JP2021170920A - バッテリシステム、セルバランスプロシージャの制御方法およびバランス充電容量の計算方法 - Google Patents
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Abstract
Description
Claims (19)
- バッテリシステムであって、
複数のバッテリユニットであって、該複数のバッテリユニットのそれぞれは、
複数のセルと、
セルバランスプロシージャを実行するために、バランス充電容量を前記複数のセルのそれぞれに与えるように構成される絶縁充電器と、
前記複数のセルと前記絶縁充電器との間に配置されるスイッチアレイ回路と、
前記絶縁充電器とバランス電源との間に接続されるバランススレーブスイッチと、
バランス検出電圧を計算するように構成されるバランススレーブコントローラであって、前記バランス検出電圧は、前記バランス充電容量を計算するために使用され、前記バランススレーブコントローラは、前記スイッチアレイ回路を制御するようにさらに構成され、その結果、前記絶縁充電器は、前記複数のセルのうちの1つに対して前記セルバランスプロシージャを実行する、前記バランススレーブコントローラと、
を備える、前記複数のバッテリユニットと、
前記複数のバッテリユニットに接続される通信バスと、
ホスト制御ユニットと、を備え、
前記ホスト制御ユニットは、
前記通信バスに接続されるバランスホストコントローラであって、前記バランスホストコントローラと前記複数のバランススレーブコントローラとは、前記通信バスを介してバッテリ情報をインタラクティブに転送し、前記バランスホストコントローラは前記バランス検出電圧を計算するようにさらに構成される、前記バランスホストコントローラと、
前記バランス電源を制御するためのバランスホストスイッチであって、前記バランスホストコントローラによって制御される前記バランスホストスイッチと、
直列接続された前記複数のバッテリユニットを流れるシステム電流を測定し、前記システム電流に時間を乗ずることでシステム容量を得るように構成されたシステム電流測定ユニットと、
を備え、
前記複数のバッテリユニットの全てが起動条件を満たしたとき、前記バランスホストコントローラは、前記バランスホストスイッチをオンにして伝導状態にし、
各バッテリユニットの前記バランススレーブスイッチは、前記バランススレーブコントローラのそれぞれによって計算された前記バランス検出電圧と、前記バランスホストコントローラによって計算された前記バランス検出電圧との差が、所定の値よりも小さいとき、それに対応する前記バランススレーブコントローラによってオンにされて伝導状態となり、前記複数のバッテリユニットのうちの1つは、その前記バランススレーブスイッチと前記バランスホストスイッチとの両方がオンになり伝導状態となったとき、セルバランス電力を印加され、
前記セルバランスプロシージャが実行されており、かつ、前記バランスホストコントローラが前記バランススレーブコントローラからのデータパケット転送遅延を検出したとき、前記バランスホストコントローラは、前記バランスホストスイッチをオフにして非伝導状態とし、前記複数のバランススレーブコントローラのうちの1つが前記バランスホストコントローラからの前記データパケット転送遅延を検出したとき、前記バランススレーブコントローラはそれに対応する前記バランススレーブスイッチをオフにして非伝導状態とする、バッテリシステム。 - 前記複数のスイッチアレイ回路のそれぞれは、
複数の接続スイッチであって、前記複数のセルのそれぞれの両端は、チャネルを形成するために、前記複数の接続スイッチのうちの2つに電気的に接続される、前記複数の接続スイッチと、
前記複数の接続スイッチに接続される、2つの回路バスと、
複数の極性スイッチであって、前記絶縁充電器と前記回路バスとの間に接続され、その結果、前記セルバランスプロシージャが実行されている前記複数のセルのそれぞれの両端と、前記絶縁充電器とが、対応する極性を有する、前記複数の極性スイッチと、
を備える、請求項1に記載のバッテリシステム。 - 前記複数のバッテリユニットのそれぞれは、
複数のチャネルヒューズであって、前記複数の接続スイッチに接続され、前記複数の接続スイッチのうちの1つに例外が発生したとき、それに接続された前記複数のチャネルヒューズのうちの1つが溶断し、それに対応する前記チャネルを遮断して非伝導状態にする、前記複数のチャネルヒューズをさらに備える、請求項2に記載のバッテリシステム。 - 前記複数のバッテリユニットのそれぞれは、前記絶縁充電器と前記スイッチアレイ回路との間に接続され、前記チャネルのそれぞれのバランス電流を測定するバランス電流測定ユニットをさらに備える、請求項3に記載のバッテリシステム。
- 前記複数のバランススレーブコントローラはそれぞれ、前記バランス電流に従って、前記複数のチャネルヒューズのうちの1つが溶断しているか否かを判定する、請求項4に記載のバッテリシステム。
- 前記複数のバランススレーブコントローラおよび前記バランスホストコントローラは、前記バッテリシステムが充電されたとき、前記バランス充電容量を計算する、請求項1に記載のバッテリシステム。
- 前記複数のバランススレーブコントローラおよび前記バランスホストコントローラは、前記バッテリシステムが定常状態にあるとき、前記バランス充電容量を計算する、請求項1に記載のバッテリシステム。
- 前記セルバランスプロシージャが完了し、前記複数のセルのうちの1つのセル電圧が目標電圧に到達せず、前記セル電圧と前記目標電圧との差が所定の範囲よりも大きいとき、それに対応する前記複数のバランススレーブコントローラのうちの1つは、それに接続された前記バランススレーブスイッチのうちの1つをオフにして非伝導状態にし、修復されるまで前記複数のセルのうちの前記1つを休止バランス状態に保つ、請求項1に記載のバッテリシステム。
- 温度が前記セルバランスプロシージャ中に温度閾値に達したとき、前記バランスホストコントローラは、前記バランスホストスイッチをオフにして非伝導状態とし、前記バッテリシステムを、修復されるまで休止バランス状態に保つ、請求項1に記載のバッテリシステム。
- 前記バッテリシステムの衝撃力が事前設定された衝撃値を超えたとき、前記バランスホストコントローラは、前記バランスホストスイッチをオフにして非伝導状態とし、修復されるまで前記バッテリシステムを休止バランス状態に保つ、請求項1に記載のバッテリシステム。
- バランス充電容量の計算方法であって、バッテリシステムの複数のセルをバランスさせるために、前記複数のセルのうちの1つに対して前記バランス充電容量が与えられ、前記複数のセルは、最大電圧および最小電圧を有し、前記計算方法は、
前記最大電圧がバランスリセット電圧まで上昇したとき、セルバランスプロシージャにおけるレジスタデータをリセットする工程と、
前記最大電圧がバランストリガ電圧まで上昇したとき、前記最大電圧と前記最小電圧との電圧差を計算する工程と、
前記複数のセルのうちの1つが定電流充電モードから定電圧充電モードまで充電しているときの充電電圧限界である、単セル定電圧充電設定値から、前記電圧差と安全率との積を減じることにより、バランス検出電圧を求める工程と、
前記最大電圧が前記バランス検出電圧まで上昇したときの、前記バッテリシステムのシステム容量を、第1の容量として記録する工程と、
前記複数のセルのうちのいずれか1つの電圧が、前記バランス検出電圧まで上昇したときの、前記バッテリシステムの前記システム容量を、第2の容量として記録する工程と、
前記第1の容量と前記第2の容量との差を計算し、前記バランス充電容量を求める工程と、
を含む、計算方法。 - 前記バランストリガ電圧は、前記バランスリセット電圧よりも大きい、請求項11に記載の計算方法。
- 前記バランス検出電圧は、前記バランストリガ電圧よりも大きい、請求項11に記載の計算方法。
- バッテリシステムのセルバランスプロシージャの制御方法であって、
前記バッテリシステムは、複数のバッテリユニットと、通信バスと、ホスト制御ユニットと、を備え、前記複数のバッテリユニットのそれぞれは、複数のセルと、絶縁充電器と、スイッチアレイ回路と、バランススレーブスイッチと、バランススレーブコントローラと、バランス電流測定ユニットと、を備え、前記絶縁充電器は、前記セルバランスプロシージャを実行するために、前記複数のセルのそれぞれにバランス充電容量を与えるように構成され、前記スイッチアレイ回路は、前記複数のセルと前記絶縁充電器との間に配置され、前記バランススレーブスイッチは、前記絶縁充電器とバランス電源との間に接続され、前記バランススレーブコントローラは、バランス検出電圧を計算するように構成され、前記バランス検出電圧は、前記バランス充電容量を計算するために用いられ、前記バランススレーブコントローラは、前記スイッチアレイ回路を制御するようにさらに構成され、その結果、前記絶縁充電器は、前記セルバランスプロシージャを前記複数のセルのうちの1つに対して実行し、前記バランス電流測定ユニットは、前記複数のセルのそれぞれの電流を測定し、前記バランス充電容量は、前記複数のセルのそれぞれの電流と時間との積であり、前記通信バスは、前記バランススレーブコントローラを介して前記複数のバッテリユニットに接続され、前記ホスト制御ユニットは、バランスホストコントローラと、システム電流測定ユニットと、バランスホストスイッチと、を備え、前記バランスホストコントローラは前記通信バスに接続され、前記バランスホストコントローラと前記バランススレーブコントローラとは、前記通信バスを介してバッテリ情報をインタラクティブに転送し、前記バランスホストコントローラは、システム電流と、システム容量と、前記バランス検出電圧とを計算するようにさらに構成され、前記バランスホストスイッチは、前記バランスホストコントローラに接続され、
前記制御方法は、
前記複数のバッテリユニットの全てが起動条件を満たしたとき、前記バランスホストコントローラにより前記バランスホストスイッチをオンにして伝導状態とする工程と、
前記バランススレーブコントローラにより計算された前記バランス検出電圧と、前記バランスホストコントローラにより計算された前記バランス検出電圧との差が所定の値よりも小さいとき、前記複数のバランススレーブスイッチのうちの1つをそれに対応する前記バランススレーブコントローラによりオンにして伝導状態とする工程と、
前記バランスホストコントローラが前記複数のバランススレーブコントローラからのデータパケット転送遅延を検出したとき、前記バランスホストコントローラにより前記バランスホストスイッチをオフにして非伝導状態とし、修復されるまで前記バッテリシステムを休止バランス状態に保つ工程と、
前記複数のバランススレーブコントローラが前記バランスホストコントローラからのデータパケット転送遅延を検出したとき、前記複数のバランススレーブスイッチのうちの1つをそれに対応する前記バランススレーブコントローラによりオフにして非伝導状態とし、修復されるまで前記バッテリシステムを前記休止バランス状態に保つ工程と、
を含む、制御方法。 - 前記複数のバランススレーブコントローラと前記バランスホストコントローラとは、前記バッテリシステムが定常状態にあるとき、前記バランス充電容量を計算する、請求項14に記載の制御方法。
- 前記バッテリシステムが定常状態にあるとき、前記複数のバランススレーブコントローラと前記バランスホストコントローラとは、容量と開回路電圧との関係を記録したルックアップテーブルに従って、電圧が最大でない前記複数のセルのうちの1つの前記バランス充電容量を計算する、請求項14に記載の制御方法。
- 前記セルバランスプロシージャが完了し、かつ、前記複数のセルのうちの1つのセル電圧が目標電圧に到達せず、かつ、前記セル電圧と前記目標電圧との差が所定の範囲よりも小さいとき、前記複数のバランススレーブスイッチのうちの1つを、それに接続された前記複数のバランススレーブコントローラによりオフにして非伝導状態とし、修復されるまで前記複数のセルのうちの前記1つを休止バランス状態に保つ工程をさらに含む、請求項14に記載の制御方法。
- 前記セルバランスプロシージャ中に温度が温度閾値に達したとき、前記バランスホストスイッチを前記バランスホストコントローラによってオフにして非伝導状態とし、修復されるまで前記バッテリシステムを休止バランス状態に保つ工程をさらに含む、請求項14に記載の制御方法。
- 前記バッテリシステムの衝撃力が事前設定された衝撃値を超えたとき、前記バランスホストスイッチを前記バランスホストコントローラによりオフにして非伝導状態とし、修復されるまで前記バッテリシステムを休止バランス状態に保つ工程をさらに含む、請求項14に記載の制御方法。
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