JP2018161000A - Charge control device and charge control method for battery pack - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、電池パックの充電制御装置および充電制御方法に関する。 The present invention relates to a battery pack charge control device and a charge control method.
電池パックの充電制御装置および充電制御方法の従来技術としては、例えば、特許文献1に開示された充電器を挙げることができる。特許文献1の充電器は、第1電池と第2電池を直列に接続する直列スイッチと、直列スイッチと第1電池との直列接続回路と並列に接続される第1並列スイッチと、直列スイッチと第2電池との直列接続回路に並列に接続される第2並列スイッチとを備えている。制御部が直列スイッチと第1並列スイッチと第2並列スイッチとをオン・オフに制御して電池を充電する。従って、充電器によれば、3つのスイッチを切り換えて、2個の電池を直列に接続して同じ電流で充電し、あるいは、一方の電池のみを選択して充電することができる。
As a conventional technique of the battery pack charge control device and the charge control method, for example, a charger disclosed in
しかしながら、特許文献1に開示された充電器では、直列スイッチに開放故障が生じたり、第1並列スイッチおよび第2並列スイッチのいずれか一方に開放故障や短絡故障が生じたりすると、第1電池および第2電池の直列接続による充電が不可能となる。例えば、第1並列スイッチおよび第2並列スイッチのいずれか一方に開放故障が生じる場合では、第1電池又は第2電池が放電不可能となり、一方の電池が放電不可能になると、直列接続による充電時に放電不可能の電池が直ぐに満充電となり、充電ができなくなる。第1並列スイッチおよび第2並列スイッチのいずれかが短絡故障する場合では、第1電池および第2電池の直列接続が成立しない。直列スイッチに開放故障が生じた場合には、第1電池および第2電池を直列接続により充電することができず、第1電池および第2電池は直列接続により充電できない。
However, in the charger disclosed in
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたもので、本発明の目的は、直列接続素子、第1並列スイッチおよび第2並列スイッチいずれかに異常が生じても、第1電池および第2電池の少なくとも一方を充電可能とする電池パックの充電制御装置および電池パックの充電制御方法の提供にある。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a first battery and a second battery even if an abnormality occurs in any of the series connection element, the first parallel switch, and the second parallel switch. The present invention provides a battery pack charge control device and a battery pack charge control method that can charge at least one of the above.
上記の課題を解決するために、本発明は、第1電池と第2電池とを直列に接続する直列接続素子と、前記第2電池に直列接続され、前記第1電池と前記直列接続素子との直列接続回路と並列接続される第1並列スイッチと、前記第1電池に直列接続され、前記直列接続素子と前記第2電池との直列接続回路と並列接続される第2並列スイッチと、前記第1並列スイッチおよび前記第2並列スイッチを制御するスイッチ制御部と、を備え、前記スイッチ制御部は、充電時に、前記第1並列スイッチおよび前記第2並列スイッチをそれぞれオフに制御し、放電時に、前記第1並列スイッチおよび前記第2並列スイッチをそれぞれオンに制御する電池パックの充電制御装置であって、前記直列接続素子の短絡故障を除く、前記直列接続素子、前記第1並列スイッチおよび前記第2並列スイッチのいずれかに異常が生じたとき、前記スイッチ制御部は、前記第1並列スイッチおよび前記第2並列スイッチのうちオン可能な少なくとも一方をオンに制御して充電することを特徴とする。 In order to solve the above problems, the present invention provides a series connection element that connects a first battery and a second battery in series, a series connection to the second battery, the first battery and the series connection element, A first parallel switch connected in parallel with the series connection circuit, a second parallel switch connected in series with the first battery, and connected in parallel with a series connection circuit of the series connection element and the second battery, A switch control unit that controls the first parallel switch and the second parallel switch, wherein the switch control unit controls the first parallel switch and the second parallel switch to be off at the time of charging, and at the time of discharging. A battery pack charge control device for controlling each of the first parallel switch and the second parallel switch to be ON, wherein the series connection element, the short circuit failure of the series connection element is excluded. When an abnormality occurs in one of the parallel switch and the second parallel switch, the switch control unit charges and turns on at least one of the first parallel switch and the second parallel switch that can be turned on. It is characterized by that.
本発明では、直列接続素子、第1並列スイッチおよび第2並列スイッチのいずれかに異常が生じたとき、第1並列スイッチおよび第2並列スイッチのうちオン可能な少なくとも一方がスイッチ制御装置によりオンに制御される。このため、第1電池および第2電池の少なくとも一方が充電可能に接続されて充電が可能となる。ただし、直列接続素子、第1並列スイッチおよび第2並列スイッチのいずれかの異常は、直列接続素子の短絡故障を除く、直列接続素子の開放短絡、第1並列スイッチおよび第2並列スイッチのいずれかの短絡故障又は開放故障を指す。 In the present invention, when an abnormality occurs in any of the series connection element, the first parallel switch, and the second parallel switch, at least one of the first parallel switch and the second parallel switch that is turned on is turned on by the switch control device. Be controlled. For this reason, at least one of the first battery and the second battery is connected in a chargeable manner, and charging is possible. However, any abnormality of the series connection element, the first parallel switch, and the second parallel switch is any one of the open connection short circuit of the series connection element, the first parallel switch, and the second parallel switch, excluding the short circuit failure of the series connection element. Indicates a short-circuit failure or open-circuit failure.
また、上記の電池パックの充電制御装置において、前記異常は、前記第1並列スイッチおよび前記第2並列スイッチのいずれか一方の開放故障であり、前記スイッチ制御部は、前記第1並列スイッチおよび前記第2並列スイッチのいずれか他方をオンに制御して充電可能な前記第1電池又は前記第2電池に充電する構成としてもよい。
この場合、第1並列スイッチおよび第2並列スイッチのいずれか一方が開放故障しても、第1並列スイッチおよび第2並列スイッチのいずれか他方がオンに制御されるため、第1電池又は第2電池に充電することができる。
In the battery pack charge control device, the abnormality is an open failure of one of the first parallel switch and the second parallel switch, and the switch control unit includes the first parallel switch and the first parallel switch. It is good also as a structure which charges the said 1st battery or said 2nd battery which can be charged by controlling any other of 2nd parallel switch to ON.
In this case, even if one of the first parallel switch and the second parallel switch is open-failed, the other of the first parallel switch and the second parallel switch is controlled to be turned on. The battery can be charged.
また、上記の電池パックの充電制御装置において、前記異常は、前記第1並列スイッチおよび前記第2並列スイッチのいずれか一方の短絡故障であり、前記スイッチ制御部は、前記第1並列スイッチおよび前記第2並列スイッチのいずれか他方をオンに制御して前記第1電池および前記第2電池に充電する構成としてもよい。
この場合、第1並列スイッチおよび第2並列スイッチのいずれか一方が短絡故障しても、第1並列スイッチおよび第2並列スイッチのいずれか他方がオンに制御されるため、第1電池および第2電池は並列接続され、第1電池および第2電池に充電できる。
In the battery pack charge control device, the abnormality is a short-circuit failure of one of the first parallel switch and the second parallel switch, and the switch control unit includes the first parallel switch and the first parallel switch. A configuration may be adopted in which one of the second parallel switches is turned on to charge the first battery and the second battery.
In this case, even if either one of the first parallel switch and the second parallel switch is short-circuited, the other of the first parallel switch and the second parallel switch is controlled to be turned on. The batteries are connected in parallel and can charge the first battery and the second battery.
また、上記の電池パックの充電制御装置において、前記異常は、前記直列接続素子の開放故障であり、前記スイッチ制御部は、前記第1並列スイッチおよび前記第2並列スイッチをオンに制御して前記第1電池および前記第2電池に充電する構成としてもよい。
この場合、回路素子が開放故障しても、第1並列スイッチおよび第2並列スイッチがオンされるため、第1電池および第2電池は並列接続され、第1電池および第2電池に充電できる。
In the battery pack charging control apparatus, the abnormality is an open failure of the series connection element, and the switch control unit controls the first parallel switch and the second parallel switch to turn on, and The first battery and the second battery may be charged.
In this case, since the first parallel switch and the second parallel switch are turned on even if the circuit element has an open failure, the first battery and the second battery are connected in parallel, and the first battery and the second battery can be charged.
また、上記の電池パックの充電制御装置において、前記直列接続素子はダイオードである構成としてもよい。
この場合、第1電池および第2電池が直列接続された状態にて負荷に放電されることはない。また、電池パックが何らかの理由により外部短絡しても、第1電池および第2電池が直列接続された状態で放電される向きに通電されることはない。
In the battery pack charge control device, the series connection element may be a diode.
In this case, the first battery and the second battery are not discharged to the load while being connected in series. Even if the battery pack is externally short-circuited for some reason, the first battery and the second battery are not energized in the direction in which they are discharged in a state of being connected in series.
また、本発明は、第1電池と第2電池とを直列に接続する直列接続素子と、前記第2電池に直列接続され、前記第1電池と前記直列接続素子との直列接続回路と並列接続される第1並列スイッチと、前記第1電池に直列接続され、前記直列接続素子と前記第2電池との直列接続回路と並列接続される第2並列スイッチと、前記第1並列スイッチおよび前記第2並列スイッチを制御するスイッチ制御部と、を備え、前記スイッチ制御部は、充電時に、前記第1並列スイッチおよび前記第2並列スイッチをそれぞれオフに制御し、放電時に、前記第1並列スイッチおよび前記第2並列スイッチをそれぞれオンに制御する電池パックの充電制御方法であって、前記直列接続素子の短絡故障を除く、前記直列接続素子、前記第1並列スイッチおよび前記第2並列スイッチのいずれかに異常が生じたとき、前記スイッチ制御部は、前記第1並列スイッチおよび前記第2並列スイッチのうちオン可能な少なくとも一方をオンに制御して充電することを特徴とする。 Moreover, this invention is connected in series with the serial connection element which connects a 1st battery and a 2nd battery in series, the serial connection to the said 2nd battery, and the said 1st battery and the said serial connection element. A first parallel switch connected in series with the first battery, connected in parallel with a series connection circuit of the series connection element and the second battery, the first parallel switch and the first A switch control unit that controls two parallel switches, wherein the switch control unit controls the first parallel switch and the second parallel switch to be turned off during charging, and the first parallel switch and the second parallel switch during discharging. A battery pack charge control method for controlling each of the second parallel switches to be turned on, wherein the series connection element, the first parallel switch, and the front of the series connection element are excluded. When an abnormality occurs in any one of the second parallel switches, the switch control unit charges and charges at least one of the first parallel switch and the second parallel switch that can be turned on. To do.
本発明では、回路素子、第1並列スイッチおよび第2並列スイッチのいずれかに異常が生じたとき、第1並列スイッチおよび第2並列スイッチのうちオン可能な少なくとも一方がスイッチ制御装置によりオンに制御される。このため、第1電池および第2電池の少なくとも一方が充電可能に接続されて充電が可能となる。 In the present invention, when an abnormality occurs in any one of the circuit element, the first parallel switch, and the second parallel switch, at least one of the first parallel switch and the second parallel switch that is turned on is controlled to be turned on by the switch control device. Is done. For this reason, at least one of the first battery and the second battery is connected in a chargeable manner, and charging is possible.
本発明によれば、回路素子、第1並列スイッチおよび第2並列スイッチいずれかに異常が生じても、第1電池および第2電池の少なくとも一方を充電可能とする電池パックの充電制御装置および電池パックの充電制御方法を提供することができる。 According to the present invention, a battery pack charge control device and a battery that can charge at least one of the first battery and the second battery even if an abnormality occurs in any of the circuit element, the first parallel switch, and the second parallel switch. A charge control method for the pack can be provided.
(第1の実施形態)
以下、第1の実施形態に係る電池パックの充電制御装置(以下、「充電制御装置」と表記する)について図面を参照して説明する。本実施形態に係る充電制御装置が適用された負荷と電池と充電器との接続による回路例について説明する。
(First embodiment)
Hereinafter, a battery pack charge control device (hereinafter referred to as a “charge control device”) according to a first embodiment will be described with reference to the drawings. An example of a circuit by connecting a load, a battery, and a charger to which the charge control device according to the present embodiment is applied will be described.
図1に示す充電制御装置10は、例えば、電動フォークリフト等の車両に搭載されるものであり、電池パック11の充電を制御する。図1に示すように、電池パック11は、第1電池12、第2電池13と、第1並列スイッチ14と、第2並列スイッチ15と、ダイオード16と、電池ECU(Electronic Control Unit)17と、を備えている。
A charge control device 10 shown in FIG. 1 is mounted on a vehicle such as an electric forklift, for example, and controls charging of the
第1電池12および第2電池13は、複数の電池セルが直列接続された組電池であり、電池セルはリチウムイオン二次電池である。第1電池12および第2電池13は互いに並列接続されている。接続点Aは第1電池12および第2電池13の正極側の接続点であり、接続点Bは第1電池12および第2電池13の負極側の接続点である。
The
ダイオード16は第1電池12および第2電池13を直列に接続する直列接続素子に相当する。ダイオード16のアノード側は第1電池12の負極側と接続され、ダイオード16のカソード側は第2電池13の正極側と接続されている。従って、ダイオード16は第1電池12から第2電池13へ向かう電流を通し、第2電池13から第1電池12へ向かう電流を遮断する。接続点Cは、第1電池12の負極側とダイオード16のアノード側との接続点である。接続点Dは、第2電池13の正極側とダイオード16のカソード側との接続点である。
The
第1並列スイッチ14は、第1電池12とダイオード16とが直列接続された第1直列接続回路(接点ACD間の回路)と並列接続されるように第2電池13の正極側(接点AD間:第1電池12の正極と接続点Dとの間)に設けられている。第2並列スイッチ15は、ダイオード16と第2電池13とが直列接続された第2直列接続回路(接点CDB間の回路)と並列接続されるように、第1電池12の負極側(接点CB間:接続点Cと第2電池13の負極との間)に設けられている。第1並列スイッチ14および第2並列スイッチ15は、電池ECU17によりオン・オフ制御され、第1電池12と第2電池13とを直列接続から並列接続へ切り換えるためのスイッチである。第1並列スイッチ14および第2並列スイッチ15がオンされることにより、第1電池12と第2電池13とは並列接続される。第1並列スイッチ14および第2並列スイッチ15は、機械式リレーのほか半導体リレーを用いてもよい。
The first
第1電池12の負極側(接点AC間)には、第1電池12に流れる電流を検出する第1電流検出部18が設けられている。第2電池13の負極側(接点DB間)には、第2電池13に流れる電流を検出する第2電流検出部19が設けられている。
On the negative electrode side (between the contact points AC) of the
第1電池12および第2電池13は、メインスイッチ21を介して負荷20と接続されている。メインスイッチ21は、第1電池12の第2電池13との正極側の接続点Aと負荷20との間に設けられており、電池ECU17によりオン・オフ制御される。負荷20は、並列接続された第1電池12および第2電池13から供給される電力を交流に変換して出力するインバータとこのインバータから出力される電力により駆動される走行用モータである。走行用モータの駆動により車両が走行する。
The
メインスイッチ21により第1電池12および第2電池13と負荷20とが電気的に接続されると、第1電池12および第2電池13から負荷20へ電力が供給される。メインスイッチ21により第1電池12および第2電池13と負荷20とが電気的に切断されると、第1電池12および第2電池13から負荷20への電力供給が遮断される。
When the
また、第1電池12および第2電池13は、コネクタ(図示せず)を介して充電器22と接続可能である。第1電池12および第2電池13は、充電器22の充電スイッチ23を介して供給される電力により充電される。充電器22は、商用電源等の外部電源から供給される電力を用いて第1電池12、第2電池13へ充電用の電力を供給する。充電スイッチ23は、充電器22が第1電池12および第2電池13と接続されている状態では、電池ECU17によりオン・オフ制御される。
The
充電器22から電力が出力されているときに、充電スイッチ23により充電器22と第1電池12および第2電池13とが電気的に接続されると、充電器22から第1電池12、第2電池13へ電力が供給される。充電スイッチ23により充電器22と各第1電池12、第2電池13とが電気的に切断されると、充電器22から第1電池12、第2電池13への電力供給が遮断される。
When the
電池ECU17は、第1並列スイッチ14、第2並列スイッチ15、充電スイッチ23およびメインスイッチ21のオン・オフを制御するスイッチ制御部に相当する。電池ECU17は、異常がない状態では充電時に第1並列スイッチ14および第2並列スイッチ15をオフに制御する。第1並列スイッチ14および第2並列スイッチ15がオフに制御されることにより、第1電池12および第2電池13は直列接続により充電される。一方、電池ECU17は、放電時に第1並列スイッチ14および第2並列スイッチ15をオンに制御する。第1並列スイッチ14および第2並列スイッチ15がオンに制御されることにより、第1電池12および第2電池13は並列接続により放電される。
The
電池ECU17は充電器22に対して充電のための電流指令値を出力する。また、電池ECU17は第1電池12および第2電池13の充電率を検出して満充電となったときに充電器22へ充電停止の指令を出力する。さらに、電池ECU17は、第1電流検出部18、第2電流検出部19に検出された電流値の検出信号を受信する。電池ECU17は、第1電流検出部18および第2電流検出部19により検出された電流値の信号により、第1並列スイッチ14および第2並列スイッチ15の異常(開放故障又は短絡故障)のほか、ダイオード16の異常(開放故障)を検知する。なお、開放故障とは通電不可能な開放状態の故障であり、短絡故障は、通電の遮断が不可能な短絡状態の故障である。
The
電池ECU17は、予め設定された故障判定プログラムの実行により、第1電流検出部18、第2電流検出部19に検出される電流値に基づき、第1並列スイッチ14および第2並列スイッチ15の異常やダイオード16の異常を判定する。図2に示すように、一連のステップ(S01〜S14)を含む故障判定プログラムでは、放電時、充電前の充電チェック時に、第1並列スイッチ14および第2並列スイッチ15の異常やダイオード16の異常を判定する。そして、電池ECU17は、第1電流検出部18、第2電流検出部19に検出された電流値の信号に基づいて、第1並列スイッチ14および第2並列スイッチ15のオン・オフを制御する。電池ECU17が第1並列スイッチ14および第2並列スイッチ15に開放故障又は短絡故障が生じたり、ダイオード16に開放故障が生じたりしていると判定すると、電池ECU17は、第1並列スイッチ14および第2並列スイッチ15のうち、充電時にオン可能な少なくとも一方をオンに制御する。
The
故障判定プログラムの一連のステップ(S01〜S14)について説明すると、まず、第1電池12と第2電池13との並列接続による負荷20への放電中(ステップS01参照)に、電池ECU17は、第1電流検出部18又は第2電流検出部19の電流値が0であるか否かを判別する(ステップS02参照)。第1電流検出部18又は第2電流検出部19の電流値が0であると判別したとき、電池ECU17は、第1並列スイッチ14又は第2並列スイッチ15の開放故障と判定する(ステップS03参照)。開放故障の判定後、放電を終了する(ステップS04参照)。次に、電池ECU17は、充電時に第1並列スイッチ14および第2並列スイッチ15のうちオン可能な一方をオンにして充電を行う(ステップS05参照)。
The series of steps (S01 to S14) of the failure determination program will be described. First, during discharge to the
このとき、第1並列スイッチ14および第2並列スイッチ15のうちオン可能な一方と直列接続されている第1電池12および第2電池13の一方が充電される。第1並列スイッチ14および第2並列スイッチ15のうち開放故障している他方と直列接続されている第1電池12および第2電池13の他方は充電されない。
At this time, one of the
ステップS02にて第1電流検出部18又は第2電流検出部19の電流値が0でないと判別すると、負荷20への放電を終了した後に、第1電池12と第2電池13とが直列接続された状態で充電チェックを行う(ステップS06参照)。次に、電池ECU17は、第1電流検出部18および第2電流検出部19の電流値が0であるか否かを判別する(ステップS07参照)。第1電流検出部18および第2電流検出部19の電流値がいずれも0であると判別したとき、電池ECU17は、ダイオード16の開放故障と判定する(ステップS08参照)。次に、電池ECU17は、第1並列スイッチ14および第2並列スイッチ15をそれぞれオンにして充電を行う(ステップS09参照)
If it is determined in step S02 that the current value of the first
このとき、第1電池12および第2電池13は並列接続となり、第1電池12および第2電池13は同時に充電される。
At this time, the
ステップS07にて第1電流検出部18および第2電流検出部19の電流値が0でないと判別すると、電池ECU17は、第1電流検出部18又は第2電流検出部19の電流値が0であるか否かを判別する(ステップS10参照)。第1電流検出部18又は第2電流検出部19の電流値が0であると判別したとき、電池ECU17は、第1並列スイッチ14又は第2並列スイッチ15の短絡故障と判定する(ステップS11参照)。次に、電池ECU17は、充電時に第1並列スイッチ14又は第2並列スイッチ15のうちオン可能な一方をオンにして充電を行う(ステップS12参照)
If it is determined in step S07 that the current values of the first
このとき、第1電池12および第2電池13は並列接続となり、第1電池12および第2電池13は同時に充電される。
At this time, the
次に、ステップS10にて第1電流検出部18又は第2電流検出部19の電流値が0でないと判別すると、電池ECU17は、異常なしと判定する(ステップS13参照)。次に、直列接続の充電を行う(ステップS14)。このとき、第1電池12および第2電池13は直列接続の状態で充電される。なお、ステップS06〜S14については、直列接続による充電前のチェックだけでなく、直列接続による充電中に繰り返される。
Next, when it is determined in step S10 that the current value of the first
次に、充電制御装置10による充電制御方法について説明する。
本実施形態では、第1並列スイッチ14、第2並列スイッチ15およびダイオード16に異常がない正常な状態では、第1電池12および第2電池13は直列接続の状態で充電され、第1電池12および第2電池13が並列接続された状態で放電される。具体的には、図3(a)に示すように、充電時には、第1並列スイッチ14および第2並列スイッチ15がそれぞれオフに制御され、第1電池12および第2電池13は直列接続された状態で充電される。図3(b)に示すように、放電時には、第1並列スイッチ14および第2並列スイッチ15がそれぞれオンに制御され、第1電池12および第2電池13は並列接続された状態で放電される。
Next, a charge control method by the charge control device 10 will be described.
In the present embodiment, in a normal state where the first
次に、第1並列スイッチ14又は第2並列スイッチ15の異常(開放故障又は溶着故障)、ダイオード16の異常(開放故障)の各異常の場合についての充電制御方法について説明する。本実施形態では、第1並列スイッチ14、第2並列スイッチ15およびダイオード16のいずれかに異常が生じた場合、充電制御装置10は、第1並列スイッチ14および第2並列スイッチ15のうちオン可能な少なくとも一方をオンして充電を行う。
Next, the charge control method in the case of each abnormality of the abnormality (opening failure or welding failure) of the first
<第1並列スイッチ14(又は第2並列スイッチ15)の開放故障>
第1並列スイッチ14が開放故障した場合、並列接続での放電時に第2電流検出部19の電流値の検出信号が電流値0を示す。このため、電池ECU17は、第1並列スイッチ14の開放故障と判定する。第1並列スイッチ14が開放故障の場合、第2電池13の放電が不可能となる。このため、第1電池12および第2電池13を直列接続して充電しても、放電不可能の第2電池13が電池ECU17により直ぐに満充電と判定されることにより第1電池12は充電されない。そこで、本実施形態では、図4(a)に示すように、第1並列スイッチ14が開放故障の場合、電池ECU17は、充電時にオン可能な第2並列スイッチ15をオンに制御して第1電池12を充電する。第2並列スイッチ15がオンに制御されることにより、第1電池12の充電は可能となる。第2電池13の充電および放電は不可能であり、電池パック11の電池容量としては半分となるが、図4(b)に示すように、第1電池12に充電された電力により負荷20に対する放電は可能となる。
<Opening Failure of First Parallel Switch 14 (or Second Parallel Switch 15)>
When the first
図示はしないが、第2並列スイッチ15が開放故障した場合、並列接続での放電時に第1電流検出部18の電流値の検出信号が電流値0を示す。このため、第1電池12の充電および放電は不可能となる。この場合、電池ECU17は充電時に第1並列スイッチ14をオンに制御して第2電池13を充電する。第1並列スイッチ14がオンに制御されることにより、第2電池13の充電は可能となる。この場合も電池パック11の電池容量としては半分となるが、第2電池13に充電された電力により負荷20に対する放電は可能となる。
Although not shown, when the second
このように、第1並列スイッチ14又は第2並列スイッチ15が開放故障した場合、第1並列スイッチ14および第2並列スイッチ15のうちオン可能な少なくとも一方をオンに制御する。そして、第1並列スイッチ14および第2並列スイッチ15のうちオン可能な一方と直列接続されている第1電池12および第2電池13のいずれか一方を充電する。第1並列スイッチ14および第2並列スイッチ15のうち開放故障している他方と直列接続されている第1電池12および第2電池13のいずれか他方は充電されない。
As described above, when the first
<ダイオード16の開放故障>
ダイオード16の開放故障の場合、放電時に第1電流検出部18および第2電流検出部19の電流値の検出信号が正常であっても、直列接続での充電時に第1電流検出部18および第2電流検出部19の電流値の検出信号がそれぞれ電流値0を示す。このため、電池ECU17は、ダイオード16の開放故障と判定する。そこで、本実施形態では、図5(a)に示すように、電池ECU17は、第1並列スイッチ14および第2並列スイッチ15をオンに制御し、並列接続された第1電池12と第2電池13を充電する。ダイオード16の開放故障では、直列接続による第1電池12および第2電池13の充電は不可能であるが、第1並列スイッチ14および第2並列スイッチ15がオンに制御されることにより、第1電池12および第2電池13は並列に接続されて充電は可能となる。また、図5(b)に示すように、第1電池12および第2電池13に充電された電力により負荷20に対する並列接続での放電は可能となる。
<Opening failure of
In the case of an open circuit failure of the
このように、ダイオード16が開放故障した場合、第1並列スイッチ14および第2並列スイッチ15をオンし、第1電池12および第2電池13を並列接続する。そして、並列接続されている第1電池12および第2電池13の両方を充電する。
Thus, when the
<第1並列スイッチ14(又は第2並列スイッチ15)の短絡故障>
第1並列スイッチ14の短絡故障(溶着)の場合、直列接続での充電前のチェック時に第1電流検出部18の電流値の検出信号が適切な電流値を示さないため、電池ECU17は、第1並列スイッチ14の短絡故障と判定する。図6(a)に示すように、電池ECU17は、充電時に第2並列スイッチ15をオンに制御して並列接続された第1電池12と第2電池13を充電する。第1並列スイッチ14の短絡故障の場合、直列接続による第1電池12、第2電池13の充電は不可能であるが、第2並列スイッチ15がオンに制御されることにより、第1電池12および第2電池13は並列接続されて充電は可能となる。また、図6(b)に示すように、第1電池12および第2電池13に充電された電力により負荷20に対する並列接続での放電は可能となる。
<Short-circuit fault of the first parallel switch 14 (or the second parallel switch 15)>
In the case of a short circuit failure (welding) of the first
図示はしないが、第2並列スイッチ15が短絡故障(溶着)した場合は、充電時に第1並列スイッチ14をオンに制御する。直列接続による第1電池12、第2電池13の充電は不可能であるが、第1並列スイッチ14がオンに制御されることにより、第1電池12および第2電池13は並列接続されて充電は可能となる。この場合も第1電池12および第2電池13に充電された電力により負荷20に対する並列接続での放電は可能となる。
Although not shown, when the second
このように、第1並列スイッチ14又は第2並列スイッチ15が短絡故障した場合、第1並列スイッチ14および第2並列スイッチ15のうちオン可能な少なくとも一方をオンし、第1電池12および第2電池13を並列接続する。そして、並列接続されている第1電池12および第2電池13の両方を充電する。
Thus, when the first
なお、第1並列スイッチ14および第2並列スイッチ15がそれぞれ開放故障した場合は、直列状態での充電は可能であるが、並列接続での放電や第1電池12又は第2電池13のいずれかによる放電は不可能となる。また、第1並列スイッチ14および第2並列スイッチ15がそれぞれ短絡故障した場合は、直列接続による充電は不可能となるが、第1並列スイッチ14および第2並列スイッチ15を制御することなく、並列接続による充電および放電は可能である。
In addition, when the first
本実施形態によれば以下の作用効果を奏する。
(1)ダイオード16、第1並列スイッチ14および第2並列スイッチ15のいずれかに異常が生じたとき、第1並列スイッチ14および第2並列スイッチ15のうちオン可能な少なくとも一方が電池ECU17によりオンに制御される。このため、第1電池12および第2電池13の少なくとも一方が充電可能に接続されて充電が可能となる。
According to this embodiment, there exist the following effects.
(1) When an abnormality occurs in any of the
(2)第1並列スイッチ14および第2並列スイッチ15のいずれか一方が開放故障しても、第1並列スイッチ14および第2並列スイッチ15のいずれか他方がオンに制御されるため、第1電池12又は第2電池13に充電することができる。
(2) Even if either one of the first
(3)第1並列スイッチ14および第2並列スイッチ15のいずれか一方が短絡故障しても、第1並列スイッチ14および第2並列スイッチ15のいずれか他方がオンに制御されるため、第1電池12および第2電池13は並列接続されて充電することができる。
(3) Even if one of the first
(4)ダイオード16が開放故障しても、第1並列スイッチ14および第2並列スイッチ15がオンに制御されるため、第1電池12および第2電池13は並列接続されて充電することができる。
(4) Since the first
(5)第1電池12および第2電池13を直列接続する直列接続素子としてダイオード16を用いているが、ダイオード16は直列接続された第1電池12および第2電池13の電力が放電する方向への電流を阻止する向きに設けられている。このため、直列接続された第1電池12および第2電池13の高電圧の電力が負荷20に対して放電されることはない。また、電池パック11のコネクタにて何らかの外部短絡が生じても、同様に、直列接続された第1電池12および第2電池13の電力が負荷20に放電されることはない。
(5) Although the
(第2の実施形態)
次に、第2の実施形態に係る電池パックの充電制御装置および電池パックの充電制御方法について説明する。本実施形態は、直列接続素子をダイオードに代えてスイッチとした点で第1の実施形態と異なる。
(Second Embodiment)
Next, a battery pack charge control device and a battery pack charge control method according to the second embodiment will be described. This embodiment is different from the first embodiment in that a series connection element is a switch instead of a diode.
図7に示すように、充電制御装置30では、直列接続素子としての直列スイッチ31は第1電池12および第2電池13を直列に接続する。直列スイッチ31は電池ECU17によりオン・オフに制御される常開接点であり、機械式リレーのほか半導体リレーを用いてもよい。直列接続により第1電池12および第2電池13を充電するとき、直列スイッチ31はオンに制御される。一方、第1電池12および第2電池13を並列接続して放電するとき、直列スイッチ31はオフに制御される。
As shown in FIG. 7, in the charging
直列スイッチ31が開放故障すると、直列接続による第1電池12および第2電池13の充電は不可能となる。直列スイッチ31の開放故障は、第1並列スイッチ14および第2並列スイッチ15がオフに制御され、かつ、直列接続された第1電池12および第2電池13の充電時に第1電流検出部18および第2電流検出部19の電流値が0になることにより判定される。図8(a)に示すように、直列スイッチ31が開放故障した場合、第1並列スイッチ14および第2並列スイッチ15をオンに制御し、第1電池12および第2電池13を並列接続する。そして、並列接続されている第1電池12および第2電池13の両方を充電する。また、図8(b)に示すように、第1電池12および第2電池13に充電された電力により負荷20に対する並列接続での放電は可能となる。
When the
本実施形態は、第1の実施形態の作用効果(1)〜(4)と同等の作用効果を奏する。また、本実施形態によれば、ダイオードに代えて直列スイッチ31を用いることができる。
This embodiment has the same effects as the effects (1) to (4) of the first embodiment. Further, according to the present embodiment, the
本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく発明の趣旨の範囲内で種々の変更が可能であり、例えば、次のように変更してもよい。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications are possible within the scope of the gist of the invention. For example, the following modifications may be made.
○ 上記の実施形態では、電動フォークリフト等の車両に搭載される電池パックとし、充電制御装置は電池パックの充電を制御するほか放電を制御するとしたが、電池パックは車両に搭載される電池パックに限定されない。また、第1電池および第2電池は、複数の電池セルが直列接続された組電池としたが、単一の電池セルを有する構成でもよい。また、電池セルはリチウムイオン二次電池に限らず、ニッケル水素二次電池、鉛蓄電池でもよい。
○ 上記の実施形態では、充電器に充電スイッチが設けられるとしたが、充電スイッチは電池パックに設けるようにしてもよい。
In the above embodiment, the battery pack is mounted on a vehicle such as an electric forklift, and the charge control device controls the discharge of the battery pack in addition to controlling the charging of the battery pack. It is not limited. Moreover, although the 1st battery and the 2nd battery were set as the assembled battery in which the some battery cell was connected in series, the structure which has a single battery cell may be sufficient. The battery cell is not limited to a lithium ion secondary battery, but may be a nickel hydride secondary battery or a lead storage battery.
In the above embodiment, the charging switch is provided in the charger, but the charging switch may be provided in the battery pack.
10 充電制御装置
11 電池パック
12 第1電池
13 第2電池
14 第1並列スイッチ
15 第2並列スイッチ
16 ダイオード(直列接続素子としての)
17 電池ECU(スイッチ制御部としての)
18 第1電流検出部
19 第2電流検出部
20 負荷
21 メインスイッチ
22 充電器
23 充電スイッチ
A、B、C、D 接点
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10
17 Battery ECU (as switch control unit)
18 First
Claims (6)
前記第2電池に直列接続され、前記第1電池と前記直列接続素子との直列接続回路と並列接続される第1並列スイッチと、
前記第1電池に直列接続され、前記直列接続素子と前記第2電池との直列接続回路と並列接続される第2並列スイッチと、
前記第1並列スイッチおよび前記第2並列スイッチを制御するスイッチ制御部と、を備え、
前記スイッチ制御部は、
充電時に、前記第1並列スイッチおよび前記第2並列スイッチをそれぞれオフに制御し、
放電時に、前記第1並列スイッチおよび前記第2並列スイッチをそれぞれオンに制御する電池パックの充電制御装置であって、
前記直列接続素子の短絡故障を除く、前記直列接続素子、前記第1並列スイッチおよび前記第2並列スイッチのいずれかに異常が生じたとき、
前記スイッチ制御部は、
前記第1並列スイッチおよび前記第2並列スイッチのうちオン可能な少なくとも一方をオンに制御して充電することを特徴とする電池パックの充電制御装置。 A series connection element for connecting the first battery and the second battery in series;
A first parallel switch connected in series to the second battery and connected in parallel with a series connection circuit of the first battery and the series connection element;
A second parallel switch connected in series to the first battery and connected in parallel to a series connection circuit of the series connection element and the second battery;
A switch control unit for controlling the first parallel switch and the second parallel switch,
The switch control unit
When charging, the first parallel switch and the second parallel switch are controlled to be off,
A battery pack charge control device that controls each of the first parallel switch and the second parallel switch to be turned on at the time of discharging,
When an abnormality occurs in any of the series connection element, the first parallel switch, and the second parallel switch, excluding a short circuit failure of the series connection element,
The switch control unit
A charge control device for a battery pack, wherein at least one of the first parallel switch and the second parallel switch that is turned on is turned on for charging.
前記スイッチ制御部は、前記第1並列スイッチおよび前記第2並列スイッチのいずれか他方をオンに制御して充電可能な前記第1電池又は前記第2電池に充電することを特徴とする請求項1記載の電池パックの充電制御装置。 The abnormality is an open failure of one of the first parallel switch and the second parallel switch,
The switch control unit charges the first battery or the second battery that can be charged by controlling one of the first parallel switch and the second parallel switch to be on. The charge control apparatus of the battery pack of description.
前記スイッチ制御部は、前記第1並列スイッチおよび前記第2並列スイッチのいずれか他方をオンに制御して前記第1電池および前記第2電池に充電することを特徴とする請求項1記載の電池パックの充電制御装置。 The abnormality is a short-circuit fault of one of the first parallel switch and the second parallel switch,
2. The battery according to claim 1, wherein the switch control unit turns on one of the first parallel switch and the second parallel switch to charge the first battery and the second battery. 3. Pack charge control device.
前記スイッチ制御部は、前記第1並列スイッチおよび前記第2並列スイッチをオンに制御して前記第1電池および前記第2電池に充電することを特徴とする請求項1記載の電池パックの充電制御装置。 The abnormality is an open failure of the series connection element,
2. The battery pack charge control according to claim 1, wherein the switch control unit turns on the first parallel switch and the second parallel switch to charge the first battery and the second battery. 3. apparatus.
前記第2電池に直列接続され、前記第1電池と前記直列接続素子との直列接続回路と並列接続される第1並列スイッチと、
前記第1電池に直列接続され、前記直列接続素子と前記第2電池との直列接続回路と並列接続される第2並列スイッチと、
前記第1並列スイッチおよび前記第2並列スイッチを制御するスイッチ制御部と、を備え、
前記スイッチ制御部は、
充電時に、前記第1並列スイッチおよび前記第2並列スイッチをそれぞれオフに制御し、
放電時に、前記第1並列スイッチおよび前記第2並列スイッチをそれぞれオンに制御する電池パックの充電制御方法であって、
前記直列接続素子の短絡故障を除く、前記直列接続素子、前記第1並列スイッチおよび前記第2並列スイッチのいずれかに異常が生じたとき、
前記スイッチ制御部は、
前記第1並列スイッチおよび前記第2並列スイッチのうちオン可能な少なくとも一方をオンに制御して充電することを特徴とする電池パックの充電制御方法。 A series connection element for connecting the first battery and the second battery in series;
A first parallel switch connected in series to the second battery and connected in parallel with a series connection circuit of the first battery and the series connection element;
A second parallel switch connected in series to the first battery and connected in parallel to a series connection circuit of the series connection element and the second battery;
A switch control unit for controlling the first parallel switch and the second parallel switch,
The switch control unit
When charging, the first parallel switch and the second parallel switch are controlled to be off,
A battery pack charge control method for controlling each of the first parallel switch and the second parallel switch to be turned on at the time of discharging,
When an abnormality occurs in any of the series connection element, the first parallel switch, and the second parallel switch, excluding a short circuit failure of the series connection element,
The switch control unit
A charge control method for a battery pack, wherein charging is performed by controlling at least one of the first parallel switch and the second parallel switch to be turned on.
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