JP2007336667A - 電池管理装置及び電池管理方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】複数の二次電池1a〜1nが直列に接続された組電池1と、組電池1に直列に接続され組電池1に充電電流を供給する充電電流調整部8と、各二次電池1a〜1nごとに設けられ二次電池1a〜1nの端子電圧が二次電池の充電完了電圧を超えないように充電電流のうち二次電池1a〜1nの充電に使用しない電流をバイパス電流としてバイパスする電圧調整部5a〜5nと、充電電流調整部8が組電池1に供給する充電電流の電流値を各バイパス電流の電流値に基づいて制御する制御部3とを有する。
【選択図】図1
Description
曲線g21は、曲線g1a〜g1nの端子電圧を加算したものであり、組電池1の端子電圧の変化を示している。組電池1の端子電圧が曲線g21で示したように変化すると、組電池1に流れる充電電流は曲線g22のように変化する。
曲線g3a、g3b、g3nは、それぞれ二次電池1a、1b、1nの端子電圧の変化を示している。なお、ここでは、二次電池1c〜1mの端子電圧の変化を表す曲線については図示を省略している。曲線g41は、曲線g3a〜g3nの端子電圧を加算したものであり、組電池1の端子電圧の変化を示している。組電池1の端子電圧が曲線g41で示したように変化すると、組電池1に流れる充電電流は曲線g42のように変化する。
また、特許文献2に記載されている技術では、充電電流が予め設定された所定値(図14では、0.1(CA))まで低下する時刻であるバイパス開始時刻t21(図14)になるまでの間、二次電池の端子電圧が本来バイパスを開始する充電完了電圧を超える恐れがあり、二次電池の性能が劣化する恐れがあるという問題があった。なお、図14では、二次電池1nの端子電圧の変化を表わす曲線g3nが、二次電池の充電完了電圧である4.1(V)を超えており、二次電池1nの性能が劣化する恐れがある。
これにより、二次電池の充電に使用しないバイパス電流の電流値が、バイパス可能な最大の電流値以下となるように、制御手段により制御することができるので、バイパス電流によって組電池の性能を劣化させることなく組電池を充電することができる。
図1は、本発明の実施形態による電池管理装置10の概略構成図である。この電池管理装置10は、組電池1、制御部3(制御手段)、電圧調整部5a〜5n、電池切離しスイッチ7、充電電流調整部8(充電電流供給手段)を備えている。
直流電源部2は、電池管理装置10や負荷4に対して、直流電流を供給する。
組電池1を構成する二次電池1a〜1nには、直流電源部2から充電電流調整部8を介して、充電電流が供給される。
各二次電池1a〜1nには、それぞれシャントレギュレータを用いた電圧調整部5a〜5nが並列に接続されている。電圧調整部5a〜5nは、二次電池1a〜1nの端子電圧や、二次電池1a〜1nに並列に接続されているバイパス回路を流れるバイパス電流を測定し、それらの端子電圧やバイパス電流の情報を制御部3へ出力する。
バイパス電流制限素子32は、ヒューズなどの素子であり、バイパス回路にバイパス可能な電流の最大値である許容バイパス電流値よりも大きな電流が流れた場合に、バイパス電流制御素子31とバイパス電流測定素子33との間を流れる電流を遮断する。
バイパス電流測定素子33は、充電電流調整部8(図2)から組電池1に供給される充電電流のうち、二次電池1aの充電に使用されないバイパス電流の電流値を測定し、バイパス電流測定値として制御部3に出力する。
電池電圧測定用誤差増幅器35は、二次電池1aの正極及び負極の電圧値の差から、二次電池1aの端子電圧を算出し、その端子電圧を制御部3と電池電圧誤差増幅器34とに出力する。
充電電流制御素子41は、トランジスタなどの素子であり、充電電流制御用誤差増幅器43から出力される信号に基づいて、直流電源部2から供給される充電電流の電流値を増減させ、組電池1へと出力する。
図2に示したように、電池管理装置10をモジュール構成とすることにより、負荷4が必要とする電流や、組電池1の電池容量に応じて、電池管理装置10を増設することが可能である。
図6は、電池管理システム11(図2)における充電時の二次電池の特性変化を示すグラフである。図6では、横軸に時間をとり、縦軸に電圧(V)及び電流(CA)をとっている。ここでは、二次電池としてリチウムイオン二次電池を用い、このリチウムイオン電池を放電した後、充電する場合について説明する。曲線g5a、g5b、g5nは、それぞれ二次電池1a、1b、1nの端子電圧の特性を表わしている。なお、ここでは、二次電池1c〜1mの端子電圧の特性については図示を省略している。曲線g61は、各二次電池1a〜1nの端子電圧を合計したものであり、組電池1の端子電圧の特性を表わしている。組電池1の端子電圧の特性が曲線g61のように変化すると、組電池1を流れる充電電流の特性は曲線g62のように変化する。
この後、定電圧充電モードに近くなるとバイパス電流が流れ始めるが、バイパス回路を流れる最大のバイパス電流が9(A)以下(例えば8(A)の場合)であれば、そのままの電流による充電が進行する。この状態で充電電流が80(A)とすると、ある二次電池では、バイパス電流が8(A)流れ電池本体の充電に72(A)使用されていることになる。他の二次電池では、バイパス電流が2(A)であれば、二次電池の充電に78(A)使用されている。そして、バイパス電流が9(A)を越えると、充電電流調整部8によって、充電電流は71(A)に低減される。
そして、直流電源部2から電池管理装置10に供給されている充電電流の電流値が、許容バイパス電流値以下であるか否かについて判定する(ステップS23)。充電電流の電流値が許容バイパス電流値よりも大きい場合には、ステップS23で「NO」と判定し、充電電流から許容バイパス電流値を低減させる制御信号を充電電流調整部8に出力する(ステップS25)。
一方、充電電流の電流値が許容バイパス電流値以下である場合には、ステップS23で「YES」と判定し、充電電流からステップS22で決定した最小の電流値を低減させる制御信号を充電電流調整部8へ出力する(ステップS24)。
バイパス電流は、図10(a)のように全ての二次電池1a〜1nのバイパス回路に流れる場合がある。これは、各二次電池1a〜1nの充電が完了し、流入する電流が過剰であるためであるので、各二次電池1a〜1nに流れるバイパス電流のうち共通する最小電流値相当分(図10(a)では、電流値Ik)を充電電流から低減させる。この結果、バイパス電流の電流値は、図10(a)のIa、Ib〜Ii、Ij、Ik、Il、Im、Inから、図10(b)のIa’、Ib’〜Ii’、Ij’、Ik’、Il’、Im’、In’のように変化する。
なお、二次電池1a〜1nの種類や許容バイパス電流値については、本実施形態で説明したものに限定されるものではなく、その他の二次電池や許容バイパス電流値を用いることもできる。
Claims (5)
- 複数の二次電池が直列に接続された組電池と、
前記組電池に直列に接続され前記組電池に充電電流を供給する充電電流供給手段と、
前記各二次電池ごとに設けられ前記二次電池の端子電圧が前記二次電池の充電完了電圧を超えないように前記充電電流のうち前記二次電池の充電に使用しない電流をバイパス電流としてバイパスするバイパス手段と、
前記充電電流供給手段が前記組電池に供給する充電電流の電流値を前記各バイパス電流の電流値に基づいて制御する制御手段と、
を有することを特徴とする電池管理装置。 - 前記制御手段は、前記バイパス手段がバイパスする各バイパス電流の電流値が、前記バイパス手段がバイパス可能な電流の最大値である許容バイパス電流値を越えないように、前記充電電流供給手段が前記組電池に供給する充電電流の電流値を制御することを特徴とする請求項1に記載の電池管理装置。
- 前記制御手段は、前記バイパス手段がバイパスする各バイパス電流のいずれかが、前記許容バイパス電流値に達した場合に、前記充電電流供給手段が前記組電池に供給する充電電流から前記許容バイパス電流値を減少させることを特徴とする請求項2に記載の電池管理装置。
- 前記制御手段は、前記バイパス手段がバイパスする各バイパス電流の電流値のうち最小の電流値を、前記充電電流供給手段が前記組電池に供給する充電電流から減少させることを特徴とする請求項1から3までのいずれかの項に記載の電池管理装置。
- 複数の二次電池が直列に接続された組電池に直列に接続され前記組電池に充電電流を充電電流供給手段により供給する第1のステップと、
前記各二次電池ごとに設けられるバイパス手段により前記各二次電池の端子電圧が前記二次電池の充電完了電圧を超えないように前記充電電流のうち前記二次電池の充電に使用しない電流をバイパス電流としてバイパスする第2のステップと、
前記充電電流供給手段が前記組電池に供給する充電電流の電流値を前記各バイパス電流の電流値に基づいて制御部により制御する第3のステップと、
を実行することを特徴とする電池管理方法。
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JP2010081692A (ja) * | 2008-09-24 | 2010-04-08 | Sanyo Electric Co Ltd | 車両用の電源装置 |
WO2013111410A1 (ja) | 2012-01-25 | 2013-08-01 | 株式会社豊田自動織機 | 電池セル電圧均等化回路 |
CN103792491A (zh) * | 2014-01-22 | 2014-05-14 | 浙江精雷电器有限公司 | 蓄电池状态显示设备 |
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