JP2009142071A - Charge controller and cell voltage equalizer - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、蓄電器に含まれる複数の蓄電セルへの充電を制御して各蓄電セルの残容量を均等化する充電制御装置及びセル電圧均等化装置に関する。 The present invention relates to a charge control device and a cell voltage equalization device that control charging to a plurality of power storage cells included in a power storage unit to equalize a remaining capacity of each power storage cell.
ＥＶ（Electric Vehicle：電気自動車）やＨＥＶ（Hybrid Electrical Vehicle：ハイブリッド電気自動車）等の車両には、モータ等に電力を供給する蓄電器が搭載される。蓄電器には、直列に接続された複数の蓄電セルが設けられている。 A vehicle such as an EV (Electric Vehicle) or a HEV (Hybrid Electrical Vehicle) is equipped with a capacitor that supplies electric power to a motor or the like. The power storage device is provided with a plurality of power storage cells connected in series.
図３０は、車両に搭載された蓄電器、電気駆動系の一部及び補機の関係を示すブロック図である。図３０に示す車両は、蓄電器１０と、インバータ１１と、モータ１３と、ＤＣ−ＤＣコンバータ１５と、バッテリ１７と、冷却ファン用電動モータ（以下「電動モータ」という。）１９とを備える。蓄電器１０の出力電圧は高電圧（例えば１００〜２００Ｖ）であり、バッテリ１７の出力電圧は補機用電圧（例えば１２Ｖの低電圧）である。モータ１３には、蓄電器１０の出力電圧がインバータ１１によって直流から交流に変換され供給される。バッテリ１７には、蓄電器１０の出力電圧がＤＣ−ＤＣコンバータ１５によって降圧されチャージされる。電動モータ１９はバッテリ１７から電力が供給され、電動モータ１９によって駆動された冷却ファンで発生した風は蓄電器１０を冷却する。
FIG. 30 is a block diagram showing the relationship between a battery mounted on a vehicle, a part of an electric drive system, and auxiliary equipment. The vehicle shown in FIG. 30 includes a
図３０に示す蓄電器１０は、直列に接続された複数の蓄電セル（以下、単に「セル」という。）Ｃ１〜Ｃｍ（ｍは２以上の整数）と、各セルと並列に接続された放電スイッチ部Ｃｃ１〜Ｃｃｍと、各セルと並列に接続された電圧検知部Ｓ１〜Ｓｍと、各放電スイッチ部を制御する制御部２１とを有する。なお、放電スイッチ部Ｃｃ１〜Ｃｃｍ、電圧検知部Ｓ１〜Ｓｍ及び制御部２１は集積化され、ＩＣチップ上に形成されている。
30 includes a plurality of storage cells (hereinafter simply referred to as “cells”) C1 to Cm (m is an integer of 2 or more) connected in series, and a discharge switch connected in parallel to each cell. It has parts Cc1 to Ccm, voltage detection parts S1 to Sm connected in parallel with each cell, and a
各放電スイッチ部は、直列接続された放電抵抗Ｒ及びスイッチＳｗを有する。電圧検知部Ｓ１〜Ｓｍは、並列接続されたセルの両端電圧（セル電圧）を検知する。制御部２１は、電圧検知部Ｓ１〜Ｓｍによる判定結果に応じて、各放電スイッチ部のスイッチをオンオフ制御する。
Each discharge switch unit has a discharge resistor R and a switch Sw connected in series. The voltage detectors S1 to Sm detect both-end voltages (cell voltages) of cells connected in parallel. The
また、蓄電器１０は、図示しない充電制御部を有する。充電制御部は、蓄電器１０の充電時、各セルへの過充電を防ぐための制御（過充電防止制御）を行う。各セルのセル電圧には、蓄電器１０の使用状況や各セルの品質等に応じてバラツキが生じる。このため、充電制御部は、セル電圧が最も高いセルに合わせた過充電防止制御を行う。なお、蓄電器１０に搭載されるセルとしてはリチウムイオン電池やニッケル水素電池等が用いられるが、この過充電防止制御は、リチウムイオン電池が用いられる場合に特に必要である。
In addition, the
このように、蓄電器１０の過充電防止制御はセル電圧が最も高いセルを基準として行われるため、図３１に示すように、充放電の繰り返し等によりセル電圧のバラツキが大きくなると蓄電器１０の容量低下をもたらす。すなわち、蓄電器１０の充電時に行われる過充電防止制御によって蓄電器１０全体の残容量が制限されてしまうため、結果として、図３１中の点線で示すように、蓄電器１０の容量が低下してしまう。蓄電器１０の容量が低下してモータ１３に十分な電力を供給できなくなった場合、蓄電器１０にセルを積み増ししたり、大容量の蓄電器に積み替える必要がある。
As described above, the overcharge prevention control of the
このため、図３０に示した蓄電器１０では、制御部２１が、各セルのセル電圧が同レベルとなるよう各放電スイッチ部のスイッチを個別に制御する。例えば、図３２に示すようにセルＣ１のセル電圧が他のセルＣ２〜Ｃｍのセル電圧よりも高いとき、制御部２１は、セルＣ１に対応する放電スイッチ部Ｃｃ１が有するスイッチＳｗ１をオンして、セルＣ１と放電抵抗Ｒ１の回路を閉じる。このとき、セルＣ１から放電抵抗Ｒ１に電流が流れ、この電流は放電抵抗Ｒ１で熱に変換される。その結果、セルＣ１のセル電圧は低下していき、制御部２１は、セルＣ１のセル電圧がセルＣ２〜Ｃｍのセル電圧と同レベルになったとき、スイッチＳｗ１をオフする。このように、各セルのセル電圧を均等化してバラツキを小さくすることによって、蓄電器１０の容量低下を防止することができる。
For this reason, in the
上記説明した蓄電器１０では、各セルのセル電圧の均等化に伴い熱が発生する。すなわち、蓄電器１０では、各セルのセル電圧の均等化によって、セルに蓄えられた電力が無駄に消費されている。また、上述したように、蓄電器１０内部には、放電スイッチ部Ｃｃ１〜Ｃｃｍ、電圧検知部Ｓ１〜Ｓｍ及び制御部２１によって構成される集積回路が設けられている。集積回路上には周囲温度によって特性が変化する構成要素も含まれるため、放電抵抗Ｒ１〜Ｒｍでの発熱量は小さい方が望ましい。
In the
ジュールの法則によれば、抵抗の発熱量は「電流２×抵抗値」に比例する。このため、放電抵抗Ｒ１〜Ｒｍには抵抗値の大きな抵抗が用いられる。放電抵抗の抵抗値が大きければ放電電流は小さくなるため、放電抵抗で発生する熱量は低減される。しかし、放電電流が小さいと各セルのセル電圧の均等化に要する時間が長くなる。このため、放電抵抗Ｒ１〜Ｒｍの抵抗値は、放電抵抗での発熱量とセル電圧均等化時間とのバランスによって決定される。いずれにせよ、各セルのセル電圧の均等化に伴い放電抵抗Ｒ１〜Ｒｍで熱が発生するため、当該熱によって集積回路が影響を受けないよう、蓄電器１０には熱拡散や耐熱等の高いレベルの熱対策が施される必要がある。
According to Joule's law, the amount of heat generated by the resistor is proportional to “current 2 × resistance value”. For this reason, resistors having a large resistance value are used as the discharge resistors R1 to Rm. If the resistance value of the discharge resistor is large, the discharge current is small, so the amount of heat generated by the discharge resistor is reduced. However, when the discharge current is small, the time required for equalizing the cell voltage of each cell becomes long. For this reason, the resistance values of the discharge resistors R1 to Rm are determined by the balance between the amount of heat generated by the discharge resistors and the cell voltage equalization time. In any case, since heat is generated in the discharge resistors R1 to Rm with the equalization of the cell voltage of each cell, the
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、蓄電器が有する各蓄電セルの残容量を効率良く均等化することのできる充電制御装置及びセル電圧均等化装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a charge control device and a cell voltage equalization device that can efficiently equalize the remaining capacity of each power storage cell included in a capacitor.
上記課題を解決して係る目的を達成するために、請求項１に記載の発明の充電制御装置は、直列に接続された複数の蓄電セル（例えば、実施の形態でのリチウムイオン電池セルＣ１〜Ｃｎ）を有する蓄電器（例えば、実施の形態での蓄電器１００）に太陽電池例えば、実施の形態での太陽電池１５０）で得られた電力を供給して、前記複数の蓄電セルのいずれかを充電する充電制御装置であって、前記複数の蓄電セルの各セル電圧を検知するセル電圧検知部（例えば、実施の形態での電圧検知部Ｓ１〜Ｓｎ）と、前記複数の蓄電セルの間にそれぞれ接続された複数のスイッチ（例えば、実施の形態でのスイッチＳＷ１〜ＳＷ２ｎ）から構成されるスイッチ群（例えば、実施の形態での充電スイッチ部１１１）と、前記セル電圧検知部による検知結果に基づいて、前記蓄電器が有する前記複数の蓄電セルの中でセル電圧が最も低い蓄電セルを特定し、前記スイッチ群の各スイッチを個別にオンオフ制御して、前記太陽電池から前記特定した蓄電セルへの充電経路を形成する充電制御部（例えば、実施の形態での制御部１２１）と、を備えたことを特徴としている。
In order to solve the above problems and achieve the object, the charge control device according to the first aspect of the present invention includes a plurality of power storage cells connected in series (for example, the lithium ion battery cells C1 to C1 in the embodiment). Cn) is supplied to the storage battery (for example,
さらに、請求項２に記載の発明の充電制御装置では、前記蓄電セルはリチウムイオン電池セルであることを特徴としている。 Furthermore, in the charge control device according to the second aspect of the present invention, the power storage cell is a lithium ion battery cell.
さらに、請求項３に記載の発明の充電制御装置では、前記スイッチ群は、前記太陽電池のマイナス側出力端子に接続された複数の第１のスイッチ（例えば、実施の形態でのスイッチＳＷ１及びＳＷ２，ＳＷ４…ＳＷ２ｎ−２）から構成される第１のスイッチ群と、前記太陽電池のプラス側出力端子に接続された複数の第２のスイッチ（例えば、実施の形態でのスイッチスイッチＳＷ３，ＳＷ５…ＳＷ２ｎ−１及びＳＷ２ｎ）から構成される第２のスイッチ群と、を有し、前記充電制御部は、前記第１のスイッチ群内のいずれか１つの第１のスイッチ及び前記第２のスイッチ群内のいずれか１つの第２のスイッチをオンして、前記太陽電池から前記複数の蓄電セルの中でセル電圧が最も低い蓄電セルへの充電経路を形成することを特徴としている。 Furthermore, in the charging control apparatus according to the third aspect of the present invention, the switch group includes a plurality of first switches (for example, the switches SW1 and SW2 in the embodiment) connected to the negative output terminal of the solar cell. , SW4... SW2n-2) and a plurality of second switches connected to the positive output terminal of the solar cell (for example, switch switches SW3, SW5 in the embodiment). SW2n-1 and SW2n), and the charge control unit includes any one of the first switch and the second switch group in the first switch group. And turning on any one of the second switches to form a charging path from the solar battery to the power storage cell having the lowest cell voltage among the plurality of power storage cells. .
さらに、請求項４に記載の発明の充電制御装置では、前記充電制御部は、前記セル電圧が最も低い蓄電セルへの充電の結果、当該蓄電セルのセル電圧が、前記蓄電器が有する前記複数の蓄電セルの中でセル電圧が最も高い蓄電セルのセル電圧に等しくなったとき、前記充電経路を切り替えることを特徴としている。
Furthermore, in the charge control device according to
さらに、請求項５に記載の発明の充電制御装置では、前記充電制御部は、前記セル電圧検知部による検知結果に基づいて、前記蓄電器が有する前記複数の蓄電セルのセル電圧の平均値を算出し、前記セル電圧が最も低い蓄電セルへの充電の結果、当該蓄電セルのセル電圧が、前記蓄電器が有する前記複数の蓄電セルのセル電圧の平均値に等しくなったとき、前記充電経路を切り替えることを特徴としている。
Furthermore, in the charge control device according to
さらに、請求項６に記載の発明の充電制御装置では、前記充電制御部は、前記充電経路を切り替える際、前記スイッチ群が有する全てのスイッチをオフ状態とした後に、新たな充電経路を形成することを特徴としている。 Furthermore, in the charging control device according to the sixth aspect of the present invention, when switching the charging path, the charging control unit forms a new charging path after turning off all the switches included in the switch group. It is characterized by that.
さらに、請求項７に記載の発明の充電制御装置では、電力を蓄積する予備蓄電器（例えば、実施の形態での予備バッテリ２０１）と、前記複数の蓄電セルの中でセル電圧が最も低い蓄電セルへの充電経路として、前記太陽電池からの経路及び前記予備蓄電器からの経路のいずれか一方に切り替える第１のスイッチ部（例えば、実施の形態でのスイッチ部２０３，３０３Ａ，３０３Ｂ）と、前記太陽電池の出力電圧に応じて前記第１のスイッチ部を制御する経路制御部（例えば、実施の形態での経路制御部２０７）と、を備えたことを特徴としている。
Furthermore, in the charge control device of the invention according to
さらに、請求項８に記載の発明の充電制御装置では、前記太陽電池から前記予備蓄電器への充電経路を開閉する第２のスイッチ部（例えば、実施の形態でのスイッチ部２０３）を備え、前記予備蓄電器には、前記第２のスイッチ部が閉状態のとき、前記太陽電池で得られた電力が蓄電され、前記経路制御部は、前記複数の蓄電セルのセル電圧のバラツキの有無に応じて、前記スイッチ部を制御することを特徴としている。
Furthermore, in the charging control device according to an eighth aspect of the present invention, the charging control device includes a second switch unit (for example, the
請求項９に記載の発明のセル電圧均等化装置は、請求項１〜８のいずれか一項に記載の充電制御装置と、前記セル電圧検知部による検知結果に応じて、前記スイッチ群の各スイッチを個別にオンオフ制御し、所望の蓄電セルから負荷への放電経路を形成する放電制御部（例えば、実施の形態での制御部５２１）と、を備え、前記充電制御部及び前記放電制御部の少なくともいずれか一方が動作することを特徴としている。
A cell voltage equalization apparatus according to a ninth aspect of the present invention is the charge control device according to any one of the first to eighth aspects, and each of the switch groups according to a detection result by the cell voltage detection unit. A discharge control unit (for example, the
さらに、請求項１０に記載の発明のセル電圧均等化装置では、前記充電制御装置が備える前記スイッチ群と同じ構成の、前記放電制御部がオンオフ制御するスイッチ群（例えば、実施の形態での放電スイッチ部５１１）を備え、前記充電制御部及び前記放電制御部が同時に動作することを特徴としている。
Furthermore, in the cell voltage equalization apparatus according to
さらに、請求項１１に記載の発明のセル電圧均等化装置では、前記太陽電池の出力電圧を検知する出力電圧検知部（例えば、実施の形態での出力電圧検知部２０５）を備え、前記太陽電池の出力電圧レベルに応じて前記充電制御部又は前記放電制御部が動作することを特徴としている。
Furthermore, the cell voltage equalization apparatus according to the invention of
請求項１〜４のいずれかに記載の発明の充電制御装置によれば、太陽電池で得られた電力がセル電圧均等化のために蓄電器に供給され、蓄電セルが充電されるため、蓄電器が有する各蓄電セルの残容量を無駄な電力を消費せずに効率良く均等化することができる。
According to the charge control device of the invention according to any one of
請求項５に記載の発明の充電制御装置によれば、１つの蓄電セルに対する充電制御に要する時間を短くでき、セル電圧の平均値より低いセル電圧を全体的に上げることができる。 According to the charge control device of the fifth aspect of the present invention, the time required for charge control for one power storage cell can be shortened, and the cell voltage lower than the average value of the cell voltages can be increased as a whole.
請求項６に記載の発明の充電制御装置によれば、スイッチ群が有する全てのスイッチをオフ状態とすることによって、突入電流から周辺デバイスを保護できる。 According to the charging control device of the sixth aspect of the invention, the peripheral devices can be protected from the inrush current by turning off all the switches included in the switch group.
請求項７又は８に記載の発明の充電制御装置によれば、太陽電池の出力電圧が低いときにも充電制御を行うことができる。
According to the charge control device of the invention described in
請求項９に記載の発明のセル電圧均等化装置によれば、蓄電器が有する複数の蓄電セルのセル電圧均等化のための充電制御及び放電制御を行うことができる。 According to the cell voltage equalization apparatus of the ninth aspect of the invention, it is possible to perform charge control and discharge control for cell voltage equalization of a plurality of power storage cells included in the battery.
請求項１０に記載の発明のセル電圧均等化装置によれば、セル電圧均等化のための時間を短縮することができる。 According to the cell voltage equalizing apparatus of the tenth aspect of the invention, the time for cell voltage equalization can be shortened.
請求項１１に記載の発明のセル電圧均等化装置によれば、太陽電池の出力電圧レベルに応じて簡単な構成で充電制御も放電制御も行うことができる。 According to the cell voltage equalizing apparatus of the eleventh aspect of the present invention, charge control and discharge control can be performed with a simple configuration according to the output voltage level of the solar battery.
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。以下説明する実施形態の蓄電器は、ＥＶ（Electric Vehicle：電気自動車）やＨＥＶ（Hybrid Electrical Vehicle：ハイブリッド電気自動車）等の車両に搭載されており、モータ等に電力を供給する。また、当該蓄電器には、直列に接続された複数の蓄電セルが設けられている。以下説明する実施形態では、蓄電セルとしてリチウムイオン電池が使用される。但し、他の実施形態としてニッケル水素電池や電気二重層キャパシタ、コンデンサ等が用いられても良い。なお、本明細書で用いられる「充電」は、蓄電器に含まれる各セルのセル電圧を均等化するためのエネルギー供給を意味する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. A capacitor according to an embodiment described below is mounted on a vehicle such as an EV (Electric Vehicle) or an HEV (Hybrid Electrical Vehicle), and supplies electric power to a motor or the like. Further, the power storage device is provided with a plurality of power storage cells connected in series. In the embodiments described below, a lithium ion battery is used as the storage cell. However, as another embodiment, a nickel metal hydride battery, an electric double layer capacitor, a capacitor, or the like may be used. As used herein, “charging” means energy supply for equalizing the cell voltage of each cell included in the capacitor.
（第１の実施形態）
図１は、車両に搭載された第１の実施形態の蓄電器、電気駆動系の一部及び補機の関係を示すブロック図である。図１に示す車両は、第１の実施形態の蓄電器１００と、インバータ１１と、モータ１３と、ＤＣ−ＤＣコンバータ１５と、バッテリ１７と、冷却ファン用電動モータ（以下「電動モータ」という。）１９と、太陽電池１５０とを備える。インバータ１１、モータ１３、ＤＣ−ＤＣコンバータ１５、バッテリ１７及び電動モータ１９は、図３０に示したこれら構成要素と同じである。
(First embodiment)
FIG. 1 is a block diagram illustrating a relationship among a battery, a part of an electric drive system, and an auxiliary device according to a first embodiment mounted on a vehicle. The vehicle shown in FIG. 1 includes a
本実施形態の蓄電器１００の出力電圧は高電圧（例えば１００〜２００Ｖ）であり、バッテリ１７の出力電圧は補機用電圧（例えば１２Ｖの低電圧）である。モータ１３には、蓄電器１００の出力電圧がインバータ１１によって直流から交流に変換され供給される。バッテリ１７には、蓄電器１００の出力電圧がＤＣ−ＤＣコンバータ１５によって１２Ｖに降圧されチャージされる。電動モータ１９にはバッテリ１７から電力が供給され、冷却ファンで発生した風は蓄電器１００を冷却する。
The output voltage of the
太陽電池１５０は、車両のルーフ部やダッシュボード、リアトレイ等に設置される。太陽電池１５０は、自然エネルギーである光を電力に変換する。本実施形態では、太陽電池１５０によって得られた電力は、蓄電器１００に搭載されたセルに供給される。太陽電池１５０の出力電圧範囲は３〜４Ｖである。太陽電池１５０の出力電圧は低いため、平滑コンデンサを省略することができる。
The
図１に示す蓄電器１００は、直列に接続された複数のリチウムイオン電池セル（以下、単に「セル」という。）Ｃ１〜Ｃｎ（ｎは２以上の整数）と、セルＣ１〜Ｃｎと並列に接続された充電スイッチ部１１１と、各セルと並列に接続された電圧検知部Ｓ１〜Ｓｎと、充電スイッチ部１１１を制御する制御部１２１とを有する。なお、充電スイッチ部１１１、電圧検知部Ｓ１〜Ｓｎ及び制御部１２１は集積化され、ＩＣチップ上に形成されている。
A
ここで、セルＣ１〜Ｃｎの単一の出力電圧範囲は、３〜４Ｖである。なお、リチウムイオン電池のＳＯＣと出力電圧の関係は略線形であり、車両に搭載された蓄電器では、セルの残容量（ＳＯＣ：State of Charge）が所定幅の間で充放電が繰り返される。 Here, the single output voltage range of the cells C1 to Cn is 3 to 4V. Note that the relationship between the SOC of the lithium ion battery and the output voltage is substantially linear, and in the battery mounted on the vehicle, charging and discharging are repeated while the remaining capacity of the cell (SOC: State of Charge) is within a predetermined width.
充電スイッチ部１１１は、各セルの間に接続されたスイッチＳＷ１〜ＳＷ２ｎを有する。なお、スイッチＳＷ１及びＳＷ２，ＳＷ４…ＳＷ２ｎ−２は太陽電池１５０のマイナス側入力端子に接続され、スイッチＳＷ３，ＳＷ５…ＳＷ２ｎ−１及びＳＷ２ｎは太陽電池１５０のプラス側入力端子に接続されている。
The
電圧検知部Ｓ１〜Ｓｎは、並列接続されたセルの両端電圧（セル電圧）を検知する。なお、電圧検知部Ｓ１〜Ｓｎは、各セルのセル電圧を連続して又は定期的に検知し、各検知結果を制御部１２１に送る。
The voltage detection units S1 to Sn detect both-end voltages (cell voltages) of cells connected in parallel. The voltage detection units S <b> 1 to Sn detect the cell voltage of each cell continuously or periodically, and send each detection result to the
制御部１２１は、電圧検知部Ｓ１〜Ｓｎから送られた検知結果に基づいて、各セルのＳＯＣを判定する。なお、上述したように、リチウムイオン電池のＳＯＣと出力電圧の関係は略線形であり、各セルのＳＯＣとセル電圧の関係も略線形である。制御部１２１は、ＳＯＣに関する最新の判定結果に応じて、各セルのＳＯＣ、すなわち各セルのセル電圧が同レベルとなるよう、充電スイッチ部１１１内のスイッチＳＷ１〜ＳＷ２ｎを個別にオンオフ制御する。制御部１２１によるスイッチＳＷ１〜ＳＷ２ｎのオンオフ制御によって、太陽電池１５０から１つのセルへの充電経路が形成される。例えば、制御部１２１が、スイッチＳＷ１，ＳＷ３をオンし、その他のスイッチをオフしたとき、太陽電池１５０からセルＣ１に電力が供給される。
The
図２は、８つのセルＣ１〜Ｃ８を有する第１の実施形態の蓄電器１００を示す回路図である。図３は、図２に示す蓄電器に対するセル充電とスイッチのオンオフパターンを示す図である。図２に示す蓄電器１００の場合、制御部１２１は、電圧検知部Ｓ１〜Ｓｎによる判定結果に応じて、以下説明するスイッチＳＷ１〜ＳＷ２ｎのオンオフ制御を行う。
FIG. 2 is a circuit diagram showing the
以下、第１の実施形態の蓄電器１００が有する制御部１２１による第１の充電制御について、図４及び図５を参照して説明する。図４は、第１の実施形態の蓄電器１００が有する制御部１２１による第１の充電制御を示すフローチャートである。図５は、第１の実施形態の蓄電器１００に含まれる各セルのセル電圧の一例を示す図である。図５に示す例では、蓄電器１００は１０個のセルを有する。
Hereinafter, the 1st charge control by the
図４に示すように、ステップＳ１０１で、制御部１２１は、電圧検知部Ｓ１〜Ｓｎから得られた各セルのセル電圧に基づいて、蓄電器１００に搭載されたセルのセル電圧にバラツキがあるかを判別する。セル電圧にバラツキがある場合はステップＳ１０３に進み、制御部１２１は、蓄電器１００に搭載されたセルの中でセル電圧、すなわちＳＯＣが最も低いセルを特定する。次に、ステップＳ１０５で、制御部１２１は、太陽電池１５０からステップＳ１０３で特定したセル電圧が最も低いセルへの充電経路が形成されるよう、充電スイッチ部１１１のスイッチをオンオフ制御する。
As shown in FIG. 4, in step S <b> 101, the
当該充電経路が形成されると、ステップＳ１０３で特定されたセルが太陽電池１５０から充電されるため、当該セルのセル電圧が上がる。次に、ステップＳ１０７で、制御部１２１は、ステップＳ１０３で特定されたセルのセル電圧が、蓄電器１００に搭載されたセルの中でセル電圧が最も高いセルのセル電圧に等しいかを判別する。ステップＳ１０３で特定されたセルのセル電圧が増加して最大セル電圧に等しくなったとき、ステップＳ１０１に戻る。
When the charging path is formed, the cell specified in step S103 is charged from the
以下、図４を参照して説明したフローに基づく第１の充電制御を、図５に示したセル電圧の蓄電器１００に対して行った場合について説明する。まず、蓄電器１００に搭載されたセルのセル電圧が、図５（ａ）に示すバラツキのない状態から図５（ｂ）に示すバラツキのある状態になったとき、制御部１２１は、太陽電池１５０からセル電圧が最も低いセル４への充電経路が形成されるよう、充電スイッチ部１１１のスイッチをオンオフ制御する。太陽電池１５０からセル４への充電経路が形成されると、図５（ｃ）に示すようにセル４のセル電圧が上がる。
Hereinafter, a case where the first charge control based on the flow described with reference to FIG. 4 is performed on the battery
図５（ｄ）に示すように、セル４のセル電圧が蓄電器１００の中でセル電圧が最も高いセル５のセル電圧まで増加すると、制御部１２１は、太陽電池１５０からセル４への充電経路をキャンセルして、この状態においてセル電圧が最も低いセル７への充電経路が形成されるよう、充電スイッチ部１１１のスイッチをオンオフ制御する。なお、太陽電池１５０からの充電経路をセル４からセル７に切り替える際、制御部１２１は、太陽電池１５０からセル４への充電経路を開状態にして、充電スイッチ部１１１の全てのスイッチをオフ状態とした後で、太陽電池１５０からセル７への充電経路を閉状態にする。太陽電池１５０からセル７への充電経路が形成されると、図５（ｅ）に示すようにセル７のセル電圧が上がる。制御部１２１は、図５（ｆ）に示すように、セル７のセル電圧が蓄電器１００の中で最も高いセル５のセル電圧に到達するまで、この充電経路を維持する。
As shown in FIG. 5D, when the cell voltage of the
このように、第１の実施形態の制御部１２１は、上記第１の充電制御を繰り返して、蓄電器１００に搭載されたセルの各セル電圧が最終的にセル５のセル電圧となって、セル電圧にバラツキがない状態となるまで、太陽電池１５０から各セルへの充電経路の切り替え制御を行う。
As described above, the
次に、第１の実施形態の蓄電器１００が有する制御部１２１による第２の充電制御について、図６及び図７を参照して説明する。図６は、第１の実施形態の蓄電器１００が有する制御部１２１による第２の充電制御を示すフローチャートである。図７は、第１の実施形態の蓄電器１００に含まれる各セルのセル電圧の一例を示す図である。図７に示す例では、蓄電器１００は１０個のセルを有する。
Next, the second charging control by the
図６に示すように、ステップＳ１５１で、制御部１２１は、電圧検知部Ｓ１〜Ｓｎから得られた各セルのセル電圧に基づいて、蓄電器１００に搭載されたセルのセル電圧にバラツキがあるかを判別する。セル電圧にバラツキがある場合はステップＳ１５３に進み、制御部１２１は、蓄電器１００に搭載されたセルの中でセル電圧、すなわちＳＯＣが最も低いセルを特定する。次に、ステップＳ１５５で、制御部１２１は、蓄電器１００に搭載されたセルのセル電圧の平均値（全セル平均電圧）を算出する。次に、ステップＳ１５７で、制御部１２１は、太陽電池１５０からステップＳ１５３で特定したセル電圧が最も低いセルへの充電経路が形成されるよう、充電スイッチ部１１１のスイッチをオンオフ制御する。
As shown in FIG. 6, in step S151, the
当該充電経路が形成されると、ステップＳ１５３で特定されたセルが太陽電池１５０から充電されるため、当該セルのセル電圧が上がる。次に、ステップＳ１５９で、制御部１２１は、ステップＳ１５３で特定されたセルのセル電圧がステップＳ１５５で算出した全セル平均電圧に等しいかを判別する。ステップＳ１５３で特定されたセルのセル電圧が増加して全セル平均電圧に等しくなったとき、ステップＳ１５１に戻る。
When the charging path is formed, the cell specified in step S153 is charged from the
以下、図６を参照して説明したフローに基づく第２の充電制御を、図７に示したセル電圧の蓄電器１００に対して行った場合について説明する。まず、蓄電器１００に搭載されたセルのセル電圧が、図７（ａ）に示すバラツキのない状態から図７（ｂ）に示すバラツキのある状態になったとき、制御部１２１は、太陽電池１５０からセル電圧が最も低いセル４への充電経路が形成されるよう、充電スイッチ部１１１のスイッチをオンオフ制御する。太陽電池１５０からセル４への充電経路が形成されると、図７（ｃ）に示すようにセル４のセル電圧が上がる。
Hereinafter, a case where the second charging control based on the flow described with reference to FIG. 6 is performed on the battery
図７（ｄ）に示すように、セル４のセル電圧が全セル平均電圧まで増加すると、制御部１２１は、太陽電池１５０からセル４への充電経路をキャンセルして、この状態においてセル電圧が最も低いセル７への充電経路が形成されるよう、充電スイッチ部１１１のスイッチをオンオフ制御する。なお、第２の充電制御でも、第１の充電制御と同様に、太陽電池１５０からの充電経路をセル４からセル７に切り替える際、制御部１２１は、太陽電池１５０からセル４への充電経路を開状態にして、充電スイッチ部１１１の全てのスイッチをオフ状態とした後で、太陽電池１５０からセル７への充電経路を閉状態にする。太陽電池１５０からセル７への充電経路が形成されると、図７（ｅ）に示すようにセル７のセル電圧が上がる。制御部１２１は、図７（ｆ）に示すように、セル７のセル電圧が全セル平均電圧に到達するまで、この充電経路を維持する。
As shown in FIG. 7D, when the cell voltage of the
このように、第１の実施形態の制御部１２１は、上記第２の充電制御を繰り返して、全セル平均電圧より低いセルのセル電圧を上げていくことによって、最終的にセル電圧にバラツキがない状態となるまで、太陽電池１５０から各セルへの充電経路の切り替え制御を行う。
As described above, the
以上説明したように、本実施形態の蓄電器１００によれば、制御部１２１による充電スイッチ部１１１のスイッチのオンオフ制御によって、太陽電池１５０で得られた電力が蓄電器１００のセル電圧が最も低いセルに充電される。このため、図３０に示した蓄電器１０のように抵抗を用いた放電制御と異なり、蓄電器１００が有する各セルの残容量を無駄な電力を消費せずに効率よく均等化することができる。その結果、ＥＶ（電気自動車）であれば走行距離性能を上げることができ、ＨＥＶ（ハイブリッド電気自動車）であれば燃料消費を削減することができる。
As described above, according to the
また、上述した制御部１２１による第１の充電制御と第２の充電制御を比較すると、第１の充電制御では最小セル電圧を最大セル電圧まで上げるが、第２の充電制御では最小セル電圧を全セル平均電圧まで上げる。したがって、１つのセルに対するセル電圧制御に要する時間は、第１の充電制御よりも第２の充電制御の方が短く、全セル平均電圧より低いセル電圧を全体的に上げることができる。
Further, comparing the first charging control and the second charging control by the
なお、通常、車両に搭載可能な限られた面積しかもたない太陽電池では、大電力の供給は非常に困難であるため、主動力（モータ１３）の電力源として利用することはできない。また、太陽電池を車両のボディ面に装備するとコスト高となる。しかし、本実施形態のように、太陽電池で得られた電力をセル電圧均等化のために用いるのであれば、狭い面積の太陽電池であっても十分に活用することができ、かつ、自然エネルギーを有効に活用することができる。 Normally, a solar cell having only a limited area that can be mounted on a vehicle is very difficult to supply a large amount of power, and therefore cannot be used as a power source for main power (motor 13). In addition, if a solar cell is mounted on the vehicle body surface, the cost increases. However, as in this embodiment, if the electric power obtained by the solar cell is used for equalizing the cell voltage, even a solar cell with a small area can be fully utilized, and natural energy can be used. Can be used effectively.
また、上述したように、本実施形態では、太陽電池１５０からの充電経路を別のセルに切り替える際、制御部１２１は、充電スイッチ部１１１の全てのスイッチをオフ状態とした後で、太陽電池１５０から前記別のセルへの充電経路を閉状態にする。このように、スイッチ部１１１のスイッチを全てオフ状態とすることによって、突入電流から周辺デバイスを保護できる。
In addition, as described above, in this embodiment, when the charging path from the
また、図３０に示した蓄電器１０のように抵抗を用いた放電制御では高いレベルの熱対策が必要であったが、本実施形態では抵抗での放熱がないため、充電スイッチ部１１１、電圧検知部Ｓ１〜Ｓｎ及び制御部１２１によって構成される集積回路に与える影響も小さい。
Further, in the discharge control using the resistor as in the
なお、図３０に示した蓄電器１００と本実施形態の蓄電器を比較すると、スイッチの数は本実施形態の方が多いが、充電スイッチ部１１１は集積回路によって実現されていることと、本実施形態の蓄電器には抵抗が設けられないため、スイッチ数の増加が蓄電器のコストに与える影響はほとんどない。むしろ、抵抗を含まないために低コスト化を実現できる。
When comparing the
本実施形態では、セル電圧均等化のためのエネルギー供給源として太陽電池１５０を例に説明したが、他のデバイスを用いても良い。すなわち、光や熱、磁気、振動、風力等を電力に変換可能なデバイスが太陽電池１５０の代わりに利用され得る。
In the present embodiment, the
（第２の実施形態）
図８は、車両に搭載された第２の実施形態の蓄電器、電気駆動系の一部及び補機の関係を示すブロック図である。図８に示す車両は、第１の実施形態と同様の蓄電器１００、インバータ１１、モータ１３、ＤＣ−ＤＣコンバータ１５、バッテリ１７、電動モータ１９及び太陽電池１５０に加えて、予備バッテリ２０１と、スイッチ部２０３と、出力電圧検知部２０５と、経路制御部２０７とを備える。
(Second Embodiment)
FIG. 8 is a block diagram showing the relationship among the battery of the second embodiment, part of the electric drive system, and auxiliary equipment mounted on the vehicle. The vehicle shown in FIG. 8 includes a
予備バッテリ２０１は、太陽電池１５０で得られた電力を蓄積する。予備バッテリの出力電圧範囲は３〜４Ｖである。スイッチ部２０３は、図９に示すように、スイッチ２０３Ａ，２０３Ｂを有し、蓄電器１００のセルへの充電経路及び予備バッテリ２０１への充電経路を切り替える。すなわち、スイッチ部２０３は、蓄電器１００のセルへの電力供給源として太陽電池１５０及び予備バッテリ２０１のいずれかを選択し、太陽電池１５０から予備バッテリ２０１への充電経路の開閉を選択する。
The
太陽電池１５０から蓄電器１００のセルへの充電経路を選択する際、経路制御部２０７は、スイッチ２０３Ａを閉状態に、スイッチ２０３Ｂを開状態とする。一方、予備バッテリ２０１から蓄電器１００のセルへの充電経路を選択する際、経路制御部２０７は、スイッチ２０３Ａ及びスイッチ２０３Ｂの両方を閉状態とする。また、太陽電池１５０から予備バッテリ２０１への充電経路を選択する際、スイッチ２０３Ａを開状態に、スイッチ２０３Ｂを閉状態とする。
When selecting a charging path from the
出力電圧検知部２０５は、太陽電池１５０の出力電圧を検知する。経路制御部２０７は、蓄電器１００に搭載されたセルのセル電圧にバラツキがあるか否かに応じて予備バッテリ２０１への充電経路を切り替え、太陽電池１５０の出力電圧レベルに応じて蓄電器１００のセルへの充電経路を切り替えるようスイッチ部２０３を制御する。
The output
第１の実施形態で説明したように、蓄電器１００の制御部１２１は、蓄電器１００に搭載されたセルのセル電圧にバラツキがあるかを判別する。なお、「バラツキがある」とは、蓄電器１００に搭載されたセルの最小セル電圧と最大セル電圧の差が所定値以上のときである。制御部１２１による判別結果は、経路制御部２０７に送られる。経路制御部２０７は、制御部１２１から送られた判別結果がセル電圧にバラツキがないことを示す場合は、太陽電池１５０から予備バッテリ２０１への経路を閉じるようスイッチ部２０３を制御する。一方、経路制御部２０７は、制御部１２１から送られた判別結果がセル電圧にバラツキがあることを示す場合は、太陽電池１５０から予備バッテリ２０１への経路を開くようスイッチ部２０３を制御する。
As described in the first embodiment, the
また、経路制御部２０７は、制御部１２１から送られた判別結果がセル電圧にバラツキがあることを示す場合、かつ、出力電圧検知部２０５が検知した太陽電池１５０の出力電圧レベルが所定値以上であれば、太陽電池１５０から蓄電器１００のセルへの充電経路を閉じるようスイッチ部２０３を制御する。一方、経路制御部２０７は、制御部１２１から送られた判別結果がセル電圧にバラツキがあることを示す場合、かつ、出力電圧検知部２０５が検知した太陽電池１５０の出力電圧レベルが所定値未満であれば、予備バッテリ２０１から蓄電器１００のセルへの充電経路を閉じるようスイッチ部２０３を制御する。
Further, the
以上説明したように、本実施形態によれば、太陽電池１５０の出力電圧が低いときは、セル電圧にバラツキがない間に太陽電池１５０から充電された予備バッテリ２０１から蓄電器１００のセルに充電される。このため、セル電圧にバラツキがあるとき、太陽電池１５０の出力電圧が低いときにも第１の実施形態で説明した充電制御を行うことができる。
As described above, according to the present embodiment, when the output voltage of the
なお、予備バッテリ２０１、スイッチ部２０３、出力電圧検知部２０５及び経路制御部２０７は、蓄電器１００の内部に設けられても良い。
Note that the
（第３の実施形態）
図１０は、車両に搭載された第３の実施形態の蓄電器、電気駆動系の一部及び補機の関係を示すブロック図である。第２の実施形態では予備バッテリ２０１への充電は太陽電池１５０から行ったが、第３の実施形態では、図１０に示すように、ＤＣ−ＤＣコンバータ３０１によって５Ｖに降圧された蓄電器１００からの電力が予備バッテリ２０１に充電される。本実施形態における蓄電器１００のセルへの充電経路は、第２の実施形態と同様に、経路制御部２０７が、出力電圧検知部２０５が検知した太陽電池１５０の出力電圧に応じてスイッチ部３０３Ａ，３０３Ｂを制御する。スイッチ部３０３Ａ，３０３Ｂは、蓄電器１００のセルへの充電経路として、太陽電池１５０からの経路及び予備バッテリ２０１からの経路のいずれかに切り替える。本実施形態によれば、予備バッテリ２０１の充電率を常に高いレベルに保つことができる。
(Third embodiment)
FIG. 10 is a block diagram showing the relationship among the battery of the third embodiment, a part of the electric drive system, and auxiliary equipment mounted on the vehicle. In the second embodiment, the
（第４の実施形態）
図１１は、車両に搭載された第４の実施形態の蓄電器、電気駆動系の一部及び補機の関係を示すブロック図である。第３の実施形態では予備バッテリ２０１への充電はＤＣ−ＤＣコンバータ３０１を介して蓄電器１００から行ったが、第４の実施形態では、図１１に示すように、抵抗４０１によって降圧されたバッテリ１７からの電力が予備バッテリ２０１に充電される。本実施形態における蓄電器１００のセルへの充電経路は、第２及び第３の実施形態と同様に、経路制御部２０７が、出力電圧検知部２０５が検知した太陽電池１５０の出力電圧に応じてスイッチ部３０３Ａ，３０３Ｂを制御する。スイッチ部３０３Ａ，３０３Ｂは、蓄電器１００のセルへの充電経路として、太陽電池１５０からの経路及び予備バッテリ２０１からの経路のいずれかに切り替える。本実施形態によれば、第３の実施形態と同様に、予備バッテリ２０１の充電率を常に高いレベルに保つことができる。
(Fourth embodiment)
FIG. 11 is a block diagram showing the relationship among the battery of the fourth embodiment, part of the electric drive system, and auxiliary equipment mounted on the vehicle. In the third embodiment, the
上記説明した第１〜第４の実施形態でセル電圧均等化のために行われる蓄電器１００のセルの充電は、蓄電器１００の過放電防止といった効果も併せ持つ。第１の実施形態で説明したように、バッテリ１７には蓄電器１００の出力電圧がＤＣ−ＤＣコンバータ１５によって１２Ｖに降圧されチャージされる。バッテリ１７には数十のユニットが接続されており、待機状態のユニットには暗電流が流れる。したがって、待機状態が例えば数ヶ月といった長い時間続くと、蓄電器１００が過放電する可能性がある。蓄電器１００が過放電すると、電池としての機能を失い、復帰できない恐れもある。
The charging of the cell of the
上記実施形態では、セル電圧均等化といった目的のために太陽電池１５０で得られた電力を蓄電器１００のセルに充電しているが、当該充電によって蓄電器１００の過放電を防止することもできる。太陽電池１５０で得られる電力は小さいが自然エネルギーを利用して、２つの効果を奏することができる。
In the above-described embodiment, the electric power obtained by the
（第５の実施形態）
第１〜第４の実施形態ではセル電圧均等化のために蓄電器１００のセルの充電のみを行っているが、背景技術で説明した又は以下説明する第６〜第８の実施形態の、セル電圧均等化を目的とした蓄電器のセルの放電も行って良い。なお、「放電」とは、蓄電器からモータに電力を供給するためのエネルギー出力ではなく、蓄電器に含まれる各セルのセル電圧を均等化するためのエネルギー出力を意味する。
(Fifth embodiment)
In the first to fourth embodiments, only the cell of the
蓄電器のセルの充電と放電は異なるセルに対して同時に行っても、タイミングを切り替えて行っても良い。但し、異なるセルに対して充放電を同時に行う場合、蓄電器は充電スイッチ部１１１に加えて、充電スイッチ部１１１と同じ構成の放電スイッチ部を有する。当該蓄電器が有する制御部は、第１の実施形態で説明した第１の充電制御又は第２の充電制御と、背景技術又は第６〜第８の実施形態の放電制御を、異なるセルに対して同時に行う。蓄電器のセルの充放電を同時に行えばセル電圧の上限と下限を同時に均等化することができるため、セル電圧均等化のための時間を短縮することができる。
Charging and discharging of the battery of the battery may be performed simultaneously on different cells or may be performed by switching timing. However, in the case where charging and discharging are simultaneously performed on different cells, the battery includes a discharge switch unit having the same configuration as the
一方、タイミングを切り替えて充放電を行う場合、蓄電器が有する制御部は、充電時には第１の実施形態で説明した第１の充電制御又は第２の充電制御を行い、放電時には背景技術又は第６〜第８の実施形態の放電制御を行う。充放電のタイミングの切り替えは、太陽電池１５０の出力電圧レベルに応じて行われる。すなわち、制御部は、太陽電池１５０の出力電圧レベルが所定値以上であれば充電制御を行い、所定値未満であれば放電制御を行う。なお、タイミングを切り替えて充放電を行う場合の蓄電器が有するスイッチ部は１つで良い。このように、蓄電器の構成を変えることなく、セル電圧均等化のための充電だけではなく放電も行うことができる。
On the other hand, when charging / discharging by switching the timing, the control unit included in the capacitor performs the first charging control or the second charging control described in the first embodiment at the time of charging, and the background art or the sixth at the time of discharging. -Discharge control of 8th Embodiment is performed. The charge / discharge timing is switched according to the output voltage level of the
（第６の実施形態）
図１２は、車両に搭載された第６の実施形態の蓄電器、電気駆動系の一部及び補機の関係を示すブロック図である。図１２に示す車両は、第６の実施形態の蓄電器５００と、インバータ１１と、モータ１３と、ＤＣ−ＤＣコンバータ１５と、バッテリ１７と、回転型誘導性負荷である冷却ファン用電動モータ（以下「電動モータ」という。）５０９とを備える。インバータ１１、モータ１３、ＤＣ−ＤＣコンバータ１５及びバッテリ１７は、図１２に示した第１の実施形態のこれら構成要素と同じである。
(Sixth embodiment)
FIG. 12 is a block diagram showing the relationship among the battery of the sixth embodiment, part of the electric drive system, and auxiliary equipment mounted on the vehicle. The vehicle shown in FIG. 12 includes a
本実施形態の蓄電器５００の出力電圧は高電圧（例えば１００〜２００Ｖ）であり、バッテリ１７の出力電圧は補機用電圧（例えば１２Ｖの低電圧）である。モータ１３には、蓄電器５００の出力電圧がインバータ１１によって直流から交流に変換され供給される。バッテリ１７には、蓄電器５００の出力電圧がＤＣ−ＤＣコンバータ１５によって降圧されチャージされる。電動モータ５０９には蓄電器５００内のセルからの放電によって電力が供給され、電動モータ５０９によって駆動された冷却ファンで発生した風は蓄電器５００を冷却する。
The output voltage of the
なお、電動モータ５０９は、９〜１４Ｖの駆動電圧でその動作が保証されている。また、本実施形態に限らず他の実施形態においても、冷却ファン用の電動モータ５０９に限らず、冷却ポンプ用の電動モータや空気清浄機の送風用電動モータ等の補機であっても良い。また、セル放電による電力の供給先は、回転型誘導性負荷である電動モータ５０９に限らず、能力可変型負荷に給電する負荷駆動用給電回路であっても良い。能力可変型負荷とは、シートヒータ等に利用される熱線や、メータのバックライト等に利用されるランプ、ペルチェ素子、空気清浄機等の補機である。さらに、セル放電による電力は、電動モータ５０９のみに限らず、電動モータ５０９と他の補機へ同時に供給されても良い。
The operation of the
図１２に示す蓄電器５００は、直列に接続された複数のリチウムイオン電池セル（以下、単に「セル」という。）Ｃ１〜Ｃｎ（ｎは２以上の整数）と、セルＣ１〜Ｃｎと並列に接続された放電スイッチ部５１１と、各セルと並列に接続された電圧検知部Ｓ１〜Ｓｎと、放電スイッチ部５１１を制御する制御部５２１とを有する。なお、放電スイッチ部５１１、電圧検知部Ｓ１〜Ｓｎ及び制御部５２１は集積化され、ＩＣチップ上に形成されている。
A
ここで、セルＣ１〜Ｃｎの単一の出力電圧範囲は、３〜４Ｖである。なお、リチウムイオン電池のＳＯＣと出力電圧の関係は略線形であり、車両に搭載された蓄電器では、セルの残容量（ＳＯＣ：State of Charge）が所定幅の間で充放電が繰り返される。 Here, the single output voltage range of the cells C1 to Cn is 3 to 4V. Note that the relationship between the SOC of the lithium ion battery and the output voltage is substantially linear, and in the battery mounted on the vehicle, charging and discharging are repeated while the remaining capacity of the cell (SOC: State of Charge) is within a predetermined width.
放電スイッチ部５１１は、各セルの間に接続されたスイッチＳＷ１〜ＳＷ２ｎを有する。なお、スイッチＳＷ１及びＳＷ２，ＳＷ４…ＳＷ２ｎ−２は電動モータ５０９のマイナス側入力端子に接続され、スイッチＳＷ３，ＳＷ５…ＳＷ２ｎ−１及びＳＷ２ｎは電動モータ５０９のプラス側入力端子に接続されている。
The
電圧検知部Ｓ１〜Ｓｎは、並列接続されたセルの両端電圧（セル電圧）を検知する。なお、電圧検知部Ｓ１〜Ｓｎは、各セルのセル電圧を連続して又は定期的に検知し、各検知結果を制御部５２１に送る。
The voltage detection units S1 to Sn detect both-end voltages (cell voltages) of cells connected in parallel. The voltage detection units S1 to Sn detect the cell voltage of each cell continuously or periodically, and send each detection result to the
制御部５２１は、電圧検知部Ｓ１〜Ｓｎから送られた検知結果に基づいて、各セルのＳＯＣを判定する。なお、上述したように、リチウムイオン電池のＳＯＣと出力電圧の関係は略線形であり、各セルのＳＯＣとセル電圧の関係も略線形である。制御部５２１は、ＳＯＣに関する最新の判定結果に応じて、各セルのＳＯＣ、すなわち各セルのセル電圧が同レベルとなるよう、放電スイッチ部５１１内のスイッチＳＷ１〜ＳＷ２ｎを個別にオンオフ制御する。制御部５２１によるスイッチＳＷ１〜ＳＷ２ｎのオンオフ制御によって、連続した少なくとも１つのセルから電動モータ５０９への放電経路が形成される。したがって、電動モータ５０９には、制御部５２１によるオンオフ制御によって形成された閉回路に含まれるセルから電力が供給される。例えば、制御部５２１が、スイッチＳＷ１，ＳＷ３をオンし、その他のスイッチをオフしたとき、電動モータ５０９にはセルＣ１から電力が供給される。また、制御部５２１が、スイッチＳＷ４，ＳＷ２ｎをオンし、その他のスイッチをオフしたとき、電動モータ５０９にはセルＣ３〜Ｃｎから電力が供給される。
The
図１３は、８つのセルＣ１〜Ｃ８を有する第６の実施形態の蓄電器５００を示す回路図である。図１４は、図１３に示す蓄電器に対するセル放電とスイッチのオンオフパターンを示す図である。図１５は、単一セルの出力電圧と放電セル数と最大セル電圧と放電電圧との関係を示す図である。図１３に示す蓄電器５００の場合、制御部５２１は、電圧検知部Ｓ１〜Ｓｎによる判定結果に応じて、以下説明するスイッチＳＷ１〜ＳＷ２ｎのオンオフ制御を行う。
FIG. 13 is a circuit diagram showing a
以下、第６の実施形態の蓄電器５００が有する制御部５２１によるオンオフ制御について、「グループ設定」、「別グループ設定」、「グループ選択」及び「グループ切替」に分けて、それぞれ詳細に説明する。
Hereinafter, the on / off control by the
まず、第６の実施形態の制御部５２１によるグループ設定について、図１６及び図１７を参照して説明する。図１６は、第６の実施形態の蓄電器５００が有する制御部５２１によるグループ設定を示すフローチャートである。また、図１７は、第６の実施形態の蓄電器５００に含まれる各セルのセル電圧の一例を示す図である。図１７に示す例では、蓄電器５００は１０個のセルを有する。
First, group setting by the
図１６に示すように、ステップＳ５００で、制御部５２１は、各セルのセル電圧に基づいて、蓄電器５００に搭載されたセルの中でセル電圧が最も高いセルを特定する。すなわち、制御部５２１は、ＳＯＣが最も高いセルを特定する。次に、ステップＳ５０１で、制御部５２１は、前記セル電圧が最も高いセルをグループに指定する。次に、ステップＳ５０２で、制御部５２１は、グループに指定されたセルのセル電圧の累計が９Ｖより大きいかを判別する。累計セル電圧が９Ｖより大きい場合、ステップＳ５０３に進み、制御部５２１は、当該累計セル電圧が１４Ｖ未満かを判別する。累計セル電圧が１４Ｖ未満の場合、ステップＳ５０４に進み、制御部５２１は、グループに指定されたセルから電動モータ５０９への放電経路が形成されるよう、放電スイッチ部５１１のスイッチをオンオフ制御する。
As shown in FIG. 16, in step S500,
ステップＳ５０２による判別の結果、累計セル電圧が９Ｖ以下の場合はステップＳ５０５に進む。ステップＳ５０５で、制御部５２１は、グループに指定されたセル群と隣り合う２つのセルの内、セル電圧が高い方のセルを同じグループに指定した後、ステップＳ５０２に戻る。また、ステップＳ５０３による判別の結果、累計セル電圧が１４Ｖ以上の場合はステップＳ５０６に進む。ステップＳ５０６で、制御部５２１は、グループに指定されたセル群内の両端の２つのセルの内、セル電圧が低い方のセルをグループから指定解除した後、ステップＳ５０２に戻る。
If the result of determination in step S502 is that the cumulative cell voltage is 9 V or less, processing proceeds to step S505. In step S505, the
なお、上記説明したグループ設定では、１グループ中のセル数は少ない方が望ましい。例えば、図１５に示すセル電圧が３．０Ｖの場合、グループに指定するセル数は３個でも４個でも良い。このような場合、制御部５２１は、３個のセルをグループに指定する。グループに指定されたセルの数が少ないとセル電圧の均等化速度を上げることができる。
In the group setting described above, it is desirable that the number of cells in one group is small. For example, when the cell voltage shown in FIG. 15 is 3.0 V, the number of cells specified for the group may be three or four. In such a case, the
また、制御部５２１は、セル電圧のバラツキ（最大セル電圧と最小セル電圧との差）に応じて、グループに指定するセル数を選択しても良い。すなわち、制御部５２１は、バラツキ幅が小さいときは多くのセルをグループに指定し、バラツキ幅が大きいときは少ないセルをグループに指定する。例えば、図１５に示すセル電圧が３．０Ｖの場合、グループに指定するセル数は３個でも４個でも良い。このような場合、制御部５２１は、セル電圧のバラツキ幅としきい値とを比較して、バラツキ幅がしきい値未満のときは４個のセルをグループに指定し、バラツキ幅がしきい値以上のときは３個のセルをグループに指定する。
Further, the
以下、図１６を参照して説明したフローに基づくグループ設定を、図１７に示したセル電圧の蓄電器に対して行った場合について説明する。制御部５２１は、セル電圧が最も高いセル５をグループにまず指定した後、セル５のセル電圧が９Ｖより大きいかを判別する。セル５のセル電圧が９Ｖ以下の場合、制御部５２１は、セル５と隣り合う２つのセル４，６の内、セル電圧が高い方のセル６をグループに指定する。次に、制御部５２１は、セル５，６のセル電圧の累計が９Ｖより大きいかを判別する。セル５，６の累計セル電圧が９Ｖ以下の場合、制御部５２１は、セル群（セル５，６）と隣り合う２つのセル４，７の内、セル電圧が高い方のセル７をグループに指定する。
Hereinafter, a case where the group setting based on the flow described with reference to FIG. 16 is performed on the cell voltage storage device illustrated in FIG. 17 will be described. The
次に、制御部５２１は、セル５〜７の累計セル電圧が９Ｖより大きいかを判別する。セル５〜７の累計セル電圧が９Ｖより大きい場合、制御部５２１は、セル５〜７の累計セル電圧が１４Ｖ未満かを判別する。セル５〜７の累計セル電圧が１４Ｖ未満の場合、セル５〜７を一グループに設定し、制御部５２１は、セル６〜７から電動モータ５０９への放電経路が形成されるよう、放電スイッチ部５１１のスイッチをオンオフ制御する。
Next, the
仮に、セル４〜７が一グループとして設定されている状態で、セル４〜７の累計セル電圧が１４Ｖ以上の場合、制御部５２１は、一グループに指定されているセル４〜７の両端の２つのセル４，７の内、セル電圧が低い方のセル４をグループから指定解除する。
If the
次に、第６の実施形態の制御部５２１による別グループ設定について、図１８及び図１９を参照して説明する。図１８は、第６の実施形態の蓄電器５００が有する制御部５２１による別グループ設定を示すフローチャートである。また、図１９は、第６の実施形態の蓄電器５００に含まれる各セルのセル電圧の一例を示す図である。図１９に示す例では、蓄電器５００は１０個のセルを有する。なお、図１６を参照して説明したグループ設定によって、図１９に示す蓄電器５００内のセル５〜７がグループＡとして設定された状態から説明する。
Next, another group setting by the
図１８に示すように、ステップＳ５１０で、制御部５２１は、グループＡ内でセル電圧、すなわちＳＯＣが最も高いセル（セル５）を特定する。次に、ステップＳ５１１で、制御部５２１は、グループＡとは別のグループＢを設定し、前記セル電圧が最も高いセルをこのグループＢに指定する。次に、ステップＳ５１２で、制御部５２１は、グループＢに指定されたセルのセル電圧の累計が９Ｖより大きいかを判別する。累計セル電圧が９Ｖより大きい場合、ステップＳ５１３に進み、制御部５２１は、当該累計セル電圧が１４Ｖ未満かを判別する。累計セル電圧が１４Ｖ未満の場合、グループＢの設定を終了する。
As shown in FIG. 18, in step S510, the
ステップＳ５１２による判別の結果、グループＢの累計セル電圧が９Ｖ以下の場合はステップＳ５１４に進む。ステップＳ５１４で、制御部５２１は、グループＢに指定されたセル群と隣り合う、グループＡに指定されていないセルをグループＢに指定した後、ステップＳ５１２に戻る。また、ステップＳ５１３による判別の結果、グループＢの累計セル電圧が１４Ｖ以上の場合はステップＳ５１５に進む。ステップＳ５１５で、制御部５２１は、グループＢに指定されたセルの中で最後に指定されたセルをグループＢから指定解除した後、ステップＳ５１２に戻る。
As a result of the determination in step S512, if the accumulated cell voltage of group B is 9 V or less, the process proceeds to step S514. In step S514, the
以下、図１８を参照して説明したフローに基づく別グループ設定を、図１９に示したセル電圧の蓄電器に対して行った場合について説明する。制御部５２１は、グループＡ内のセル電圧が最も高いセル５を特定し、このセル５をグループＢに指定する。次に、制御部５２１は、セル５のセル電圧が９Ｖより大きいかを判別する。セル５のセル電圧が９Ｖ以下の場合、制御部５２１は、セル５と隣り合う、グループＡに指定されていないセル４をグループＢに指定する。次に、制御部５２１は、セル５，４のセル電圧の累計が９Ｖより大きいかを判別する。セル５，４の累計セル電圧が９Ｖ以下の場合、制御部５２１は、グループＢのセル群（セル５，４）と隣り合う、グループＡに指定されていないセル３をグループＢに指定する。
Hereinafter, a case will be described in which another group setting based on the flow described with reference to FIG. 18 is performed on the cell voltage accumulator illustrated in FIG. The
次に、制御部５２１は、セル５，４，３の累計セル電圧が９Ｖより大きいかを判別する。セル５，４，３の累計セル電圧が９Ｖより大きい場合、制御部５２１は、セル５，４，３の累計セル電圧が１４Ｖ未満かを判別する。セル５，４，３の累計セル電圧が１４Ｖ未満の場合、セル５，４，３をグループＡとは別のグループＢに設定する。セル５，４，３の累計セル電圧が１４Ｖ以上の場合、制御部５２１は、グループＢに指定されているセル５，４，３の中で最後に指定されたセル３をグループＢから指定解除する。
Next, the
次に、第６の実施形態の制御部５２１によるグループ選択について、図１９を参照して説明する。制御部５２１は、図１６及び図１８に示したフローによって設定されたグループＡ，Ｂ中の各最小セル電圧のセルを特定する。図１９に示した例では、グループＡ中の最小セル電圧のセルはセル７、グループＢ中の最小セル電圧のセルはセル４である。制御部５２１は、蓄電器５００に含まれるセルの中でセル電圧が最も低いセルが指定されたグループは選択しない。図１９に示した例では、蓄電器５００に含まれるセルの中でセル電圧が最も低いセルがセル４であるため、制御部５２１は、グループＢを選択せずに、グループＡを選択する。
Next, group selection by the
次に、第６の実施形態の制御部５２１による第１のグループ切替について、図２０及び図２１を参照して説明する。図２０は、第６の実施形態の蓄電器５００が有する制御部５２１による第１のグループ切替を示すフローチャートである。また、図２１は、第６の実施形態の蓄電器５００に含まれる各セルのセル電圧の一例を示す図である。図２１に示す例では、蓄電器５００は１０個のセルを有する。なお、図２１に示す蓄電器５００内のセル４〜７（グループＡ）から電動モータ５０９への放電経路が形成されている状態から説明する。
Next, the first group switching by the
図２０に示すように、ステップＳ５２０で、制御部５２１は、電圧検知部Ｓ１〜Ｓ１０から得られた各セルのセル電圧を監視する。セル４〜７からの放電によって、各セルのセル電圧は大小関係を保ったまま降下する。ステップＳ５２１で、制御部５２１は、グループＡに指定されたセル４〜７の中でセル電圧が最も高いセル５のセル電圧と、蓄電器５００に含まれるセルの中でセル電圧が２番目に高いセル２のセル電圧とを比較する。次に、ステップＳ５２２で、制御部５２１は、セル５のセル電圧がセル２のセル電圧以上かを判別する。グループＡに指定されたセル４〜７からの放電によってセル５のセル電圧がセル２のセル電圧よりも低くなった時点で、制御部５２１は、図１６を参照して説明したグループ設定を再び行う（ステップＳ５２３）。その結果、図２１に示すグループＣが設定された後、ステップＳ５２４で、制御部５２１は、グループＡに指定されたセルから電動モータ５０９への経路を開き、グループＣに指定されたセルから電動モータ５０９への経路を閉じるよう、放電スイッチ部５１１のスイッチをオンオフ制御する。
As shown in FIG. 20, in step S520, the
なお、上記ステップＳ５２２では、セル５のセル電圧がセル２のセル電圧以上かを判別し、セル５のセル電圧がセル２のセル電圧よりも低くなった時点で別のグループに切り替えているが、グループの切替にヒステリシスを設けても良い。すなわち、セル５のセル電圧がセル２のセル電圧未満となったすぐの時点では別のグループに切り替えず、セル２のセル電圧からオーバーシュート値を差し引いた値未満となった時点で別のグループに切り替える。このため、オーバーシュート値が大きければグループ切替の回数が減るため制御はスムーズとなり、オーバーシュート値が小さければ細かなグループ切替による残容量均等化を行うことができる。
In step S522, it is determined whether the cell voltage of the
上記説明した第１のグループ切替では、グループに指定されたセルの中で最も高いセル電圧と、蓄電器５００に含まれるセルの中で２番目に高いセル電圧とを比較しているが、第２のグループ切替として、グループに指定されたセルの中で最も低いセル電圧と、蓄電器５００に含まれるセルの中で最も低いセル電圧とを比較した結果に応じてグループを切り替えても良い。
In the first group switching described above, the highest cell voltage among the cells specified in the group is compared with the second highest cell voltage among the cells included in the
以下、第６の実施形態の制御部５２１による第２のグループ切替について、図２２及び図２３を参照して説明する。図２２は、第６の実施形態の蓄電器５００が有する制御部５２１による第２のグループ切替を示すフローチャートである。また、図２３は、第６の実施形態の蓄電器５００に含まれる各セルのセル電圧の一例を示す図である。図２３に示す例では、蓄電器５００は１０個のセルを有する。なお、図２３に示す蓄電器５００内のセル４〜７（グループＡ）から電動モータ５０９への放電経路が形成されている状態から説明する。
Hereinafter, the second group switching performed by the
図２２に示すように、ステップＳ５３０で、制御部５２１は、電圧検知部Ｓ１〜Ｓ１０から得られた各セルのセル電圧を監視する。セル４〜７からの放電によって、各セルのセル電圧は大小関係を保ったまま降下する。ステップＳ５３１で、制御部５２１は、グループＡに指定されたセル４〜７の中でセル電圧が最も低いセル７のセル電圧と、蓄電器５００に含まれるセルの中でセル電圧が最も低いセル８のセル電圧とを比較する。次に、ステップＳ５３２で、制御部５２１は、セル７のセル電圧がセル８のセル電圧以下かを判別する。グループＡに指定されたセル４〜７からの放電によってセル７のセル電圧がセル８のセル電圧と同等となった時点で、制御部５２１は、図１６を参照して説明したグループ設定を再び行う（ステップＳ５３３）。その結果、図２３に示すグループＢが設定された後、ステップＳ５３４で、制御部５２１は、グループＡに指定されたセルから電動モータ５０９への経路を開き、グループＢに指定されたセルから電動モータ５０９への経路を閉じるよう、放電スイッチ部５１１のスイッチをオンオフ制御する。
As shown in FIG. 22, in step S530, the
第２のグループ切替を行うことによって、蓄電器５００に含まれるセルの中で最も低いセル電圧よりも低いセル電圧のセルが発生してしまうことを防止できる。
By performing the second group switching, it is possible to prevent the generation of a cell having a cell voltage lower than the lowest cell voltage among the cells included in the
以上説明した制御部５２１によるオンオフ制御は、後述する機能を備えても良い。
The on / off control by the
＜負荷の電力要求に応じたセル数の増減＞
本実施形態では、蓄電器５００から放電される電力を消費する回転型誘導性負荷として冷却ファン用の電動モータ５０９を例に説明したが、上述のように、冷却ファン用の電動モータ５０９に限らず、冷却ポンプ用の電動モータや空気清浄機の送風用電動モータ、又は熱線やランプ等の能力可変型負荷に給電する負荷駆動用給電回路等の補機であっても良い。但し、補機によって必要とする電力は異なるため、制御部５２１は、必要とされている電力に応じて、図１６に示したフローチャート中のステップＳ５０２，Ｓ５０３で用いられるしきい値及び図１８に示したフローチャート中のステップＳ５１２，Ｓ５１３で用いられるしきい値を変更する。
<Increase / decrease number of cells according to load power requirements>
In the present embodiment, the cooling fan
例えば、電動モータ５０９は８〜１４Ｖの駆動電圧を必要とするため、グループの累計セル電圧が８〜１４Ｖの範囲内となるよう設定されるが、１１〜１７Ｖの駆動電圧を必要とする補機を駆動する際、制御部５２１は、累計セル電圧が１１〜１７Ｖの範囲内となるようグループに指定するセルを選択する。また、制御部５２１は、電動モータ５０９によって駆動された冷却ファンで発生した風量に応じてしきい値を変更しても良い。
For example, since the
図２４は、蓄電器５００に含まれる各セルのセル電圧の一例及びグループＡ〜Ｄを示す図である。制御部５２１は、負荷によって必要とされる電力に応じて、グループＡ，Ｃ，Ｄの中から１つを選択する。グループＢにはセル電圧が最小のセルが指定されているため、グループの選択対象からは外される。
FIG. 24 is a diagram illustrating an example of cell voltages and groups A to D of each cell included in the
＜セル電圧低下に伴うセルの追加＞
上記放電を行ったセルのセル電圧は低下する。セル電圧が低下すると負荷への供給電力が低下するため、負荷によって必要とされる電力を供給できない事態が生じ得る。このため、セル電圧が低下した際には、放電を行っているグループにセルを追加して当該セルからも放電することによって、負荷に供給する電力を確保する。追加するセルは、グループに指定されたセル群と隣り合う２つのセルの内、セル電圧が高い方のセルである。
<Addition of cells due to cell voltage drop>
The cell voltage of the cell that has performed the above discharge decreases. When the cell voltage decreases, the power supplied to the load decreases, so that a situation where the power required by the load cannot be supplied may occur. For this reason, when the cell voltage decreases, a cell is added to the discharging group and discharged from the cell, thereby securing power to be supplied to the load. The cell to be added is a cell having a higher cell voltage among the two cells adjacent to the cell group designated as the group.
図２５は、蓄電器５００に含まれる各セルのセル電圧の一例を示す図である。図２５に示すように、グループＣに指定されたセル４〜７から放電された電力が、例えば、１０〜１５Ｖの駆動電圧を必要とする負荷に供給される。図２５（ａ）に示したセル４〜７の累計セル電圧が１３．７Ｖの状態から、放電によってセル電圧が低下して、当該累計セル電圧が１１．３Ｖとなったとき、制御部５２１は、セル４〜７と隣り合う２つのセル３，８の内、セル電圧が高い方のセル３をグループＣに追加する。セル３のセル電圧が２．８Ｖのとき、セル３〜７の累計セル電圧は１４．１Ｖとなるため、負荷に十分な電力供給可能な状態を維持することができる。
FIG. 25 is a diagram illustrating an example of the cell voltage of each cell included in the
以上説明したように、本実施形態の蓄電器５００によれば、制御部５２１による放電スイッチ部５１１のスイッチのオンオフ制御によってセルから放電される電力が、電動モータ５０９の駆動のために利用される。このように、従来は抵抗で熱変換されていた電力が有効利用される。また、従来は電動モータ５０９への電力がバッテリ１７から供給されていたが、本実施形態ではセルから放電された電力が電動モータ５０９に供給される。このため、バッテリ１７からの電力消費を低減できる。上述したようにバッテリ１７には、蓄電器５００からＤＣ−ＤＣコンバータ１５によって降圧されてチャージされ、ＤＣ−ＤＣコンバータ１５で電力損失が生じる。このため、バッテリ１７からの電力消費の低減は、蓄電器５００からの電力消費の低減を間接的に実現できる。
As described above, according to the
また、セルからの放電電力が抵抗で熱変換される速度と電動モータ５０９で消費される速度を比較すると、電動モータ５０９で消費される速度の方が圧倒的に速い。したがって、従来と比べて放電時間を短縮できる。さらに、セルからの放電電力が抵抗で熱変換されるときの発熱量と電動モータ５０９で消費されるときに発熱量を比較すると、電動モータ５０９で消費される発熱量の方が圧倒的に小さい。したがって、従来は必要であった高いレベルの熱対策を行う必要がなく、放電スイッチ部５１１、電圧検知部Ｓ１〜Ｓｎ及び制御部５２１によって構成される集積回路に与える影響も小さい。
Further, comparing the speed at which the discharge power from the cell is converted into heat by the resistance and the speed consumed by the
なお、図３０に示した蓄電器５００と本実施形態の蓄電器を比較すると、スイッチの数は本実施形態の方が多いが、放電スイッチ部５１１は集積回路によって実現されていることと、本実施形態の蓄電器には抵抗が設けられないため、スイッチ数の増加が蓄電器のコストに与える影響はほとんどない。むしろ、抵抗を含まないために低コスト化を実現できる。
When comparing the
（第７の実施形態）
第６の実施形態では、制御部５２１によるスイッチＳＷ１〜ＳＷ２ｎのオンオフ制御によって、連続した少なくとも１つのセルから回転型誘導性負荷である冷却ファン用の電動モータ５０９への放電経路が形成されているが、第７の実施形態では、蓄電器５００に搭載されたセルの中でセル電圧が最も高い１つのセルから電動モータ５０９への放電経路が形成される。第７の実施形態の蓄電器、電気駆動系の一部及び補機の関係は、図１２に示した第６の実施形態のそれと略同様であるが、第７の実施形態の蓄電器が有する制御部は、第６の実施形態の制御部５２１と異なるスイッチＳＷ１〜ＳＷ２ｎのオンオフ制御を行う。
(Seventh embodiment)
In the sixth embodiment, a discharge path from at least one continuous cell to the
以下、第７の実施形態の制御部による放電制御について、図２６及び図２７を参照して説明する。図２６は、第７の実施形態の蓄電器が有する制御部による放電制御を示すフローチャートである。図２７は、第７の実施形態の蓄電器に含まれる各セルのセル電圧の一例を示す図である。図２７に示す例では、蓄電器は１０個のセルを有する。 Hereinafter, the discharge control by the control part of 7th Embodiment is demonstrated with reference to FIG.26 and FIG.27. FIG. 26 is a flowchart illustrating the discharge control by the control unit included in the battery of the seventh embodiment. FIG. 27 is a diagram illustrating an example of a cell voltage of each cell included in the capacitor of the seventh embodiment. In the example shown in FIG. 27, the battery has 10 cells.
図２６に示すように、ステップＳ５４０で、制御部は、電圧検知部Ｓ１〜Ｓｎから得られた各セルのセル電圧に基づいて、蓄電器５００に搭載されたセルのセル電圧にバラツキがあるかを判別する。セル電圧にバラツキがある場合はステップＳ５４１に進み、制御部は、蓄電器に搭載されたセルの中でセル電圧、すなわちＳＯＣが最も高いセルを特定する。次に、ステップＳ５４２で、制御部は、ステップＳ５４１で特定したセル電圧が最も高いセルから電動モータ５０９への放電経路が形成されるよう、放電スイッチ部５１１のスイッチをオンオフ制御する。
As shown in FIG. 26, in step S540, the control unit determines whether there is a variation in the cell voltage of the cell mounted on the
当該放電経路が形成されると、ステップＳ５４１で特定されたセルから電動モータ５０９に放電されるため、当該セルのセル電圧が下がる。次に、ステップＳ５４３で、制御部は、ステップＳ５４１で特定されたセルのセル電圧が、蓄電器５００に搭載されたセルの中でセル電圧が最も低いセルのセル電圧に等しいかを判別する。ステップＳ５４１で特定されたセルのセル電圧が低下して最小セル電圧に等しくなったとき、ステップＳ５４０に戻る。
When the discharge path is formed, the cell specified in step S541 is discharged to the
以下、図２６を参照して説明したフローに基づく放電制御を、図２７に示したセル電圧の蓄電器に対して行った場合について説明する。まず、蓄電器に搭載されたセルのセル電圧が、図２７（ａ）に示すバラツキのない状態から図２７（ｂ）に示すバラツキのある状態になったとき、制御部は、セル電圧が最も高いセル５から電動モータ５０９への放電経路が形成されるよう、放電スイッチ部５１１のスイッチをオンオフ制御する。セル５から電動モータ５０９への放電経路が形成されると、図２７（ｃ）に示すようにセル５のセル電圧が下がる。
Hereinafter, the case where the discharge control based on the flow described with reference to FIG. 26 is performed on the battery having the cell voltage shown in FIG. 27 will be described. First, when the cell voltage of the cell mounted on the capacitor is changed from the state shown in FIG. 27A to the state shown in FIG. 27B, the control unit has the highest cell voltage. The switch of the
図２７（ｄ）に示すように、セル５のセル電圧が蓄電器の中でセル電圧が最も低いセル４のセル電圧まで低下すると、制御部は、セル５から電動モータ５０９への放電経路をキャンセルして、この状態においてセル電圧が最も高いセル２から電動モータ５０９への放電経路が形成されるよう、放電スイッチ部５１１のスイッチをオンオフ制御する。セル２から電動モータ５０９への放電経路が形成されると、図２７（ｅ）に示すようにセル２のセル電圧が下がる。制御部は、図２７（ｆ）に示すように、セル２のセル電圧が蓄電器の中で最も低いセル４のセル電圧に低下するまで、この放電経路を維持する。
As shown in FIG. 27 (d), when the cell voltage of the
このように、第７の実施形態の制御部は、上記放電制御を繰り返して、蓄電器に搭載されたセルの各セル電圧が最終的にセル４のセル電圧となって、セル電圧にバラツキがない状態となるまで、各セルから電動モータ５０９への放電経路の切り替え制御を行う。
As described above, the control unit of the seventh embodiment repeats the above discharge control so that each cell voltage of the cell mounted on the capacitor finally becomes the cell voltage of the
（第８の実施形態）
第８の実施形態は、蓄電器５００に搭載されたセルの中でセル電圧が最も高い１つのセルから電動モータ５０９への放電経路を形成する点では第７の実施形態と共通するが、放電経路を切り替えるタイミングが第７の実施形態とでは異なる。すなわち、第７の実施形態では、放電されるセルのセル電圧が、蓄電器の中でセル電圧が最も低いセルのセル電圧となるまで放電するが、第８の実施形態では、放電されるセルのセル電圧が、蓄電器の中でセル電圧が２番目に高いセルのセル電圧から所定電圧を引いた電圧となるまで放電する。
(Eighth embodiment)
The eighth embodiment is common to the seventh embodiment in that a discharge path from one cell having the highest cell voltage among the cells mounted on the
第８の実施形態の蓄電器、電気駆動系の一部及び補機の関係は、図１２に示した第６の実施形態のそれと略同様であるが、第８の実施形態の蓄電器が有する制御部は、上記説明したように、第６の実施形態の制御部５２１及び第７の実施形態の制御部と異なるスイッチＳＷ１〜ＳＷ２ｎのオンオフ制御を行う。
The relationship between the capacitor of the eighth embodiment, a part of the electric drive system and the auxiliary machine is substantially the same as that of the sixth embodiment shown in FIG. 12, but the controller included in the capacitor of the eighth embodiment. As described above, ON / OFF control of the switches SW1 to SW2n different from the
以下、第８の実施形態の制御部による放電制御について、図２８及び図２９を参照して説明する。図２８は、第８の実施形態の蓄電器が有する制御部による放電制御を示すフローチャートである。図２９は、第８の実施形態の蓄電器に含まれる各セルのセル電圧の一例を示す図である。図２９に示す例では、蓄電器は１０個のセルを有する。 Hereinafter, the discharge control by the control part of 8th Embodiment is demonstrated with reference to FIG.28 and FIG.29. FIG. 28 is a flowchart illustrating the discharge control by the control unit included in the battery of the eighth embodiment. FIG. 29 is a diagram illustrating an example of the cell voltage of each cell included in the capacitor of the eighth embodiment. In the example shown in FIG. 29, the battery has 10 cells.
図２８に示すように、ステップＳ５５０で、制御部は、電圧検知部Ｓ１〜Ｓｎから得られた各セルのセル電圧に基づいて、蓄電器５００に搭載されたセルのセル電圧にバラツキがあるかを判別する。セル電圧にバラツキがある場合はステップＳ５５１に進み、制御部は、蓄電器に搭載されたセルの中でセル電圧、すなわちＳＯＣが最も高いセルを特定する。次に、ステップＳ５５２で、制御部は、蓄電器に搭載されたセルの中でセル電圧が２番目に高いセルを特定する。次に、ステップＳ５５３で、制御部は、ステップＳ５５１で特定したセル電圧が最も高いセルから電動モータ５０９への放電経路が形成されるよう、放電スイッチ部５１１のスイッチをオンオフ制御する。
As shown in FIG. 28, in step S550, the control unit determines whether there is a variation in the cell voltage of the cell mounted on the
当該放電経路が形成されると、ステップＳ５５１で特定されたセルから電動モータ５０９に放電されるため、当該セルのセル電圧が下がる。次に、ステップＳ５５４で、制御部は、ステップＳ５５１で特定されたセルのセル電圧が、ステップＳ５５２で特定されたセルのセル電圧から所定電圧を引いた電圧（以下「基準電圧」という。）に等しいかを判別する。ステップＳ５５１で特定されたセルのセル電圧が低下して基準電圧に等しくなったとき、ステップＳ５５０に戻る。
When the discharge path is formed, the cell specified in step S551 is discharged to the
以下、図２８を参照して説明したフローに基づく放電制御を、図２９に示したセル電圧の蓄電器に対して行った場合について説明する。まず、蓄電器に搭載されたセルのセル電圧が、バラツキのない状態から図２９（ａ）に示すバラツキのある状態になったとき、制御部は、セル電圧が最も高いセル５から電動モータ５０９への放電経路が形成されるよう、放電スイッチ部５１１のスイッチをオンオフ制御する。セル５から電動モータ５０９への放電経路が形成されると、図２９（ａ）に示すようにセル５のセル電圧が下がる。
Hereinafter, a case will be described in which the discharge control based on the flow described with reference to FIG. 28 is performed on the battery having the cell voltage shown in FIG. First, when the cell voltage of the cell mounted on the capacitor is changed from the state without variation to the state shown in FIG. 29A, the control unit shifts from the
セル５のセル電圧が、図２９（ｂ）に示すように蓄電器の中でセル電圧が２番目に高いセル２のセル電圧まで低下し、さらに、図２９（ｃ）に示すようにセル２のセル電圧から所定電圧Ｖｒを引いた基準電圧まで低下すると、制御部は、セル５から電動モータ５０９への放電経路をキャンセルして、この状態においてセル電圧が最も高いセル２から電動モータ５０９への放電経路が形成されるよう、放電スイッチ部５１１のスイッチをオンオフ制御する。
The cell voltage of the
セル２から電動モータ５０９への放電経路が形成されると、セル２のセル電圧が下がる。制御部は、図２９（ｅ）に示すように蓄電器の中でセル電圧が２番目に高いセル３及び５のセル電圧まで低下し、さらに、図２９（ｆ）に示すようにセル３及び５のセル電圧から所定電圧Ｖｒを引いた基準電圧に低下するまで、この放電経路を維持する。
When the discharge path from the
このように、第８の実施形態の制御部は、上記説明した放電制御を繰り返して、蓄電器に搭載されたセルの各セル電圧が最終的にセル４のセル電圧となって、セル電圧にバラツキがない状態となるまで、各セルから電動モータ５０９への放電経路の切り替え制御を行う。
As described above, the control unit of the eighth embodiment repeats the above-described discharge control, so that each cell voltage of the cell mounted on the capacitor finally becomes the cell voltage of the
１１ インバータ
１３ モータ
１５ ＤＣ−ＤＣコンバータ
１７ バッテリ
１９ 冷却ファン用電動モータ
１００ 蓄電器
１１１ 充電スイッチ部
１２１ 制御部
１５０ 太陽電池
Ｃ１〜Ｃｎ リチウムイオン電池セル
Ｓ１〜Ｓｎ 電圧検知部
ＳＷ１〜ＳＷ２ｎ スイッチ
２０１ 予備バッテリ
２０３，３０３Ａ，３０３Ｂ スイッチ部
２０３Ａ，２０３Ｂ スイッチ
２０５ 出力電圧検知部
２０７ 経路制御部
３０１ ＤＣ−ＤＣコンバータ
４０１ 抵抗
DESCRIPTION OF
Claims (11)
前記複数の蓄電セルの各セル電圧を検知するセル電圧検知部と、
前記複数の蓄電セルの間にそれぞれ接続された複数のスイッチから構成されるスイッチ群と、
前記セル電圧検知部による検知結果に基づいて、前記蓄電器が有する前記複数の蓄電セルの中でセル電圧が最も低い蓄電セルを特定し、前記スイッチ群の各スイッチを個別にオンオフ制御して、前記太陽電池から前記特定した蓄電セルへの充電経路を形成する充電制御部と、
を備えたことを特徴とする充電制御装置。 A charge control device that supplies power obtained by a solar battery to a battery having a plurality of power storage cells connected in series, and charges any of the plurality of power storage cells,
A cell voltage detector for detecting each cell voltage of the plurality of storage cells;
A switch group comprising a plurality of switches respectively connected between the plurality of storage cells;
Based on the detection result by the cell voltage detector, the storage cell having the lowest cell voltage among the plurality of storage cells included in the storage battery is specified, and each switch of the switch group is individually controlled on and off, A charge control unit that forms a charging path from the solar battery to the identified storage cell;
A charge control device comprising:
前記蓄電セルはリチウムイオン電池セルであることを特徴とする充電制御装置。 The charge control device according to claim 1,
The charge control device, wherein the storage cell is a lithium ion battery cell.
前記スイッチ群は、
前記太陽電池のマイナス側出力端子に接続された複数の第１のスイッチから構成される第１のスイッチ群と、
前記太陽電池のプラス側出力端子に接続された複数の第２のスイッチから構成される第２のスイッチ群と、を有し、
前記充電制御部は、前記第１のスイッチ群内のいずれか１つの第１のスイッチ及び前記第２のスイッチ群内のいずれか１つの第２のスイッチをオンして、前記太陽電池から前記複数の蓄電セルの中でセル電圧が最も低い蓄電セルへの充電経路を形成することを特徴とする充電制御装置。 The charge control device according to claim 1,
The switch group includes:
A first switch group composed of a plurality of first switches connected to the negative output terminal of the solar cell;
A second switch group composed of a plurality of second switches connected to the positive output terminal of the solar cell,
The charge control unit turns on any one of the first switches in the first switch group and any one second switch in the second switch group, so that the plurality of the switches from the solar cell. A charging control device is characterized in that a charging path to a power storage cell having the lowest cell voltage among the power storage cells is formed.
前記充電制御部は、前記セル電圧が最も低い蓄電セルへの充電の結果、当該蓄電セルのセル電圧が、前記蓄電器が有する前記複数の蓄電セルの中でセル電圧が最も高い蓄電セルのセル電圧に等しくなったとき、前記充電経路を切り替えることを特徴とする充電制御装置。 The charge control device according to claim 1,
As a result of charging the storage cell having the lowest cell voltage, the charge control unit is configured such that the cell voltage of the storage cell has the highest cell voltage among the plurality of storage cells of the capacitor. The charge control device is characterized in that the charge path is switched when it becomes equal to.
前記充電制御部は、
前記セル電圧検知部による検知結果に基づいて、前記蓄電器が有する前記複数の蓄電セルのセル電圧の平均値を算出し、
前記セル電圧が最も低い蓄電セルへの充電の結果、当該蓄電セルのセル電圧が、前記蓄電器が有する前記複数の蓄電セルのセル電圧の平均値に等しくなったとき、前記充電経路を切り替えることを特徴とする充電制御装置。 The charge control device according to claim 1,
The charge controller is
Based on the detection result by the cell voltage detection unit, the average value of the cell voltage of the plurality of storage cells that the capacitor has,
As a result of charging the storage cell having the lowest cell voltage, when the cell voltage of the storage cell becomes equal to the average value of the cell voltages of the plurality of storage cells included in the storage device, the charging path is switched. A charge control device.
前記充電制御部は、前記充電経路を切り替える際、前記スイッチ群が有する全てのスイッチをオフ状態とした後に、新たな充電経路を形成することを特徴とする充電制御装置。 The charge control device according to claim 4 or 5,
The charge control unit, when switching the charging path, forms a new charging path after turning off all the switches of the switch group.
電力を蓄積する予備蓄電器と、
前記複数の蓄電セルの中でセル電圧が最も低い蓄電セルへの充電経路として、前記太陽電池からの経路及び前記予備蓄電器からの経路のいずれか一方に切り替える第１のスイッチ部と、
前記太陽電池の出力電圧に応じて前記第１のスイッチ部を制御する経路制御部と、
を備えたことを特徴とする充電制御装置。 The charge control device according to claim 1,
A reserve battery for storing power;
As a charging path to a storage cell having the lowest cell voltage among the plurality of storage cells, a first switch unit that switches to one of a path from the solar battery and a path from the standby capacitor;
A path control unit that controls the first switch unit according to the output voltage of the solar cell;
A charge control device comprising:
前記太陽電池から前記予備蓄電器への充電経路を開閉する第２のスイッチ部を備え、
前記予備蓄電器には、前記第２のスイッチ部が閉状態のとき、前記太陽電池で得られた電力が蓄電され、
前記経路制御部は、前記複数の蓄電セルのセル電圧のバラツキの有無に応じて、前記スイッチ部を制御することを特徴とする充電制御装置。 The charge control device according to claim 7,
A second switch unit that opens and closes a charging path from the solar cell to the standby capacitor;
When the second switch unit is in the closed state, the reserve battery stores the power obtained by the solar battery,
The path control unit controls the switch unit according to presence or absence of cell voltage variation of the plurality of power storage cells.
前記セル電圧検知部による検知結果に応じて、前記スイッチ群の各スイッチを個別にオンオフ制御し、所望の蓄電セルから負荷への放電経路を形成する放電制御部と、を備え、
前記充電制御部及び前記放電制御部の少なくともいずれか一方が動作することを特徴とするセル電圧均等化装置。 The charge control device according to any one of claims 1 to 8,
According to the detection result by the cell voltage detection unit, each switch of the switch group is individually controlled on and off, and a discharge control unit that forms a discharge path from a desired storage cell to a load, and
A cell voltage equalizing apparatus, wherein at least one of the charge control unit and the discharge control unit operates.
前記充電制御装置が備える前記スイッチ群と同じ構成の、前記放電制御部がオンオフ制御するスイッチ群を備え、
前記充電制御部及び前記放電制御部が同時に動作することを特徴とするセル電圧均等化装置。 The cell voltage equalization apparatus according to claim 9, wherein
The same configuration as the switch group provided in the charge control device, comprising a switch group that the discharge control unit performs on-off control,
The cell voltage equalization apparatus, wherein the charge control unit and the discharge control unit operate simultaneously.
前記太陽電池の出力電圧を検知する出力電圧検知部を備え、
前記太陽電池の出力電圧レベルに応じて前記充電制御部又は前記放電制御部が動作することを特徴とするセル電圧均等化装置。 The cell voltage equalization apparatus according to claim 9, wherein
Comprising an output voltage detector for detecting the output voltage of the solar cell;
The cell voltage equalizing apparatus, wherein the charge control unit or the discharge control unit operates according to an output voltage level of the solar cell.
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