JP2007143291A - Method of controlling discharge of battery system, and program and recording medium for executing it - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of controlling the discharge of a battery system which supplies power, while effectively utilizing the capability of batteries, avoiding the dispersion of the capacity drop among battery packs, and to provide a program and a recording medium for executing it. <P>SOLUTION: This is a secondary battery system discharge control method that controls the discharge of a secondary battery system which has a plurality of battery packs 1 where a plurality of secondary batteries are combined and supply the power outputted by the battery packs 1 to a load via a plurality of dischargers 4 which perform step-down operation, step-up operation, and bypass operation. The secondary battery system discharge control method is so constituted that each action of the dischargers 4 is performed based on the same action signal that a controller 6 transmits. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、電池システムの放電制御法ならびにそれを実行するためのプログラムおよび記録媒体に関する。   The present invention relates to a discharge control method for a battery system, a program for executing the method, and a recording medium.

ニッケル水素蓄電池は、鉛蓄電池に比べてエネルギー密度が大きく、電池寿命の長さや環境負荷の少ないことが特長である。軽量、小型で持ち運びで有利であるため、車載バッテリーや災害対策用電源として近年急速に普及しつつある。   Nickel metal hydride storage batteries have a higher energy density than lead storage batteries and are characterized by long battery life and low environmental impact. Since it is lightweight, compact, and convenient to carry, it has been rapidly spreading in recent years as an on-board battery and disaster countermeasure power source.

ニッケル水素蓄電池を電源として用いる場合には、例えば、単セルと呼ばれる１本（平均電圧１．２Ｖ、容量９５Ａｈ）を１０直列にしたものを１単位（１モジュールと称する）とし、４モジュールを直列接続したものを２つ並列接続して用いる。   When using a nickel-metal hydride storage battery as a power source, for example, one unit (average voltage 1.2 V, capacity 95 Ah) 10 units in series is used as one unit (referred to as one module), and four modules are connected in series. Two connected ones are used in parallel.

下記特許文献１、２、３には、複数の組電池と、充電制御手段と、放電制御手段とを備えた電源装置が記載され、特許文献１には、組電池の製造日付に基づいて組電池使用可能期間を算出して組電池交換日付を表示することが記載され、特許文献２には、組電池の放電容量試験を実行する電池監視手段を設けることが記載され、特許文献３には、前記電池監視手段が組電池の残存容量を算出し、その結果に基づいて当該組電池の補充電時期を決定することが記載されている。   Patent Documents 1, 2, and 3 listed below describe a power supply device that includes a plurality of assembled batteries, a charge control unit, and a discharge control unit. Patent Document 1 describes the assembly based on the manufacturing date of the assembled battery. It is described that the battery usable period is calculated and the assembled battery replacement date is displayed, and Patent Document 2 describes that a battery monitoring unit for performing a discharge capacity test of the assembled battery is provided, and Patent Document 3 describes It is described that the battery monitoring means calculates the remaining capacity of the assembled battery and determines the auxiliary charging time of the assembled battery based on the result.

特開2004-119112号公報JP 2004-119112 A 特開2004-120856号公報JP 2004-120856 JP 特開2004-120857号公報JP 2004-120857 JP

次世代のさらなる通信設備の電力需要に対応するため、より大容量、例えば出力３０ｋＷｈのニッケル水素蓄電池システムが構成可能である。このようなシステムにおいては、例えば、定格１．２Ｖのセルを１０本直列し、これを１モジュールとしてさらに４モジュールを直列して、これを１系（下記組電池に相当）とし、６系を搭載する。さらに、間欠充電を行うための充電器、電池電圧を負荷の電圧許容範囲に収めるための放電器、および制御部を備える。図７に上記システムの構成の一例を示す。   In order to meet the power demand of the next generation of further communication facilities, a nickel-metal hydride storage battery system with a larger capacity, for example, an output of 30 kWh, can be configured. In such a system, for example, 10 cells with a rating of 1.2 V are connected in series, this is taken as 1 module, and 4 modules are further connected in series, making this 1 system (corresponding to the following assembled battery), and 6 systems. Mount. Furthermore, a charger for performing intermittent charging, a discharger for keeping the battery voltage within the allowable voltage range of the load, and a control unit are provided. FIG. 7 shows an example of the configuration of the system.

図７において、複数の組電池１が、充電器３を介して整流器２の出力によって充電され、複数の放電器４を介して負荷５へ電力を供給するようになっている。   In FIG. 7, the plurality of assembled batteries 1 are charged by the output of the rectifier 2 through the charger 3, and supply power to the load 5 through the plurality of dischargers 4.

放電器４は、電池電圧が負荷の電圧許容範囲を上回るときはコンバータによる降圧を行い（降圧動作）、許容範囲内のときは電池出力をコンバータ非経由でバイパスし（バイパス動作）、許容範囲を下回るときはコンバータによる昇圧を行う（昇圧動作）。   When the battery voltage exceeds the allowable voltage range of the load, the discharger 4 performs step-down by the converter (step-down operation). When the battery voltage is within the allowable range, the battery output is bypassed without passing through the converter (bypass operation). When it falls below, boosting by the converter is performed (boosting operation).

さらに、上記の３０ｋＷｈシステムを実現させ、そのシステムを３台並列することで、１００ｋＷｈ級のバックアップシステムを実現させることができる。   Furthermore, a 100 kWh class backup system can be realized by realizing the above 30 kWh system and paralleling three such systems.

しかし、この３０ｋＷｈニッケル水素蓄電池システムでは、３個の放電器４がそれぞれ昇圧、バイパスおよび降圧の判断を行っているため、各系の組電池１のわずかな容量ばらつきがわずかな電圧差となって現れ、放電器４の昇圧、降圧動作に入るタイミングが異なる。先にバイパス動作に入った放電器４の出力電圧は、未だ降圧動作にある他の放電器４の出力電圧より高くなるため、負荷５への電力供給の多くを先にバイパス動作に入った放電器４が担うことになる。従って、先にバイパス動作に入った放電器４の配下にある組電池は他よりも著しく容量低下が早い。その放電器４の組電池は先に切り離された後、残りの組電池の負担が大きくなり出力容量を超えるため残りの組電池も切り離され、結果として電池は余力を残したままシステムの放電は停止する。   However, in this 30 kWh nickel-metal hydride storage battery system, since the three dischargers 4 make determinations of boosting, bypassing and stepping down, slight capacity variations of the assembled batteries 1 of each system become slight voltage differences. Appearing, the timing of the step-up / step-down operation of the discharger 4 is different. Since the output voltage of the discharger 4 that has entered the bypass operation first becomes higher than the output voltage of the other dischargers 4 that are still in the step-down operation, most of the power supply to the load 5 is released to the bypass operation first. The electric appliance 4 is responsible. Therefore, the capacity of the assembled battery under the discharger 4 that has entered the bypass operation earlier is significantly lower than the others. After the assembled battery of the discharger 4 is disconnected first, the load of the remaining assembled battery becomes large and exceeds the output capacity, so the remaining assembled battery is also disconnected, and as a result, the system is discharged with the remaining power remaining. Stop.

上記の問題は、ニッケル水素蓄電池システムの場合に限らず、リチウムイオン電池などの二次電池を組合わせてなる組電池を複数個有し、前記組電池が出力する電力を複数のコンバータを介して負荷に供給する二次電池システム、さらには、一次電池を含めて、複数の電池を組合わせてなる複数の組電池が出力する電力を複数のコンバータを介して負荷に供給する電池システムにおいても生じる問題である。   The above problem is not limited to the nickel-metal hydride storage battery system, but has a plurality of assembled batteries formed by combining secondary batteries such as lithium ion batteries, and the power output from the assembled batteries is transmitted through a plurality of converters. This also occurs in a secondary battery system that supplies power to a load, and also in a battery system that supplies electric power output from a plurality of assembled batteries including a plurality of batteries including a primary battery to a load via a plurality of converters. It is a problem.

本発明は上記の問題に鑑みてなされたものであり、本発明が解決しようとする課題は、組電池間の容量低下のばらつきを回避し、電池の能力を有効活用しながら電力供給をする電池システムの放電制御法ならびにそれを実行するためのプログラムおよび記録媒体を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above problems, and a problem to be solved by the present invention is a battery that supplies power while avoiding variation in capacity reduction between assembled batteries and effectively utilizing the battery capacity. Disclosed is a system discharge control method, and a program and a recording medium for executing the method.

上記課題を解決するために、本発明においては、請求項１に記載のように、
複数の電池を組合わせてなる複数の組電池を有し、前記組電池が出力する電力を、降圧動作、昇圧動作およびバイパス動作を行う複数の放電器を介して負荷に供給する電池システムの放電を制御する電池システムの放電制御法であって、全ての前記放電器の動作間移行を一斉に行うことを特徴とする電池システムの放電制御法を構成する。 In order to solve the above problems, in the present invention, as described in claim 1,
Discharge of a battery system having a plurality of assembled batteries formed by combining a plurality of batteries and supplying power output from the assembled battery to a load via a plurality of dischargers that perform step-down operation, step-up operation, and bypass operation A discharge control method for a battery system that controls the discharge of the battery system is characterized in that transition between operations of all the dischargers is performed simultaneously.

また、本発明においては、請求項２に記載のように、
請求項１記載の電池システムの放電制御法において、全ての前記放電器の動作を同一の動作信号に基づいて行わせることを特徴とする電池システムの放電制御法を構成する。 In the present invention, as described in claim 2,
The discharge control method for a battery system according to claim 1, wherein all the dischargers are operated based on the same operation signal.

また、本発明においては、請求項３に記載のように、
請求項２記載の電池システムの放電制御法において、前記動作信号を電気回路によって発生させることを特徴とする電池システムの放電制御法を構成する。 In the present invention, as described in claim 3,
3. The battery system discharge control method according to claim 2, wherein the operation signal is generated by an electric circuit.

また、本発明においては、請求項４に記載のように、
請求項２記載の電池システムの放電制御法において、前記動作信号をマイクロプロセッサまたはコンピュータによって発生させることを特徴とする電池システムの放電制御法を構成する。 In the present invention, as described in claim 4,
3. The battery system discharge control method according to claim 2, wherein the operation signal is generated by a microprocessor or a computer.

また、本発明においては、請求項５に記載のように、
請求項２、３または４記載の電池システムの放電制御法において、全ての前記組電池の電圧が第１の設定値を下回り、かつ、負荷電圧が、前記第１の設定値よりも低い第２の設定値以上であるときにバイパス動作を命令する動作信号を発生させ、前記負荷電圧が前記第２の設定値を下回ったときに昇圧動作を命令する動作信号を発生させ、少なくとも１つの前記組電池の電圧が前記第１の設定値以上であるときに降圧動作を命令する動作信号を発生させることを特徴とする電池システムの放電制御法を構成する。 In the present invention, as described in claim 5,
5. The discharge control method for a battery system according to claim 2, wherein the voltage of all the assembled batteries is lower than the first set value, and the load voltage is lower than the first set value. Generating an operation signal for instructing a bypass operation when the load voltage falls below the second set value, and generating an operation signal for instructing a boost operation when the load voltage falls below the second set value. The battery system discharge control method is characterized by generating an operation signal for instructing a step-down operation when the battery voltage is equal to or higher than the first set value.

また、本発明においては、請求項６に記載のように、
請求項１記載の電池システムの放電制御法において、全ての前記放電器の動作間移行を手動で行うことを特徴とする電池システムの放電制御法を構成する。 In the present invention, as described in claim 6,
The battery system discharge control method according to claim 1, wherein a transition between operations of all the dischargers is manually performed.

また、本発明においては、請求項７に記載のように、
複数の電池を組合わせてなる複数の組電池を有し、前記組電池が出力する電力を、降圧動作、昇圧動作およびバイパス動作を行う複数の放電器を介して負荷に供給する電池システムの放電を制御する電池システムの放電制御法を実行するためのプログラムであって、全ての前記組電池の電圧が第１の設定値を下回り、かつ、負荷電圧が、前記第１の設定値よりも低い第２の設定値以上であるときにバイパス動作を命令する動作信号を発生させる手順と、前記負荷電圧が前記第２の設定値を下回ったときに昇圧動作を命令する動作信号を発生させる手順と、少なくとも１つの前記組電池の電圧が前記第１の設定値以上であるときに降圧動作を命令する動作信号を発生させる手順とをコンピュータに実行させることを特徴とする、電池システムの放電制御法を実行するためのプログラムを構成する。 In the present invention, as described in claim 7,
Discharge of a battery system having a plurality of assembled batteries formed by combining a plurality of batteries and supplying power output from the assembled battery to a load via a plurality of dischargers that perform step-down operation, step-up operation, and bypass operation Is a program for executing the discharge control method of the battery system for controlling the battery voltage, and the voltages of all the assembled batteries are lower than the first set value, and the load voltage is lower than the first set value. A procedure for generating an operation signal for instructing a bypass operation when it is equal to or greater than a second set value; and a procedure for generating an operation signal for instructing a boost operation when the load voltage falls below the second set value; And a step of causing a computer to execute an operation signal for instructing a step-down operation when a voltage of at least one of the assembled batteries is equal to or higher than the first set value. Constituting the program for executing the charge control method.

また、本発明においては、請求項８に記載のように、
複数の電池を組合わせてなる複数の組電池を有し、前記組電池が出力する電力を、降圧動作、昇圧動作およびバイパス動作を行う複数の放電器を介して負荷に供給する電池システムの放電を制御する電池システムの放電制御法を実行するためのプログラムを記録した記録媒体であって、全ての前記組電池の電圧が第１の設定値を下回り、かつ、負荷電圧が、前記第１の設定値よりも低い第２の設定値以上であるときにバイパス動作を命令する動作信号を発生させる手順と、前記負荷電圧が前記第２の設定値を下回ったときに昇圧動作を命令する動作信号を発生させる手順と、少なくとも１つの前記組電池の電圧が前記第１の設定値以上であるときに降圧動作を命令する動作信号を発生させる手順とをコンピュータに実行させるプログラムを記録したことを特徴とするコンピュータ読み取り可能な、電池システムの放電制御法を実行するためのプログラムを記録した記録媒体を構成する。 In the present invention, as described in claim 8,
Discharge of a battery system having a plurality of assembled batteries formed by combining a plurality of batteries and supplying power output from the assembled battery to a load via a plurality of dischargers that perform step-down operation, step-up operation, and bypass operation A recording medium storing a program for executing a discharge control method of a battery system for controlling the battery system, wherein the voltages of all the assembled batteries are lower than a first set value, and the load voltage is the first voltage A procedure for generating an operation signal for instructing a bypass operation when the second set value is lower than a set value, and an operation signal for instructing a boost operation when the load voltage falls below the second set value And a program for causing a computer to execute an operation signal for instructing a step-down operation when a voltage of at least one of the assembled batteries is equal to or higher than the first set value. The computer-readable, characterized in that, to constitute a recording medium for recording a program for executing the discharge control method of a battery system.

全ての前記放電器の動作間移行を一斉に行うことにより、前記コンバータの動作の切り替えに時差が無いようにし、その結果として、組電池間の容量低下のばらつきを回避し、電池の能力を有効活用しながら電力供給をする電池システムの放電制御法ならびにそれを実行するためのプログラムおよび記録媒体を提供することが可能となる。   By performing the transition between all the discharger operations at the same time, there is no time difference in switching the operation of the converter, and as a result, the variation in capacity reduction between the assembled batteries is avoided, and the battery capacity is made effective. It is possible to provide a discharge control method for a battery system that supplies power while being utilized, a program for executing the discharge control method, and a recording medium.

本発明に係る電池システムの放電制御法においては、各放電器の昇圧動作、降圧動作、バイパス動作の３動作間の移行を一斉に行う。そのために、例えば、システムに一斉制御基板（下記制御部６に相当）を追加し、負荷電圧、電池電圧を監視し、各放電器の昇圧動作、降圧動作、バイパス動作が、前記一斉制御基板が発生する同一の動作信号に基づいて行われるように制御する。   In the discharge control method of the battery system according to the present invention, the transition between the three operations of the step-up operation, the step-down operation, and the bypass operation of each discharger is performed simultaneously. For this purpose, for example, a simultaneous control board (corresponding to the control unit 6 below) is added to the system, and the load voltage and battery voltage are monitored. Control is performed based on the same operation signal generated.

以下に、本発明の実施の形態について、電池が二次電池である場合を例として説明するが、本発明はこれに限られるものではない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described by taking a case where the battery is a secondary battery as an example, but the present invention is not limited to this.

図１は、本発明に係る電池システムの放電制御法の実施を可能とする電池システムの一例を説明する図である。図において、複数の二次電池を組合わせてなる組電池１（１系電池から６系電池までの６個）が、充電器３によって充電され、３個の放電器４を経由して負荷（図示せず）へ電力を供給するようになっている。   FIG. 1 is a diagram for explaining an example of a battery system that enables the discharge control method of the battery system according to the present invention to be performed. In the figure, an assembled battery 1 (six batteries from a 1-system battery to a 6-system battery) formed by combining a plurality of secondary batteries is charged by a charger 3, and a load ( Electric power is supplied to a not-shown device.

各放電器４はコンバータ（図示せず）を有し、組電池１が出力する電力は、前記コンバータを経由し、放電器４中のコンバータによって降圧または昇圧された後に負荷に供給されるか、あるいは、前記コンバータを介さずに放電器４を経由して負荷に供給される。   Each discharger 4 has a converter (not shown), and the power output from the assembled battery 1 is supplied to a load after being stepped down or boosted by the converter in the discharger 4 via the converter, Alternatively, it is supplied to the load via the discharger 4 without going through the converter.

例えば、組電池１の電圧が負荷の電圧許容範囲を上回るときは、前記コンバータが降圧を行い（降圧動作）、降圧された電力が負荷に供給され、組電池１の電圧が負荷の電圧許容範囲を下回るときは、前記コンバータが昇圧を行い（昇圧動作）、昇圧された電力が負荷に供給され、組電池１の電圧が負荷の電圧許容範囲内のときは、放電器４が電池出力をバイパスし（バイパス動作）、組電池１が出力する電力は前記コンバータを介さずに放電器４を単に経由するのみで負荷に供給される。   For example, when the voltage of the assembled battery 1 exceeds the allowable voltage range of the load, the converter performs step-down (step-down operation), the reduced power is supplied to the load, and the voltage of the assembled battery 1 becomes the allowable voltage range of the load. When the voltage is lower than, the converter boosts (boosting operation), and the boosted power is supplied to the load. When the voltage of the assembled battery 1 is within the allowable voltage range of the load, the discharger 4 bypasses the battery output. However, the power output from the assembled battery 1 is supplied to the load simply through the discharger 4 without going through the converter.

本発明に係る電池システムの放電制御法の特徴は、複数の放電器４の動作間移行を一斉に行うことにあり、これを行うために、図１に示した電池システムにおいては、３個の放電器４の各動作を、制御部６が発信する同一の動作信号に基づいて行わせる。すなわち、制御部６が発信する同一の動作信号が全ての放電器４に送られ、放電器４は、その動作信号に基づいて、その動作信号が命令する動作を行う。これによって、各放電器４が行う動作の種類は、全ての時点において同一となり、各放電器４における動作間移行も一斉に行われる。このようにして、全ての放電器４の動作間移行を自動的に一斉に行うことが可能となる。   A feature of the discharge control method of the battery system according to the present invention is to perform a transition between operations of the plurality of dischargers 4 at the same time. In order to do this, in the battery system shown in FIG. Each operation of the discharger 4 is performed based on the same operation signal transmitted by the control unit 6. That is, the same operation signal transmitted by the control unit 6 is sent to all the dischargers 4, and the discharger 4 performs an operation instructed by the operation signal based on the operation signal. As a result, the type of operation performed by each discharger 4 is the same at all time points, and the transition between operations in each discharger 4 is also performed simultaneously. In this way, it is possible to automatically perform a transition between operations of all the dischargers 4 simultaneously.

制御部６における動作信号の発生手段としては、電気回路、マイクロプロセッサ、コンピュータなどを用いることができる。   As an operation signal generating means in the control unit 6, an electric circuit, a microprocessor, a computer or the like can be used.

（電気回路を用いる自動動作間移行）
制御部６における動作信号の発生手段として電気回路を用いる場合は、例えば、各組電池１の電圧の大きさ、あるいは負荷電圧の大きさに応じて開閉するスイッチを直列接続したものによって、動作信号を発生させることができる。そのようなスイッチは、電池電圧の大きさ、あるいは負荷電圧の大きさに応じて明滅する発光ダイオードとその発光によってオン状態になるフォトトランジスタとの組み合わせによって実現させることができる。 (Transition between automatic operation using electric circuit)
When an electric circuit is used as a means for generating an operation signal in the control unit 6, for example, an operation signal is obtained by connecting in series a switch that opens and closes according to the voltage level of each assembled battery 1 or the load voltage. Can be generated. Such a switch can be realized by a combination of a light-emitting diode that blinks according to the magnitude of the battery voltage or the magnitude of the load voltage and a phototransistor that is turned on by the light emission.

バイパス動作を命令する動作信号を発生させる場合、例えば、組電池１の電圧が第１の設定値（Ｖ１）を下回ったときに発光する発光ダイオードとその発光によってオン状態になるフォトトランジスタとの組み合わせを組電池１の各々について構成し、さらに、負荷電圧が、Ｖ１よりも低い第２の設定値（Ｖ２）以上になったときに発光する発光ダイオードとその発光によってオン状態になるフォトトランジスタとの組み合わせを構成し、それらの組み合わせのフォトトランジスタ側を直列接続してなる直列回路に流れる電流によって発光する発光ダイオードからの光を、バイパス動作を命令する動作信号（光信号）とすればよい。   When generating an operation signal commanding the bypass operation, for example, a combination of a light emitting diode that emits light when the voltage of the assembled battery 1 falls below the first set value (V1) and a phototransistor that is turned on by the light emission For each of the assembled batteries 1, and a light emitting diode that emits light when the load voltage is equal to or higher than a second set value (V2) lower than V1 and a phototransistor that is turned on by the light emission. Light from a light emitting diode that emits light by a current flowing through a series circuit formed by connecting the phototransistor sides of those combinations in series may be used as an operation signal (optical signal) that commands a bypass operation.

同様にして、昇圧動作を命令する動作信号は、負荷電圧がＶ２を下回ったときに発光する発光ダイオードとその発光によってオン状態になるフォトトランジスタとの組み合わせと、そのフォトトランジスタに流れる電流によって発光する発光ダイオードとによって得られる。   Similarly, an operation signal for instructing a boosting operation is emitted by a combination of a light emitting diode that emits light when the load voltage falls below V2 and a phototransistor that is turned on by the light emission, and a current that flows through the phototransistor. With a light emitting diode.

同様にして、降圧動作を命令する動作信号は、組電池１の電圧がＶ１以上となったときに発光する発光ダイオードとその発光によってオン状態になるフォトトランジスタとの組み合わせを組電池１の各々について構成し、それらの組み合わせのフォトトランジスタ側を並列接続してなる並列回路と、その並列回路に流れる電流によって発光する発光ダイオードとによって得られる。   Similarly, the operation signal for instructing the step-down operation is the combination of the light emitting diode that emits light when the voltage of the assembled battery 1 becomes V1 or more and the phototransistor that is turned on by the light emission for each of the assembled batteries 1. A parallel circuit formed by connecting the phototransistor sides of these combinations in parallel and a light emitting diode that emits light by current flowing through the parallel circuit are obtained.

このようにして、全ての組電池１の電圧が第１の設定値を下回り、かつ、負荷電圧が、前記第１の設定値よりも低い第２の設定値以上であるときにバイパス動作を命令する動作信号を発生させ、前記負荷電圧が前記第２の設定値を下回ったときに昇圧動作を命令する動作信号を発生させ、少なくとも１つの組電池１の電圧が前記第１の設定値以上であるときに降圧動作を命令する動作信号を発生させることができる。   In this way, the bypass operation is commanded when the voltages of all the assembled batteries 1 are lower than the first set value and the load voltage is equal to or higher than the second set value lower than the first set value. An operation signal for instructing a boosting operation when the load voltage falls below the second set value, and the voltage of at least one assembled battery 1 is equal to or higher than the first set value. An operation signal that commands a step-down operation can be generated at a certain time.

上記３種類の動作信号（光信号）を、光ファイバによって、各放電器４の対応する光信号受信部に導けばよい。   The three types of operation signals (optical signals) may be guided to the corresponding optical signal receivers of the respective dischargers 4 by optical fibers.

各時点において、１種類の動作信号のみが全ての放電器４に送られ、全ての放電器４が、送られた動作信号に基づいて、同一種類の動作を一斉に行うので、全ての放電器４の動作間移行も一斉に行われることになる。   At each time point, only one type of operation signal is sent to all the dischargers 4, and all the dischargers 4 perform the same type of operation at the same time based on the sent operation signals. The transition between the four operations is also performed simultaneously.

図２は、本発明に係る電池システムの放電制御法の実施を可能とする電池システムの他の例を説明する図である。図において、図１に示した電池システム３台が分電盤７によって連結されて電池システムを構成している。この場合には、図１に示した電池システムがサブシステムとなっている。   FIG. 2 is a diagram for explaining another example of the battery system that enables the discharge control method of the battery system according to the present invention to be performed. In the figure, three battery systems shown in FIG. 1 are connected by a distribution board 7 to constitute a battery system. In this case, the battery system shown in FIG. 1 is a subsystem.

この場合には、図１における制御部６に相当するものとして、制御部６−１、６−２、６−３が、それぞれ、サブシステムに設けられ、制御部６−１が制御回路（マスター）で構成され、制御部６−２、６−３が制御回路（スレーブ）で構成されている。   In this case, as the control unit 6 in FIG. 1, the control units 6-1, 6-2, 6-3 are provided in the subsystems, respectively, and the control unit 6-1 is a control circuit (master). ), And the control units 6-2 and 6-3 are configured by a control circuit (slave).

以下に、図２に示した電池システムの具体例における、本発明に係る電池システムの放電制御法について説明する。   Below, the discharge control method of the battery system according to the present invention in the specific example of the battery system shown in FIG. 2 will be described.

制御部６−１、６−２、６−３による制御は電気回路（ハードウェア）によって自動的に行う。サブシステムは３０ｋＷｈシステムであり、その３台における９個の放電器４を同時制御するため、３０ｋＷｈシステム３台のうち１台に制御回路のマスターを搭載し、残り２台にはスレーブを搭載する。   Control by the control units 6-1, 6-2, and 6-3 is automatically performed by an electric circuit (hardware). The sub-system is a 30 kWh system, and in order to simultaneously control the nine dischargers 4 in the three units, one of the three 30 kWh systems is equipped with a master of the control circuit, and the other two are equipped with slaves. .

動作の移行が一斉に行われるように、図３の（ａ）、（ｂ）に示したように、放電器４からその配下の組電池の電圧の計測線を引き出し、制御回路（マスター、スレーブ）へ入力している。その制御回路の中で、計測した電圧が５２Ｖを下回っているかどうかを判断している。図３の（ａ）に示したように、制御回路（スレーブ）は、その配下の全ての組電池の電圧が５２Ｖを下回ったときに、制御回路（マスター）に信号を送る。   As shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b), the voltage measurement line of the subordinate battery is drawn from the discharger 4 so that the operation shifts all at once, and the control circuit (master, slave) ). In the control circuit, it is determined whether or not the measured voltage is lower than 52V. As shown in FIG. 3A, the control circuit (slave) sends a signal to the control circuit (master) when the voltages of all the assembled batteries under the control circuit (slave) are below 52V.

１．降圧動作からバイパス動作への移行
３つの架に搭載されている最大１８組の組電池のうちの少なくとも１つの電圧が５２Ｖ以上であるとき、全ての放電器４は降圧動作を行っている。このような状態から、組電池の全ての電圧が、５２Ｖを下回ったとき、放電器４は降圧動作からバイパス（直結）動作へ移行する。具体的には、図３の（ｂ）に示すように、制御回路（マスター）は、同じ台の放電器４にバイパス動作を行うよう動作信号（図中、バイパス命令）を送り、図３の（ａ）に示すように、他の台の放電器４にも、制御回路（スレーブ）を経由して、バイパス動作を行うようバイパス命令を送る。これによって、全ての放電器４において、降圧動作からバイパス動作への移行が自動的に一斉に行われる。 1. Transition from step-down operation to bypass operation When at least one of the 18 assembled batteries mounted on the three racks has a voltage of 52 V or higher, all the dischargers 4 are performing step-down operation. From this state, when all the voltages of the assembled battery fall below 52V, the discharger 4 shifts from the step-down operation to the bypass (direct connection) operation. Specifically, as shown in FIG. 3B, the control circuit (master) sends an operation signal (bypass command in the figure) to perform the bypass operation to the same discharger 4, and the control circuit (master in FIG. 3) As shown to (a), a bypass command is sent also to the discharge device 4 of another stand via a control circuit (slave) so that bypass operation may be performed. Thereby, in all the dischargers 4, the transition from the step-down operation to the bypass operation is automatically performed simultaneously.

バイパス動作から降圧動作への復帰は、接続されている組電池のうち、１つでも電圧が５３Ｖ以上となったときに自動的に一斉に行われる。   The return from the bypass operation to the step-down operation is automatically performed all at once when any one of the connected assembled batteries has a voltage of 53V or higher.

２．バイパス動作から昇圧動作への移行
バイパス動作中に、負荷電圧（電池システム出力電圧）が４４Ｖを下回ったとき、バイパス動作から昇圧動作への移行が行われ、全ての放電器４（最大９個）で一斉に昇圧を開始する。すなわち、図４の（ａ）に示したように、電力供給線から計測線を経由して負荷電圧が制御回路（マスター）に入力され、その電圧が４４Ｖを下回ったとき、制御回路（マスター）は、図４の（ａ）に示したように、同じ台の放電器４に昇圧動作を行うよう動作信号（図中、昇圧命令）を送り、図４の（ｂ）に示すように、他の台の放電器４にも、制御回路（スレーブ）を経由して、昇圧動作を行うよう昇圧命令を送る。これによって、全ての放電器４において、バイパス動作から昇圧動作への移行が自動的に一斉に行われる。 2. Transition from bypass operation to boost operation When the load voltage (battery system output voltage) falls below 44V during bypass operation, the transition from bypass operation to boost operation is performed, and all the dischargers 4 (up to 9) Press to start boosting all at once. That is, as shown in FIG. 4A, when the load voltage is input to the control circuit (master) from the power supply line via the measurement line, and the voltage falls below 44V, the control circuit (master). As shown in FIG. 4 (a), an operation signal (a boost command in the figure) is sent to the same discharger 4 to perform a boost operation, and as shown in FIG. A boost command is also sent to the discharge device 4 of the stand to perform a boost operation via the control circuit (slave). Thereby, in all the dischargers 4, the transition from the bypass operation to the boost operation is automatically performed simultaneously.

昇圧動作からバイパス動作への復帰は、負荷電圧が４５Ｖを上回ったときに自動的に一斉に行われる。   The return from the boost operation to the bypass operation is automatically performed all at once when the load voltage exceeds 45V.

（切り離し復帰動作）
図２に示した電池システムの具体例においては、自動あるいは手動の切り離し復帰動作の実行が可能である。 (Separate return operation)
In the specific example of the battery system shown in FIG. 2, an automatic or manual disconnection return operation can be executed.

本システムは、電池の過放電による劣化を防止するため、電池が一定の電圧を下回るとその組電池を切離す機能を有している。その電圧は、単セルで１．０Ｖ、４モジュール直列の１組電池では４０Ｖである。   This system has a function of disconnecting the assembled battery when the battery drops below a certain voltage in order to prevent deterioration due to overdischarge of the battery. The voltage is 1.0 V for a single cell and 40 V for a set of 4 modules in series.

組電池の切り離しは二重に行っている。すなわち、過放電防止切り離し機能は、ＥＣＵ８と放電器４の両方が有している。ＥＣＵ８が故障したときのことを考慮しているからである。よって、切離し及び復帰動作は、ＥＣＵ８と放電器４のどちらが先に切離し命令を出したかによって、その後の復帰のしかたが異なる。   The assembled battery is disconnected twice. That is, both the ECU 8 and the discharger 4 have an overdischarge prevention / separation function. This is because the case where the ECU 8 has failed is taken into consideration. Therefore, the disconnection and return operations differ depending on which of the ECU 8 and the discharger 4 issues the disconnect command first.

ＥＣＵ８が先に切離し命令を出した場合（組電池電圧＜４０Ｖ）、ＥＣＵ８が切離し命令を取り下げたとき、切離し復帰動作をする。   When the ECU 8 issues a disconnect command first (assembled battery voltage <40V), when the ECU 8 disconnects and cancels the command, a disconnect and return operation is performed.

ＥＣＵ８による切り離し命令のほか、放電器４自身もその配下の組電池電圧が３９Ｖを下回ったとき、その組電池の切り離しを行う。放電器４による内部切り離しを行ったとき、その復帰動作も電気回路を用いる方法によってハード的に行われ、図５の（ａ）、（ｂ）に示したように、上記の制御回路（マスター、スレーブ）が復帰命令を放電器４へ送る。この復帰動作は、負荷電圧が５２Ｖを上回ったとき（復電検出）に行われる。すなわち、図５の（ａ）に示したように、電力供給線から計測線を経由して負荷電圧が制御回路（マスター）に入力され、その電圧が５２Ｖを上回ったとき、制御回路（マスター）は、図５の（ａ）に示したように、同じ台の放電器４に復帰動作を行うよう復帰信号（図中、切離し復帰命令）を送り、図５の（ｂ）に示すように、他の台の放電器４にも、制御回路（スレーブ）を経由して、復帰動作を行うよう復帰信号を送る。   In addition to the disconnection command by the ECU 8, the discharger 4 itself also disconnects the assembled battery when the subordinate assembled battery voltage falls below 39V. When internal disconnection by the discharger 4 is performed, the return operation is also performed by hardware by a method using an electric circuit, and as shown in FIGS. 5A and 5B, the control circuit (master, Slave) sends a return command to the discharger 4. This recovery operation is performed when the load voltage exceeds 52 V (recovery detection). That is, as shown in FIG. 5A, when the load voltage is input from the power supply line to the control circuit (master) via the measurement line, and the voltage exceeds 52V, the control circuit (master). As shown in FIG. 5 (a), a return signal (in the figure, a disconnection return command) is sent to the same discharger 4 to perform a return operation, and as shown in FIG. 5 (b), A return signal is also sent to the other dischargers 4 to perform a return operation via the control circuit (slave).

また、放電器４には手動による切離しスイッチ（トグルスイッチの手動操作）があり、ＥＣＵ８、放電器４の命令によらず、トグルスイッチをＯＦＦ側にすることで切離しをすることができる。   Further, the discharger 4 has a manual disconnect switch (manual operation of the toggle switch), and can be disconnected by setting the toggle switch to the OFF side regardless of the command of the ECU 8 or the discharger 4.

（手動による動作切り替え方法）
制御回路（マスター、スレーブ）を使用せず、各放電器の制御線を引き出して架ごとに束ねて手動スイッチ（トグルスイッチ）を設けて、上記の自動動作間移行と同様に、手動によって動作を切り替えることが可能である。 (Manual operation switching method)
Without using a control circuit (master, slave), pull out the control lines of each discharger and bundle them together on a rack to provide a manual switch (toggle switch). It is possible to switch.

１台に３個の放電器がある場合、各放電器の制御線を引き出し、これを束ね、トグルスイッチをつける。トグルスイッチの開閉により、一斉に放電器を降圧動作−バイパス動作間の移行と昇圧動作−バイパス動作間の移行とを手動で行うことができる。   When there are three dischargers in one unit, pull out the control lines of each discharger, bundle them, and turn on the toggle switch. By opening and closing the toggle switch, it is possible to manually perform a transition between the step-down operation and the bypass operation and a transition between the step-up operation and the bypass operation at the same time.

１台に３個の放電器を有するサブシステム３台からなるシステムにおいて、例えば、それぞれ台に同じもの（制御線３本とトグルスイッチ）をつくり、電池電圧を実験者が確認しながら、全ての組電池電圧が５２Ｖを下回ったときに、トグルスイッチを手で操作して、動作を降圧動作からバイパス動作に一斉切り替えをする。他の動作間の一斉切り替えも同様にして行うことができる。   In a system consisting of three subsystems with three dischargers in one unit, for example, make the same unit (three control lines and toggle switch) on each unit and check the battery voltage, When the assembled battery voltage falls below 52V, the toggle switch is manually operated to switch the operation from the step-down operation to the bypass operation all at once. Simultaneous switching between other operations can be performed in the same manner.

（マイクロプロセッサまたはコンピュータを用いる自動動作間移行）
降圧動作、昇圧動作またはバイパス動作を命令する動作信号は、各組電池電圧と負荷電圧とに基づいて、マイクロプロセッサまたはコンピュータによって発生させることもできる。 (Transition between automatic operations using a microprocessor or computer)
The operation signal that commands the step-down operation, the step-up operation, or the bypass operation can be generated by a microprocessor or a computer based on each assembled battery voltage and load voltage.

コンピュータによる動作信号の発生の流れ図の一例を図６に示す。電池システムはｎ個の組電池を持つとし、それぞれの電圧をＶ１、Ｖ２、…、Ｖｎとし、第１の設定値をＶ１、第２の設定値をＶ２、負荷電圧をＶＬとする。 FIG. 6 shows an example of a flow chart of operation signal generation by a computer. Assume that the battery system has n assembled batteries, and each voltage is set to V 1 , V 2 ,..., V n , the first set value is V 1, the second set value is V 2, and the load voltage is VL. .

ステップＳ１で、第１の設定値以上の電圧を持つ組電池があるかないかを判断し、そのような組電池があるときは、ステップＳ２で、降圧動作を命令する動作信号を発生してからステップＳ１に戻る。   In step S1, it is determined whether or not there is an assembled battery having a voltage equal to or higher than the first set value. If there is such an assembled battery, an operation signal for commanding a step-down operation is generated in step S2. Return to step S1.

第１の設定値以上の電圧を持つ組電池がないときは、ステップＳ３で、負荷電圧が第２の設定値以上であるかないかを判断し、負荷電圧が第２の設定値以上であるときは、ステップＳ４でバイパス動作を命令する動作信号を発生してからステップＳ１に戻る。   When there is no battery pack having a voltage equal to or higher than the first set value, it is determined in step S3 whether or not the load voltage is equal to or higher than the second set value, and when the load voltage is equal to or higher than the second set value. Generates an operation signal instructing a bypass operation in step S4, and then returns to step S1.

負荷電圧が第２の設定値を下回るときには、ステップＳ５で、制御を終了するかしないかを判断し、制御を終了しないときは、ステップＳ６で、昇圧動作を命令する動作信号を発生してからステップＳ１に戻る。   When the load voltage falls below the second set value, it is determined in step S5 whether or not the control is to be ended. If the control is not to be ended, an operation signal for instructing a boosting operation is generated in step S6. Return to step S1.

上記の流れによって、全ての組電池１の電圧が第１の設定値を下回り、かつ、負荷電圧が、前記第１の設定値よりも低い第２の設定値以上であるときにバイパス動作を命令する動作信号を発生させ、前記負荷電圧が前記第２の設定値を下回ったときに昇圧動作を命令する動作信号を発生させ、少なくとも１つの組電池１の電圧が前記第１の設定値以上であるときに降圧動作を命令する動作信号を発生させることができる。   By the above flow, the bypass operation is commanded when the voltages of all the assembled batteries 1 are lower than the first set value and the load voltage is equal to or higher than the second set value lower than the first set value. An operation signal for instructing a boosting operation when the load voltage falls below the second set value, and the voltage of at least one assembled battery 1 is equal to or higher than the first set value. An operation signal that commands a step-down operation can be generated at a certain time.

このようにして発生させた動作信号を各放電器に送り、その動作信号に基づいて、全ての放電器が各時点において同種の動作を行い、動作間の移行も一斉に行われる。   The operation signal generated in this way is sent to each discharger, and based on the operation signal, all the dischargers perform the same type of operation at each time point, and the transition between operations is performed simultaneously.

図６に例示した流れ図に従って動作信号を発生する手順をコンピュータに実行させるためのプログラムを作成することができ、そのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体を製造することができる。   A program for causing a computer to execute a procedure for generating an operation signal according to the flowchart illustrated in FIG. 6 can be created, and a computer-readable recording medium on which the program is recorded can be manufactured.

なお、マイクロプロセッサまたはコンピュータを用いる自動動作間移行を実施する場合には、動作信号に代えて、動作切り替え信号を用い、その信号に基づいて全ての放電器における動作間移行が一斉に行われるようにしてもよい。   When performing a transition between automatic operations using a microprocessor or a computer, an operation switching signal is used instead of an operation signal, and the transition between operations in all the dischargers is performed simultaneously based on the signal. It may be.

以上に説明した本発明に係る電池システムの放電制御法によって生じる効果は以下の通りである。   The effects produced by the discharge control method of the battery system according to the present invention described above are as follows.

すなわち、全ての放電器の昇降圧制御を一斉に行うようにしたため、バイパス時の放電器出力電圧が降圧時の電圧より高いとしても、降圧からバイパスへ切り替えるタイミングが同時なので、より電池容量が少ない放電器に電流が集中することはなく、容量が大きい放電器に大きな放電電流が分担され、自然に各組電池の電池容量が揃うようになる。電池の能力を有効に引き出すことが可能となり、バックアップ時間を延長することができる。   In other words, since the step-up / step-down control of all the dischargers is performed at the same time, even if the discharger output voltage at the time of bypass is higher than the voltage at the time of step-down, the timing for switching from step-down to bypass is simultaneous, so the battery capacity is less The current does not concentrate on the discharger, and a large discharge current is shared by the discharger having a large capacity, so that the battery capacity of each assembled battery is naturally aligned. The battery capacity can be effectively extracted, and the backup time can be extended.

本発明の実施を可能とする電池システムの一例を説明する図である。It is a figure explaining an example of the battery system which enables implementation of this invention. 本発明の実施を可能とする電池システムの他の例を説明する図である。It is a figure explaining the other example of the battery system which enables implementation of this invention. 本発明の実施の形態例における、放電器のバイパス動作への自動切り替えを説明する図である。It is a figure explaining the automatic switch to the bypass operation of the discharger in the embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態例における、放電器の昇圧動作への自動切り替えを説明する図である。It is a figure explaining the automatic switching to the pressure | voltage rise operation of the discharger in the embodiment of this invention. 組電池の切離し復帰を自動的に行う方法を説明する図である。It is a figure explaining the method of performing the separation and return of an assembled battery automatically. 本発明を、コンピュータを利用して実施する場合の、コンピュータによる動作信号発生の流れ図である。5 is a flowchart of operation signal generation by a computer when the present invention is implemented using the computer. 複数の組電池と複数の放電器とを用いる電池システムの構成図である。It is a block diagram of the battery system using a some assembled battery and a some discharger.

符号の説明Explanation of symbols

１：組電池、２：整流器、３：充電器、４：放電器、５：負荷、６、６−１、６−２、６−３：制御部、７：分電盤、８：ＥＣＵ。   1: assembled battery, 2: rectifier, 3: charger, 4: discharger, 5: load, 6, 6-1, 6-2, 6-3: control unit, 7: distribution board, 8: ECU.

Claims (8)

複数の電池を組合わせてなる複数の組電池を有し、前記組電池が出力する電力を、降圧動作、昇圧動作およびバイパス動作を行う複数の放電器を介して負荷に供給する電池システムの放電を制御する電池システムの放電制御法であって、
全ての前記放電器の動作間移行を一斉に行うことを特徴とする電池システムの放電制御法。 Discharge of a battery system having a plurality of assembled batteries formed by combining a plurality of batteries and supplying power output from the assembled battery to a load via a plurality of dischargers that perform step-down operation, step-up operation, and bypass operation A battery system discharge control method for controlling
A discharge control method for a battery system, wherein transition between operations of all the dischargers is performed simultaneously. 請求項１記載の電池システムの放電制御法において、
全ての前記放電器の動作を同一の動作信号に基づいて行わせることを特徴とする電池システムの放電制御法。 In the discharge control method of the battery system according to claim 1,
A discharge control method for a battery system, wherein all the dischargers are operated based on the same operation signal. 請求項２記載の電池システムの放電制御法において、
前記動作信号を電気回路によって発生させることを特徴とする電池システムの放電制御法。 In the discharge control method of the battery system according to claim 2,
A discharge control method for a battery system, wherein the operation signal is generated by an electric circuit. 請求項２記載の電池システムの放電制御法において、
前記動作信号をマイクロプロセッサまたはコンピュータによって発生させることを特徴とする電池システムの放電制御法。 In the discharge control method of the battery system according to claim 2,
A discharge control method for a battery system, wherein the operation signal is generated by a microprocessor or a computer. 請求項２、３または４記載の電池システムの放電制御法において、
全ての前記組電池の電圧が第１の設定値を下回り、かつ、負荷電圧が、前記第１の設定値よりも低い第２の設定値以上であるときにバイパス動作を命令する動作信号を発生させ、
前記負荷電圧が前記第２の設定値を下回ったときに昇圧動作を命令する動作信号を発生させ、
少なくとも１つの前記組電池の電圧が前記第１の設定値以上であるときに降圧動作を命令する動作信号を発生させることを特徴とする電池システムの放電制御法。 In the discharge control method of the battery system according to claim 2, 3 or 4,
Generates an operation signal for instructing a bypass operation when the voltages of all the assembled batteries are lower than the first set value and the load voltage is equal to or higher than the second set value lower than the first set value. Let
Generating an operation signal for instructing a boost operation when the load voltage falls below the second set value;
A discharge control method for a battery system, wherein an operation signal for commanding a step-down operation is generated when a voltage of at least one of the assembled batteries is equal to or higher than the first set value. 請求項１記載の電池システムの放電制御法において、
全ての前記放電器の動作間移行を手動で行うことを特徴とする電池システムの放電制御法。 In the discharge control method of the battery system according to claim 1,
A discharge control method for a battery system, wherein transition between operations of all the dischargers is manually performed. 複数の電池を組合わせてなる複数の組電池を有し、前記組電池が出力する電力を、降圧動作、昇圧動作およびバイパス動作を行う複数の放電器を介して負荷に供給する電池システムの放電を制御する電池システムの放電制御法を実行するためのプログラムであって、
全ての前記組電池の電圧が第１の設定値を下回り、かつ、負荷電圧が、前記第１の設定値よりも低い第２の設定値以上であるときにバイパス動作を命令する動作信号を発生させる手順と、
前記負荷電圧が前記第２の設定値を下回ったときに昇圧動作を命令する動作信号を発生させる手順と、
少なくとも１つの前記組電池の電圧が前記第１の設定値以上であるときに降圧動作を命令する動作信号を発生させる手順とをコンピュータに実行させることを特徴とする、電池システムの放電制御法を実行するためのプログラム。 Discharge of a battery system having a plurality of assembled batteries formed by combining a plurality of batteries and supplying power output from the assembled battery to a load via a plurality of dischargers that perform step-down operation, step-up operation, and bypass operation A program for executing a discharge control method of a battery system for controlling
Generates an operation signal for instructing a bypass operation when the voltages of all the assembled batteries are lower than the first set value and the load voltage is equal to or higher than the second set value lower than the first set value. And the procedure
Generating an operation signal for instructing a boost operation when the load voltage falls below the second set value;
A discharge control method for a battery system, which causes a computer to execute a procedure for generating an operation signal for instructing a step-down operation when a voltage of at least one of the assembled batteries is equal to or higher than the first set value. A program to run. 複数の電池を組合わせてなる複数の組電池を有し、前記組電池が出力する電力を、降圧動作、昇圧動作およびバイパス動作を行う複数の放電器を介して負荷に供給する電池システムの放電を制御する電池システムの放電制御法を実行するためのプログラムを記録した記録媒体であって、
全ての前記組電池の電圧が第１の設定値を下回り、かつ、負荷電圧が、前記第１の設定値よりも低い第２の設定値以上であるときにバイパス動作を命令する動作信号を発生させる手順と、
前記負荷電圧が前記第２の設定値を下回ったときに昇圧動作を命令する動作信号を発生させる手順と、
少なくとも１つの前記組電池の電圧が前記第１の設定値以上であるときに降圧動作を命令する動作信号を発生させる手順とをコンピュータに実行させるプログラムを記録したことを特徴とするコンピュータ読み取り可能な、電池システムの放電制御法を実行するためのプログラムを記録した記録媒体。 Discharge of a battery system having a plurality of assembled batteries formed by combining a plurality of batteries and supplying power output from the assembled battery to a load via a plurality of dischargers that perform step-down operation, step-up operation, and bypass operation A recording medium recording a program for executing a discharge control method of a battery system for controlling
Generates an operation signal for instructing a bypass operation when the voltages of all the assembled batteries are lower than the first set value and the load voltage is equal to or higher than the second set value lower than the first set value. And the procedure
Generating an operation signal for instructing a boost operation when the load voltage falls below the second set value;
A computer-readable program recording a program for causing a computer to generate an operation signal for instructing a step-down operation when a voltage of at least one of the assembled batteries is equal to or higher than the first set value A recording medium on which a program for executing the discharge control method of the battery system is recorded.
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