurrent to the storage units while reducing the voltage difference.
以下、本発明に係る電力装置及びその制御方法について好適な実施形態を例示し、添付の図面を参照しながら説明する。 Below, preferred embodiments of the power device and its control method according to the present invention are illustrated and explained with reference to the attached drawings.
[1.本実施形態の概略構成]
本実施形態に係る電力装置10は、図1に示すように、少なくとも3つの蓄電部12と、ECU14(電圧取得部、接続部)と、報知部16と、内蔵バッテリ18(他の蓄電部)と、複数のスイッチ20、22とを有する。なお、図1では、4つの蓄電部12(以下、第1~第4蓄電部12a~12dという場合がある。)が配置される場合を図示している。
[1. Schematic configuration of the present embodiment]
As shown in Fig. 1, the
また、電力装置10は、例えば、一輪車、二輪車、三輪車、四輪車等の各種の電動車両の電源システムに適用される。なお、電力装置10は、電動車両への適用に限定されることはない。(1)車両以外の航空機や船舶等の移動体、(2)家庭用の充電器等の各種の充電設備、(3)蓄電部12から電力を出力させる各種の放電器、(4)汎用作業機、芝刈り機、耕うん機等の各種の作業機、(5)家屋等の建物の内外に設置又は配置されている各種の電気機器に電力を供給する電源システム(Energy Storage System)にも、電力装置10を適用可能である。以下の説明では、主として、電動車両に電力装置10を適用した場合について説明する。
The
各蓄電部12は、電力装置10に対して着脱可能で、且つ、充放電可能な蓄電装置である。例えば、着脱式のリチウムイオンバッテリのバッテリパックが蓄電部12として好適である。各蓄電部12は、電動車両のモータ及びPDU等の負荷24に対して並列に接続されている。すなわち、各蓄電部12の出力側の正極端子は、負荷24の正極端子と接続されている。各蓄電部12の出力側の負極端子は、負荷24の負極端子と接続されている。Each
内蔵バッテリ18は、電力装置10に設けられている固定型の蓄電装置である。内蔵バッテリ18は、スイッチ20を介して負荷24に並列に接続されている。すなわち、内蔵バッテリ18の正極端子は、スイッチ20を介して、負荷24の正極端子と接続されている。内蔵バッテリ18の負極端子は、負荷24の負極端子と接続されている。なお、内蔵バッテリ18と負荷24との間には、DC/DCコンバータ等の不図示の電圧変換回路が介挿されてもよい。これにより、各蓄電部12と内蔵バッテリ18との双方から負荷24に電力を供給する場合、内蔵バッテリ18の電圧を電圧変換回路で調整し、調整後の電圧を負荷24側に出力することができる。また、内蔵バッテリ18単独で負荷24に電力を供給するか、又は、各蓄電部12から負荷24に電力を供給する場合には、電圧変換回路は無くてもよい。The built-in
内蔵バッテリ18は、電力装置10の主電源であると共に、各蓄電部12を起動させるための起動用電源でもある。従って、内蔵バッテリ18は、各スイッチ22を介して各蓄電部12にも接続されている。すなわち、内蔵バッテリ18の正極端子は、各スイッチ22を介して、各蓄電部12の正極の電源端子と接続されている。内蔵バッテリ18の負極端子は、各蓄電部12の負極の電源端子と接続されている。The built-in
ECU14は、電動車両の電子制御装置であり、不図示の非一過性の記憶媒体に記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、後述する各スイッチ26(図2参照)に対する接続制御等の各種機能を実現する。また、報知部16は、電動車両に備わる表示装置又はスピーカ等の出力装置であり、ECU14の処理結果を外部に報知する。The ECU 14 is an electronic control device for the electric vehicle, and realizes various functions such as connection control for each switch 26 (see FIG. 2) described later by reading and executing a program stored in a non-transitory storage medium (not shown). The
ECU14と、各蓄電部12、各スイッチ20、22及び負荷24とは、Controller Area Network(CAN)の通信線28を介して、信号又は情報の送受信が可能である。従って、ECU14は、各スイッチ20、22を制御してオンさせることで、内蔵バッテリ18と負荷24とを電気的に接続させ、又は、内蔵バッテリ18と各蓄電部12とを電気的に接続させる。The
図2は、各蓄電部12の内部構成図である。各蓄電部12は、同じ構成を有しており、図2では、1つの蓄電部12のみ図示している。図2に示すように、各蓄電部12は、スイッチ26(二者接続回路)と、バッテリ30と、バッテリマネジメントシステム(BMU)32と、抵抗器34と、温度センサ36と、通信部38とを収容するバッテリパックである。
Figure 2 is a diagram showing the internal configuration of each
バッテリ30の正極は、スイッチ26及び蓄電部12の正極端子を介して負荷24の正極端子に接続されている。バッテリ30の負極は、抵抗器34及び蓄電部12の負極端子を介して負荷24の負極端子に接続されている。また、通信部38は、通信線28を介してECU14との間で信号又は情報の送受信を行う。The positive electrode of the
BMU32は、ECU14の制御でスイッチ22がオンとなり、内蔵バッテリ18から電力が供給されることで起動する。BMU32は、バッテリ30の監視等を行う。具体的に、BMU32は、ECU14から通信線28を介して通信部38に受信される制御信号に基づき、スイッチ26をオンさせることで、バッテリ30と負荷24とを電気的に接続する。また、BMU32は、抵抗器34の両端の電圧値を逐次検出し、検出した電圧値と抵抗器34の抵抗値とに基づき、バッテリ30に流れる電流(放電電流又は充電電流)の電流値を逐次算出する。さらに、BMU32は、バッテリ30の電圧値を逐次検出し、検出した電圧値と、算出した電流値とに基づき、バッテリ30のSOCを逐次算出する。さらにまた、BMU32は、サーミスタ等の温度センサ36が検出したバッテリ30の温度を逐次取得する。BMU32は、通信部38から通信線28を介してECU14に、電圧値、電流値、SOC及び温度を含む情報を逐次送信する。The BMU 32 is started when the
従って、ECU14は、上記の情報を逐次取得し、取得した各情報に基づいて、各スイッチ26のオン(接続)又はオフ(遮断)の要否を決定(判定)する。また、ECU14は、この判定結果に基づく制御信号を、通信線28を介して各通信部38に送信することで、各蓄電部12のスイッチ26をオン又はオフさせる。さらに、ECU14は、通信線28を介して各スイッチ20、22に制御信号を送信することで、各スイッチ20、22をオン又はオフさせる。Therefore, the
[2.本実施形態の動作]
以上のように構成される本実施形態に係る電力装置10の動作(電力装置10の制御方法)について、図3を参照しながら説明する。この動作は、各蓄電部12(図1及び図2参照)同士、又は、負荷24に対する各蓄電部12を段階的に並列接続して、各蓄電部12の電圧差を電気的に制御することにより、許容電流を超える大電流(過電流)が各蓄電部12間を含む電力装置10内に流れることを回避するというものである。
2. Operation of the Present Embodiment
The operation of the
この動作説明では、スイッチ20のオフによって内蔵バッテリ18と負荷24との接続が遮断されている場合に、各蓄電部12から負荷24に電力を供給する場合について説明する。なお、スイッチ20のオンによって内蔵バッテリ18と負荷24とを接続する場合には、内蔵バッテリ18は、不図示の電圧変換回路を介して、負荷24に電力を供給することに留意する。In this operational description, a case will be described in which power is supplied from each
ステップS1において、ECU14は、各スイッチ22に制御信号を供給することで、各スイッチ22をオフからオンに切り替える。これにより、内蔵バッテリ18と各蓄電部12のBMU32とが電気的に接続され、該内蔵バッテリ18から各蓄電部12(BMU32)への電力供給が開始される。これにより、各BMU32が起動する。また、各通信部38は、通信線28を介してECU14と通信可能な状態に至る(ステップS1:YES)。なお、ステップS1において、ECU14及び各蓄電部12は、通信線28を介して、各蓄電部12にID番号等を付与する付番処理を行ってもよい。In step S1, the
ステップS2において、各蓄電部12のBMU32は、バッテリ30の電圧値を検出する。この場合、各BMU32は、バッテリ30の温度の取得、バッテリ30に流れる電流の電流値の算出、及び、バッテリ30のSOCの算出を併せて行っている。そのため、各BMU32は、これらの情報を、通信部38から通信線28を介してECU14に送信する。従って、ECU14は、各蓄電部12からバッテリ30の電圧値等の情報を取得することができる。In step S2, the
ステップS3において、ECU14は、各蓄電部12のバッテリ30の電圧値を比較し、最も高い電圧値(最大電圧値)と、最も低い電圧値(最小電圧値)との電圧差が電圧閾値以内であるか否かを判定する。ここで、電圧閾値とは、電圧差に起因して各蓄電部12の間を流れる大電流(過電流)が発生するか否かを判定するための閾値であり、許容電流に応じた電圧差の値をいう。従って、電圧差が電圧閾値以内に収まっていれば過電流の発生は抑制される。一方、電圧差が電圧閾値を超えていれば、過電流が発生する可能性がある。In step S3, the
ここで、最大電圧値と最小電圧値との電圧差が電圧閾値以内に収まっていれば(ステップS3:YES)、ステップS4において、ECU14は、負荷24に対して全ての蓄電部12を並列に接続しても過電流は発生しないと判定する。次に、ECU14は、この判定結果に基づき、通信線28を介して各蓄電部12の通信部38に、スイッチ26のオンを指示する制御信号を送信する。Here, if the voltage difference between the maximum voltage value and the minimum voltage value is within the voltage threshold value (step S3: YES), in step S4, the
各蓄電部12のBMU32は、通信部38で受信された制御信号に基づき、スイッチ26をオフからオンに切り替える。これにより、負荷24に対して各蓄電部12(バッテリ30)が並列に接続される。この結果、各蓄電部12の間の電圧差を電圧閾値以内に抑えつつ、負荷24への電力供給や、各蓄電部12の間での充放電を行うことができる。これにより、各蓄電部12のバッテリ30の電圧値を平均化することができる。The
一方、ステップS3において、最大電圧値と最小電圧値との電圧差が電圧閾値を超えている場合(ステップS3:NO)、ECU14は、全ての蓄電部12を接続すると過電流が発生する可能性があると判定し、ステップS5に進む。ステップS5において、ECU14は、各蓄電部12のバッテリ30の電圧値を比較し、電圧閾値以内の電圧差となるような少なくとも2つの蓄電部12の接続の組み合わせを選択する。すなわち、選択した接続の組み合わせの場合、互いの電圧値が近い(隣接している)ため、少なくとも2つの蓄電部12を並列に接続すれば、過電流は発生しないと考えられる。On the other hand, if the voltage difference between the maximum voltage value and the minimum voltage value exceeds the voltage threshold in step S3 (step S3: NO), the
次に、ECU14は、通信線28を介して、少なくとも2つの蓄電部12の通信部38に、スイッチ26のオンを指示する制御信号を送信する。これにより、少なくとも2つの蓄電部12のBMU32は、通信部38で受信された制御信号に基づき、スイッチ26をオフからオンに切り替える。この結果、負荷24に対して、少なくとも2つの蓄電部12(バッテリ30)が並列に接続される。これにより、該2つの蓄電部12の間の電圧差を電圧閾値内に抑えつつ、負荷24への電力供給や、該2つの蓄電部12の間での充放電を行うことができる。Next, the
BMU32は、各バッテリ30の電圧値等を逐次取得している。そこで、次のステップS6において、ECU14は、少なくとも2つの蓄電部12からバッテリ30の電圧値等の情報を取得し、取得した情報に含まれる電圧値から、少なくとも2つの蓄電部12の間で、充放電によって、バッテリ30の電圧値が平均化されたか否かを判定する。The
バッテリ30の電圧値が平均化された場合(ステップS6:YES)、ECU14は、ステップS2に戻り、ステップS2、S3、S5、S6の処理を繰り返し実行する。従って、本実施形態に係る電力装置10では、最大電圧値と最小電圧値との電圧差が電圧閾値以内になるまで(ステップS3:YES)、ECU14は、各蓄電部12のバッテリ30の電圧値の取得と、各蓄電部12の接続の判定処理と、各スイッチ26による各蓄電部12の接続処理とを繰り返し行う。つまり、本実施形態では、各蓄電部12を段階的に並列接続して、各蓄電部12の間で充放電を行わせることにより、各蓄電部12の電圧差を平均化させる。If the voltage values of the
[3.本実施形態の動作の具体例]
次に、上述した動作の具体例(第1実施例、第2実施例)について、図4~図13を参照しながら説明する。
3. Specific examples of the operation of this embodiment
Next, specific examples (first and second embodiments) of the above-mentioned operation will be described with reference to FIGS.
第1実施例は、図4~図8のように、第1~第4蓄電部12a~12d(図1及び図2参照)の順に電圧値が低くなっている場合に、最大電圧値の第1蓄電部12aを基準に、負荷24に対する並列接続を段階的に繰り返し行うことで、最終的に全ての蓄電部12a~12dを並列接続する場合を図示したものである。一方、第2実施例は、図9~図13のように、最小電圧値の第4蓄電部12dを基準に、負荷24に対する並列接続を段階的に繰り返し行うことで、最終的に全ての蓄電部12a~12dを並列接続する場合を図示したものである。
The first embodiment, as shown in Figures 4 to 8, illustrates a case in which the voltage values decrease in the order of the first to
なお、第1実施例及び第2実施例は、図4及び図9に示すように、第1~第4蓄電部12a~12dの接続前の電圧値は、V1~V4であり、電圧閾値をVthrとする。また、図4~図13では、第1~第4蓄電部12a~12dをNo.1~No.4として表記している。In the first and second embodiments, as shown in Figures 4 and 9, the voltage values before connection of the first to fourth
<3.1 第1実施例>
第1実施例について、図4~図7を参照しながら説明する。図4に示すように、|V1-V4|>Vthrである(図3のステップS3:NO)。そのため、負荷24(図1及び図2参照)に対して第1~第4蓄電部12a~12dを並列に接続すると過電流が流れる可能性がある(図4中の「NG」の接続)。一方、第1~第3蓄電部12a~12cの接続、第2~第4蓄電部12b~12dの接続、第1蓄電部12aと第2蓄電部12bとの接続、第2蓄電部12bと第3蓄電部12cとの接続、及び、第3蓄電部12cと第4蓄電部12dとの接続では、接続対象の蓄電部12の電圧値が互いに近い(隣接している)ため、電圧差が電圧閾値Vthr以内となり、過電流は発生しない(図4中の「OK」の接続)。
<3.1 First Example>
The first embodiment will be described with reference to FIGS. 4 to 7. As shown in FIG. 4, |V1-V4|>Vthr (step S3 in FIG. 3: NO). Therefore, when the first to fourth
そこで、図4の場合、ECU14は、最大電圧値(電圧値V1)の第1蓄電部12aを基準とした、第1蓄電部12aと第2蓄電部12bとの接続(接続A)、又は、第1~第3蓄電部12a~12cの接続(接続B)を択一的に選択する。Therefore, in the case of Figure 4, the
ここで、ECU14が接続Aを選択すると、ECU14は、通信線28を介して、第1蓄電部12a及び第2蓄電部12bの通信部38に、スイッチ26をオンにするための制御信号を送信する。これにより、第1蓄電部12a及び第2蓄電部12bのBMU32は、通信部38が受信した制御信号に基づきスイッチ26をオフからオンに切り替える。この結果、負荷24に対して第1蓄電部12a及び第2蓄電部12bが並列に接続され、第1蓄電部12aと第2蓄電部12bとの間で充放電が行われる(図3のステップS5)。Here, when the
充放電の結果、図5のように、第1蓄電部12aの電圧値は、V1からV12に低下し、一方で、第2蓄電部12bの電圧値は、V2からV12に上昇する。すなわち、第1蓄電部12a及び第2蓄電部12bの電圧値はV12に平均化される(図3のステップS6:YES)。この結果、最大電圧値は、V1からV12に低下する。As a result of charging and discharging, as shown in Fig. 5, the voltage value of the
但し、図5のように、依然として、|V12-V4|>Vthrであるため(図3のステップS3:NO)、負荷24に対して第1~第4蓄電部12a~12dを並列に接続すると過電流が流れる可能性がある(図5中の「NG」の接続)。一方、第1~第3蓄電部12a~12cの接続、及び、第3蓄電部12cと第4蓄電部12dとの接続は、接続対象の蓄電部12の電圧値が互いに近い(隣接している)ため、電圧差が電圧閾値Vthr以内となり、過電流は発生しない(図5中の「OK」の接続)。However, as shown in FIG. 5, |V12-V4|>Vthr (step S3 in FIG. 3: NO), there is a possibility that an overcurrent will flow if the first to fourth
そこで、図5の場合、ECU14は、最大電圧値(電圧値V12)の第1蓄電部12a及び第2蓄電部12bを基準とした、第1~第3蓄電部12a~12cの接続を択一的に選択する。次に、ECU14は、通信線28を介して、第1~第3蓄電部12a~12cの通信部38に、スイッチ26をオンにするための制御信号を送信する。これにより、第1~第3蓄電部12a~12cのBMU32は、通信部38が受信した制御信号に基づきスイッチ26をオンにする。この結果、負荷24に対して第1~第3蓄電部12a~12cが並列に接続され、第1~第3蓄電部12a~12cの間で充放電が行われる(図3のステップS5)。5, the
充放電の結果、図6のように、第1蓄電部12a及び第2蓄電部12bの電圧値は、V12からV123に低下し、一方で、第3蓄電部12cの電圧値は、V3からV123に上昇する。すなわち、第1~第3蓄電部12a~12cの電圧値はV123に平均化される(図3のステップS6:YES)。この結果、最大電圧値は、V12からV123に低下する。
As a result of charging and discharging, as shown in Figure 6, the voltage values of the
この場合、|V123-V4|≦Vthrとなるため(図3のステップS3:YES)、負荷24に対して第1~第4蓄電部12a~12dを並列に接続しても過電流は発生しない(図6中の「OK」の接続)。そこで、ECU14は、最大電圧値(電圧値V123)の第1~第3蓄電部12a~12cを基準とした、第1~第4蓄電部12a~12dの接続を択一的に選択する。次に、ECU14は、通信線28を介して、第1~第4蓄電部12a~12dの通信部38に、スイッチ26をオンにするための制御信号を送信する。これにより、第1~第4蓄電部12a~12dのBMU32は、通信部38が受信した制御信号に基づきスイッチ26をオンにする。この結果、負荷24に対して第1~第4蓄電部12a~12dが並列に接続され、第1~第4蓄電部12a~12dの間で充放電が行われる(図3のステップS4)。In this case, |V123-V4|≦Vthr (step S3 in FIG. 3: YES), so even if the first to fourth
充放電の結果、図7のように、第1~第3蓄電部12a~12cの電圧値は、V123からV1234に低下し、一方で、第4蓄電部12dの電圧値は、V4からV1234に上昇する。すなわち、第1~第4蓄電部12a~12dの電圧値はV1234に平均化される。
As a result of charging and discharging, the voltage values of the first to
ところで、上記の説明では、図4の接続Aを択一的に選択した場合について説明した。ECU14が接続Bを択一的に選択した場合、ECU14は、通信線28を介して、第1~第3蓄電部12a~12cの通信部38に、スイッチ26をオンにするための制御信号を送信する。これにより、第1~第3蓄電部12a~12cのBMU32は、通信部38が受信した制御信号に基づきスイッチ26をオフからオンに切り替える。この結果、負荷24に対して第1~第3蓄電部12a~12cが並列に接続され、第1~第3蓄電部12a~12cの間で充放電が行われる(図3のステップS5)。In the above description, the case where connection A in Fig. 4 is alternatively selected has been described. When
充放電の結果、図8のように、第1蓄電部12aの電圧値は、V1からV123に低下し、第2蓄電部12bの電圧値は、V2(=V123)を維持し、第3蓄電部12cの電圧値は、V3からV123に上昇する。すなわち、第1~第3蓄電部12a~12cの電圧値はV123に平均化される(図3のステップS6:YES)。この結果、最大電圧値は、V1からV123に低下する。
As a result of charging and discharging, as shown in Figure 8, the voltage value of the
この場合、|V123-V4|≦Vthrとなるため(図3のステップS3:YES)、図6の場合と同様に、負荷24に対して第1~第4蓄電部12a~12dを並列に接続しても過電流は発生しない(図8中の「OK」の接続)。そこで、ECU14は、最大電圧値(電圧値V123)の第1~第3蓄電部12a~12cを基準とした、第1~第4蓄電部12a~12dの接続を択一的に選択する。次に、ECU14は、通信線28を介して、第1~第4蓄電部12a~12dの通信部38に、スイッチ26をオンにするための制御信号を送信する。これにより、第1~第4蓄電部12a~12dのBMU32は、通信部38が受信した制御信号に基づきスイッチ26をオンにする。この結果、負荷24に対して第1~第4蓄電部12a~12dが並列に接続され、第1~第4蓄電部12a~12dの間で充放電が行われる(図3のステップS4)。In this case, |V123-V4|≦Vthr (step S3 in FIG. 3: YES), and therefore, as in the case of FIG. 6, even if the first to
この場合も、充放電の結果、図7のように、第1~第3蓄電部12a~12cの電圧値は、V123からV1234に低下し、一方で、第4蓄電部12dの電圧値は、V4からV1234に上昇する。接続Bを選択した場合、接続Aの場合と比較して、第1~第4蓄電部12a~12dの電圧値をV1234に速やかに平均化することができる。In this case as well, as a result of charging and discharging, the voltage values of the first to
<3.2 第2実施例>
第2実施例について、図9~図12を参照しながら説明する。図9に示すように、|V1-V4|>Vthrである(図3のステップS3:NO)。そのため、負荷24に対して第1~第4蓄電部12a~12dを並列に接続すると過電流が流れる可能性がある(図9中の「NG」の接続)。一方、第1~第3蓄電部12a~12cの接続、第2~第4蓄電部12b~12dの接続、第1蓄電部12aと第2蓄電部12bとの接続、第2蓄電部12bと第3蓄電部12cとの接続、及び、第3蓄電部12cと第4蓄電部12dとの接続では、接続対象の蓄電部12の電圧値が互いに近く(隣接し)、電圧差が電圧閾値Vthr以内となるため、過電流は発生しない(図9中の「OK」の接続)。
<3.2 Second Example>
The second embodiment will be described with reference to FIGS. 9 to 12. As shown in FIG. 9, |V1-V4|>Vthr (step S3 in FIG. 3: NO). Therefore, when the first to fourth
そこで、図9の場合、ECU14は、最小電圧値(電圧値V4)の第4蓄電部12dを基準とした、第3蓄電部12cと第4蓄電部12dとの接続(接続C)、又は、第2~第4蓄電部12b~12dの接続(接続D)を択一的に選択する。Therefore, in the case of Figure 9, the
ここで、ECU14が接続Cを選択すると、ECU14は、通信線28を介して、第3蓄電部12c及び第4蓄電部12dの通信部38に、スイッチ26をオンにするための制御信号を送信する。これにより、第3蓄電部12c及び第4蓄電部12dのBMU32は、通信部38が受信した制御信号に基づきスイッチ26をオフからオンに切り替える。この結果、負荷24に対して第3蓄電部12c及び第4蓄電部12dが並列に接続され、第3蓄電部12cと第4蓄電部12dとの間で充放電が行われる(図3のステップS5)。Here, when the
充放電の結果、図10のように、第3蓄電部12cの電圧値は、V3からV34に低下し、一方で、第4蓄電部12dの電圧値は、V4からV34に上昇する。すなわち、第3蓄電部12c及び第4蓄電部12dの電圧値はV34に平均化される(図3のステップS6:YES)。この結果、最小電圧値は、V4からV34に上昇する。As a result of charging and discharging, as shown in Fig. 10, the voltage value of the
但し、依然として、|V1-V34|>Vthrであるため(図3のステップS3:NO)、負荷24に対して第1~第4蓄電部12a~12dを並列に接続すると過電流が流れる可能性がある(図10中の「NG」の接続)。一方、第2~第4蓄電部12b~12dの接続、及び、第1蓄電部12aと第2蓄電部12bとの接続は、接続対象の蓄電部12の電圧値が互いに近く(隣接し)、電圧差が電圧閾値Vthr以内となるため、過電流は発生しない(図10中の「OK」の接続)。However, since |V1-V34|>Vthr (step S3 in FIG. 3: NO), there is still a possibility that an overcurrent will flow if the first to fourth
そこで、ECU14は、最小電圧値(電圧値V34)の第3蓄電部12c及び第4蓄電部12dを基準とした、第2~第4蓄電部12b~12dの接続を択一的に選択する。次に、ECU14は、通信線28を介して、第2~第4蓄電部12b~12dの通信部38に、スイッチ26をオンにするための制御信号を送信する。これにより、第2~第4蓄電部12b~12dのBMU32は、通信部38が受信した制御信号に基づきスイッチ26をオンにする。この結果、負荷24に対して第2~第4蓄電部12b~12dが並列に接続され、第2~第4蓄電部12b~12dの間で充放電が行われる(図3のステップS5)。Therefore, the
充放電の結果、図11のように、第2蓄電部12bの電圧値は、V2からV234に低下し、一方で、第3蓄電部12c及び第4蓄電部12dの電圧値は、V34からV234に上昇する。すなわち、第2~第4蓄電部12b~12dの電圧値はV234に平均化される(図3のステップS6:YES)。この結果、最小電圧値は、V34からV234に上昇する。
As a result of charging and discharging, as shown in Figure 11, the voltage value of the
この場合、|V1-V234|≦Vthrとなるため(図3のステップS3:YES)、負荷24に対して第1~第4蓄電部12a~12dを並列に接続しても過電流は発生しない(図11中の「OK」の接続)。そこで、ECU14は、最小電圧値(電圧値V234)の第2~第4蓄電部12b~12dを基準とした、第1~第4蓄電部12a~12dの接続を択一的に選択する。次に、ECU14は、通信線28を介して、第1~第4蓄電部12a~12dの通信部38に、スイッチ26をオンにするための制御信号を送信する。これにより、第1~第4蓄電部12a~12dのBMU32は、通信部38が受信した制御信号に基づきスイッチ26をオンにする。この結果、負荷24に対して第1~第4蓄電部12a~12dが並列に接続され、第1~第4蓄電部12a~12dの間で充放電が行われる(図3のステップS4)。In this case, |V1-V234|≦Vthr (step S3 in FIG. 3: YES), so even if the first to fourth
充放電の結果、図12のように、第1蓄電部12aの電圧値は、V1からV1234に低下し、一方で、第2~第4蓄電部12b~12dの電圧値は、V234からV1234に上昇する。すなわち、第1~第4蓄電部12a~12dの電圧値はV1234に平均化される。
As a result of charging and discharging, as shown in Figure 12, the voltage value of the
ところで、上記の説明では、図9の接続Cを択一的に選択した場合について説明した。ECU14が接続Dを択一的に選択した場合、ECU14は、通信線28を介して、第2~第4蓄電部12b~12dの通信部38に、スイッチ26をオンにするための制御信号を送信する。これにより、第2~第4蓄電部12b~12dのBMU32は、通信部38が受信した制御信号に基づきスイッチ26をオフからオンに切り替える。この結果、負荷24に対して第2~第4蓄電部12b~12dが並列に接続され、第2~第4蓄電部12b~12dの間で充放電が行われる(図3のステップS5)。In the above description, the case where connection C in FIG. 9 is alternatively selected has been described. When
充放電の結果、図13のように、第2蓄電部12bの電圧値は、V2からV234に低下し、第3蓄電部12cの電圧値は、V3(=V234)を維持し、第4蓄電部12dの電圧値は、V4からV234に上昇する。すなわち、第2~第4蓄電部12b~12dの電圧値はV234に平均化される(図3のステップS6:YES)。この結果、最小電圧値は、V4からV234に上昇する。
As a result of charging and discharging, as shown in Figure 13, the voltage value of the
この場合、|V1-V234|≦Vthrであるため(図3のステップS3:YES)、図11の場合と同様に、負荷24に対して第1~第4蓄電部12a~12dを並列に接続しても過電流は発生しない(図13中の「OK」の接続)。そこで、ECU14は、最小電圧値(電圧値V234)の第2~第4蓄電部12b~12dを基準とした、第1~第4蓄電部12a~12dの接続を択一的に選択する。次に、ECU14は、通信線28を介して、第1~第4蓄電部12a~12dの通信部38に、スイッチ26をオンにするための制御信号を送信する。これにより、第1~第4蓄電部12a~12dのBMU32は、通信部38が受信した制御信号に基づきスイッチ26をオンにする。この結果、負荷24に対して第1~第4蓄電部12a~12dが並列に接続され、第1~第4蓄電部12a~12dの間で充放電が行われる(図3のステップS4)。In this case, since |V1-V234|≦Vthr (step S3 in FIG. 3: YES), no overcurrent occurs even if the first to
この場合も、充放電の結果、図12のように、第1蓄電部12aの電圧値は、V1からV1234に低下し、一方で、第2~第4蓄電部12b~12dの電圧値は、V234からV1234に上昇する。接続Dを選択した場合、接続Cの場合と比較して、第1~第4蓄電部12a~12dの電圧値をV1234に速やかに平均化することができる。In this case, too, as a result of charging and discharging, the voltage value of the
[4.変形例]
本実施形態に係る電力装置10は、図14に示す変形例の構成であってもよい。この変形例では、各蓄電部12(12a~12d)は、バッテリ30及び温度センサ36のみ有する。各バッテリ30には、該バッテリ30の電圧値を逐次検出する電圧センサ40が並列に接続されている。さらに、各バッテリ30の正極端子は、電流センサ42及びスイッチ26を介して負荷24の正極端子に接続されている。さらにまた、各バッテリ30の負極端子は、負荷24の負極端子に接続されている。電流センサ42は、バッテリ30に流れる電流の電流値を逐次検出する。
[4. Modifications]
The
ECU14は、各温度センサ36、各電圧センサ40及び各電流センサ42とアナログ信号線44を介して接続されている。ECU14は、各温度センサ36が検出したバッテリ30の温度、各電圧センサ40が検出したバッテリ30の電圧値、各電流センサ42が検出した電流値を逐次取得する。従って、この変形例でも、ECU14は、上述したスイッチ26の接続処理等を実行することが可能である。The
上記のように、図1及び図2の構成では、ECU14は、各蓄電部12から電圧値等を取得する。また、図14の構成では、ECU14は、電圧センサ40が検出した電圧値がECU14に入力される。本実施形態では、これらの構成に限定されることなく、ECU14は、各蓄電部12からの情報に基づき、電圧値を推定してもよい。1 and 2, the
[5.本実施形態の効果]
以上説明したように、本実施形態は、少なくとも3つの蓄電部12(12a~12d)を有する電力装置10及びその制御方法に関する。
5. Effects of this embodiment
As described above, the present embodiment relates to the
この場合、電力装置10は、蓄電部12の電圧値をそれぞれ取得する電圧取得部、及び、取得した蓄電部12の電圧値に基づいて、蓄電部12のうち、電圧値が隣接する2つの蓄電部12を相互に接続する接続部として機能するECU14を有する。In this case, the
また、電力装置10の制御方法は、ECU14が蓄電部12の電圧値をそれぞれ取得するステップ(ステップS2)と、取得した蓄電部12の電圧値に基づいて、蓄電部12のうち、電圧値が隣接する2つの蓄電部12を相互に接続するステップ(ステップS4、S5)とを有する。
The control method of the
このように、本実施形態では、少なくとも3つの蓄電部12の中から、電圧値が隣接する2つの蓄電部12を選択して相互に接続する。これにより、回路を追加することなく、電気的な制御のみで蓄電部12を接続し、過電流の発生を抑制することができる。この結果、コストの影響を最小限に抑えることができる。従って、全ての蓄電部12を同時に接続する場合や、電圧値が互いに離れている(隣接していない)2つ以上の蓄電部12を接続する場合と比較して、電圧差を低減しつつ、蓄電部12に過電流が流れることを抑制することができる。In this manner, in this embodiment, two
この場合、ECU14は、電圧値が最大である最大電圧値(例えば、V1)、又は、電圧値が最小である最小電圧値(例えば、V4)の蓄電部12と、該蓄電部12と電圧値が隣接する蓄電部12とを相互に接続する。これにより、最大電圧値又は最小電圧値の蓄電部12を基準として、2つの蓄電部12が接続される。この結果、最大電圧値が低下するか、又は、最低電圧値が上昇する作用が得られる。従って、各蓄電部12の全体の電圧差が確実に低減され、過電流の発生を効率よく抑制することができる。In this case, the
また、ECU14は、最大電圧値の蓄電部12と、該蓄電部12と電圧値が隣接する蓄電部12とを相互に接続することが好ましい。蓄電部12の電圧値が高い程、内部抵抗値が低くなり、充放電の際に流れる電流の電流値が大きくなる。従って、最大電圧値の蓄電部12を基準として、2つの蓄電部12を接続することで、接続した各蓄電部12の電圧値を速やかに平均化することが可能となる。また、蓄電部12の電圧値が高い程、蓄電部12が劣化しやすい傾向があるため、電圧差を電圧閾値以内に収めつつ接続することで、過電流の発生や蓄電部12の劣化を抑制しつつ、蓄電部12の電圧値を平均化することができる。In addition, it is preferable that the
この場合、最大電圧値と最小電圧値との電圧差が所定の電圧閾値以内になるまで、ECU14による蓄電部12の電圧値の取得と、蓄電部12の接続とが繰り返し行われる。これにより、過電流の発生を抑制しつつ、全ての蓄電部12を接続して、電圧値を確実に平均化することが可能となる。In this case, the
また、ECU14は、電圧値が略同一の2つの蓄電部12を含む場合、該2つの蓄電部12と、該2つの蓄電部12と電圧値が隣接する蓄電部12との3つの蓄電部12を相互に接続する。これにより、速やかに且つ効率よく各蓄電部12の電圧値を平均化することができる。Furthermore, when the
この場合、3つの蓄電部12は、負荷24に対して互いに並列に接続されるので、各蓄電部12から負荷24に電力を供給することが可能となる。In this case, the three
また、3つの蓄電部12とは異なる内蔵バッテリ18(他の蓄電部)が、負荷24に対して蓄電部12と共に並列に接続される。これにより、内蔵バッテリ18から負荷24への電力供給や、内蔵バッテリ18から各蓄電部12に電力供給を行って該各蓄電部12を起動させることが可能となる。In addition, a built-in battery 18 (another power storage unit) different from the three
また、ECU14は、電圧値が隣接する2つの蓄電部12の電圧差が電圧閾値を超える場合には、2つの蓄電部12の相互の接続を禁止する。これにより、過電流の発生を確実に抑制することができる。Furthermore, when the voltage difference between two adjacent
また、電力装置10は、3つの蓄電部12のうち、いずれか2つの蓄電部12を相互に接続するスイッチ26(二者接続回路)を3つ備える。これにより、ECU14から個々のスイッチ26を電気的に制御することができる。The
この場合、ECU14は、スイッチ26の1つを選択することで、蓄電部12を相互に接続することができる。In this case, the
なお、本発明は、上述の実施形態に限らず、この明細書の記載内容に基づき、種々の構成を採り得ることは勿論である。Of course, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various configurations can be adopted based on the contents of this specification.
Claims (9)
少なくとも3つの前記蓄電部の各々の電圧値を取得する電圧取得部(14)と、
前記電圧取得部が取得した少なくとも3つの前記蓄電部の電圧値に基づいて、少なくとも3つの前記蓄電部のうち、前記電圧値が隣接する2つの前記蓄電部を相互に接続する接続部(14)と、
少なくとも3つの前記蓄電部とは異なる他の蓄電部(18)と、
を有し、
前記他の蓄電部は、少なくとも3つの前記蓄電部を起動させるための起動用電源であり、
前記電力装置は、少なくとも3つの前記蓄電部のうち、いずれか2つの前記蓄電部を相互に接続する二者接続回路(26)を前記蓄電部と同じ数だけ備え、
少なくとも3つの前記蓄電部の各々は、前記二者接続回路と、バッテリ(30)と、前記二者接続回路を制御する制御部(32)とを有し、
前記二者接続回路は、前記バッテリと前記蓄電部の外部とを接続可能なスイッチであり、
少なくとも3つの前記蓄電部の各々は、前記他の蓄電部から電力が供給されることで前記制御部が起動することにより起動し、
前記制御部は、前記蓄電部が起動した状態で前記接続部から前記二者接続回路を選択した旨の指示を受けたときに、前記スイッチをオフからオンに切り替えることで、前記バッテリと前記蓄電部の外部との間での充放電を行わせる、電力装置。 In a power device (10) having at least three power storage units (12, 12a to 12d),
a voltage acquisition unit (14) that acquires a voltage value of each of the at least three power storage units;
a connection unit (14) that connects two of the at least three power storage units, the two power storage units having adjacent voltage values, to each other based on the voltage values of the at least three power storage units acquired by the voltage acquisition unit;
Another power storage unit (18) different from at least three of the power storage units;
having
the other power storage unit is a startup power source for starting up the at least three power storage units,
The power device includes two-way connection circuits (26) that connect any two of the at least three power storage units to each other, the number of which is the same as the number of the power storage units ;
Each of the at least three power storage units includes the two-way connection circuit, a battery (30), and a control unit (32) that controls the two-way connection circuit,
the two-way connection circuit is a switch capable of connecting the battery to an outside of the power storage unit,
Each of the at least three power storage units is started up by starting up the control unit in response to power being supplied from the other power storage units;
When the control unit receives an instruction from the connection unit to select the two-way connection circuit while the power storage unit is activated, the control unit switches the switch from off to on, thereby causing charging and discharging to occur between the battery and the outside of the power storage unit.
前記接続部は、前記電圧値が最大である最大電圧値、又は、前記電圧値が最小である最小電圧値の前記蓄電部と、該蓄電部と前記電圧値が隣接する前記蓄電部とを相互に接続する、電力装置。 2. The power device according to claim 1,
The connection portion connects the power storage unit having a maximum voltage value where the voltage value is maximum, or a minimum voltage value where the voltage value is minimum, to the power storage unit having an adjacent voltage value.
前記接続部は、前記最大電圧値の前記蓄電部と、該蓄電部と前記電圧値が隣接する前記蓄電部とを相互に接続する、電力装置。 3. The power device according to claim 2,
The connection unit connects the power storage unit having the maximum voltage value to the power storage unit having an adjacent voltage value.
前記最大電圧値と前記最小電圧値との電圧差が所定の閾値以内になるまで、前記電圧取得部による前記蓄電部の電圧値の取得と、前記接続部による前記蓄電部の接続とを繰り返し行う、電力装置。 4. The power device according to claim 2,
The power device repeatedly acquires the voltage value of the power storage unit by the voltage acquisition unit and connects the power storage unit by the connection unit until a voltage difference between the maximum voltage value and the minimum voltage value becomes within a predetermined threshold value.
前記接続部は、略同一の前記電圧値の前記蓄電部が2つ以上ある場合、該2つ以上の前記蓄電部と、該2つ以上の前記蓄電部と前記電圧値が隣接する前記蓄電部とを相互に接続する、電力装置。 In the power device according to any one of claims 1 to 4,
The connection unit of the power device is configured to, when there are two or more storage units having approximately the same voltage value , interconnect the two or more storage units and the storage units whose voltage values are adjacent to the two or more storage units.
少なくとも3つの前記蓄電部と前記他の蓄電部とは、負荷(24)に対して互いに並列に接続される、電力装置。 In the power device according to any one of claims 1 to 5,
The at least three power storage units and the other power storage unit are connected in parallel to a load (24).
前記接続部は、前記電圧値が隣接する2つの前記蓄電部の電圧差が所定の閾値を超える場合には、2つの前記蓄電部の相互の接続を禁止する、電力装置。 In the power device according to any one of claims 1 to 6,
The connection unit prohibits mutual connection of the two power storage units when a voltage difference between the two power storage units whose voltage values are adjacent to each other exceeds a predetermined threshold value.
前記接続部は、前記二者接続回路の1つを選択することによって、前記蓄電部を相互に接続する、電力装置。 In the power device according to any one of claims 1 to 7,
A power device, wherein the connection unit connects the power storage units to each other by selecting one of the two-way connection circuits.
他の蓄電部(18)から少なくとも3つの前記蓄電部に電力を供給することで、少なくとも3つの前記蓄電部を起動させるステップと、
電圧取得部(14)によって少なくとも3つの前記蓄電部の各々の電圧値を取得するステップと、
前記電圧取得部が取得した少なくとも3つの前記蓄電部の電圧値に基づいて、少なくとも3つの前記蓄電部のうち、前記電圧値が隣接する2つの前記蓄電部を接続部(14)により相互に接続するステップと、
を有し、
前記電力装置は、少なくとも3つの前記蓄電部のうち、いずれか2つの前記蓄電部を相互に接続する二者接続回路(26)を前記蓄電部と同じ数だけ備え、
少なくとも3つの前記蓄電部の各々は、前記二者接続回路と、バッテリ(30)と、前記二者接続回路を制御する制御部(32)とを有し、
前記二者接続回路は、前記バッテリと前記蓄電部の外部とを接続可能なスイッチであり、
少なくとも3つの前記蓄電部の各々は、前記他の蓄電部から電力が供給されることで前記制御部が起動することにより起動し、
前記制御部は、前記蓄電部が起動した状態で前記接続部から前記二者接続回路を選択した旨の指示を受けたときに、前記スイッチをオフからオンに切り替えることで、前記バッテリと前記蓄電部の外部との間での充放電を行わせる、電力装置の制御方法。 A method for controlling a power device (10) having at least three power storage units (12, 12a to 12d), comprising:
supplying power from another power storage unit (18) to the at least three power storage units, thereby starting up the at least three power storage units;
acquiring a voltage value of each of the at least three power storage units by a voltage acquisition unit (14);
a step of connecting two of the at least three power storage units, the two power storage units having adjacent voltage values, to each other by a connection unit (14) based on the voltage values of the at least three power storage units acquired by the voltage acquisition unit;
having
The power device includes two-way connection circuits (26) that connect any two of the at least three power storage units to each other, the number of which is the same as the number of the power storage units ;
Each of the at least three power storage units includes the two-way connection circuit, a battery (30), and a control unit (32) that controls the two-way connection circuit,
the two-way connection circuit is a switch capable of connecting the battery to an outside of the power storage unit,
Each of the at least three power storage units is started up by starting up the control unit in response to power being supplied from the other power storage units;
A method for controlling a power device, in which, when the control unit receives an instruction from the connection unit to select the two-way connection circuit while the storage unit is activated, the control unit switches the switch from off to on, thereby causing charging and discharging to occur between the battery and the outside of the storage unit.
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