JP2013099159A - 電池均等化装置および方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】バッテリECUは、電池スタックごとに、電池スタックを構成する電池セルの内部抵抗を算出することにより、内部抵抗の最大値および最小値の差が閾値以上である電池スタックを、電池スタック切離し部を制御して電源供給系統から切り離す。各電池スタックに接続されるセルバランス制御部は、切り離された電池スタックに対して、その電池スタックを構成する電池セルの均等化制御を実行する。電流測定部は、各電池スタックを流れる電流を測定する。スタックバランス部(電池スタック抵抗制御部)は、各電池スタックを流れる電流の測定結果に応じて、各電池スタックを流れる電流が等しくなるように、各電池スタックの出力端子に直列に接続される抵抗の抵抗値を制御する。
【選択図】図2
Description
一方、電池スタック内の電池セル間だけでなく、電池スタック間でも電池スタック単位で見た劣化度に差がありそれによって電池スタック単位でみた内部抵抗に差がでてくる。この結果、電池スタック間で電流の環流が発生する。環流が発生すると特定の電池スタックに過電流が流れて、電池スタックの破壊や劣化の進行を生じるおそれがあった。このため、環流を防止する制御が必要となる。
また本発明によれば、電池スタック101を遮断することなく、電池スタック101間の電流の環流を防止することが可能となる。
図1は、本実施形態によるバッテリシステムの構成図である。
図1において、バッテリシステム100は、複数の電池セル112を複数(例えば数十から数百個)直列に接続して構成される電池スタック101を複数(図1の例では#1から#7の7個)並列に接続して構成される車両用組電池である。
各電池スタック101(#1から#7)には、バッテリモニタ・セルバランス部102(#1から#7)が接続される。バッテリモニタ・セルバランス部102は、各電池スタック101内の各電池セル112の両端の電圧を測定し、各電圧値を制御線109を介してバッテリECU105に通知する電圧測定部(ブロック102内の「■」の部分)を備える。また、バッテリモニタ・セルバランス部102は、制御線109を介したバッテリECU105からの制御に基づいて、各電池スタック101内で選択された電池セル112の対について、セル均等化制御を実施するセルバランス部を備える。
バッテリECU105は、制御線108および109を介してスタックバランス部104、バッテリモニタ・セルバランス部102、および電流測定部103を制御する。また、バッテリECU105は、制御線111を介してプラス側電力線107+およびマイナス側電力線107−間の電圧値および電流値を測定等する。さらに、バッテリECU105は、制御線110を介してSMR106を制御し、バッテリシステム100を、プラス電極端子EB+およびマイナス電極端子EB−に接続しまたは切り離す制御を行う。バッテリECU105は、インタフェース端子CAを介して、上位の制御システムと接続される。
電池スタック101(#1、#2等)は、図1の電池セル112が複数接続された構成を有するが、この場合に、電池セル112をいくつかのグループでまとめた電池ブロック201(#1−1と#1−2、または#2−1と#2−2等)として構成されてもよい。図2の例では、1つの電池スタック101は、2つの電池ブロックから構成されている。そして、各電池ブロック201内で、電池セルが直列に接続されている。また、2番目以降の電池ブロック201(#1−2、#2−2等)は、スイッチ202(#1−2、#2−2等)によって他の電池ブロック201から切り離されて、各電池ブロック201ごとにセル均等化制御が実施されるように構成されてもよい。さらに、電池ブロック201間でセル均等化制御が実施されるように構成されてもよい。
まず、バッテリECU105は、セル均等化制御を実施中の電池スタック101があるか否かを判定し、なくなるまで待機状態となる(ステップS301)。
バッテリECU105は、選択した電池スタック101に接続されている図1のバッテリモニタ・セルバランス部102から制御線109を介して、その電池スタック101内の各電池セル112の電圧、電流、温度を読み取る(ステップS303)。
バッテリECU105は、内部抵抗差が閾値よりも小さいと判定した場合には、現在選択している電池スタック101については、セル均等化制御は実行する必要はないと判定し、ステップS308に移行する。
他に処理すべき電池スタック101が存在しなければ、今回のタイミングでのセル均等化制御の処理を終了する。
101 電池スタック
102 バッテリモニタ・セルバランス部
103 電流測定部
104 スタックバランス部
105 バッテリECU(エンジンコントロールユニット)
106 システムメインリレー(SMR)
107+ プラス側電力線
107− マイナス側電力線
108、109、110、111 制御線
112 電池セル
201 電池ブロック
202 スイッチ
203 電池スタック切離し部
204 抵抗スイッチ部
205 差動アンプ
206 A/D変換器
Claims (12)
- 複数の電池セルを複数直列接続して構成される電池スタックを複数並列に接続して構成される車両用組電池における電池均等化装置であって、
前記電池スタックごとに、該電池スタックを構成する前記電池セルの内部抵抗を算出することにより、該内部抵抗の最大値および最小値の差が閾値以上である電池スタックを電源供給系統から切り離す電池スタック切離し部と、
該切り離された電池スタックに対して、該電池スタックを構成する前記電池セルの均等化制御を実行するセルバランス制御部と、
を備えることを特徴とする電池均等化装置。 - 前記複数並列に接続される電池スタックは、車両に必要な電力容量に必要な並列数よりも冗長な並列数を備える、
ことを特徴とする請求項1に記載の電池均等化装置。 - 前記電池スタックごとに、該電池スタックを構成する前記電池セルの電圧、電流、および温度を測定することにより、該電池セルの内部抵抗を算出する、
ことを特徴とする請求項1または2のいずれかに記載の電池均等化装置。 - 複数の電池セルを複数直列接続して構成される電池スタックを複数並列に接続して構成される車両用組電池における電池均等化装置であって、
前記各電池スタックを流れる電流を測定する電流測定部と、
前記各電池スタックを流れる電流の測定結果に応じて、前記各電池スタックを流れる電流が等しくなるように、前記各電池スタックの出力端子に直列に接続される抵抗の抵抗値を制御する電池スタック抵抗制御部と、
を備えることを特徴とする電池均等化装置。 - 前記電池スタック抵抗制御部は、
抵抗値が異なる複数の抵抗と、
前記各電池スタックを流れる電流の測定結果に応じて、前記各電池スタックを流れる電流が等しくなるように、前記複数の抵抗から1つを選択的に前記各電池スタックの出力端子に直列に接続させる抵抗スイッチ部と、
を備えることを特徴とする請求項4に記載の電池均等化装置。 - 複数の電池セルを複数直列接続して構成される電池スタックを複数並列に接続して構成される車両用組電池における電池均等化装置であって、
前記電池スタックごとに、該電池スタックを構成する前記電池セルの内部抵抗を算出することにより、該内部抵抗の最大値および最小値の差が閾値以上である電池スタックを電源供給系統から切り離す電池スタック切離し部と、
該切り離された電池スタックに対して、該電池スタックを構成する前記電池セルの均等化制御を実行するセルバランス制御部と、
前記各電池スタックを流れる電流を測定する電流測定部と、
前記各電池スタックを流れる電流の測定結果に応じて、前記各電池スタックを流れる電流が等しくなるように、前記各電池スタックの出力端子に直列に接続される抵抗の抵抗値を制御する電池スタック抵抗制御部と、
を備えることを特徴とする電池均等化装置。 - 複数の電池セルを複数直列接続して構成される電池スタックを複数並列に接続して構成される車両用組電池における電池均等化方法であって、
前記電池スタックごとに、該電池スタックを構成する前記電池セルの内部抵抗を算出することにより、該内部抵抗の最大値および最小値の差が閾値以上である電池スタックを電源供給系統から切り離し、
該切り離された電池スタックに対して、該電池スタックを構成する前記電池セルの均等化制御を実行する、
ことを特徴とする電池均等化方法。 - 前記複数並列に接続される電池スタックは、車両に必要な電力容量に必要な並列数よりも冗長な並列数を備える、
ことを特徴とする請求項7に記載の電池均等化方法。 - 前記電池スタックごとに、該電池スタックを構成する前記電池セルの電圧、電流、および温度を測定することにより、該電池セルの内部抵抗を算出する、
ことを特徴とする請求項7または8のいずれかに記載の電池均等化方法。 - 複数の電池セルを複数直列接続して構成される電池スタックを複数並列に接続して構成される車両用組電池における電池均等化方法であって、
前記各電池スタックを流れる電流を測定し、
前記各電池スタックを流れる電流の測定結果に応じて、前記各電池スタックを流れる電流が等しくなるように、前記各電池スタックの出力端子に直列に接続される抵抗の抵抗値を制御する、
ことを特徴とする電池均等化方法。 - 前記各電池スタックを流れる電流の測定結果に応じて、前記各電池スタックを流れる電流が等しくなるように、抵抗値が異なる複数の抵抗から1つを選択的に前記各電池スタックの出力端子に直列に接続させる、
ことを特徴とする請求項10に記載の電池均等化方法。 - 複数の電池セルを複数直列接続して構成される電池スタックを複数並列に接続して構成される車両用組電池における電池均等化方法であって、
前記電池スタックごとに、該電池スタックを構成する前記電池セルの内部抵抗を算出することにより、該内部抵抗の最大値および最小値の差が閾値以上である電池スタックを電源供給系統から切り離し、
該切り離された電池スタックに対して、該電池スタックを構成する前記電池セルの均等化制御を実行し、
前記各電池スタックを流れる電流を測定し、
前記各電池スタックを流れる電流の測定結果に応じて、前記各電池スタックを流れる電流が等しくなるように、前記各電池スタックの出力端子に直列に接続される抵抗の抵抗値を制御する、
ことを特徴とする電池均等化方法。
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