JP2003189486A - Residual capacity equalizer of power storage unit - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、セルが複数個直列
又は直並列に接続された蓄電装置において、各セルの残
容量（ＳＯＣ；State Of Charge）のバラツキを均等化
する蓄電装置の残容量均等化装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a power storage device in which a plurality of cells are connected in series or in series / parallel, and the power storage device has a remaining capacity that equalizes variations in the remaining capacity (SOC; State Of Charge) of each cell. The present invention relates to an equalizing device.
【０００２】[0002]
【従来の技術】ＥＶ（Electrical Ｖehicle：電気自動
車）又はＨＥＶ（Hybrid Electrical Ｖehicle：ハイブ
リッド車）においては、エネルギーストレージとして、
複数の電池セル（以下、単にセルという）を直列につな
いで高電圧バッテリとして搭載する必要がある。このよ
うなバッテリにおいて、充放電を繰り返して長期間使用
したり放置しておくと、バッテリを構成するセル単体の
充放電効率のバラツキや、セルの置かれる環境温度のバ
ラツキによりバッテリ内で各セルの残容量のバラツキ
（以下、ＳＯＣバラツキという）が発生する。2. Description of the Related Art In an EV (Electrical Vehicle) or an HEV (Hybrid Electrical Vehicle), as energy storage,
It is necessary to connect a plurality of battery cells (hereinafter simply referred to as cells) in series and mount them as a high voltage battery. When such a battery is repeatedly charged and discharged and is used or left for a long period of time, the cells in the battery may vary due to variations in the charging / discharging efficiency of the cells that make up the battery and variations in the environmental temperature where the cells are placed. Of the remaining capacity (hereinafter, referred to as SOC fluctuation) occurs.
【０００３】また、バッテリの充放電にあたっては、各
セルの耐久性や安全確保の観点より、ＳＯＣ値（又はセ
ル電圧）の最も高いセルが設定上限ＳＯＣ値（又は上限
セル電圧値）に到達した時点で充電を禁止し、ＳＯＣ値
（又はセル電圧）の最も低いセルが設定下限ＳＯＣ値
（又は下限セル電圧値）に到達した時点で放電を禁止す
る必要がある。従って、各セルにＳＯＣのバラツキが生
じると、実質上、バッテリの使用可能容量が減少するこ
とになる。このため、ＨＥＶにおいては、登坂時にガソ
リンに対してバッテリエネルギーを補充したり、降坂時
にバッテリにエネルギーを回生したりする、いわゆるア
シスト・回生が不十分となり、実車動力性能や燃費を低
下させることになる。In charging and discharging the battery, the cell having the highest SOC value (or cell voltage) reaches the set upper limit SOC value (or upper limit cell voltage value) from the viewpoint of durability and safety of each cell. It is necessary to prohibit charging at the time point and to prohibit discharging at the time point when the cell having the lowest SOC value (or cell voltage) reaches the set lower limit SOC value (or lower limit cell voltage value). Therefore, if SOC variation occurs in each cell, the usable capacity of the battery is substantially reduced. For this reason, in the HEV, so-called assist / regeneration such as replenishing battery energy to gasoline when climbing a hill or regenerating energy to a battery when descending a hill becomes insufficient, and actual vehicle power performance and fuel efficiency are degraded. become.
【０００４】この対応として、各セルのＳＯＣバラツキ
を均等化して、バッテリの使用可能容量を確保する手段
が必要となる。特に、リチウムイオン電池や電気二重層
キャパシタ等のように、過充電領域まで充放電効率が変
化しないようなエネルギーストレージにとっては、均等
化処理を行うための付加システムが必須となる。このよ
うな均等化処理の手法としては、セル毎に、電圧センサ
やバイパス抵抗及びバイパススイッチ（制御トランジス
タ）を備えるバイパス回路などを設定し、バイパススイ
ッチをマイコンでコントロールする手法（いわゆるバイ
パス回路方法）が提案されており、ＨＥＶなどに搭戴さ
れ実用化に至っている。In order to cope with this, a means for equalizing the SOC variations among the cells and ensuring the usable capacity of the battery is required. In particular, for an energy storage such as a lithium ion battery or an electric double layer capacitor whose charge / discharge efficiency does not change even in an overcharge region, an additional system for performing the equalization process is essential. As a method of such equalization processing, a bypass circuit including a voltage sensor, a bypass resistor, and a bypass switch (control transistor) is set for each cell, and the bypass switch is controlled by a microcomputer (a so-called bypass circuit method). Has been proposed and has been put to practical use by being installed in HEV and the like.
【０００５】上述したリチウムイオン電池や電気二重層
キャパシタのような大容量のバッテリにおいては、残容
量均等化処理を長時間に渡って確保できる期間、即ち車
両のイグニッションオフ時にセルの残容量均等化処理を
実施することにより、バイパス電流値を小さく設定する
ことができ、バイパス抵抗発熱を低減させることが可能
となる。また、電流バイパス回路の作動を制御している
制御装置等への電力供給は、補機用電源である１２Ｖバ
ッテリから供給されている。In a large-capacity battery such as the above-mentioned lithium ion battery or electric double layer capacitor, the remaining capacity equalizing process is ensured for a long period of time, that is, the remaining capacity of the cells is equalized when the vehicle ignition is turned off. By performing the process, the bypass current value can be set to a small value and the heat generated by the bypass resistance can be reduced. In addition, electric power is supplied to a control device or the like that controls the operation of the current bypass circuit from a 12V battery that is a power supply for auxiliary equipment.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】ところで、車両のイグ
ニッションオフ時には、上述したセルの均等化処理が実
施されるだけでなく、実車のメンテナンス等が実施され
ることもある。実車のメンテナンスでは、例えば１２Ｖ
バッテリを取り外して点検したり、各部を接続している
ハーネスのコネクタをはずして各部を点検することなど
が想定される。しかしながら、セルの残容量均等化処理
を行っている最中に、このような実車のメンテナンスが
実施されてしまうと、残容量均等化処理を制御している
制御装置への電力供給が不安定となったり、制御装置か
らの制御信号が各セルに対応して設けられているバイパ
ス回路へ正確に伝達されない等の不具合が生じ、必要以
上のバイパス放電を招来し、セルの劣化・故障を引き起
こす要因となる。By the way, when the ignition of the vehicle is turned off, not only the above-described cell equalization processing is performed, but also maintenance of the actual vehicle may be performed. For actual vehicle maintenance, for example, 12V
It is assumed that the battery is removed and inspected, or the harness connector connecting each part is disconnected to inspect each part. However, if such maintenance of the actual vehicle is performed during the remaining capacity equalization processing of the cells, the power supply to the control device controlling the remaining capacity equalization processing becomes unstable. Factors that cause deterioration or failure of the cell, such as failure of the control signal from the control device to be accurately transmitted to the bypass circuit provided for each cell, causing unnecessary bypass discharge Becomes
【０００７】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
もので、セルの均等化処理が行われているときに、メン
テナンス等が行われた場合には、その旨を速やかに検出
して均等化処理を終了させ、過放電等によるセルの劣化
・故障を防ぐことを目的とする。The present invention has been made in view of such circumstances, and if maintenance or the like is performed while cell equalization processing is being performed, that effect is promptly detected and equalized. The purpose is to prevent the deterioration and failure of the cell due to over-discharge etc.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に記載の発明は、複数のセル（セル１１、
１２）を直列に接続されてなり、走行用モータ（走行用
モータ４）の駆動電源として用いられる第１の蓄電装置
（バッテリ１）と、第１の蓄電装置の各セルに並列に設
けられた電流バイパス回路（電流バイパス回路２０、３
０）と、各セルの電圧を検出する第１の電圧検出手段
（電圧センサ１３ａ、１３ｂ）と、車両が停止した場合
に、第２の蓄電装置（１２Ｖバッテリ５０）からの電力
供給により起動し、各セルの電圧に応じて前記電流バイ
パス回路を作動させるとともに、前記第２の蓄電装置か
らの電力供給が不可能になった場合に、全ての電流バイ
パス回路の作動を停止させるバイパス回路制御手段（バ
イパス回路制御部１０）とを具備する蓄電装置の残容量
均等化装置を提供する。In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 provides a plurality of cells (cell 11,
12) which are connected in series and are provided in parallel with a first power storage device (battery 1) used as a drive power source for a running motor (running motor 4) and each cell of the first power storage device. Current bypass circuit (current bypass circuits 20, 3
0), first voltage detection means (voltage sensors 13a and 13b) for detecting the voltage of each cell, and when the vehicle is stopped, it is started by power supply from the second power storage device (12V battery 50). Bypass circuit control means for operating the current bypass circuits according to the voltage of each cell and for stopping the operation of all the current bypass circuits when the power supply from the second power storage device becomes impossible. Provided is a remaining capacity equalizing device for a power storage device, which includes (bypass circuit control unit 10).
【０００９】このように、第２の蓄電装置の充電状態が
不安定、或いは、第２の蓄電装置の点検等により第２の
蓄電装置とバイパス回路制御手段との接続が切断される
等して、バイパス回路制御手段への電力供給が不可能な
状態となり、バイパス回路制御手段が電流バイパス回路
の制御を正確に行えなくなった場合には、バイパス回路
制御手段が、全ての電流バイパス回路の作動を停止さ
せ、第１の蓄電装置を構成する全てのセルの均等化処理
を終了させる。これにより、セルのバイパス放電が続行
されることによるセルの劣化・故障を防止することがで
きる。As described above, the charge state of the second power storage device is unstable, or the connection between the second power storage device and the bypass circuit control means is disconnected due to inspection of the second power storage device or the like. , When the power supply to the bypass circuit control unit becomes impossible and the bypass circuit control unit cannot accurately control the current bypass circuit, the bypass circuit control unit operates all the current bypass circuits. The process is stopped, and the equalization processing of all the cells forming the first power storage device is ended. As a result, it is possible to prevent the deterioration and failure of the cell due to the continuous bypass discharge of the cell.
【００１０】また、請求項２に記載の発明は、複数のセ
ル（セル１１，１２）を直列に接続されてなり、走行用
モータ（走行用モータ４）の駆動電源として用いられる
第１の蓄電装置（バッテリ１）と、第１の蓄電装置の各
セルに並列に設けられた電流バイパス回路（電流バイパ
ス回路２０，３０）と、各セルの電圧を検出する第１の
電圧検出手段（電圧センサ１３ａ，１３ｂ）と、車両が
停止した場合（イグニッションがオフした場合）に、第
２の蓄電装置（１２Ｖバッテリ５０）からの電力供給に
より起動し、各セルの電圧に応じて前記電流バイパス回
路を作動させるとともに、前記第１の蓄電装置内に設け
られたブレーカが開放された場合には、全ての電流バイ
パス回路の作動を停止させるバイパス回路制御手段（バ
イパス回路制御部１０）とを具備する蓄電装置の残容量
均等化装置を提供する。The invention according to claim 2 is a first power storage device comprising a plurality of cells (cells 11 and 12) connected in series and used as a drive power source for a traveling motor (traveling motor 4). Device (battery 1), current bypass circuit (current bypass circuits 20, 30) provided in parallel with each cell of the first power storage device, and first voltage detection means (voltage sensor) for detecting the voltage of each cell. 13a, 13b) and when the vehicle is stopped (when the ignition is turned off), the second power storage device (12V battery 50) is activated by power supply, and the current bypass circuit is activated according to the voltage of each cell. By-pass circuit control means (by-pass circuit control unit) that activates and stops the operation of all current bypass circuits when the breaker provided in the first power storage device is opened 0) to provide a remaining capacity equalizing apparatus of the power storage device including a.
【００１１】このように、実車のメンテナンスを実施す
る際に義務づけられている第１の蓄電装置の（メイン）
ブレーカの開放を検知して、メンテナンス開始を認識す
る。そして、このようなメンテナンス開始を認識した場
合には、コネクタの取り外し等により電流バイパス回路
の制御が正確に行えない虞があることを考慮し、バイパ
ス回路制御手段が、全てのセルの均等化処理を強制的に
終了させる。これにより、メンテナンスの最中に電流バ
イパス回路が作動しているという状況を回避することが
でき、安全性を確保することができるとともに、バイパ
ス放電が続行されることによるセルの劣化・故障を防止
することができる。In this way, the (main) first power storage device, which is obligatory when carrying out maintenance of the actual vehicle,
Detects the breaker opening and recognizes the start of maintenance. When such maintenance start is recognized, the bypass circuit control means considers that the current bypass circuit may not be accurately controlled due to the removal of the connector, etc. Is forced to end. As a result, the situation where the current bypass circuit is operating during maintenance can be avoided, safety can be ensured, and cell deterioration and failure due to continued bypass discharge can be prevented. can do.
【００１２】[0012]
【発明の実施の形態】以下、図面を参照し、本発明の一
実施形態について説明する。ここでは、本発明の一実施
形態として本発明の蓄電装置の残容量均等化装置を電気
自動車に適用した場合について説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. Here, as an embodiment of the present invention, a case where the remaining capacity equalizing device for a power storage device of the present invention is applied to an electric vehicle will be described.
【００１３】以下、図４を用いて、電気自動車について
概略説明する。図４は、電気自動車の制御系のブロック
を示した図である。同図において、高圧系のバッテリ１
は、複数のセルを直列に接続したモジュールを１単位と
して、更に複数個のモジュールを直列に接続して構成さ
れている。なお、上記セルとしては、リチウムイオン電
池やキャパシタ等が挙げられる。また、バッテリ１内に
は、実車のメンテナンスを行う際に、安全性を確保する
ために開放（オフ）することが義務づけられているブレ
ーカ１７が設けられている。また、ブレーカ開放検出部
１６は、ブレーカ１７が開放されたことを検知し、その
旨をバッテリＥＣＵへ出力する。An electric vehicle will be briefly described below with reference to FIG. FIG. 4 is a block diagram of a control system of the electric vehicle. In the figure, a high-voltage battery 1
Is composed of a module in which a plurality of cells are connected in series as one unit, and a plurality of modules are further connected in series. Examples of the cells include lithium ion batteries and capacitors. Further, in the battery 1, there is provided a breaker 17 which is obliged to open (turn off) in order to ensure safety when performing maintenance on the actual vehicle. Further, the breaker opening detection unit 16 detects that the breaker 17 is opened and outputs a message to that effect to the battery ECU.
【００１４】一方、バッテリ１を構成する各セルには、
セル間の残容量を均等化するための電流バイパス回路
や、各セル電圧を検出するための電圧検出回路１３が設
けられている。電圧検出回路１３によって検出された各
セルの電圧は、バッテリＥＣＵ５へ出力され、バッテリ
ＥＣＵ５は、これらの電圧値に基づいてセルの残容量を
検出し、この検出値に基づいてバッテリ１の充放電を制
御するとともに、このバッテリ１の残容量を実車ＥＣＵ
６へ出力する。On the other hand, each cell forming the battery 1 has
A current bypass circuit for equalizing the remaining capacity between cells and a voltage detection circuit 13 for detecting the voltage of each cell are provided. The voltage of each cell detected by the voltage detection circuit 13 is output to the battery ECU 5, the battery ECU 5 detects the remaining capacity of the cell based on these voltage values, and the charge / discharge of the battery 1 based on this detected value. And the remaining capacity of the battery 1 is controlled by the actual vehicle ECU.
Output to 6.
【００１５】走行用モータ４は、三相交流モータであ
り、この走行用モータ４の駆動力は、オートマチックト
ランスミッションあるいはマニュアルトランスミッショ
ンよりなるトランスミッション（図示せず）を介して駆
動輪（図示せず）に伝達される。また、電気自動車の減
速時には、駆動輪から走行用モータ４に駆動力が伝達さ
れ、走行用モータ４は発電機として機能していわゆる回
生制動力を発生し、バッテリ１の充電を行う。なお、走
行用モータ４とは別に、バッテリ１の充電用の発電機を
備える構成としてもよい。The traveling motor 4 is a three-phase AC motor, and the driving force of the traveling motor 4 is transmitted to driving wheels (not shown) via a transmission (not shown) which is an automatic transmission or a manual transmission. Transmitted. During deceleration of the electric vehicle, the driving force is transmitted from the drive wheels to the traveling motor 4, and the traveling motor 4 functions as a generator to generate a so-called regenerative braking force to charge the battery 1. It should be noted that a configuration may be provided in which a generator for charging the battery 1 is provided separately from the traveling motor 4.
【００１６】走行用モータ４の駆動及び回生は、実車Ｅ
ＣＵ６からの制御指令を受けてインバータ２により行わ
れる。具体的には、インバータ２は、スイッチング素子
が２つ直列接続されたものが３つ並列接続されて構成さ
れており、各スイッチング素子のオンオフ制御信号が実
車ＥＣＵ６により出力されることにより、走行用モータ
４の駆動時にはバッテリ１の直流電力を三相交流電力に
変換して走行用モータ４に供給し、走行用モータ４の回
生時には、走行用モータ４が発電した三相交流電力を直
流電力に変換してバッテリ１へ供給する。Driving and regeneration of the traveling motor 4 is performed by the actual vehicle E.
The inverter 2 receives the control command from the CU 6. Specifically, the inverter 2 is configured such that two switching elements connected in series are connected in parallel, and three inverters are connected in parallel, and an on-off control signal of each switching element is output from the actual vehicle ECU 6 to allow driving. When the motor 4 is driven, the DC power of the battery 1 is converted into three-phase AC power and supplied to the traveling motor 4, and when the traveling motor 4 is regenerated, the three-phase AC power generated by the traveling motor 4 is converted into DC power. It is converted and supplied to the battery 1.
【００１７】更に、バッテリ１には、降圧器としてのＤ
Ｃ／ＤＣコンバータ４０を介して補機用電源として用い
られる１２Ｖバッテリ５０が接続されており、車両の走
行時等には、ＤＣ／ＤＣコンバータ４０が作動すること
により、１２Ｖバッテリ５０がバッテリ１の電力により
充電される。また、１２Ｖバッテリ５０には、バッテリ
ＥＣＵ５や実車ＥＣＵ６、図示しない補機類（例えば、
車載のエアコンやワイパー等）、オーディオ等の電気負
荷が接続されており、１２Ｖバッテリ５０の電力がこれ
ら各部へ供給される。Further, the battery 1 has a D as a step-down device.
A 12V battery 50 used as an auxiliary power source is connected via a C / DC converter 40, and when the vehicle is running, etc., the DC / DC converter 40 operates, so that the 12V battery 50 is replaced by the battery 1 of the battery 1. It is charged by electric power. Further, the 12V battery 50 includes a battery ECU 5, an actual vehicle ECU 6, and auxiliary devices (not shown) (for example,
An electric load such as an on-vehicle air conditioner or wiper) and an audio are connected to the 12V battery 50, and the electric power of the 12V battery 50 is supplied to each of these parts.
【００１８】次に、本発明の一実施形態に係る蓄電装置
の残容量均等化装置について説明する。図１は、本発明
の一実施形態に係る蓄電装置の残容量均等化装置の内部
構成を示す図である。同図において、符号１は、上述し
たように複数のセルが直列に接続されてなるバッテリで
あり、ここでは、説明の便宜上、２つのセル１１，１２
により構成した例を示している。また、セル１１とセル
１２との接続点にはブレーカ１７が設けられている。そ
して、車両のメンテナンス作業を行うために、手動でブ
レーカ１７がオフにされると、このブレーカ１７の開放
がブレーカ開放検出部１６により検知され、その旨がバ
イパス回路制御部１０へ通知される。符号２０，３０は
バッテリ１を構成するセル１１，１２の各々に並列にそ
れぞれ設けられた電流バイパス回路である。電流バイパ
ス回路２０，３０は、それぞれスイッチング素子２１，
３１とバイパス抵抗２２，３２とを備えており、スイッ
チング素子２２，３２がバイパス回路制御部１０によっ
て制御されることにより、その作動が制御される。Next, a remaining capacity equalizing device for a power storage device according to an embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a diagram showing an internal configuration of a remaining capacity equalizing device for a power storage device according to an embodiment of the present invention. In the figure, reference numeral 1 is a battery in which a plurality of cells are connected in series as described above, and here, for convenience of explanation, two cells 11 and 12 are provided.
The example shown in FIG. A breaker 17 is provided at the connection point between the cell 11 and the cell 12. Then, when the breaker 17 is manually turned off in order to perform maintenance work on the vehicle, the breaker opening detection unit 16 detects the opening of the breaker 17, and the bypass circuit control unit 10 is notified of that fact. Reference numerals 20 and 30 are current bypass circuits provided in parallel with each of the cells 11 and 12 constituting the battery 1. The current bypass circuits 20 and 30 have switching elements 21 and
31 and bypass resistors 22 and 32, the operation of the switching elements 22 and 32 is controlled by being controlled by the bypass circuit controller 10.
【００１９】バイパス回路制御部１０は、所定の条件に
基づいて、電流バイパス回路の作動を制御することによ
り、セルの残容量均等化を行う。また、バイパス回路制
御部１０は、１２Ｖバッテリ５０からの電力供給が不可
能となった場合に、自己の起動を維持するためのバック
アップ電源１５を備えている。このバックアップ電源１
５は、例えば、整流器（ダイオード）とコンデンサとに
より構成されており、コンデンサの充電は１２Ｖバッテ
リ５０からの電力供給により行われる。なお、このバッ
クアップ電源１５は、１２Ｖバッテリ５０からの電力供
給が不可能となった後、バイパス回路制御部１０が全て
のバイパス回路の作動を停止することができる程度の容
量を有していれば十分である。The bypass circuit control unit 10 equalizes the remaining capacity of the cells by controlling the operation of the current bypass circuit based on a predetermined condition. Further, the bypass circuit control unit 10 includes a backup power supply 15 for maintaining its own activation when the power supply from the 12V battery 50 becomes impossible. This backup power supply 1
5 is composed of, for example, a rectifier (diode) and a capacitor, and the capacitor is charged by the power supply from the 12V battery 50. The backup power supply 15 has a capacity that allows the bypass circuit control unit 10 to stop the operation of all the bypass circuits after the power supply from the 12V battery 50 becomes impossible. It is enough.
【００２０】また、符号１３ａ，１３ｂは所定のタイミ
ングで、それぞれセル１１，セル１２のセル電圧を検出
し、検出結果をバイパス回路制御部１０へ出力する電圧
センサである。なお、この電圧センサは、図４に示した
電圧検出回路１３に相当するものである。Reference numerals 13a and 13b are voltage sensors for detecting the cell voltages of the cells 11 and 12 at predetermined timings and outputting the detection results to the bypass circuit controller 10. This voltage sensor corresponds to the voltage detection circuit 13 shown in FIG.
【００２１】また、バッテリ１にはＤＣ／ＤＣコンバー
タ４０を介して１２Ｖバッテリ５０が接続されている。
１２Ｖバッテリ５０は、バイパス回路制御部１０等へ電
力を供給する。また、符号５１は１２Ｖバッテリ５０の
電圧を検出し、バイパス回路制御部１０へ通知する電圧
センサである。なお、上記バイパス回路制御部１０、並
びに１２Ｖバッテリ５０の電圧を検出する電圧センサ５
１は、図４におけるバッテリＥＣＵ５内に設けられてい
る。A 12V battery 50 is connected to the battery 1 via a DC / DC converter 40.
The 12V battery 50 supplies electric power to the bypass circuit control unit 10 and the like. Reference numeral 51 is a voltage sensor that detects the voltage of the 12V battery 50 and notifies the bypass circuit control unit 10. The bypass circuit control unit 10 and the voltage sensor 5 for detecting the voltage of the 12V battery 50.
1 is provided in the battery ECU 5 in FIG.
【００２２】次に、上記構成からなる蓄電装置の残容量
均等化装置の動作について図２及び図３を参照して説明
する。Next, the operation of the remaining capacity equalizing device for a power storage device having the above structure will be described with reference to FIGS. 2 and 3.
【００２３】図２は、本発明の第１の実施形態に係るバ
イパス回路制御部１０の動作を示すフローチャートであ
る。まず、バイパス回路制御部１０は、イグニッション
オフの信号を受信すると、１２Ｖバッテリ５０の電力供
給を受けて起動し、電圧センサ１３ａ、１３ｂから通知
されるセル電圧に基づいて、セルの残容量均等化処理を
開始する（図２のステップＳＰ１）。ここで、セルの残
容量均等化処理について図５を参照して具体的に説明す
る。セルの残容量均等化処理では、まず、バイパス回路
制御部１０は、電圧センサ１３ａ，１３ｂから通知され
るセル電圧を確認し、セル電圧のバラツキが設定値Ｖｓ
以上であるか否かを判断する（図５のステップＳＰ３
１）。例えば、セル電圧のバラツキは、セル電圧の最大
値とセル電圧の最小値との差が設定値Ｖｓ以上であるか
否かによって判断する。FIG. 2 is a flow chart showing the operation of the bypass circuit controller 10 according to the first embodiment of the present invention. First, when the bypass circuit control unit 10 receives an ignition-off signal, the bypass circuit control unit 10 is activated by being supplied with power from the 12V battery 50, and based on the cell voltage notified from the voltage sensors 13a and 13b, the remaining capacity of the cells is equalized. The process is started (step SP1 in FIG. 2). Here, the remaining capacity equalization processing of cells will be specifically described with reference to FIG. In the cell residual capacity equalization processing, first, the bypass circuit control unit 10 confirms the cell voltage notified from the voltage sensors 13a and 13b, and the variation of the cell voltage is set value Vs.
It is determined whether or not the above (step SP3 in FIG. 5).
1). For example, the variation of the cell voltage is determined by whether or not the difference between the maximum value of the cell voltage and the minimum value of the cell voltage is the set value Vs or more.
【００２４】この結果、セル電圧のバラツキが設定値Ｖ
ｓ以上であった場合には、続いて、バイパススイッチを
オンさせるセルを選定する（ステップＳＰ３２）。具体
的には、まず、最も低いセル電圧Ｖminを均等化目標電
圧として設定し、各セル電圧と均等化目標電圧との差が
設定値Ｖｓ以上であるセルを残容量均等化の対象セルと
して選定する。As a result, the variation of the cell voltage is the set value V.
If it is s or more, subsequently, a cell to turn on the bypass switch is selected (step SP32). Specifically, first, the lowest cell voltage Vmin is set as an equalization target voltage, and a cell in which the difference between each cell voltage and the equalization target voltage is a set value Vs or more is selected as a target cell for remaining capacity equalization. To do.
【００２５】続いて、ステップＳＰ３２において選定し
たセルに対応する電流バイパス回路に対して、バイパス
スイッチをオンさせる旨の制御信号を出力する（ステッ
プＳＰ３３）。これにより、係る制御信号を受信した電
流バイパス回路のバイパススイッチがオンすることによ
り、セルの残容量均等化を開始させる。続いて、バイパ
ス回路制御部１０は、再度、ステップＳＰ３１へ戻り、
上述した処理を繰り返し行う。Then, a control signal for turning on the bypass switch is output to the current bypass circuit corresponding to the cell selected in step SP32 (step SP33). As a result, the bypass switch of the current bypass circuit that receives the control signal is turned on to start equalizing the remaining capacity of the cells. Subsequently, the bypass circuit control unit 10 returns to step SP31 again,
The above process is repeated.
【００２６】なお、バイパス放電が行われることによ
り、セルの電圧が徐々に低下し、セル間の残容量バラツ
キがＶｓ未満となると、上述したステップＳＰ３１の処
理において「YES」と判断される。この場合には、バイ
パス回路制御部１０は、全てのセルの電流バイパス回路
の作動を停止することによりバイパス放電を終了させ
（ステップＳＰ３４）、その後、バイパス回路制御部１
０自らの起動を停止して（ステップＳＰ３５）、当該セ
ルの残容量均等化処理を終了する。When the voltage of the cells gradually decreases due to the bypass discharge, and the variation in the remaining capacity between the cells becomes less than Vs, it is determined as "YES" in the processing of step SP31 described above. In this case, the bypass circuit control unit 10 terminates the bypass discharge by stopping the operation of the current bypass circuits of all cells (step SP34), and then the bypass circuit control unit 1
0 The start of itself is stopped (step SP35), and the remaining capacity equalization processing of the cell is finished.
【００２７】一方、上述したセルの残容量均等化処理を
行っている最中に、１２Ｖバッテリ５０との接続が切断
された旨が検出されると、図２に示す処理のステップＳ
Ｐ２において「YES」と判断される。この場合、バイパ
ス回路制御部１０は、バックアップ電源１５からの電力
供給を受けることにより自己の起動を維持し（ステップ
ＳＰ３）、続いて、全セルの電流バイパス回路に対して
バイパススイッチをオフする旨の制御信号を出力する
（ステップＳＰ４）。これにより、全セルの電流バイパ
ス回路の作動が停止すると、バイパス回路制御部１０は
自己の起動を停止し（ステップＳＰ５）、当該処理を終
了する。On the other hand, when it is detected that the connection with the 12V battery 50 is disconnected during the above-mentioned processing for equalizing the remaining capacity of the cells, step S of the processing shown in FIG.
It is determined to be "YES" in P2. In this case, the bypass circuit control unit 10 maintains its own activation by being supplied with power from the backup power supply 15 (step SP3), and subsequently turns off the bypass switch for the current bypass circuits of all cells. The control signal is output (step SP4). As a result, when the operation of the current bypass circuits of all the cells is stopped, the bypass circuit control unit 10 stops its own activation (step SP5) and ends the process.
【００２８】ここで、ステップＳＰ１における１２Ｖバ
ッテリ５０の接続切断の判断は、例えば、電圧センサ５
１から通知される１２Ｖバッテリ５０の電圧値が、予め
設定されている所定値（例えば、バイパス回路制御部１
０の起動又は起動維持が不可能であるような電圧値）以
下であった場合に、１２Ｖバッテリ５０との接続が切断
されたと判断する。また、１２Ｖバッテリ５０とバイパ
ス回路制御部１０との接続点に物理的なスイッチを設け
ておき、このスイッチがオフされたことを検出して、上
記判断を行うようにしても良い。Here, the determination of disconnection of the 12V battery 50 in step SP1 is made by, for example, the voltage sensor 5
The voltage value of the 12V battery 50 notified from 1 is a preset predetermined value (for example, the bypass circuit control unit 1
When the voltage value is equal to or lower than 0 (a voltage value at which starting or maintaining starting is 0), it is determined that the connection with the 12V battery 50 is disconnected. Alternatively, a physical switch may be provided at a connection point between the 12V battery 50 and the bypass circuit control unit 10, and the determination may be made by detecting that the switch is turned off.
【００２９】以上説明してきたように、第１の実施形態
に係るバイパス回路制御部１０によれば、セルの残容量
均等化処理が実施されている最中に（即ち、図５におけ
るフローチャートの処理を開始した後からステップＳＰ
３５において起動停止するまでの期間に）、１２Ｖバッ
テリ５０との接続が切断された場合には、バックアップ
電源１５の電力供給により自己の起動を維持して、全て
の電流バイパス回路の作動を停止させ、その後、自己の
作動も停止する。これにより、セルのバイパス放電が続
行されることによるセルの劣化・故障を防止することが
できる。As described above, according to the bypass circuit controller 10 according to the first embodiment, the remaining capacity equalization processing of the cells is being executed (that is, the processing of the flowchart in FIG. 5). After starting the step SP
If the connection with the 12V battery 50 is disconnected during the period before starting and stopping in 35), the self-starting is maintained by the power supply of the backup power supply 15 to stop the operation of all the current bypass circuits. , After that, the operation of self is also stopped. As a result, it is possible to prevent the deterioration and failure of the cell due to the continuous bypass discharge of the cell.
【００３０】次に、本発明の第２の実施形態に係るバイ
パス回路制御部１０の動作について、図３を参照して説
明する。まず、バイパス回路制御部１０は、イグニッシ
ョンオフの信号を受信すると、１２Ｖバッテリ５０の電
力供給を受けて起動し、電圧センサ１３ａ、１３ｂから
通知されるセル電圧に基づいて図５に示すセルの残容量
均等化処理を開始する（図３のステップＳＰ１０）。Next, the operation of the bypass circuit controller 10 according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. First, when the bypass circuit control unit 10 receives the ignition-off signal, the bypass circuit control unit 10 is activated by the power supply of the 12V battery 50, and based on the cell voltage notified from the voltage sensors 13a and 13b, the remaining cells shown in FIG. The capacity equalization process is started (step SP10 in FIG. 3).
【００３１】そして、バイパス回路制御部１０は、図５
に示したセルの残容量均等化処理が行われている最中
に、ブレーカ開放検出部１６からブレーカ１７が開放状
態となった旨の通知を受けると、図３のステップＳＰ１
１において「YES」と判断し、全セルの電流バイパス回
路に対してバイパススイッチをオフする旨の制御信号を
出力する（ステップＳＰ１２）。これにより、全セルの
電流バイパス回路の作動が停止すると、バイパス回路制
御部１０は自己の起動を停止し（ステップＳＰ１３）、
当該処理を終了する。Then, the bypass circuit control section 10 is shown in FIG.
When the notification that the breaker 17 is in the open state is received from the breaker open detection unit 16 during the process of equalizing the remaining capacity of the cells shown in FIG.
When it is determined to be "YES" in 1, the control signal for turning off the bypass switch is output to the current bypass circuits of all cells (step SP12). As a result, when the operation of the current bypass circuits of all cells is stopped, the bypass circuit control unit 10 stops its own activation (step SP13),
The process ends.
【００３２】なお、本実施形態では、上述した第１の実
施形態とは異なり、１２Ｖバッテリ５０からの電力供給
が受けられる状態にあるため、バックアップ電源１５か
らの電力供給を受けることなく、上記処理を行うことが
できる。In the present embodiment, unlike the above-described first embodiment, since the power supply from the 12V battery 50 can be received, the above-mentioned processing is performed without receiving the power supply from the backup power supply 15. It can be performed.
【００３３】以上説明したように、本実施形態では、実
車のメンテナンスを実施する際に義務づけられているブ
レーカ１７の開放を検知したときに、バイパス回路制御
部１０が、全てのセルの均等化処理を終了させる。これ
により、実車のメンテナンスの最中に電流バイパス回路
が作動しているという状況を回避することができ、安全
性を確保することができるとともに、バイパス放電が続
行されることによるセルの劣化・故障を防止することが
できる。As described above, in the present embodiment, when the opening of the breaker 17, which is obligatory when carrying out maintenance of the actual vehicle, is detected, the bypass circuit controller 10 equalizes all the cells. To end. As a result, the situation where the current bypass circuit is operating during the maintenance of the actual vehicle can be avoided, safety can be ensured, and cell deterioration / failure due to continued bypass discharge. Can be prevented.
【００３４】なお、図１に示した本実施形態におけるバ
イパス回路制御部１０は、それぞれ専用のハードウェア
により実現されるものであってもよく、また、メモリお
よびＣＰＵ（中央演算装置）により構成され、図２、図
３及び図５に示した各処理を実現するためのプログラム
をメモリに記録して、このメモリに記録されたプログラ
ムをＣＰＵがロードして実行することによりその機能を
実現させるものであってもよい。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
も良い。さらに、上記プログラムは、前述した機能を蓄
電装置の残容量均等化装置を構成するメモリに既に記録
されている種々のプログラムとの組み合わせで実現でき
るもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であ
っても良い。The bypass circuit control section 10 in the present embodiment shown in FIG. 1 may be realized by dedicated hardware, or may be constituted by a memory and a CPU (central processing unit). , A program for realizing each processing shown in FIGS. 2, 3 and 5 is recorded in a memory, and the function is realized by the CPU loading and executing the program recorded in the memory. May be Further, the program may be a program for realizing some of the functions described above. Furthermore, the program may be a so-called difference file (difference program) that can realize the above-mentioned functions by combining with various programs already recorded in the memory that constitutes the remaining capacity equalizing device of the power storage device. good.
【００３５】また、本発明の蓄電装置の残容量均等化装
置は、上述した電気自動車の他、ハイブリッド車両等の
高圧バッテリを備える車両に適用可能であり、その場合
においても、上述した電気自動車と同様の効果を奏す
る。Further, the remaining capacity equalizing device for a power storage device of the present invention can be applied to a vehicle having a high-voltage battery such as a hybrid vehicle in addition to the above-mentioned electric vehicle. Has the same effect.
【００３６】以上、図面を参照して本発明の一実施形態
について詳述してきたが、具体的な構成は上記実施形態
に限られるものではなく、この発明の要旨の範囲で種々
の変形が可能である。例えば、上記の実施形態では、バ
ッテリが、２つのセルを直列接続してなる構成の場合に
ついて述べたが、これには限られない。Although one embodiment of the present invention has been described in detail above with reference to the drawings, the specific structure is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made within the scope of the invention. Is. For example, in the above embodiment, the case where the battery has a configuration in which two cells are connected in series has been described, but the present invention is not limited to this.
【００３７】[0037]
【発明の効果】以上説明したように、請求項１に記載の
蓄電装置の残容量均等化装置によれば、第２の蓄電装置
の充電状態が不安定、或いは、第２の蓄電装置の点検等
により第２の蓄電装置とバイパス回路制御手段との接続
が切断されるなどして、バイパス回路制御手段への電力
供給が不可能な状態となり、バイパス回路制御手段が電
流バイパス回路の制御が正確に行えなくなった場合に
は、バイパス回路制御手段が、全ての電流バイパス回路
の作動を停止させ、第１の蓄電装置を構成する全てのセ
ルの均等化処理を終了させるので、セルのバイパス放電
が続行されることによるセルの劣化・故障を防止するこ
とができる。As described above, according to the remaining capacity equalizing device for a power storage device described in claim 1, the state of charge of the second power storage device is unstable, or the second power storage device is inspected. For example, the connection between the second power storage device and the bypass circuit control means is cut off, so that power cannot be supplied to the bypass circuit control means, and the bypass circuit control means accurately controls the current bypass circuit. If it is no longer possible, the bypass circuit control means stops the operation of all the current bypass circuits and ends the equalization process of all the cells that form the first power storage device, so that the bypass discharge of the cells occurs. It is possible to prevent the deterioration and failure of the cell due to the continuation.
【００３８】また、請求項２に記載の蓄電装置の残容量
均等化装置によれば、実車のメンテナンスを実施する際
に義務づけられている第１の蓄電装置のブレーカの開放
を検知して、メンテナンス開始を認識する。そして、こ
のようなメンテナンス開始を認識した場合には、コネク
タの取り外し等により電流バイパス回路の制御が正確に
行えない虞があることを考慮し、バイパス回路制御手段
が、全てのセルの均等化処理を強制的に終了させるの
で、メンテナンスの最中に電流バイパス回路が作動して
いるという状況を回避することができ、安全性を確保す
ることができるとともに、バイパス放電が続行されるこ
とによるセルの劣化・故障を防止することができる。Further, according to the remaining capacity equalizing apparatus for a power storage device of the second aspect, maintenance is performed by detecting the opening of the breaker of the first power storage device, which is obligatory when performing the maintenance of the actual vehicle. Recognize the start. When such maintenance start is recognized, the bypass circuit control means considers that the current bypass circuit may not be accurately controlled due to the removal of the connector, etc. Since it is forcibly terminated, it is possible to avoid the situation where the current bypass circuit is operating during maintenance, it is possible to ensure safety, and the cell due to continued bypass discharge It is possible to prevent deterioration and breakdown.
【図１】 本発明の一実施形態に係る蓄電装置の残容量
均等化装置の内部構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing an internal configuration of a remaining capacity equalizing device for a power storage device according to an embodiment of the present invention.
【図２】 本発明の第１の実施形態に係るバイパス回路
制御部１０の動作を示すフローチャートである。FIG. 2 is a flowchart showing an operation of the bypass circuit control unit 10 according to the first embodiment of the present invention.
【図３】 本発明の第２の実施形態に係るバイパス回路
制御部１０の動作を示すフローチャートである。FIG. 3 is a flowchart showing an operation of the bypass circuit control unit 10 according to the second embodiment of the present invention.
【図４】 電気自動車の制御系のブロックを示した図で
ある。FIG. 4 is a diagram showing a block of a control system of the electric vehicle.
【図５】 セルの残容量均等化処理の一例を示すフロー
チャートである。FIG. 5 is a flowchart showing an example of remaining capacity equalization processing of cells.
１ バッテリ（第１の蓄電装置） ２ インバータ ４ 走行用モータ ５ バッテリＥＣＵ ６ 実車ＥＣＵ １０ バイパス回路制御部（バイパス回路制御手段） １１，１２ セル １３ 電圧検出回路 １３ａ，１３ｂ 電圧センサ（第１の電圧検出手段） １５ バックアップ電源 １６ ブレーカ開放検出部 １７ ブレーカ ２０，３０ 電流バイパス回路 ２１，３１ バイパススイッチ ２２，３２ バイパス抵抗 ４０ ＤＣ／ＤＣコンバータ ５０ １２Ｖバッテリ ５１ 電圧センサ 1 battery (first power storage device) 2 inverter 4 Traveling motor 5 Battery ECU 6 Actual vehicle ECU 10 Bypass circuit control unit (bypass circuit control means) 11,12 cells 13 Voltage detection circuit 13a, 13b Voltage sensor (first voltage detecting means) 15 Backup power supply 16 Breaker open detector 17 breakers 20,30 Current bypass circuit 21,31 Bypass switch 22,32 Bypass resistance 40 DC / DC converter 50 12V battery 51 Voltage sensor
Claims (2)
行用モータの駆動電源として用いられる第１の蓄電装置
と、第１の蓄電装置の各セルに並列に設けられた電流バ
イパス回路と、各セルの電圧を検出する第１の電圧検出
手段と、車両が停止した場合に、第２の蓄電装置からの
電力供給により起動し、各セルの電圧に応じて前記電流
バイパス回路を作動させるとともに、前記第２の蓄電装
置からの電力供給が不可能になった場合に、全ての電流
バイパス回路の作動を停止させるバイパス回路制御手段
とを具備する蓄電装置の残容量均等化装置。1. A first power storage device comprising a plurality of cells connected in series and used as a drive power source for a traveling motor, and a current bypass circuit provided in parallel with each cell of the first power storage device. A first voltage detecting means for detecting the voltage of each cell, and when the vehicle is stopped, it is started by power supply from the second power storage device, and the current bypass circuit is operated according to the voltage of each cell. At the same time, a remaining capacity equalizing apparatus for a power storage device, comprising: a bypass circuit control means for stopping the operation of all current bypass circuits when the power supply from the second power storage device becomes impossible.
行用モータの駆動電源として用いられる第１の蓄電装置
と、第１の蓄電装置の各セルに並列に設けられた電流バ
イパス回路と、各セルの電圧を検出する第１の電圧検出
手段と、車両が停止した場合に、第２の蓄電装置からの
電力供給により起動し、各セルの電圧に応じて前記電流
バイパス回路を作動させるとともに、前記第１の蓄電装
置内に設けられたブレーカが開放された場合には、全て
の電流バイパス回路の作動を停止させるバイパス回路制
御手段とを具備する蓄電装置の残容量均等化装置。2. A first power storage device comprising a plurality of cells connected in series and used as a driving power source for a traveling motor, and a current bypass circuit provided in parallel with each cell of the first power storage device. A first voltage detecting means for detecting the voltage of each cell, and when the vehicle is stopped, it is started by power supply from the second power storage device, and the current bypass circuit is operated according to the voltage of each cell. At the same time, a remaining capacity equalizing device for a power storage device, comprising: a bypass circuit control means for stopping the operation of all current bypass circuits when a breaker provided in the first power storage device is opened.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001380573A JP2003189486A (en) | 2001-12-13 | 2001-12-13 | Residual capacity equalizer of power storage unit |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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Publications (1)
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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- 2001-12-13 JP JP2001380573A patent/JP2003189486A/en not_active Withdrawn
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