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JP7762029B2 - Battery control method - Google Patents
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JP7762029B2 - Battery control method - Google Patents

Battery control method

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JP7762029B2
JP7762029B2 JP2021160391A JP2021160391A JP7762029B2 JP 7762029 B2 JP7762029 B2 JP 7762029B2 JP 2021160391 A JP2021160391 A JP 2021160391A JP 2021160391 A JP2021160391 A JP 2021160391A JP 7762029 B2 JP7762029 B2 JP 7762029B2
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Description

本発明は、蓄電池制御方法に関する。 The present invention relates to a storage battery control method.

住宅の屋根等にソーラーパネルを設置し、ソーラーパネルが発電した電力を家庭用の電力として利用するような電源システムが普及している。このような電源システムで使用する蓄電池ユニットとして、複数のバッテリーセルを直列接続してバッテリースタックを構成し、所望の電圧を得られるようにした構成のものが提案されている(例えば特許文献1)。例えば、リチウムイオン電池のバッテリーセルの電圧は、2V~4V程度である。これに対して、家庭用の電源の電圧は、数百Vである。この場合、バッテリーセルを数十個直列に接続することで、家庭で使用する数百Vの電圧が確保される。 Power supply systems in which solar panels are installed on the roofs of homes and the electricity generated by the solar panels is used for household power are becoming common. A battery storage unit for use in such power supply systems has been proposed, in which multiple battery cells are connected in series to form a battery stack, enabling the desired voltage to be obtained (see, for example, Patent Document 1). For example, the voltage of a lithium-ion battery cell is approximately 2V to 4V. In contrast, the voltage of a household power supply is several hundred volts. In this case, by connecting several dozen battery cells in series, a voltage of several hundred volts for household use can be secured.

バッテリースタックを構成するバッテリーセルに対しては、バランス調整が不可欠である。そこで、このような蓄電池ユニットには、各バッテリーセルの電圧を検出するAFE(Analog Front End)やバランス調整回路が具備されている。これにより、AFEにより各バッテリーセルの電圧が検出され、各バッテリーセルの充電量が均一となるように制御される。 Balancing is essential for the battery cells that make up a battery stack. Therefore, such storage battery units are equipped with an AFE (Analog Front End) that detects the voltage of each battery cell, and a balance adjustment circuit. This allows the AFE to detect the voltage of each battery cell and controls the charge level of each battery cell so that it is uniform.

バランス調整は、通常、各バッテリーセルの電圧を検出し、検出した電圧から各バッテリーセルのセル容量を判定し、使用環境や接続されている回路部品や時間の経過に応じてバッテリーセルのセル容量が均一となるように各バッテリーの充電量を制御している。充電量の制御では、各バッテリーセルの電圧を均等にするような、AFEやバランス調整回路を使用してバランス調整が行われる。バッテリーセルのセル電圧は、例えば、電流が流れていない状態の電圧(OCV(Open circuit voltage)電圧)、充電カーブ、あるいは放電カーブから検出することが可能である。 Balancing typically involves detecting the voltage of each battery cell, determining the cell capacity of each battery cell from the detected voltage, and controlling the charge amount of each battery to equalize the cell capacity of the battery cells depending on the usage environment, connected circuit components, and the passage of time. Charge amount control is performed using an AFE or balancing circuit to equalize the voltage of each battery cell. The cell voltage of a battery cell can be detected, for example, from the voltage when no current is flowing (OCV (Open Circuit Voltage)), the charge curve, or the discharge curve.

しかしながら、バッテリーセルの種類によっては、OCVカーブ、充電カーブ、あるいは放電カーブがほとんど平坦であり、バッテリーセルのセル電圧とバッテリーセルのセル容量との関係を検出することが困難な場合がある。例えば、リン酸鉄リチウムイオン電池(LFP:Lithium Iron Phosphate)のOCVカーブの場合、充電率(SOC:State Of Charge)が20%から95%の領域は、バッテリーセルのセル容量の変化に対してOCV電圧がほとんど変化しないフラット領域となる。そして、SOCが95%以上の領域は、バッテリーセルのセル容量の変化に追従してOCV電圧が変化していく変化領域となる。フラット領域では、OCV電圧は約3.2Vから3.4Vで一定である。OCV電圧が例えば3.45V以下に低下するとフラット領域に入る。 However, depending on the type of battery cell, the OCV curve, charge curve, or discharge curve may be nearly flat, making it difficult to detect the relationship between the cell voltage and the cell capacity of the battery cell. For example, in the OCV curve of a lithium iron phosphate battery (LFP), the region where the state of charge (SOC) is between 20% and 95% is a flat region where the OCV voltage changes very little with changes in the cell capacity of the battery cell. The region where the SOC is 95% or higher is a variable region where the OCV voltage changes in response to changes in the cell capacity of the battery cell. In the flat region, the OCV voltage remains constant at approximately 3.2V to 3.4V. The flat region is reached when the OCV voltage drops below 3.45V, for example.

変化領域では、バッテリーセルのセル容量の変化に追従してOCV電圧が変化する。そのため、各バッテリーセルのOCV電圧を検出して、検出したOCV電圧から各バッテリーセルのセル容量を判定することで、判定したセル容量に応じたバランス調整を行うことができる。ところが、フラット領域では、バッテリーセルのセル容量の変化に対してOCV電圧がほとんど変化しないため、各バッテリーセルのOCV電圧を検出して、検出したOCV電圧から各バッテリーセルのセル容量を判定することが困難になる。 In the variable region, the OCV voltage changes in response to changes in the cell capacity of the battery cell. Therefore, by detecting the OCV voltage of each battery cell and determining the cell capacity of each battery cell from the detected OCV voltage, it is possible to perform balance adjustments according to the determined cell capacity. However, in the flat region, the OCV voltage barely changes in response to changes in the cell capacity of the battery cell, making it difficult to detect the OCV voltage of each battery cell and determine the cell capacity of each battery cell from the detected OCV voltage.

そこで、一般的に、リン酸鉄リチウムイオン電池等のバッテリーを用いる場合のバランス回路動作では、満充電にする際の電流値を小さくして長時間かけて充電を行うことで、満充電後のOCV電圧が変化領域より小さい電圧にならないようにする。
さらに、安定したOCV電圧を確認するために、長時間放置してからOCV電圧を検出する。検出したOCV電圧から各バッテリーセルのセル容量を判定することで、判定したセル容量に応じたバランス調整を行っている。
Therefore, in general, when using a battery such as a lithium iron phosphate battery, the balance circuit operates by reducing the current value when fully charging and charging over a long period of time, so that the OCV voltage after full charging does not become a voltage lower than the change region.
Furthermore, to confirm a stable OCV voltage, the OCV voltage is detected after a long period of time. The cell capacity of each battery cell is determined from the detected OCV voltage, and balancing is performed according to the determined cell capacity.

特開2020-156200号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2020-156200

上述のように、リン酸鉄リチウムイオン電池等のバッテリーセルを用いる場合には、蓄電池を満充電にする際に、電流値を小さくし長時間かけて充電する。さらに、安定したOCV電圧を確認するために満充電後に長時間放置する。これにより、バッテリーセルのセル容量の変化に追従してOCV電圧が変化する変化領域で各バッテリーセルのOCV電圧を検出でき、バランス調整を行うことが可能となる。
しかしながら、この方法では、満充電にするための充電に時間がかかること、満充電になってからOCV電圧を検出するために十分な経過時間を確保することが必要となる。さらに満充電後に十分な経過時間が必要となるため、すぐに放電が行われた場合、バランス調整を実施できないという課題があった。
As described above, when using battery cells such as lithium iron phosphate batteries, the current value is reduced and the charging time is long when the storage battery is fully charged. Furthermore, the battery is left for a long time after full charge to confirm a stable OCV voltage. This allows the OCV voltage of each battery cell to be detected in a range where the OCV voltage changes in response to changes in the cell capacity of the battery cell, making it possible to perform balance adjustment.
However, this method requires a long time to fully charge the battery, and it is necessary to ensure that a sufficient time has elapsed since the battery was fully charged in order to detect the OCV voltage. Furthermore, since a sufficient time is required after full charging, there is a problem in that if the battery is immediately discharged, it is not possible to perform balance adjustment.

当該課題に対して、満充電までの充電時間を短くするために充電電流値を大きくすることや、満充電になってからOCV電圧を検出するための経過時間を短くすることなどが考えられる。
しかしながら、蓄電池を満充電にしてから所定時間経過後におけるOCV電圧とバッテリーセルのセル容量との関係は、充電末期のバッテリーセルの電流に依存して変動する。そのため、充電電流値を大きくした場合、OCV電圧の安定を図るための経過時間を長くすると、OCV電圧がフラット領域まで低下してしまう。そのため、各バッテリーセルのOCV電圧を検出し、検出したOCV電圧から各バッテリーセルのセル容量を判定することが困難になる。特に、バッテリーセルが劣化している場合、所定時間経過後に、OCV電圧がフラット領域まで低下する可能性が高くなる。
そのため、蓄電池を満充電にしてからバランス調整を行う場合には、満充電になってからの経過時間、充電末期の電流値、バッテリーセルの劣化度合い等を十分に考慮する必要がある。
To address this issue, it is possible to increase the charging current value to shorten the charging time until full charge, or to shorten the time elapsed after full charge for detecting the OCV voltage.
However, the relationship between the OCV voltage and the cell capacity of a battery cell after a predetermined time has elapsed since the battery was fully charged fluctuates depending on the current of the battery cell at the end of charging. Therefore, if the charging current value is increased and the elapsed time for stabilizing the OCV voltage is extended, the OCV voltage will drop to the flat region. This makes it difficult to detect the OCV voltage of each battery cell and determine the cell capacity of each battery cell from the detected OCV voltage. In particular, if the battery cell is degraded, the OCV voltage is more likely to drop to the flat region after the predetermined time has elapsed.
Therefore, when balancing a storage battery after fully charging it, it is necessary to take into consideration the time elapsed since it was fully charged, the current value at the end of charging, the degree of deterioration of the battery cells, etc.

上述したように、蓄電池を満充電にしてから所定時間経過後におけるOCV電圧とバッテリーセルのセル容量との関係は、充電末期のバッテリーセルの電流に依存して変動する。家庭用の蓄電池システムの充電は、商用電力系統からの充電の場合には充電電流は一定の電流値である。しかしながら、例えば太陽光発電では、天候に依存して充電末期のバッテリーセルの電流は大きく変化し得る。そのため、蓄電池を満充電にしてから所定時間経過後にバランス調整を行う場合、充電末期の電流値を考慮して、各バッテリーセルのセル容量を判定する必要がある。 As mentioned above, the relationship between the OCV voltage and the cell capacity of a battery cell a predetermined time after the battery is fully charged varies depending on the current of the battery cell at the end of charging. When charging a home battery system from a commercial power grid, the charging current is a constant current value. However, with solar power generation, for example, the current of the battery cell at the end of charging can vary greatly depending on the weather. Therefore, when balancing a battery a predetermined time after the battery is fully charged, it is necessary to determine the cell capacity of each battery cell taking into account the current value at the end of charging.

上述の課題を鑑み、本発明の目的は、複数のバッテリーセルを直列に接続した蓄電池のバランス調整を行う際に、より短時間に各バッテリーのセル容量をより精度高く取得することが可能な蓄電池制御方法を提供することにある。 In view of the above-mentioned problems, an object of the present invention is to provide a storage battery control method that can obtain the cell capacity of each battery more accurately in a shorter time when balancing a storage battery in which multiple battery cells are connected in series.

本発明の一態様に係る蓄電池制御方法は、複数のバッテリーセルを直列に接続した蓄電池が満充電された場合に、充電末期の電流値を検出する電流検出工程と、満充電から所定の経過時間後に各バッテリーセルのセル電圧を検出するセル電圧検出工程と、前記検出された電流値とセル電圧とから各バッテリーセルのセル容量を算出する算出工程と、を含む。 A storage battery control method according to one aspect of the present invention includes a current detection step for detecting the current value at the end of charging when a storage battery having multiple battery cells connected in series is fully charged; a cell voltage detection step for detecting the cell voltage of each battery cell a predetermined time after full charge; and a calculation step for calculating the cell capacity of each battery cell from the detected current value and cell voltage.

本発明によれば、複数のバッテリーセルを直列に接続した蓄電池を満充電してからバランス調整を行う際に、充電末期の電流値を検出し、所定時間経過後にセル電圧を検出し、検出した電流値とセル電圧とからセル容量を算出している。これにより、バッテリーセルの劣化がある場合や、太陽光発電のように充電電流が安定しない場合でも、バッテリーセルのセル容量を正確に安定して取得できる。よって、複数のバッテリーセルを直列に接続した蓄電池のバランス調整を行う際に、より短時間に各バッテリーのセル容量をより精度高く取得することができる。 According to the present invention, when balancing a storage battery in which multiple battery cells are connected in series after it is fully charged, the current value at the end of charging is detected, the cell voltage is detected after a predetermined time has elapsed, and the cell capacity is calculated from the detected current value and cell voltage. This allows the cell capacity of the battery cells to be obtained accurately and stably even when the battery cells are deteriorated or the charging current is unstable, such as in solar power generation. Therefore, when balancing a storage battery in which multiple battery cells are connected in series, the cell capacity of each battery can be obtained more accurately in a shorter time.

本発明に係る電源システムの概要を示すブロック図である。1 is a block diagram showing an overview of a power supply system according to the present invention; 本発明に係る電源システムで用いられる蓄電池ユニットの概要の説明図である。1 is an explanatory diagram illustrating an overview of a storage battery unit used in a power supply system according to the present invention. 電池モジュールのコネクタと制御管理モジュールのコネクタとを接続する中継ケーブルの概要の説明図である。10 is an explanatory diagram illustrating an outline of a relay cable connecting a connector of a battery module and a connector of a control management module. FIG. 電池モジュールのコネクタと制御管理モジュールのコネクタとを接続する中継ケーブルの概要の説明図である。10 is an explanatory diagram illustrating an outline of a relay cable connecting a connector of a battery module and a connector of a control management module. FIG. 電池モジュールの一例の説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram of an example of a battery module. 制御管理モジュールの構成を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of a control management module. BMS基板に配置されるAFE回路素子の概要を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing an overview of an AFE circuit element disposed on a BMS substrate. 電池モジュールに対応させてAFE回路素子を配置したときの説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram illustrating an arrangement of AFE circuit elements corresponding to a battery module. リン酸鉄リチウムイオン電池の電圧とSOCの関係を示すグラフである。1 is a graph showing the relationship between voltage and SOC of a lithium iron phosphate battery. 満充電後の経過時間に対するOCV電圧の変化特性を充電末期の電流値の大小により比較したグラフである。10 is a graph comparing the change characteristics of the OCV voltage with respect to the elapsed time after full charge, based on the magnitude of the current value at the end of charging. 満充電から10分経過後のOCV電圧とバッテリーセルの満充電からの容量差との関係をセルの劣化度合毎に示したグラフである。10 is a graph showing the relationship between the OCV voltage 10 minutes after full charge and the capacity difference from full charge of the battery cell for each degree of cell deterioration. 満充電から1分経過後のOCV電圧とバッテリーセルの満充電からの容量差との関係をセルの劣化度合毎に示したグラフである。10 is a graph showing the relationship between the OCV voltage one minute after full charge and the capacity difference from full charge of the battery cell for each degree of cell deterioration. 充電末期の電流値の大小違いによる、満充電から1分経過後のバッテリーセルの満充電からの容量差とOCV電圧との関係を示すグラフである。10 is a graph showing the relationship between the difference in capacity from full charge of a battery cell one minute after full charge and the OCV voltage, depending on the magnitude of the current value at the end of charging. 充電末期の電流毎のOCV電圧とセル容量の関係を示すテーブルの一例である。10 is an example of a table showing the relationship between the OCV voltage and the cell capacity for each current at the end of charging. 本発明の第1の実施形態に係る蓄電池制御方法におけるバランス回路の動作処理例を示すフローチャートである。4 is a flowchart showing an example of operation processing of a balancing circuit in the storage battery control method according to the first embodiment of the present invention. 本発明の第2の実施形態に係る蓄電池制御方法におけるバランス回路の動作処理を示すフローチャートである。10 is a flowchart showing an operation process of a balancing circuit in a storage battery control method according to a second embodiment of the present invention. 本発明に係る電源システムの他の構成例の概要を示すブロック図である。FIG. 10 is a block diagram showing an outline of another example of the configuration of the power supply system according to the present invention. 本発明に係る電源システムの他の構成例の概要を示すブロック図である。FIG. 10 is a block diagram showing an outline of another configuration example of a power supply system according to the present invention.

本発明は、複数のバッテリーセルを直列に接続した蓄電池の各バッテリーセルの充電状態の制御において、各バッテリーのセル容量をより短時間で、より精度高く取得することが可能な蓄電池制御方法に関する。
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
The present invention relates to a storage battery control method that can acquire the cell capacity of each battery in a shorter time and with higher accuracy when controlling the state of charge of each battery cell of a storage battery in which multiple battery cells are connected in series.
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

<1.システム全体>
図1から図8を参照して、本発明のシステム全体について説明する。
<1. The entire system>
The overall system of the present invention will be described with reference to FIGS.

(電源システムの概要)
まず、図1を参照して、本発明に係る電源システムの概要について説明する。図1は、本発明に係る電源システム10の概要を示すブロック図である。
図1に示すように、本発明の実施形態に係る電源システム10は、パワーコンディショナー1と、ソーラーパネル2と、蓄電池ユニット3とを含んで構成される。
(Outline of the power supply system)
First, an outline of a power supply system according to the present invention will be described with reference to Fig. 1. Fig. 1 is a block diagram showing an outline of a power supply system 10 according to the present invention.
As shown in FIG. 1 , a power supply system 10 according to an embodiment of the present invention includes a power conditioner 1 , a solar panel 2 , and a storage battery unit 3 .

パワーコンディショナー1は、直流電源と交流電源との変換、電源電圧の制御、買電及び売電などの処理を行う。即ち、商用電源5では交流電源を用いているのに対して、太陽光発電や蓄電には直流電源を用いる。また、商用電源5の電圧と、ソーラーパネル2や蓄電池ユニット3で用いるバッテリーの電圧は異なっている。パワーコンディショナー1は、商用電源5、ソーラーパネル2、蓄電池ユニット3との間で、直流電源と交流電源との変換及び電源電圧の制御を行っている。そして、パワーコンディショナー1は分電盤6に電力を供給し、分電盤6は各部屋のコンセントに電力を分配する。 Power conditioner 1 converts between DC and AC power, controls power supply voltage, and purchases and sells electricity. Specifically, commercial power supply 5 uses AC power, while solar power generation and storage use DC power. Furthermore, the voltage of commercial power supply 5 differs from the voltage of the batteries used in solar panels 2 and storage battery unit 3. Power conditioner 1 converts between DC and AC power and controls power supply voltage between commercial power supply 5, solar panels 2, and storage battery unit 3. Power conditioner 1 then supplies power to distribution board 6, which distributes the power to the outlets in each room.

ソーラーパネル2は、昼間の太陽が現れる時間には発電を行えるが、夜間、太陽が沈むと発電が行えず、発電量が安定しない。蓄電池ユニット3は、昼間、商用電源5とパワーコンディショナー1を介して電力系統から充電を行うことが可能であり、ソーラーパネル2とパワーコンディショナー1を介して充電を行うことが可能であり、パワーコンディショナー1を介して電力の供給を補うことも可能である。蓄電池ユニット3は、夜間、商用電源5とパワーコンディショナー1を介して系統から充電を行うことが可能であり、パワーコンディショナー1を介して電力の供給を補うことも可能である。 The solar panel 2 can generate electricity during the daytime when the sun is out, but cannot generate electricity at night when the sun sets, resulting in an unstable amount of power generated. The storage battery unit 3 can be charged from the power grid via the commercial power source 5 and power conditioner 1 during the day, and can also be charged via the solar panel 2 and power conditioner 1, and can supplement the power supply via the power conditioner 1. The storage battery unit 3 can be charged from the grid via the commercial power source 5 and power conditioner 1 at night, and can also supplement the power supply via the power conditioner 1.

また、パワーコンディショナー1は、電力が不足している場合には、商用電源5から電源を買い取り、ソーラーパネル2による電力が余剰になるときには、商用電源5に電源を売るような、買電及び売電などの処理を行っている。 In addition, the power conditioner 1 performs processes such as purchasing and selling electricity, such as purchasing power from the commercial power source 5 when there is a power shortage, and selling power to the commercial power source 5 when there is surplus electricity generated by the solar panel 2.

また、電源システム10には、EV(Electric Vehicle)スタンド4を組み込むことができる。EVスタンド4は、電気自動車への充電を行う他、電気自動車に搭載されているバッテリーを利用して、電力を蓄積するのに用いることができる。また、EVスタンド4は、パワーコンディショナー1を介して電力の供給を補うことも可能である。 The power supply system 10 can also incorporate an EV (Electric Vehicle) stand 4. The EV stand 4 can be used to charge electric vehicles and also to store power using the batteries installed in the electric vehicles. The EV stand 4 can also supplement the power supply via the power conditioner 1.

(蓄電池ユニット)
ここで、図2を参照して、本発明に係る電源システム10で用いられる蓄電池ユニット3の概要について説明する。図2は、本発明に係る電源システム10で用いられる蓄電池ユニット3の概要の説明図である。
図2に示すように、蓄電池ユニット3は、例えば7個の電池モジュール11-1~11-7と、制御管理モジュール12とから構成される。電池モジュール11-1~11-7には、複数のバッテリーセルからなるバッテリースタックが設けられている。また、電池モジュール11-1~11-7には、それぞれ、コネクタ13-1~13-7及びコネクタ14-1~14-7が備えられている。
(storage battery unit)
Here, an overview of the storage battery unit 3 used in the power supply system 10 according to the present invention will be described with reference to Fig. 2. Fig. 2 is an explanatory diagram illustrating the overview of the storage battery unit 3 used in the power supply system 10 according to the present invention.
2, the storage battery unit 3 is composed of, for example, seven battery modules 11-1 to 11-7 and a control management module 12. The battery modules 11-1 to 11-7 are provided with battery stacks each consisting of a plurality of battery cells. The battery modules 11-1 to 11-7 are also provided with connectors 13-1 to 13-7 and connectors 14-1 to 14-7, respectively.

制御管理モジュール12は、電池モジュール11-1~11-7の充放電状態を管理している。制御管理モジュール12には、コネクタ45-1~45-7及びコネクタ56-1~56-7が備えられている。 The control management module 12 manages the charge/discharge status of the battery modules 11-1 to 11-7. The control management module 12 is equipped with connectors 45-1 to 45-7 and connectors 56-1 to 56-7.

電池モジュール11-1~11-7のコネクタ13-1~13-7と、制御管理モジュール12のコネクタ45-1~45-7とは、図3に示すような中継ケーブル60-1~60-7により接続される。電池モジュール11-1~11-7のコネクタ14-1~14-7と、制御管理モジュール12のコネクタ56-1~56-7とは、図4に示すような中継ケーブル70-1~70-7により接続される。 Connectors 13-1 to 13-7 of battery modules 11-1 to 11-7 and connectors 45-1 to 45-7 of the control management module 12 are connected by relay cables 60-1 to 60-7 as shown in FIG. 3. Connectors 14-1 to 14-7 of battery modules 11-1 to 11-7 and connectors 56-1 to 56-7 of the control management module 12 are connected by relay cables 70-1 to 70-7 as shown in FIG. 4.

(中継ケーブル)
ここで、図3及び図4を参照して、電池モジュールのコネクタと制御管理モジュールのコネクタとを接続する中継ケーブルの概要について説明する。
(Relay cable)
Here, an overview of the relay cable that connects the connector of the battery module and the connector of the control management module will be described with reference to FIGS.

図3は、電池モジュール11-1~11-7のコネクタ13-1~13-7と、制御管理モジュール12のコネクタ45-1~45-7とを接続する中継ケーブル60(60-1~60-7)の概要の説明図である。 Figure 3 is an explanatory diagram showing the outline of the relay cables 60 (60-1 to 60-7) that connect the connectors 13-1 to 13-7 of the battery modules 11-1 to 11-7 to the connectors 45-1 to 45-7 of the control management module 12.

図3に示すように、中継ケーブル60は、電池モジュール11-1~11-7側のコネクタ61(61-1~61-n)と、制御管理モジュール12側のコネクタ62(62-1~62-7)と、その間のケーブル63(63-1~63-7)とからなる。ケーブル63(63-1~63-7)は、正極の配線と負極の配線との2線になる。 As shown in Figure 3, the relay cable 60 consists of connectors 61 (61-1 to 61-n) on the battery modules 11-1 to 11-7 side, connectors 62 (62-1 to 62-7) on the control management module 12 side, and cables 63 (63-1 to 63-7) between them. Cables 63 (63-1 to 63-7) are two wires, one for the positive electrode and one for the negative electrode.

図4は、電池モジュール11-1~11-7のコネクタ14-1~14-7と、制御管理モジュール12のコネクタ56-1~56-7とを接続する中継ケーブル70(70-1~70-7)の概要の説明図である。 Figure 4 is an explanatory diagram showing the outline of the relay cables 70 (70-1 to 70-7) that connect the connectors 14-1 to 14-7 of the battery modules 11-1 to 11-7 to the connectors 56-1 to 56-7 of the control management module 12.

図4に示すように、中継ケーブル70(70-1~70-7)は、電池モジュール11-1~11-7側のコネクタ71(71-1~71-7)と、制御管理モジュール12側のコネクタ72(72-1~72-7)と、その間のケーブル73(73-1~73-7)とからなる。ケーブル73(73-1~73-7)は、バッテリースタックを構成するバッテリーセルに応じた数の配線からなる。 As shown in Figure 4, relay cables 70 (70-1 to 70-7) consist of connectors 71 (71-1 to 71-7) on the battery module 11-1 to 11-7 side, connectors 72 (72-1 to 72-7) on the control management module 12 side, and cables 73 (73-1 to 73-7) between them. Cables 73 (73-1 to 73-7) consist of wiring in a number corresponding to the number of battery cells that make up the battery stack.

(電池モジュール)
ここで、図5を参照して、電池モジュールの一例について説明する。図5は、電池モジュール11(11-1~11-7)の一例の説明図である。なお、電池モジュール11-1~11-7は、全て、同様に構成されている。
(battery module)
An example of a battery module will now be described with reference to Fig. 5. Fig. 5 is an explanatory diagram of an example of a battery module 11 (11-1 to 11-7). Note that the battery modules 11-1 to 11-7 are all configured in the same manner.

図5に示すように、電池モジュール11(11-1~11-7)には、直列接続されたバッテリーセル20-1、20-2、…、20-nからなるバッテリースタックが設けられている。バッテリーセル20-1、20-2、…、20-nとしては、例えば、リン酸鉄リチウムイオン電池が用いられる。リン酸鉄リチウムイオン電池は、リン酸鉄リチウムを正極に使用するもので、電池内部で発熱があっても結晶構造が崩壊しにくく、安全性が高いという特徴がある。1つのバッテリーセル20-1、20-2、…、20-nのセル電圧は、セル構造により異なる。リチウムイオン電池の場合、セル電圧は、例えば2V~4Vである。リン酸鉄リチウムイオン電池では、セル電圧は、例えば2.5V~3.6V程度である。 As shown in FIG. 5, the battery module 11 (11-1 to 11-7) has a battery stack consisting of battery cells 20-1, 20-2, ..., 20-n connected in series. The battery cells 20-1, 20-2, ..., 20-n are, for example, lithium iron phosphate ion batteries. Lithium iron phosphate ion batteries use lithium iron phosphate as the positive electrode, and are characterized by their high safety as their crystalline structure is resistant to breakdown even when heat is generated inside the battery. The cell voltage of each battery cell 20-1, 20-2, ..., 20-n varies depending on the cell structure. For lithium ion batteries, the cell voltage is, for example, 2V to 4V. For lithium iron phosphate ion batteries, the cell voltage is, for example, approximately 2.5V to 3.6V.

電池モジュール11(11-1~11-7)には、コネクタ13(13-1~13-7)及びコネクタ14(14-1~14-7)が設けられる。コネクタ13(13-1~13-7)は、電池モジュール11の充放電を行うためのコネクタである。コネクタ14(14-1~14-7)は、バッテリーセル20-1、20-2、…、20-nのセル電圧を監視するためのコネクタである。 Battery modules 11 (11-1 to 11-7) are provided with connectors 13 (13-1 to 13-7) and connectors 14 (14-1 to 14-7). Connectors 13 (13-1 to 13-7) are connectors for charging and discharging battery modules 11. Connectors 14 (14-1 to 14-7) are connectors for monitoring the cell voltages of battery cells 20-1, 20-2, ..., 20-n.

(制御管理モジュール)
ここで、図6を参照して、制御管理モジュールの構成について説明する。図6は、制御管理モジュール12の構成を示すブロック図である。
図6に示すように、制御管理モジュール12には、端子台31と、ブレーカ33と、HV(High-Voltage)基板40と、BMS(Battery Management System)基板50とが実装されている。
(Control Management Module)
The configuration of the control management module will now be described with reference to Fig. 6. Fig. 6 is a block diagram showing the configuration of the control management module 12.
As shown in FIG. 6, the control management module 12 is equipped with a terminal block 31, a breaker 33, a high-voltage (HV) board 40, and a battery management system (BMS) board 50.

端子台31は、パワーコンディショナー1(PCS:Power Conditioning System)からの配線を接続するコネクタである。端子台31には、正極端子31aと、負極端子31bと、接地端子31cとが配設されている。この例では、接地端子31cは0電位として筐体に接続している。端子台31の正極端子31a及び負極端子31bから伸びる配線が充放電ライン35a及び35bを形成する。ブレーカ33は、大電流が流れたときの保護用である。 The terminal block 31 is a connector that connects wiring from the power conditioner 1 (PCS: Power Conditioning System). The terminal block 31 is provided with a positive terminal 31a, a negative terminal 31b, and a ground terminal 31c. In this example, the ground terminal 31c is connected to the housing as a zero potential. The wiring extending from the positive terminal 31a and negative terminal 31b of the terminal block 31 forms the charge/discharge lines 35a and 35b. The breaker 33 is used for protection when a large current flows.

通信コネクタ32は、パワーコンディショナー1からの通信用のシールド線を接続するコネクタである。通信コネクタ32は、BMS基板50上の通信コネクタ51と接続される。パワーコンディショナー1からのデータは、通信コネクタ32を介して受信され、マイクロプロセッサ54に送られる。また、マイクロプロセッサ54からのデータが通信コネクタ32を介してパワーコンディショナー1に送られる。 The communication connector 32 is a connector that connects a shielded wire for communication from the power conditioner 1. The communication connector 32 is connected to the communication connector 51 on the BMS board 50. Data from the power conditioner 1 is received via the communication connector 32 and sent to the microprocessor 54. Data from the microprocessor 54 is also sent to the power conditioner 1 via the communication connector 32.

HV基板40は、電池モジュール11-1~11-7の充放電を行うための基板である。HV基板40には、リレー41と、電流センサ42と、通信コネクタ43と、コネクタ45-1~45-7が実装されている。 The HV board 40 is a board used to charge and discharge the battery modules 11-1 to 11-7. The HV board 40 is equipped with a relay 41, a current sensor 42, a communication connector 43, and connectors 45-1 to 45-7.

リレー41は、蓄電池ユニット3の動作を開始/停止させるスイッチとなる。電流センサ42は、電池モジュール11-1~11-7への充放電電流を検出している。通信コネクタ43は、BMS基板50上の通信コネクタ52と接続される。通信コネクタ43は、例えば電流センサ42の検出電流をマイクロプロセッサ54に送信している。 The relay 41 is a switch that starts and stops the operation of the storage battery unit 3. The current sensor 42 detects the charging and discharging current to and from the battery modules 11-1 to 11-7. The communication connector 43 is connected to the communication connector 52 on the BMS board 50. The communication connector 43 transmits the detected current of the current sensor 42 to the microprocessor 54, for example.

コネクタ45-1~45-7は、それぞれ、電池モジュール11-1~11-7側のコネクタ13-1~13-7と接続する端子である。電池モジュール11-1~11-7側のコネクタ13-1~13-7は充放電用のコネクタであり、コネクタ13-1~13-7からは、バッテリースタックを構成するバッテリーセル20-1、20-2、…、20-nの両端からの配線が導出されている。コネクタ45-1~45-7は直列接続して、所望の充放電電圧が得られるようにしている。そして、最も電位の高いコネクタ45-1の正極が充放電ライン35aと接続され、最も電位の低いコネクタ45-7の負極が充放電ライン35bと接続される。 Connectors 45-1 to 45-7 are terminals that connect to connectors 13-1 to 13-7 on the battery modules 11-1 to 11-7 side, respectively. Connectors 13-1 to 13-7 on the battery modules 11-1 to 11-7 side are connectors for charging and discharging, and wiring from both ends of battery cells 20-1, 20-2, ..., 20-n that make up the battery stack is led out from connectors 13-1 to 13-7. Connectors 45-1 to 45-7 are connected in series to obtain the desired charging and discharging voltages. The positive electrode of connector 45-1, which has the highest potential, is connected to charge and discharge line 35a, and the negative electrode of connector 45-7, which has the lowest potential, is connected to charge and discharge line 35b.

BMS基板50は、電池モジュール11-1~11-7の状態を監視及び制御するための基板である。BMS基板50には、通信コネクタ51及び52、AFE(Analog Front End)53、マイクロプロセッサ54、光絶縁素子55、コネクタ56-1~56-7が実装されている。 The BMS board 50 is a board used to monitor and control the status of battery modules 11-1 to 11-7. The BMS board 50 is equipped with communication connectors 51 and 52, an AFE (Analog Front End) 53, a microprocessor 54, an optical isolation element 55, and connectors 56-1 to 56-7.

通信コネクタ51は、通信コネクタ32と接続され、パワーコンディショナー1との間でデータの送受を行う。通信コネクタ52は、通信コネクタ43と接続され、HV基板40との間でデータの送受を行う。 The communication connector 51 is connected to the communication connector 32 and transmits and receives data to and from the power conditioner 1. The communication connector 52 is connected to the communication connector 43 and transmits and receives data to and from the HV board 40.

AFE53は、電池モジュール11-1~11-7のそれぞれのセル電圧を検出し、ディジタルデータに変換する。 AFE 53 detects the cell voltage of each battery module 11-1 to 11-7 and converts it into digital data.

マイクロプロセッサ54は、パワーコンディショナー1からのデータ、HV基板40からのデータ、AFE53からのデータ等を基に、各種の制御を行う。 The microprocessor 54 performs various controls based on data from the power conditioner 1, data from the HV board 40, data from the AFE 53, etc.

光絶縁素子55は、フォトカプラやディジタルアイソレータ等の素子であり、AFE53とマイクロプロセッサ54との間を接続する。AFE53には高電圧が印加されるので、AFE53とマイクロプロセッサ54との間は、光絶縁素子55でアイソレーションを行っている。 The optical isolation element 55 is an element such as a photocoupler or digital isolator, and connects the AFE 53 and the microprocessor 54. Because a high voltage is applied to the AFE 53, the optical isolation element 55 provides isolation between the AFE 53 and the microprocessor 54.

コネクタ56-1~56-7は、それぞれ、電池モジュール11-1~11-7側のコネクタ14-1~14-7と接続する端子である。コネクタ14(14-1~14-7)は、バッテリーセル20-1、20-2、…、20-nのセル電圧を監視するためのコネクタである。コネクタ56-1~56-7は、それぞれ、電池モジュール11-1~11-7のセル電圧をBMS基板50側に伝達している。 Connectors 56-1 to 56-7 are terminals that connect to connectors 14-1 to 14-7 on the battery modules 11-1 to 11-7 side, respectively. Connectors 14 (14-1 to 14-7) are connectors for monitoring the cell voltages of battery cells 20-1, 20-2, ..., 20-n. Connectors 56-1 to 56-7 transmit the cell voltages of battery modules 11-1 to 11-7, respectively, to the BMS board 50 side.

(AFE回路素子)
ここで、図7を参照して、BMS基板に配置されるAFE回路素子の概要について説明する。図7は、BMS基板50に配置されるAFE回路素子530の概要を示すブロック図である。
本発明では、電池モジュール11-1~11-7に対応させた数だけ、図7に示すようなAFE回路素子530を配置して、AFE53の機能を実現している。なお、ここでは、AFE回路素子530の機能の中で、本発明の説明に必要な部分に限定して説明する。なお、AFE回路素子530の数は、電池モジュール11-1~11-7に対応させた数に限定されない。例えば、2個の電池モジュールに対して1個のAFE回路素子530が接続されてもよい。
(AFE circuit element)
An overview of the AFE circuit element disposed on the BMS board will now be described with reference to Fig. 7. Fig. 7 is a block diagram showing an overview of the AFE circuit element 530 disposed on the BMS board 50.
In the present invention, the function of the AFE 53 is realized by arranging AFE circuit elements 530 as shown in Fig. 7 in the number corresponding to the battery modules 11-1 to 11-7. Note that the following description will be limited to the portion of the function of the AFE circuit element 530 that is necessary for explaining the present invention. Note that the number of AFE circuit elements 530 is not limited to the number corresponding to the battery modules 11-1 to 11-7. For example, one AFE circuit element 530 may be connected to two battery modules.

図7において、端子A1、A2、…、Am(mは任意の整数)は、バッテリースタックのセル電圧を検出するための測定端子である。バッテリースタックのセル電圧を検出する場合、端子A1から端子Amの順に、最も高い電位の電極から最も電位の低い電極となるように、バッテリーセルを接続する。 In Figure 7, terminals A1, A2, ..., Am (m is an arbitrary integer) are measurement terminals for detecting the cell voltage of the battery stack. When detecting the cell voltage of the battery stack, the battery cells are connected in the order from terminal A1 to terminal Am, from the electrode with the highest potential to the electrode with the lowest potential.

端子A1、A2、…、Amの段間の抵抗Ra及びスイッチ回路Saは、バッテリーセルのバランス調整を行うためのものである。即ち、スイッチ回路Saをオンすると、バッテリーセルの両極が抵抗Raを介して接続され、バッテリーセル内のエネルギーがジュール熱により消費される。これにより、バッテリーセルの中で充電量が多いセルのエネルギーを消費させ、各バッテリーセルの充電量を均一化することができる。
なお、図7に示す例では、バランス回路としてパッシブ方式のものを用いているが、本発明は、アクティブ方式のバランス回路でも同様に適用できる。また、バッテリーセルの充電量のバランス調整は、必ずしも、上述の構成に限定されるものではない。バッテリーモジュール内に各々マイクロプロセッサとAFEを具備するような構成としても良い。また、バランス回路は、AFEだけではなくバランス調整回路の構成により実現しても良い。
The resistor Ra and switch circuit Sa between the terminals A1, A2, ..., Am are used to balance the battery cells. That is, when the switch circuit Sa is turned on, both poles of the battery cells are connected via the resistor Ra, and the energy in the battery cells is consumed by Joule heat. This causes the energy of the battery cells with the most charge to be consumed, and the charge levels of each battery cell can be equalized.
In the example shown in FIG. 7, a passive balancing circuit is used, but the present invention can be applied to an active balancing circuit as well. Furthermore, the balancing of the charge amounts of the battery cells is not necessarily limited to the above-described configuration. A configuration in which each battery module is equipped with a microprocessor and an AFE may also be used. Furthermore, the balancing circuit may be realized by a balance adjustment circuit configuration other than the AFE.

端子D1及び端子D2は、データの入出力の端子である。AFE53とマイクロプロセッサ54との間は、端子D1及び端子D2を通じて、データが入出力される。 Terminals D1 and D2 are terminals for inputting and outputting data. Data is input and output between the AFE 53 and the microprocessor 54 via terminals D1 and D2.

ここで、図8を参照して、電池モジュールに対応させてAFE回路素子を配置した際について説明する。図8は、電池モジュール11-1~11-7に対応させて、AFE回路素子530-1~530-7を配置したときの説明図である。 Now, referring to Figure 8, we will explain the arrangement of AFE circuit elements corresponding to battery modules. Figure 8 is an explanatory diagram showing the arrangement of AFE circuit elements 530-1 to 530-7 corresponding to battery modules 11-1 to 11-7.

図5に示したように、電池モジュール11-1~11-7には、バッテリーセル20-1、20-2、…、20-nからなるバッテリースタックが設けられている。各バッテリーセル20-1、20-2、…、20-nの両端及び段間は、それぞれ、AFE回路素子530-1~530-7の端子A1、A2、…、Amに接続される。また、各AFE回路素子530-1~530-7は直列に接続される。 As shown in FIG. 5, battery modules 11-1 to 11-7 are provided with a battery stack consisting of battery cells 20-1, 20-2, ..., 20-n. Both ends and the inter-stage of each battery cell 20-1, 20-2, ..., 20-n are connected to terminals A1, A2, ..., Am of AFE circuit elements 530-1 to 530-7, respectively. Furthermore, each AFE circuit element 530-1 to 530-7 is connected in series.

図8に示した構成により、各電池モジュール11-1~11-7のバッテリースタックを構成するバッテリーセルのセル電圧は、AFE回路素子530-1~530-7により検出される。そして、各電池モジュール11-1~11-7のバッテリースタックを構成するバッテリーセルのセル電圧は、AFE回路素子530-1~530-7によりディジタル値に変換され、光絶縁素子55を介して、マイクロプロセッサ54に送られる。 With the configuration shown in FIG. 8, the cell voltages of the battery cells that make up the battery stacks of each battery module 11-1 to 11-7 are detected by AFE circuit elements 530-1 to 530-7. The cell voltages of the battery cells that make up the battery stacks of each battery module 11-1 to 11-7 are then converted to digital values by AFE circuit elements 530-1 to 530-7 and sent to microprocessor 54 via optical isolation element 55.

<2.第1の実施形態>
以上、本発明のシステム全体について説明した。続いて、図9から図15を参照して、本発明の第1の実施形態について説明する。
本発明に係る蓄電池制御方法は、上述のように構成される蓄電池ユニット3における電池モジュール11-1~11-7の充電制御に適用される。
2. First Embodiment
The entire system of the present invention has been described above. Next, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
The storage battery control method according to the present invention is applied to charge control of the battery modules 11-1 to 11-7 in the storage battery unit 3 configured as described above.

前述したように、電池モジュール11-1~11-7には、複数のバッテリーセル20-1~20-nを直列に接続したバッテリースタックが備えられている。バッテリーセル20-1~20-nを直列に接続した構成では、バッテリーセルのセル容量が一定となるように、バランス調整が必要になる。バランス調整は、図7に示したAFE回路素子530により行われる。 As mentioned above, battery modules 11-1 to 11-7 are equipped with a battery stack in which multiple battery cells 20-1 to 20-n are connected in series. In a configuration in which battery cells 20-1 to 20-n are connected in series, balance adjustment is required to ensure that the cell capacity of the battery cells remains constant. Balance adjustment is performed by the AFE circuit element 530 shown in Figure 7.

なお、図7に示したAFE回路素子530では、パッシブ方式であり、バッテリーセル内の蓄電エネルギーを放電させて、セル容量を均一化させる構成となっている。この場合には、各バッテリーセル20-1~20-nのセル容量を、容量の低いセルに合わせるように放電させる。放電量は、バッテリーセル20-1~20-nからの放電電流と、放電時間により決まる。図7に示した構成のAFE回路素子530を用いる場合には、放電電流は抵抗Raとスイッチ回路SaとなるMOSトランジスタのオン抵抗値で決まり、放電時間はスイッチ回路Saのオン時間により決まる。よって、放電量は、抵抗Raの抵抗値と、スイッチ回路Saのオン時間とにより管理できる。 The AFE circuit element 530 shown in Figure 7 is a passive system that discharges the stored energy in the battery cells to equalize the cell capacities. In this case, the cell capacity of each battery cell 20-1 to 20-n is discharged to match the cell with the lowest capacity. The discharge amount is determined by the discharge current from the battery cells 20-1 to 20-n and the discharge time. When using the AFE circuit element 530 shown in Figure 7, the discharge current is determined by the resistor Ra and the on-resistance value of the MOS transistor that forms the switch circuit Sa, and the discharge time is determined by the on-time of the switch circuit Sa. Therefore, the discharge amount can be managed by the resistance value of the resistor Ra and the on-time of the switch circuit Sa.

バッテリーセルのセル容量は、通常、バッテリーセルの開放電圧であるOCV電圧(セル電圧)により検出できる。しかしながら、バッテリーセルの種類によっては、OCVカーブ、充電カーブ、あるいは放電カーブがほとんど平坦であり、バッテリーセルのセル電圧とSOC(State Of Charge)の関係を検出することが困難な場合がある。 The cell capacity of a battery cell can usually be detected by the OCV voltage (cell voltage), which is the open circuit voltage of the battery cell. However, depending on the type of battery cell, the OCV curve, charge curve, or discharge curve may be almost flat, making it difficult to detect the relationship between the cell voltage and SOC (State of Charge).

(OCV電圧とSOCの関係)
ここで、図9を参照して、リン酸鉄リチウムイオン電池のOCV電圧とSOCの関係について説明する。図9は、リン酸鉄リチウムイオン電池のOCV電圧とSOCの関係を示すグラフである。図9において、横軸がSOCを示し、縦軸がOCV電圧を示す。OCV電圧は、回路開放でのバッテリーセルのセル電圧である。SOCは、バッテリーセルの最大容量に対する残容量の割合(即ち充電率)であり、セル容量の指標である。
(Relationship between OCV voltage and SOC)
Here, the relationship between the OCV voltage and SOC of a lithium iron phosphate battery will be described with reference to Fig. 9. Fig. 9 is a graph showing the relationship between the OCV voltage and SOC of a lithium iron phosphate battery. In Fig. 9, the horizontal axis represents the SOC, and the vertical axis represents the OCV voltage. The OCV voltage is the cell voltage of a battery cell in an open circuit. The SOC is the ratio of the remaining capacity to the maximum capacity of the battery cell (i.e., the charging rate), and is an index of the cell capacity.

図9に示すように、リン酸鉄リチウムイオン電池のOCVカーブの場合、SOCが20%から95%の間の領域は、バッテリーセルのセル容量の変化に対してOCV電圧がほとんど変化しないフラット領域となる。そして、SOCが95%以上の領域は、バッテリーセルのセル容量の変化に追従してOCV電圧が変化していく変化領域となる。変化領域では、バッテリーセルのセル容量の変化に追従してOCV電圧が変化していくため、各バッテリーセルのOCV電圧を検出して、このOCV電圧から各バッテリーセルのセル容量を判定することで、セル容量に応じてバランス調整を行うことができる。ところが、フラット領域では、バッテリーセルのセル容量の変化に対してOCV電圧がほとんど変化しないため、各バッテリーセルのOCV電圧を検出して、OCV電圧から各バッテリーセルのセル容量を判定することが困難になる。 As shown in Figure 9, in the OCV curve of a lithium iron phosphate battery, the region between 20% and 95% SOC is a flat region where the OCV voltage changes very little with changes in the cell capacity of the battery cell. The region above 95% SOC is a variable region where the OCV voltage changes in response to changes in the cell capacity of the battery cell. In the variable region, the OCV voltage changes in response to changes in the cell capacity of the battery cell. Therefore, by detecting the OCV voltage of each battery cell and determining the cell capacity of each battery cell from this OCV voltage, it is possible to perform balance adjustments according to the cell capacity. However, in the flat region, the OCV voltage changes very little with changes in the cell capacity of the battery cell, making it difficult to detect the OCV voltage of each battery cell and determine the cell capacity of each battery cell from the OCV voltage.

そこで、第1の実施形態では、蓄電池を満充電にしてからバランス調整を行うようにしている。つまり、蓄電池を満充電とすると、バッテリーセルのSOCがSOC95%以上の変化領域に入る。変化領域では、バッテリーセルのセル容量の変化に追従してOCV電圧が変化していく。そのため、各バッテリーセルのOCV電圧を検出して、このOCV電圧から各バッテリーセルのセル容量を判定することで、セル容量に応じてバランス調整を行うことができる。 Therefore, in the first embodiment, balancing is performed after the storage battery is fully charged. In other words, when the storage battery is fully charged, the SOC of the battery cell enters a change region where the SOC is 95% or higher. In this change region, the OCV voltage changes in accordance with changes in the cell capacity of the battery cell. Therefore, by detecting the OCV voltage of each battery cell and determining the cell capacity of each battery cell from this OCV voltage, balancing can be performed according to the cell capacity.

なお、蓄電池を満充電にしてからバランス調整を行う場合には、満充電からの経過時間、充電末期(例えば満充電の直前)の電流値、バッテリーセルの劣化度合い等を十分に考慮して、処理を行う必要がある。 When balancing a battery after it has been fully charged, the process must take into full consideration factors such as the time elapsed since full charge, the current value at the end of charging (e.g., just before full charge), and the degree of deterioration of the battery cells.

(満充電からの経過時間の影響)
ここで、図10を参照して、満充電からの経過時間の影響について説明する。図10は、満充電後の経過時間に対するOCV電圧の変化特性を充電末期の電流値の大小により比較したグラフである。図10において、横軸は満充電後の経過時間を示し、縦軸はOCV電圧を示す。また、特性A11は充電末期の電流値が小さいときの特性であり、特性A12は充電末期の電流値が大きいときの特性である。
(Influence of time elapsed since full charge)
Here, the influence of the time elapsed since full charge will be described with reference to Fig. 10. Fig. 10 is a graph comparing the change characteristics of the OCV voltage with the time elapsed since full charge, based on the magnitude of the current value at the end of charging. In Fig. 10, the horizontal axis represents the time elapsed since full charge, and the vertical axis represents the OCV voltage. Furthermore, characteristic A11 is the characteristic when the current value at the end of charging is small, and characteristic A12 is the characteristic when the current value at the end of charging is large.

図10に示すように、満充電後のバッテリーセルのOCV電圧は、満充電後の時間の経過とともに低下しながら安定していく。この基本的な特性は、電流が小さい場合でも、電流が大きい場合でも同様である。しかしながら、OCV電圧の低下の度合いは、充電末期の電流値の大小により異なってくる。特性A11で示すように、電流が小さい場合にはOCV電圧の低下の度合いは小さく、特性A12で示すように、電流が大きい場合にはOCV電圧の低下の度合いは大きい。電流が大きい場合には、満充電から500秒の経過後には、OCV電圧が3.45V以下となり、SOCが20%から95%のフラット領域に入ってしまう。このため、OCV電圧を検出して各バッテリーセルのセル容量を判定することが困難になる。 As shown in Figure 10, the OCV voltage of a battery cell after full charge decreases over time after full charge and then stabilizes. This basic characteristic is the same whether the current is small or large. However, the degree of OCV voltage decrease varies depending on the current value at the end of charging. As shown by characteristic A11, the degree of OCV voltage decrease is small when the current is small, and as shown by characteristic A12, the degree of OCV voltage decrease is large when the current is large. When the current is large, the OCV voltage drops below 3.45 V 500 seconds after full charge, and the SOC enters a flat region between 20% and 95%. This makes it difficult to detect the OCV voltage and determine the cell capacity of each battery cell.

(バッテリーセルの劣化度合の影響)
ここで、図11及び図12を参照して、バッテリーセルの劣化度合の影響について説明する。
図11は、満充電から10分経過後のOCV電圧とバッテリーセルの満充電からの容量差との関係をセルの劣化度合毎に示したグラフである。図11において、横軸はバッテリーセルの満充電からの容量差を示し、縦軸はOCV電圧を示す。また、特性B11はバッテリー劣化がほとんど無いときの特性を示し、特性B12はバッテリー劣化が中程度のときの特性を示し、特性B13はバッテリー劣化が大きいときの特性を示している。
(Influence of the degree of deterioration of the battery cells)
Here, the influence of the degree of deterioration of the battery cells will be described with reference to FIGS. 11 and 12. FIG.
11 is a graph showing the relationship between the OCV voltage 10 minutes after full charge and the difference in capacity from full charge of the battery cell for each degree of cell degradation. In FIG. 11, the horizontal axis represents the difference in capacity from full charge of the battery cell, and the vertical axis represents the OCV voltage. Furthermore, characteristic B11 represents the characteristic when there is almost no battery degradation, characteristic B12 represents the characteristic when there is moderate battery degradation, and characteristic B13 represents the characteristic when there is significant battery degradation.

図11に示すように、満充電後から10分経過後では、バッテリーセルの満充電からの容量差が大きくなるに従ってOCV電圧は低下していく。この基本的な特性は、バッテリーの劣化度にかかわらず、同様である。バッテリー劣化度が無い場合には、特性B11で示すように、OCV電圧が低下しても、その電圧は3.45V以上に維持できる。ところが、バッテリー劣化度が大きい場合には、特性B13で示すように、満充電後から10分経過後にはOCV電圧が3.45V以下まで低下してしまうとともに、その傾きが小さくなっている。また、バッテリー劣化度が中程度の場合でも、特性B12で示すように、満充電からの容量差が大きくなると、OCV電圧が3.45V以下まで低下してしまう。OCV電圧が3.45V以下まで低下すると、SOCが20%から95%のフラット領域に入ってしまう。このため、OCV電圧を検出して各バッテリーセルのセル容量を判定することが困難になる。 As shown in Figure 11, 10 minutes after full charge, the OCV voltage decreases as the difference in capacity from full charge of the battery cell increases. This basic characteristic remains the same regardless of the degree of battery degradation. When there is no battery degradation, as shown by characteristic B11, even if the OCV voltage decreases, it can remain above 3.45 V. However, when the battery is severely deteriorated, as shown by characteristic B13, the OCV voltage drops to 3.45 V or below 10 minutes after full charge, and the slope of the curve becomes smaller. Even when the battery is moderately deteriorated, as shown by characteristic B12, the OCV voltage drops to 3.45 V or below as the difference in capacity from full charge increases. When the OCV voltage drops to 3.45 V or below, the SOC enters a flat region between 20% and 95%. This makes it difficult to detect the OCV voltage and determine the cell capacity of each battery cell.

これに対して、図12は、満充電から1分経過後のOCV電圧とバッテリーセルの満充電からの容量差との関係をセルの劣化度合毎に示したグラフである。図12において、横軸はバッテリーセルの満充電からの容量差を示し、縦軸はOCV電圧を示す。また、特性B21はバッテリー劣化がほとんど無いときの特性を示し、特性B22はバッテリー劣化が中程度のときの特性を示し、特性B23はバッテリー劣化が大きいときの特性を示している。 In contrast, Figure 12 is a graph showing the relationship between the OCV voltage one minute after full charge and the difference in capacity from full charge of the battery cell, for each degree of cell degradation. In Figure 12, the horizontal axis represents the difference in capacity from full charge of the battery cell, and the vertical axis represents the OCV voltage. Furthermore, characteristic B21 represents the characteristic when there is almost no battery degradation, characteristic B22 represents the characteristic when there is moderate battery degradation, and characteristic B23 represents the characteristic when there is significant battery degradation.

図12に示すように、満充電後から1分経過後では、特性B21から特性B23で示すように、バッテリー劣化度にかかわらず、OCV電圧が低下しても、その電圧は3.45V以上に維持できる。OCV電圧が3.45V以上であれば、SOCが95%以上の変化領域を確保できる。したがって、OCV電圧を検出して各バッテリーセルのセル容量を判定することができる。 As shown in Figure 12, one minute after full charge, as shown by characteristics B21 to B23, even if the OCV voltage drops, it can be maintained at 3.45V or higher, regardless of the degree of battery deterioration. If the OCV voltage is 3.45V or higher, a change range where the SOC is 95% or higher can be ensured. Therefore, the cell capacity of each battery cell can be determined by detecting the OCV voltage.

以上の考察から、蓄電池を満充電にしてからバランス調整を行う場合には、満充電完了後、適切な経過時間だけ待機して、処理を行う必要がある。適切な経過時間は、経過時間後のOCV電圧が、バッテリーセルのセル容量の変化に対してOCV電圧がほとんど変化しないフラット領域となる電圧(例えば3.45V)より高い電圧に維持できるような時間である。具体的には、満充電からの経過時間を例えば1分(所定の経過時間の一例)に設定することが望ましいと考えられる。 Based on the above considerations, if balancing is performed after a storage battery is fully charged, it is necessary to wait an appropriate amount of time after full charging before performing the process. The appropriate amount of time is a time that allows the OCV voltage after the elapsed time to be maintained at a voltage higher than the flat region (e.g., 3.45 V) where the OCV voltage hardly changes in response to changes in the cell capacity of the battery cells. Specifically, it is considered desirable to set the amount of time that has elapsed since full charging to, for example, one minute (an example of a predetermined amount of time).

つまり、満充電からの経過時間を長く、例えば10分に設定すると、OCV電圧の安定が図れるが、図11に示したように、バッテリーセルの劣化度合によっては、OCV電圧が3.45V以下となり、SOCが20%から95%のフラット領域に入り、OCV電圧を検出して各バッテリーセルのセル容量を判定することが困難になる。これに対して、満充電からの経過時間を例えば1分に設定すると、図12に示すように、OCV電圧は3.45V以上となり、OCV電圧を変化領域に維持することができる。 In other words, if the time elapsed since full charge is set long, for example to 10 minutes, the OCV voltage can be stabilized. However, as shown in Figure 11, depending on the degree of battery cell deterioration, the OCV voltage may fall below 3.45V, causing the SOC to enter a flat region between 20% and 95%, making it difficult to detect the OCV voltage and determine the cell capacity of each battery cell. In contrast, if the time elapsed since full charge is set to, for example, 1 minute, as shown in Figure 12, the OCV voltage will rise to 3.45V or higher, and the OCV voltage can be maintained in the variable region.

(充電末期の電流値の影響)
次に、充電末期の電流値によるバッテリーセルの容量差の変動について考察する。図10に示したように、満充電後のバッテリーセルのOCV電圧は、満充電後の時間の経過とともに低下していく。このときのOCV電圧の低下の度合いは、充電末期の電流値の大小により変動してくる。特に、太陽光発電では、天候に依存して、充電末期の電流値は大きく変動する。したがって、満充電から1分経過後のOCV電圧からバッテリーセルのセル容量を正確に求めるためには、充電末期の電流値を検出する必要がある。
(Influence of current value at the end of charging)
Next, we consider the variation in the capacity difference between battery cells due to the current value at the end of charging. As shown in Figure 10, the OCV voltage of a battery cell after full charge decreases over time. The degree of decrease in OCV voltage at this time varies depending on the current value at the end of charging. In particular, with solar power generation, the current value at the end of charging varies greatly depending on the weather. Therefore, in order to accurately calculate the cell capacity of a battery cell from the OCV voltage one minute after full charge, it is necessary to detect the current value at the end of charging.

ここで、図13を参照して、充電末期の電流値の影響について説明する。図13は、充電末期の電流値の大小違いによる、満充電から1分経過後のバッテリーセルの満充電からの容量差とバッテリーセルのOCV電圧との関係をグラフである。図13において、横軸は満充電からの容量差を示し、縦軸は充電停止1分後のOCV電圧を示す。また、特性C11は充電末期の電流値が小さいときの特性を示し、特性C12は充電末期の電流値が大きいときの特性を示す。 Now, with reference to Figure 13, we will explain the effect of the current value at the end of charging. Figure 13 is a graph showing the relationship between the difference in capacity from full charge of a battery cell one minute after full charge and the OCV voltage of the battery cell, depending on the magnitude of the current value at the end of charging. In Figure 13, the horizontal axis represents the difference in capacity from full charge, and the vertical axis represents the OCV voltage one minute after charging is stopped. Furthermore, characteristic C11 represents the characteristic when the current value at the end of charging is small, and characteristic C12 represents the characteristic when the current value at the end of charging is large.

図13において特性C11と特性C12とを比較すれば分かるように、充電末期の電流値が小さいときには、電流値が大きいときに比べて、OCV電圧が高くなる傾向にある。したがって、バランス調整時に、OCV電圧を検出してバッテリーセルのセル容量を判定する際に、充電末期の電流値を考慮して、セル容量を算出する必要がある。特に、太陽光による充電のように電流値が不安定な場合には、充電末期の電流値を考慮する必要がある。 As can be seen by comparing characteristics C11 and C12 in Figure 13, when the current value at the end of charging is small, the OCV voltage tends to be higher than when the current value is large. Therefore, when detecting the OCV voltage and determining the cell capacity of a battery cell during balance adjustment, it is necessary to calculate the cell capacity taking into account the current value at the end of charging. In particular, when the current value is unstable, such as when charging using sunlight, it is necessary to take into account the current value at the end of charging.

そこで、本発明では、予め用意されているセル電圧とセル容量との関係を示すテーブルを用いて、検出された電流値とOCV電圧とから、各バッテリーセルのセル容量を算出する。第1の実施形態では、充電末期の電流値に応じて複数のテーブルを予め用意しておく。そして、バランス調整を行う際には、予め用意された複数のテーブルの中から、検出された充電末期の電流値に対応するテーブルを選択し、当該選択されたテーブルを用いて、検出された各バッテリーセルのOCV電圧から各バッテリーセルのセル容量を算出する。 In this invention, therefore, a pre-prepared table showing the relationship between cell voltage and cell capacity is used to calculate the cell capacity of each battery cell from the detected current value and OCV voltage. In the first embodiment, multiple tables are prepared in advance according to the current value at the end of charging. When performing balance adjustment, a table corresponding to the detected current value at the end of charging is selected from the multiple pre-prepared tables, and the selected table is used to calculate the cell capacity of each battery cell from the detected OCV voltage of each battery cell.

ここで、図14を参照して、OCV電圧とセル容量の関係を示すテーブルについて説明する。図14は、充電末期の電流毎のOCV電圧とセル容量の関係を示すテーブルの一例である。
図14に示すように、このテーブルには、バッテリーセルのOCV電圧とセル容量とが対応付けて記述されている。そのため、バッテリーセルのOCV電圧が分かれば、このテーブルを用いてバッテリーセルのセル容量を求めることができる。例えば、バランス調整時に検出されたバッテリーセルのOCV電圧が3.58Vである場合、当該バッテリーセルのセル容量は650mAhである。
このテーブルは、マイクロプロセッサ54内の記憶素子又は外部の記憶素子に記憶される。
Here, a table showing the relationship between the OCV voltage and the cell capacity will be described with reference to Fig. 14. Fig. 14 is an example of a table showing the relationship between the OCV voltage and the cell capacity for each current at the end of charging.
14, this table describes the OCV voltage and cell capacity of the battery cell in association with each other. Therefore, if the OCV voltage of the battery cell is known, the cell capacity of the battery cell can be calculated using this table. For example, if the OCV voltage of a battery cell detected during balance adjustment is 3.58 V, the cell capacity of the battery cell is 650 mAh.
This table is stored in a memory element within the microprocessor 54 or in an external memory element.

(動作)
図15を参照して、蓄電池制御方法におけるバランス回路の動作処理について説明する。図15は、本発明の第1の実施形態に係る蓄電池制御方法におけるバランス回路の動作処理を示すフローチャートである。なお、第1の実施形態では、マイクロプロセッサ54内の記憶素子には、図14に示したようなバッテリーセルのOCV電圧とセル容量との対応関係が記述されたテーブルが電流値毎に複数用意されている。
(operation)
The operation processing of the balancing circuit in the storage battery control method will be described with reference to Fig. 15. Fig. 15 is a flowchart showing the operation processing of the balancing circuit in the storage battery control method according to the first embodiment of the present invention. In the first embodiment, a memory element in the microprocessor 54 is provided with a plurality of tables, each for a different current value, in which the correspondence relationship between the OCV voltage and the cell capacity of the battery cell as shown in Fig. 14 is described.

マイクロプロセッサ54は、充電末期の電流を検出している(ステップS101)。具体的に、マイクロプロセッサ54は、満充電の直前の電流を検出する。
なお、マイクロプロセッサ54は、蓄電池の充電中に検出される各バッテリーセルのセル電圧と蓄電池ユニット3の充電電流が所定の条件を満たすか否かに基づき、蓄電池が満充電であるか否かを検出する。例えば、マイクロプロセッサ54は、各バッテリーセルのセル電圧と蓄電池ユニット3の充電電流が下記の3つの条件(条件I~条件III)を満たす場合に、蓄電池が満充電であることを検出する。
1つ目の条件(条件I)は、各バッテリーセルのセル電圧が、蓄電池が満充電と判断可能な充電電圧であることである。蓄電池が満充電と判断可能な電圧は、変化領域から満充電電圧までの容量比で65%より大きい電圧である。
2つ目の条件(条件II)は、蓄電池ユニット3に充電される充電電流が、蓄電池が満充電と判断可能な充電電流であることである。蓄電池が満充電と判断可能な充電電流は、商用系統からの最大充電電流から太陽光発電による最小充電電流である。
3つ目の条件(条件III)は、条件Iと条件IIの状態が、蓄電池が満充電と判断可能な充電末期時間継続されていることである。蓄電池が満充電と判断可能な充電末期時間は、上記充電電流で蓄電池を満充電と判断可能な電圧が、安定して下回らない時間である。
以上より、マイクロプロセッサ54は、条件Iと条件IIの両方の条件が成立している状態が条件IIIの所定の時間経過したら蓄電池が満充電であることを検出している。
なお、満充電の直前とは、条件Iと条件IIの両方の条件が成立している状態が条件IIIの所定の時間経過する直前である。即ち、マイクロプロセッサ54は、ステップS101において、条件Iと条件IIの両方の条件が成立している状態が条件IIIの所定の時間経過する直前の電流を検出している。
The microprocessor 54 detects the current at the end of charging (step S101). Specifically, the microprocessor 54 detects the current immediately before full charge.
The microprocessor 54 detects whether the storage battery is fully charged based on whether the cell voltage of each battery cell detected during charging of the storage battery and the charging current of the storage battery unit 3 satisfy predetermined conditions. For example, the microprocessor 54 detects that the storage battery is fully charged when the cell voltage of each battery cell and the charging current of the storage battery unit 3 satisfy the following three conditions (conditions I to III):
The first condition (Condition I) is that the cell voltage of each battery cell is a charging voltage at which the storage battery can be determined to be fully charged. The voltage at which the storage battery can be determined to be fully charged is a voltage that is greater than 65% of the capacity ratio from the change region to the full charge voltage.
The second condition (condition II) is that the charging current charged to the storage battery unit 3 is a charging current that allows the storage battery to be determined as fully charged. The charging current that allows the storage battery to be determined as fully charged is the minimum charging current generated by solar power generation within the maximum charging current from the commercial grid.
The third condition (condition III) is that the conditions I and II remain in effect for the final charging time during which the battery can be determined to be fully charged. The final charging time during which the battery can be determined to be fully charged is the time during which the voltage at the charging current does not stably fall below the level at which the battery can be determined to be fully charged.
As described above, the microprocessor 54 detects that the storage battery is fully charged when the state in which both Condition I and Condition II are satisfied has elapsed for the predetermined time period specified by Condition III.
The state immediately before full charge refers to the state immediately before the predetermined time period of condition III elapses while both conditions I and II are satisfied. That is, in step S101, the microprocessor 54 detects the current immediately before the predetermined time period of condition III elapses while both conditions I and II are satisfied.

次いで、マイクロプロセッサ54は、上記条件I~条件IIIが満たされたら満充電を検出する(ステップS102)。
満充電の検出後、マイクロプロセッサ54は、バランス回路を動作させるか否かを判定する(ステップS103)。バランス回路の動作が必要であると判定した場合(ステップS103/YES)、マイクロプロセッサ54は、処理をステップS104へ進める。一方、バランス回路の動作が不要であると判定した場合(ステップS103/NO)、マイクロプロセッサ54は、処理を終了する。
Next, the microprocessor 54 detects full charge when the above conditions I to III are met (step S102).
After detecting full charge, the microprocessor 54 determines whether or not to operate the balancing circuit (step S103). If it is determined that operation of the balancing circuit is necessary (step S103/YES), the microprocessor 54 proceeds to step S104. On the other hand, if it is determined that operation of the balancing circuit is not necessary (step S103/NO), the microprocessor 54 ends the process.

処理がステップS104へ進んだ場合、マイクロプロセッサ54は、満充電を検出してから1分経過するまで待機する(ステップS104)。
満充電を検出してから1分経過後、マイクロプロセッサ54は、各バッテリーセル20-1~20-nのOCV電圧を検出する(ステップS105)。具体的に、マイクロプロセッサ54は、AFE53によって検出された各バッテリーセル20-1~20-nのOCV電圧の計測値をAFE53から取得する。
When the process proceeds to step S104, the microprocessor 54 waits until one minute has elapsed since the full charge was detected (step S104).
One minute after detecting the full charge, the microprocessor 54 detects the OCV voltage of each of the battery cells 20-1 to 20-n (step S105). Specifically, the microprocessor 54 acquires from the AFE 53 the measured value of the OCV voltage of each of the battery cells 20-1 to 20-n detected by the AFE 53.

マイクロプロセッサ54は、充電末期の電流値に応じてテーブルを選択する(ステップS106)。具体的に、マイクロプロセッサ54は、ステップS101にて検出された満充電の直前の電流値に基づき、当該電流値に対応する電流値のテーブルを選択する。
次いで、マイクロプロセッサ54は、各バッテリーセル20-1~20-nのOCV電圧からテーブルを用いて各バッテリーセル20-1~20-nのセル容量を算出する(ステップS107)。具体的に、マイクロプロセッサ54は、ステップS106にて選択したテーブルを用いて、ステップS105にて検出された各バッテリーセル20-1~20-nのOCV電圧と対応する各バッテリーセル20-1~20-nのセル容量を算出する。
The microprocessor 54 selects a table according to the current value at the end of charging (step S106). Specifically, the microprocessor 54 selects a table of current values corresponding to the current value detected in step S101 immediately before full charge.
Next, the microprocessor 54 calculates the cell capacity of each of the battery cells 20-1 to 20-n from the OCV voltage of each of the battery cells 20-1 to 20-n using a table (step S107). Specifically, the microprocessor 54 calculates the cell capacity of each of the battery cells 20-1 to 20-n corresponding to the OCV voltage of each of the battery cells 20-1 to 20-n detected in step S105 using the table selected in step S106.

次いで、マイクロプロセッサ54は、各バッテリーセル20-1~20-nの容量差に応じて、AFE回路素子530のバランス回路を動作させる(ステップS108)。具体的に、マイクロプロセッサ54は、算出された各バッテリーセル20-1~20-nのセル容量から算出される容量差に基づきバランス回路を制御して、各バッテリーセル20-1~20-nのセル電圧を均一とする。そして、マイクロプロセッサ54は処理を終了する。 The microprocessor 54 then operates the balancing circuit of the AFE circuit element 530 in accordance with the capacity difference between each of the battery cells 20-1 to 20-n (step S108). Specifically, the microprocessor 54 controls the balancing circuit based on the capacity difference calculated from the calculated cell capacity of each of the battery cells 20-1 to 20-n, thereby equalizing the cell voltages of each of the battery cells 20-1 to 20-n. The microprocessor 54 then terminates the process.

<3.第2の実施形態>
以上、本発明の第1の実施形態について説明した。続いて、図16を参照して、本発明の第2の実施形態について説明する。
前述の第1の実施形態では、マイクロプロセッサ54内の記憶素子には、バッテリーセルのOCV電圧とセル容量との対応関係が記述されたテーブルが、充電末期の電流値に応じて用意された複数のテーブルである例について説明した。これに対して、第2の実施形態では、バッテリーセルのOCV電圧とセル容量との対応関係が記述されたテーブルが、1つ用意されていればよい。具体的に、第2の実施形態では、予め定められた1つの電流値に対応するテーブルが1つ用意されていればよい例について説明する。
3. Second embodiment
Having described the first embodiment of the present invention, a second embodiment of the present invention will now be described with reference to FIG.
In the first embodiment described above, an example was described in which the storage element in the microprocessor 54 stores a plurality of tables in which the correspondence relationship between the OCV voltage and the cell capacity of the battery cell is described, the tables being prepared according to the current value at the end of charging. In contrast, in the second embodiment, it is sufficient to prepare one table in which the correspondence relationship between the OCV voltage and the cell capacity of the battery cell is described. Specifically, in the second embodiment, an example will be described in which it is sufficient to prepare one table corresponding to one predetermined current value.

(動作)
図16を参照して、蓄電池制御方法におけるバランス回路の動作処理について説明する。図16は、本発明の第2の実施形態に係る蓄電池制御方法におけるバランス回路の動作処理を示すフローチャートである。
(operation)
The operation process of the balancing circuit in the storage battery control method will be described with reference to Fig. 16. Fig. 16 is a flowchart showing the operation process of the balancing circuit in the storage battery control method according to the second embodiment of the present invention.

マイクロプロセッサ54は、充電末期の電流を検出し、充電末期の電流値が一定値に収束するように調整を行う(ステップS201)。具体的に、マイクロプロセッサ54は、満充電の直前の電流を検出し、検出した電流値が用意されているテーブルに対応する電流値となるように調整を行う。即ち、マイクロプロセッサ54は、充電末期の電流値が予め定められた電流値となるように収束させる。 The microprocessor 54 detects the current at the end of charging and adjusts it so that the current value at the end of charging converges to a constant value (step S201). Specifically, the microprocessor 54 detects the current just before full charge and adjusts it so that the detected current value corresponds to a current value stored in a prepared table. In other words, the microprocessor 54 causes the current value at the end of charging to converge to a predetermined current value.

次いで、マイクロプロセッサ54は、満充電を検出する(ステップS202)。
満充電の検出後、マイクロプロセッサ54は、バランス回路を動作させるか否かを判定する(ステップS203)。バランス回路の動作が必要であると判定した場合(ステップS203/YES)、マイクロプロセッサ54は、処理をステップS204へ進める。一方、バランス回路の動作が不要であると判定した場合(ステップS203/NO)、マイクロプロセッサ54は、処理を終了する。
Next, the microprocessor 54 detects full charge (step S202).
After detecting full charge, the microprocessor 54 determines whether or not to operate the balancing circuit (step S203). If it is determined that operation of the balancing circuit is necessary (step S203/YES), the microprocessor 54 proceeds to step S204. On the other hand, if it is determined that operation of the balancing circuit is not necessary (step S203/NO), the microprocessor 54 ends the process.

処理がステップS204へ進んだ場合、マイクロプロセッサ54は、満充電を検出してから1分経過するまで待機する(ステップS204)。
満充電を検出してから1分経過後、マイクロプロセッサ54は、各バッテリーセル20-1~20-nのOCV電圧を検出する(ステップS205)。具体的に、マイクロプロセッサ54は、AFE53によって検出された各バッテリーセル20-1~20-nのOCV電圧の計測値をAFE53から取得する。
When the process proceeds to step S204, the microprocessor 54 waits until one minute has elapsed since the full charge was detected (step S204).
One minute after detecting the full charge, the microprocessor 54 detects the OCV voltage of each of the battery cells 20-1 to 20-n (step S205). Specifically, the microprocessor 54 acquires from the AFE 53 the measured values of the OCV voltage of each of the battery cells 20-1 to 20-n detected by the AFE 53.

次いで、マイクロプロセッサ54は、予め用意された1つのテーブルを用いて、各バッテリーセル20-1~20-nのOCV電圧から各バッテリーセル20-1~20-nのセル容量を算出する(ステップS206)。具体的に、マイクロプロセッサ54は、テーブルを用いて、ステップS205にて検出した各バッテリーセル20-1~20-nのOCV電圧と対応する各バッテリーセル20-1~20-nのセル容量を算出する。 Next, the microprocessor 54 uses a previously prepared table to calculate the cell capacity of each battery cell 20-1 to 20-n from the OCV voltage of each battery cell 20-1 to 20-n (step S206). Specifically, the microprocessor 54 uses the table to calculate the cell capacity of each battery cell 20-1 to 20-n corresponding to the OCV voltage of each battery cell 20-1 to 20-n detected in step S205.

次いで、マイクロプロセッサ54は、各バッテリーセル20-1~20-nの容量差に応じて、AFE回路素子530のバランス回路を動作させる(ステップS207)。具体的に、マイクロプロセッサ54は、算出された各バッテリーセル20-1~20-nのセル容量から算出される容量差に基づきバランス回路を制御して、各バッテリーセル20-1~20-nのセル電圧を均一とする。そして、マイクロプロセッサ54は、処理を終了する。 The microprocessor 54 then operates the balancing circuit of the AFE circuit element 530 in accordance with the capacity difference between each of the battery cells 20-1 to 20-n (step S207). Specifically, the microprocessor 54 controls the balancing circuit based on the capacity difference calculated from the calculated cell capacity of each of the battery cells 20-1 to 20-n, thereby equalizing the cell voltages of each of the battery cells 20-1 to 20-n. The microprocessor 54 then terminates the process.

第2の実施形態では、充電末期の電流値により、OCV電圧とバッテリーセルの容量との関係が変わることから、充電末期の電流値を一定に収束するように設定している。これにより、1つのテーブルで運用することが可能である。 In the second embodiment, since the relationship between the OCV voltage and the battery cell capacity changes depending on the current value at the end of charging, the current value at the end of charging is set to converge to a constant value. This makes it possible to operate with a single table.

なお、上述の第1の実施形態では、バッテリーセルのOCV電圧とセル容量との対応関係が記述されたテーブルを電流値毎に複数用意することで、変動する電流値に対応させている。また、第2の実施形態では、充電末期の電流値が一定となるように調整することで、1つのテーブルで対応できるようにしている。更に、テーブルの代わりに、充電末期の電流値とOCV電圧とからセル容量を算出できる計算式を用意しておき、この計算式を用いて、充電末期の電流値とOCV電圧の検出値からセル容量を算出してもよい。 In the first embodiment described above, multiple tables describing the correspondence between the OCV voltage and cell capacity of the battery cell are prepared for each current value, allowing for responses to fluctuating current values. In the second embodiment, the current value at the end of charging is adjusted to be constant, allowing for responses with a single table. Furthermore, instead of a table, a formula may be prepared that can calculate cell capacity from the current value and OCV voltage at the end of charging, and this formula may be used to calculate cell capacity from the detected current value and OCV voltage at the end of charging.

以上説明したように、本発明の実施形態に係る蓄電池制御方法は、複数のバッテリーセルを直列に接続した蓄電池の各バッテリーセルの充電状態を制御する方法である。当該蓄電池制御方法は、電流検出工程と、セル電圧検出工程と、算出工程とを含む。 As described above, the storage battery control method according to an embodiment of the present invention is a method for controlling the state of charge of each battery cell in a storage battery in which multiple battery cells are connected in series. This storage battery control method includes a current detection process, a cell voltage detection process, and a calculation process.

電流検出工程では、複数のバッテリーセルを直列に接続した蓄電池が満充電された場合に、充電末期の電流値を検出する。セル電圧検出工程では、満充電から所定の経過時間後に各バッテリーセルのセル電圧を検出する。算出工程では、検出された電流値とセル電圧とから各バッテリーセルのセル容量を算出する。 In the current detection process, when a storage battery consisting of multiple battery cells connected in series is fully charged, the current value at the end of charging is detected. In the cell voltage detection process, the cell voltage of each battery cell is detected a predetermined time after full charging. In the calculation process, the cell capacity of each battery cell is calculated from the detected current value and cell voltage.

かかる構成により、本発明の実施形態に係る蓄電池制御方法では、蓄電池を満充電にしてからバランス調整を行う際に、満充電後にバッテリーセルのセル容量の変化に追従してOCV電圧が変化する領域にて、OCV電圧を検出することができる。そのため、本発明の実施形態に係る蓄電池制御方法では、蓄電池の満充電後に変化する領域におけるOCV電圧から各バッテリーセルのセル容量を判定することができる。 With this configuration, the battery control method according to an embodiment of the present invention, when balancing a battery after fully charging it, can detect the OCV voltage in a range where the OCV voltage changes in accordance with changes in the cell capacity of the battery cells after full charging. Therefore, the battery control method according to an embodiment of the present invention can determine the cell capacity of each battery cell from the OCV voltage in a range where the OCV voltage changes after the battery is fully charged.

よって、本発明の実施形態に係る蓄電池制御方法は、複数のバッテリーセルを直列に接続した蓄電池のバランス調整を行う際に、より短時間に各バッテリーのセル容量をより精度高く取得することを可能とする。 Therefore, the battery control method according to an embodiment of the present invention makes it possible to obtain the cell capacity of each battery more accurately and in a shorter time when balancing a battery in which multiple battery cells are connected in series.

以上、本発明の実施形態について説明した。
なお、上述した実施形態において、電源システムを図17に示す構成としてもよい。図17は、本発明に係る電源システムの他の構成例の概要を示すブロック図である。図17の電源システム10Aにおいて、ソーラーパネル2、蓄電池ユニット3及びEVスタンド4の各々は、パワーコンディショナー1A、1B、1Cのそれぞれに独立して接続されている。
図17において、パワーコンディショナー1A、1B及び1Cの各々は、分電盤6を介して、ソーラーパネル2、蓄電池ユニット3、EVスタンド4のそれぞれの間における電力(電気エネルギー)の供給又は需給を行っている。
図17における、蓄電池ユニット3の構成及び動作については、すでに説明した各実施形態における蓄電池ユニット3と同様である。
The embodiments of the present invention have been described above.
In the above-described embodiment, the power supply system may have the configuration shown in Fig. 17. Fig. 17 is a block diagram showing an outline of another configuration example of the power supply system according to the present invention. In a power supply system 10A in Fig. 17, the solar panel 2, the storage battery unit 3, and the EV stand 4 are each independently connected to power conditioners 1A, 1B, and 1C, respectively.
In FIG. 17 , each of power conditioners 1A, 1B, and 1C supplies or demands power (electrical energy) between a solar panel 2, a storage battery unit 3, and an EV stand 4, respectively, via a distribution board 6.
The configuration and operation of the storage battery unit 3 in FIG. 17 are similar to those of the storage battery unit 3 in each of the embodiments already described.

また、上述した実施形態において、電源システムを図18に示す構成としてもよい。図18は、本発明に係る電源システムの他の構成例の概要を示すブロック図である。図18の電源システム10Bにおいて、ソーラーパネル2及び蓄電池ユニット3の各々はパワーコンディショナー1Dに接続され、EVスタンド4は、パワーコンディショナー1Cに接続されている。
図18において、パワーコンディショナー1C及び1Dの各々は、分電盤6を介して、ソーラーパネル2、蓄電池ユニット3、EVスタンド4のそれぞれの間における電力(電気エネルギー)の供給又は需給を行っている。
図15における、蓄電池ユニット3の構成及び動作については、すでに説明した各実施形態における蓄電池ユニット3と同様である。
Furthermore, in the above-described embodiment, the power supply system may have the configuration shown in Fig. 18. Fig. 18 is a block diagram showing an outline of another configuration example of a power supply system according to the present invention. In a power supply system 10B in Fig. 18, the solar panel 2 and the storage battery unit 3 are each connected to a power conditioner 1D, and the EV stand 4 is connected to a power conditioner 1C.
In FIG. 18 , each of power conditioners 1</b>C and 1</b>D supplies or demands power (electrical energy) between a solar panel 2 , a storage battery unit 3 , and an EV stand 4 via a distribution board 6 .
The configuration and operation of the storage battery unit 3 in FIG. 15 are similar to those of the storage battery unit 3 in each of the embodiments already described.

また、上述した実施形態における電源システム10の全部又は一部をコンピュータで実現するようにしてもよい。その場合、この機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現してもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、OSや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM、CD-ROM等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでもよい。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよく、FPGA等のプログラマブルロジックデバイスを用いて実現されるものであってもよい。 Also, all or part of the power supply system 10 in the above-described embodiment may be implemented by a computer. In this case, a program for implementing this function may be recorded on a computer-readable recording medium, and the program may be loaded into a computer system and executed. Note that the term "computer system" as used herein includes hardware such as an OS and peripheral devices. Furthermore, "computer-readable recording medium" refers to portable media such as flexible disks, optical magnetic disks, ROMs, and CD-ROMs, as well as storage devices such as hard disks built into a computer system. Furthermore, "computer-readable recording medium" may also include media that dynamically store programs for a short period of time, such as communication lines used when transmitting programs over networks such as the Internet or telephone lines, or media that store programs for a fixed period of time, such as volatile memory within a computer system that serves as a server or client. The program may be designed to implement some of the above-described functions, or may be capable of implementing the above-described functions in combination with programs already stored in the computer system, or may be implemented using a programmable logic device such as an FPGA.

以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。 The above describes in detail an embodiment of the present invention with reference to the drawings, but the specific configuration is not limited to this embodiment and includes designs that do not deviate from the gist of the present invention.

3…蓄電池ユニット、11(11-1~11-7)…電池モジュール、12…制御管理モジュール、13(13-1~13-7)… コネクタ、14(14-1~17-7)…コネクタ、53…AFE、54…マイクロプロセッサ、530-1~530-7…AFE回路素子 3... Battery unit, 11 (11-1 to 11-7)... Battery module, 12... Control management module, 13 (13-1 to 13-7)... Connector, 14 (14-1 to 14-7)... Connector, 53... AFE, 54... Microprocessor, 530-1 to 530-7... AFE circuit elements

Claims (7)

複数のバッテリーセルを直列に接続した蓄電池が満充電された場合に、充電末期の電流値を検出する電流検出工程と、
満充電から所定の経過時間後に各バッテリーセルのセル電圧を検出するセル電圧検出工程と、
前記検出された電流値とセル電圧とから各バッテリーセルのセル容量を算出する算出工程と、
を含み、
前記算出工程では、予め用意されているセル電圧とセル容量との関係を示すテーブルを用いて、前記検出された電流値とセル電圧とから、各バッテリーセルのセル容量を算出する、
蓄電池制御方法。
a current detection step of detecting a current value at the end of charging when a storage battery having a plurality of battery cells connected in series is fully charged;
a cell voltage detection step of detecting the cell voltage of each battery cell after a predetermined time has elapsed since full charge;
a calculation step of calculating a cell capacity of each battery cell from the detected current value and cell voltage;
Including,
In the calculation step, a cell capacity of each battery cell is calculated from the detected current value and cell voltage using a table indicating a relationship between cell voltage and cell capacity that is prepared in advance.
Battery control method.
複数のバッテリーセルを直列に接続した蓄電池が満充電された場合に、充電末期の電流値を検出する電流検出工程と、a current detection step of detecting a current value at the end of charging when a storage battery having a plurality of battery cells connected in series is fully charged;
満充電から所定の経過時間後に各バッテリーセルのセル電圧を検出するセル電圧検出工程と、a cell voltage detection step of detecting the cell voltage of each battery cell after a predetermined time has elapsed since full charge;
前記検出された電流値とセル電圧とから各バッテリーセルのセル容量を算出する算出工程と、a calculation step of calculating a cell capacity of each battery cell from the detected current value and cell voltage;
を含み、Including,
前記所定の経過時間は、バッテリーセルのセル容量の変化に対してセル電圧がほとんど変化しないフラット領域となる電圧より高い電圧にセル電圧を維持できるような時間である、The predetermined elapsed time is a time that allows the cell voltage to be maintained at a voltage higher than a voltage in a flat region where the cell voltage hardly changes with changes in the cell capacity of the battery cell.
蓄電池制御方法。Battery control method.
前記テーブルは、充電末期の電流値に応じて用意された複数のテーブルであり、
前記算出工程では、前記用意された複数のテーブルの中から、前記検出された電流値に対応するテーブルを選択し、当該選択されたテーブルを用いて、前記検出された各バッテリーセルのセル電圧から各バッテリーセルのセル容量を算出する、
請求項に記載の蓄電池制御方法。
the table is a plurality of tables prepared according to current values at the end of charging,
In the calculation step, a table corresponding to the detected current value is selected from the plurality of prepared tables, and the selected table is used to calculate the cell capacity of each battery cell from the detected cell voltage of each battery cell.
The battery control method according to claim 1 .
前記テーブルは、予め定められた1つの電流値に対応するテーブルとして用意された1つのテーブルであり、
前記電流検出工程では、充電末期の電流値が前記予め定められた1つの電流値となるように収束させ、
前記算出工程では、前記用意された1つのテーブルを用いて、前記検出された各バッテリーセルのセル電圧から各バッテリーセルのセル容量を算出する、
請求項に記載の蓄電池制御方法。
the table is a single table prepared as a table corresponding to a single predetermined current value,
In the current detection step, the current value at the end of charging is converged to the predetermined current value;
In the calculation step, the cell capacity of each battery cell is calculated from the detected cell voltage of each battery cell using the one prepared table.
The battery control method according to claim 1 .
前記算出工程では、充電末期の電流値とセル電圧とからセル容量を算出する計算式を用いて、前記検出された電流値とセル電圧とから各バッテリーセルのセル容量を算出する、
請求項に記載の蓄電池制御方法。
In the calculation step, a cell capacity of each battery cell is calculated from the detected current value and cell voltage using a calculation formula for calculating a cell capacity from a current value and a cell voltage at the end of charging.
The battery control method according to claim 2 .
前記所定の経過時間は、1分である、
請求項に記載の蓄電池制御方法。
The predetermined elapsed time is one minute.
The battery control method according to claim 2 .
前記算出された各バッテリーセルの容量から算出される容量差に基づきバランス回路を制御して、各バッテリーセルのセル電圧を均一とする制御工程、
を含む請求項1から請求項のいずれか1項に記載の蓄電池制御方法。
a control step of controlling a balancing circuit based on the capacity difference calculated from the calculated capacities of each battery cell to equalize the cell voltages of each battery cell;
The battery control method according to any one of claims 1 to 6 , further comprising:
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