JP2023083820A - Composite power storage system - Google Patents

Abstract

To provide a composite power storage system which can stably and efficiently be controlled without risk of function loss of BMS (battery management system).SOLUTION: A composite power storage system is obtained by combining a plurality of types of battery units including BMU (battery management unit), which include a high output unit and a large capacity unit. At least the BMU of the high output unit is an external voltage drive BMU, to which drive voltage can be supplied from a unit external power supply other than the high output unit.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、複合蓄電システムに関し、特に、高出力ユニット、及び大容量ユニットを含む、複数の種類の電池ユニットを組み合わせた複合蓄電システムに関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a composite power storage system, and more particularly to a composite power storage system combining a plurality of types of battery units including high-output units and large-capacity units.

ハイブリッド車や電気自動車において、大容量型の電池の大電流による負荷を低減するために、二種類以上の電池（例えば、鉛電池やカーボン系リチウムイオン電池のような大容量型の電池ユニット、及び、
負極にチタン酸リチウム（以下ＬＴＯ）を使用したＬＴＯ系リチウムイオン電池の様な高出力型の電池ユニット）を互いに並列に接続（大容量型の電池ユニットを主電池とし、それに対して、高出力型の電池ユニットを並列接続する構成が望ましい）する複合蓄電システムが用いられている。 In hybrid vehicles and electric vehicles, two or more types of batteries (for example, large-capacity battery units such as lead-acid batteries and carbon-based lithium ion batteries, and ,
A high-output battery unit such as an LTO-based lithium-ion battery using lithium titanate (LTO) for the negative electrode is connected in parallel (a large-capacity battery unit is used as the main battery, and a high-output A composite power storage system in which battery units of the same type are connected in parallel is desirable.

また、蓄電システムの高出力化が必要となりつつある、瞬時的に大電流を必要とする大型ＡＧＶ（無人搬送装置）や、建機といった産業用機器、あるいは、電力系統の周波数制御や需給バランス調整の調整力として用いるための蓄電池システムや、瞬時停電時の電力を賄う無停電電源装置（ＵＰＳ）にも、同様に複合蓄電システムの使用が提案されている。 In addition, it is becoming necessary to increase the output of power storage systems, large AGVs (automated guided vehicles) that require large currents instantaneously, industrial equipment such as construction machinery, or frequency control and supply and demand balance adjustment of electric power systems. Similarly, the use of a composite power storage system has been proposed for a storage battery system for use as a regulating power of a power supply, and for an uninterruptible power supply (UPS) that supplies power during momentary power failures.

更に、瞬時的な大電流が求められる高出力型は、容量（Ａｈ）あたりのコストが高くなりがちであり、高出力ユニット自体のコストを低減するために、小容量ユニットとされる傾向にある。 In addition, high-output units that require instantaneous large current tend to have a high cost per capacity (Ah), and in order to reduce the cost of the high-output unit itself, there is a tendency to use small-capacity units. .

すなわち、特性の異なった二次電池を併用する複合蓄電システムにおいては、高出力型電池ユニットは、大容量型電池ユニットよりも大きな電流で充放電が行われることとなり、蓄電容量に関して、高出力型電池ユニットは可能な限り小さく、大容量型電池ユニットはなるだけ大きく、することが夫々求められる。 That is, in a composite power storage system that uses secondary batteries with different characteristics, the high-power battery unit is charged and discharged with a larger current than the large-capacity battery unit. It is required that the battery unit be as small as possible and that the large-capacity battery unit be as large as possible.

ここで、大容量型電池ユニットで可能となる急速充放電について、ＬＴＯ系は炭素系より有利であり、また、この急速充放電の実施には、セル電圧のアンバランスを、より一層、短時間で調整可能なダイナミックかつ精度の高いセルバランス補正が必要であることを、付言する。 Here, the LTO system is more advantageous than the carbon system in terms of rapid charging and discharging that is possible in a large-capacity battery unit. We add that there is a need for dynamic and accurate cell balance correction that can be adjusted at .

例えば、特許文献１は、負荷に放電し、発電機で充電される、出力型電池ユニット（リチウムイオン電池ユニット）、及びこの出力型電池ユニットとの間で充放電する、鉛電池ユニットを備える蓄電システムであって、出力型電池ユニットの定格電流を、鉛電池ユニットの定格電流よりも大きい定格電流とし、鉛電池ユニットを、直流電圧変換器を介し出力型電池ユニットと直列に接続し、鉛電池ユニット充電時、直流電圧変換器に、これに直列に接続された出力型電池ユニットによって、直流電圧変換器の分担電圧を下げることで、直流電圧変換器の電力を抑え、負荷の定格電圧を維持して、鉛電池ユニットの充電電圧を上げることで、鉛電池ユニットの寿命を延ばした、複合蓄電システムを開示する。 For example, Patent Document 1 discloses an output-type battery unit (lithium-ion battery unit) that discharges to a load and is charged by a generator, and a lead-acid battery unit that charges and discharges between the output-type battery unit. A system in which the rated current of the output-type battery unit is set to a rated current higher than that of the lead-acid battery unit, the lead-acid battery unit is connected in series with the output-type battery unit via a DC voltage converter, and the lead-acid battery is When the unit is charged, the output-type battery unit connected in series to the DC voltage converter lowers the shared voltage of the DC voltage converter, thereby suppressing the power of the DC voltage converter and maintaining the rated voltage of the load. Then, by increasing the charging voltage of the lead-acid battery unit, the life of the lead-acid battery unit is extended.

国際公開ＷＯ２０１５／０６０１３９パンフレットInternational publication WO2015/060139 pamphlet

このような特許文献１の複合蓄電システムは、総合的な電力効率の向上が図られ、負荷に安定的に電圧を供給可能であり、システム全体の寿命を延命できるという利点を有するものの、ユニット自体の電圧により、その内蔵ＢＭＳ（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ：バッテリーマネジメントシステム）を、駆動をさせた場合、容量を極力抑えた高出力ユニットが大電流放電する際に、充電残量の急激な減少に伴うユニット電圧低下に起因し、ＢＭＳの駆動電圧の低下を引き起こす怖れがあり、最悪の場合には、ＢＭＳがシャットダウンし、その状態監視機能や充放電制御機能が消失することとなるという問題があり、改善の余地がある。 Such a composite power storage system of Patent Document 1 has the advantages of being able to improve overall power efficiency, stably supplying voltage to the load, and extending the life of the entire system, but the unit itself When the built-in BMS (Battery Management System) is driven by the voltage of , when the high-output unit with the capacity suppressed as much as possible discharges a large current, the remaining charge is rapidly reduced. Due to the voltage drop, there is a risk that the drive voltage of the BMS will drop, and in the worst case, the BMS will shut down, and there will be a problem that its state monitoring function and charge / discharge control function will be lost. There is room for improvement.

本発明は、この様な従来技術の問題点を解決すべく為されたものであり、ＢＭＳの機能消失の怖れ無く、安定的かつ効率的に制御可能な複合蓄電システムの提供を課題とする。 The present invention has been made to solve the problems of the prior art, and it is an object of the present invention to provide a composite power storage system that can be stably and efficiently controlled without fear of loss of function of the BMS. .

本発明者らは、かかる課題を解決するため検討を行なったところ、前記消失状態においては、好ましい実施態様である、大容量ユニットから高出力ユニットへの充放電を実施する、ユニット間充放電制御状態の期間中に、高出力ユニットに許容値を超える充放電を実施する危険充放電となる可能性があること、及び、大容量ユニットからの充放電量が許容値を超え、大容量ユニットに不可逆的なダメージが生じて、大容量ユニットの許容駆動容量が大きく低下する可能性もあること、を見出し、これらの解決策について種々試行錯誤した結果、本発明の複合蓄電システムを発明するに至った。 The inventors of the present invention conducted a study to solve this problem, and found that in the disappearance state, inter-unit charge/discharge control that performs charge/discharge from a large-capacity unit to a high-output unit, which is a preferred embodiment. During the period of the state, there is a possibility of dangerous charging and discharging that exceeds the allowable value for the high power unit, and the amount of charge and discharge from the large capacity unit exceeds the allowable value, and the large capacity unit It was found that irreversible damage may occur and the allowable drive capacity of the large-capacity unit may be greatly reduced. rice field.

即ち、本発明は、高出力ユニット及び大容量ユニットを含む複数の種類の、ＢＭＵ（バッテリーマネジメントユニット）を含む、電池ユニットを組み合わせた複合蓄電システムであって、
少なくとも、該高出力ユニットの該ＢＭＵが、該高出力ユニット以外の、ユニット外電源から駆動電圧を供給され得る、外部電圧駆動ＢＭＵである、複合蓄電システムに関する。 That is, the present invention is a composite power storage system in which a plurality of types of battery units, including a high-output unit and a large-capacity unit, including a BMU (battery management unit) are combined,
At least the BMU of the high power unit is an external voltage driven BMU that can be supplied with a drive voltage from an external power source other than the high power unit.

この様な本発明の複合蓄電システムは、本発明に係るＢＭＵを構成として含む、ＢＭＳとして、当該ユニット以外の電源から、駆動電圧を供給する、外部電圧印加によるＢＭＳによる制御を含む、複合蓄電システムなので、高出力ユニットのＢＭＵはシャットダウンすることなく常時動作が可能となり、状態監視機能や充放電制御機能が消失する怖れも無くなり、システム全体の安全制御が可能となる。 Such a composite power storage system of the present invention includes a BMU according to the present invention as a configuration, supplies drive voltage from a power source other than the unit as a BMS, and controls the BMS by applying an external voltage. Therefore, the BMU of the high-output unit can always operate without shutting down, the fear of loss of the state monitoring function and charge/discharge control function disappears, and the safety control of the entire system becomes possible.

ここで、本発明の複合蓄電システムでは、さらなる急速充放電に向け、比較的大きな電流でダイナミックに、また、より高精度のセルバランス補正を可能とする目的で、パック間のバランスを補正する電池パックバランス補正を、追加実施するパックバランス補正追加制御とすることが好ましい。 Here, in the composite power storage system of the present invention, a battery that corrects the balance between packs for the purpose of enabling more accurate cell balance correction with a relatively large current toward further rapid charging and discharging. Pack balance correction is preferably pack balance correction additional control that is additionally performed.

また、前記ユニット外電源が、前記高出力ユニット以外の前記電池ユニットであることが好ましい。 Further, it is preferable that the external power source is the battery unit other than the high output unit.

本発明の複合蓄電システムは、当該ユニット以外の電源から、駆動電圧を供給する、外部電圧印加による内蔵ＢＭＳによる制御を含む複合蓄電システムなので、高出力ユニットのＢＭＵはシャットダウンすることなく常時動作が可能となり、状態監視機能や充放電制御機能が消失する怖れが無く、システム全体の安全な制御が可能である。 The composite power storage system of the present invention supplies a drive voltage from a power supply other than the unit concerned, and is a composite power storage system including control by the built-in BMS by applying an external voltage, so the BMU of the high-output unit can always operate without shutting down. As a result, there is no risk of loss of the state monitoring function or charge/discharge control function, and safe control of the entire system is possible.

本発明の一実施態様に係る、高出力ユニット１０００Ａと、大容量ユニット１０００Ｂとが、並列接続された複合蓄電システムの概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of a composite power storage system in which a high-output unit 1000A and a large-capacity unit 1000B are connected in parallel according to one embodiment of the present invention; FIG. 本発明の一実施態様に係るＢＭＵ供給電源回路例である。1 is an example of a BMU power supply circuit according to one embodiment of the present invention; 本発明の一実施態様に係る高出力型パック１０の電気的な概略構成を示す、回路ブロック図である。1 is a circuit block diagram showing a schematic electrical configuration of a high power pack 10 according to one embodiment of the present invention; FIG.

以下、本発明の複合蓄電システムの実施態様について、これを構成する構成要素の説明と共に、詳述する。 Hereinafter, embodiments of the composite power storage system of the present invention will be described in detail along with descriptions of constituent elements.

（複合蓄電システム）
図１は、本発明の一実施態様に係る、高出力ユニット１０００Ａと、大容量ユニット１０００Ｂとが、並列接続された複合蓄電システムの概略構成図である。 (Composite power storage system)
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a composite power storage system in which a high-output unit 1000A and a large-capacity unit 1000B are connected in parallel according to one embodiment of the present invention.

図１の複合蓄電システム１は、高出力ユニット１０００Ａ及び大容量ユニット１０００Ｂが並列に、夫々、本発明に係る対象である外部機器に接続される構成である。そして、高出力ユニット１０００Ａは、高出力型のパック１００Ａが２個直列接続されてなり、大容量ユニット１０００Ｂは、大容量型のパック１００Ｂが２個直列接続されてなる。 The composite power storage system 1 of FIG. 1 has a configuration in which a high-output unit 1000A and a large-capacity unit 1000B are connected in parallel to external devices, which are objects of the present invention. The high-output unit 1000A is formed by connecting two high-output packs 100A in series, and the large-capacity unit 1000B is formed by connecting two large-capacity packs 100B in series.

本発明の複合蓄電システム１は、一対のシステム入出力端子２，３を介して、共に本発明に係る対象である、外部負荷（例えば、後述する機器）への放電と、外部電源（例えば、後述する充電器）からの充電とを行うシステムであり、いずれも後述する、高出力ユニット１０００Ａ、及び大容量ユニット１０００Ｂを含む、複数の種類の電池ユニット１０００を組み合わせてなることを一つの特徴とし、好ましくは、通信ケーブル４を介して、より上位のシステムや機器との間で通信を行う。 The composite power storage system 1 of the present invention discharges to an external load (for example, a device described later) and an external power source (for example, It is a system that performs charging from a charger (described later), and is characterized by combining multiple types of battery units 1000, including a high-output unit 1000A and a large-capacity unit 1000B, both of which will be described later. , preferably via a communication cable 4 to communicate with a higher system or device.

通信ケーブル４に関し、一ユニットであるユニット１０００は、通信ケーブル４を介し、本発明に係るＢＭＵ電力制御部５との間で少なくとも、場合によっては、直列、及び／又は、並列に接続された他ユニット１０００との間で、好ましくは、本発明に係る対象であり、より好ましくは上位システムである、外部の接続機器との間で、通信を行う。通信ケーブル４を介し行う通信インターフェースとしては、特に限定されないが、ＣＡＮや、ＲＳ４８５等の標準インターフェースが挙げられ、その様なインターフェースドライバー内蔵の、ＢＭＵ電力制御部５、ＢＭＵ１２００を例に記述している。 Regarding the communication cable 4, the unit 1000, which is one unit, is connected at least in series and/or in parallel with the BMU power control unit 5 according to the present invention via the communication cable 4. Communication is performed with the unit 1000, preferably with an external connection device, which is the target of the present invention, and more preferably with a host system. The communication interface through the communication cable 4 is not particularly limited, but standard interfaces such as CAN and RS485 can be mentioned. .

電池ユニット１０００は、複数個の二次電池セルを含む、二次電池パック１００を、少なくとも１個、場合によっては、複数個、直列、及び／又は、並列に接続し含み、本発明では、当該ユニットが各々ＢＭＵ１２００を含む。 The battery unit 1000 includes at least one secondary battery pack 100 including a plurality of secondary battery cells, and in some cases, a plurality of secondary battery packs 100 connected in series and/or in parallel. Each unit contains a BMU 1200 .

本発明に係る高出力ユニット１０００Ａは、そのＢＭＵ１２００が、当該高出力ユニット以外の、ユニット外電源から駆動電圧を供給され得る、外部電圧駆動ＢＭＵ１２００Ａであることを、一つの特徴とし、好ましくは、該ユニット外電源は、高出力ユニット１０００Ａ以外の本発明に係る電池ユニット１０００であり、より好ましくは、本発明に係る大容量ユニット１０００Ｂである。 One feature of the high-output unit 1000A according to the present invention is that the BMU 1200 is an external voltage-driven BMU 1200A that can be supplied with a drive voltage from an external power supply other than the high-output unit. The external power source is a battery unit 1000 according to the present invention other than the high output unit 1000A, and more preferably a large capacity unit 1000B according to the present invention.

本発明の複合蓄電システム１は、これに含まれる全ユニット１０００の駆動電力につき上位コントロールするＢＭＵ電力制御部５を含むことを一つの特徴とし、この様なＢＭＵ電力制御部５は、その駆動電力が、安定供給されることが望ましく、例えば、図１においては、ＢＭＵ電力供給ケーブル１０６により大容量ユニット１０００Ｂから供給され、その際、大容量ユニット１０００Ｂ中の特定の大容量型パック１０から、当該供給を実施する場合には、当該特定大容量型パック１０以外の、他大容量型パック１０との間で、当該供給に係りＢＭＵ電力制御部５にて消費される電流の分だけ、パック充電残量につきバラツキが発生するため、特定大容量型パック１０と他大容量型パック１０との間でバランス補正を行うことが好ましい。 One feature of the composite power storage system 1 of the present invention is that it includes a BMU power control unit 5 that performs high-order control of the driving power of all the units 1000 included therein. is preferably supplied stably. For example, in FIG. When carrying out the supply, packs are charged by the amount of current consumed by the BMU power control unit 5 related to the supply between other large-capacity packs 10 other than the specific large-capacity pack 10. Since the remaining amount varies, it is preferable to correct the balance between the specific large-capacity pack 10 and the other large-capacity packs 10 .

より安定に供給する観点からは、外部電源コケーブル６により、安定化電源等の本システムの外部から、ＢＭＵ電力制御部５の駆動電力を、供給することが好ましい。 From the viewpoint of a more stable supply, it is preferable to supply driving power for the BMU power control unit 5 from outside the system, such as a stabilized power supply, through the external power co-cable 6 .

また、本発明の複合蓄電システム１は、高出力ユニット１０００Ａが、ＢＭＵ電力供給ケーブル１０６を介し、そのＢＭＵ１２００に、駆動電力の供給を受けることを特徴とし、これにより、高出力ユニット１０００ＡのＢＭＵ１２００は、ユニット外電源から駆動電圧を供給され得る。 In addition, the composite power storage system 1 of the present invention is characterized in that the high output unit 1000A receives driving power from the BMU 1200 through the BMU power supply cable 106, and thereby the BMU 1200 of the high output unit 1000A is , can be supplied with a drive voltage from an external power supply.

この様な本発明に係る、高出力ユニット１０００ＡのＢＭＵ１２００への駆動電力の供給において、外部電源コケーブル６を介しての本システムの外部からの供給は、補助的なものとすることが好ましく、例えば、大容量ユニット１０００Ｂからの供給を主として、その様な大容量ユニット１０００Ｂのユニット充電残量が所定値を下回った場合に、システム外部からの供給を、有効とするように、ＢＭＵ電力制御部５が制御することで、安定的な、かつ、独立した制御が可能となる。例えば、図２に示すように、大容量パック１００Ｂの出力電圧が、ユニット充電残量の低下等に起因して、所定電圧を下回った場合に、システム外部からの供給が有効となるようなスイッチ（図２では外部電源供給切替ＦＥＴ２０８、例えばＭＯＳ ＦＥＴ）を有するＢＭＵ供給電源回路２０６を含む、本発明に係るＢＭＵ電力制御部５とすることで実現可能となる。 In the supply of drive power to the BMU 1200 of the high-output unit 1000A according to the present invention, the supply from outside the system via the external power supply co-cable 6 is preferably supplementary. For example, the power supply from the large-capacity unit 1000B is mainly supplied, and when the unit charge remaining amount of such a large-capacity unit 1000B falls below a predetermined value, the BMU power control unit enables the supply from the outside of the system. 5 enables stable and independent control. For example, as shown in FIG. 2, when the output voltage of the large-capacity pack 100B falls below a predetermined voltage due to a decrease in the remaining charge of the unit, etc., a switch that enables the supply from the outside of the system This can be realized by providing the BMU power control unit 5 according to the present invention, which includes the BMU power supply circuit 206 having an external power supply switching FET 208 (eg, MOS FET in FIG. 2).

なお、図２は本発明の一実施態様に係るＢＭＵ供給電源回路例である。 FIG. 2 is an example of a BMU power supply circuit according to one embodiment of the present invention.

（ＢＭＵ電力制御部５）
本発明に係るＢＭＵ電力制御部５は、本発明の複合蓄電システム全体の管理の内の、少なくとも、各ユニット１０００への、本発明に係るユニット外電源からの駆動電圧の供給に係る管理を行う機能を有し、場合により好ましくは、システムの全ユニットの駆動電力につき総合管理、即ち、上位コントロールする機能を有する。 (BMU power control unit 5)
The BMU power control unit 5 according to the present invention manages at least the supply of the drive voltage from the power source outside the unit according to the present invention to each unit 1000 in the overall management of the composite power storage system according to the present invention. In some cases, preferably, it has a function of comprehensively managing the drive power of all the units in the system, that is, controlling it from a higher level.

このようなＢＭＵ電力制御部５は、本発明のシステムを構成する一部ではあるが、外観上は、本発明に係る対象、例えば外部機器、の一部となっていてもよく、本発明に係るユニット１０００と別個の個別の機器であり、場合によって、特定のユニット１０００の中の、当該ユニット１０００のＢＭＵ１２００とは別個の個別の部分機器であってもよく、さらには、当該ＢＭＵ１２００の中の一部であってもよく、好ましくは、図１に示すように、本発明のシステムを構成する一部とすることであり、ハードウェア構成、ソフトウェア構成、およびメンテナンス性に優れる。 Although such a BMU power control unit 5 is a part of the system of the present invention, it may be a part of the object of the present invention, for example, an external device. It is an individual device separate from the unit 1000, and depending on the case, it may be an individual partial device separate from the BMU 1200 of the unit 1000 in the specific unit 1000, and furthermore, in the BMU 1200 It may be a part, and preferably it is a part constituting the system of the present invention as shown in FIG. 1, and is excellent in hardware configuration, software configuration, and maintainability.

ＢＭＵ電力制御部５としては、例えばＤＣ－ＤＣコンバータを含むものが挙げられ、ユニット外電源、例えば、他ユニットから、被電力供給ユニットに、当該被電力供給ユニットのＢＭＵ１２００で必要とされる入力電圧にて、電力を供給する機能を有し、前述のＤＣ－ＤＣコンバータは、当該電力の電圧を生成する。 The BMU power control unit 5 includes, for example, a DC-DC converter, and an input voltage required by the BMU 1200 of the power-receiving unit is supplied from an external power source, such as another unit, to the power-receiving unit. has a function of supplying electric power, and the aforementioned DC-DC converter generates the voltage of the electric power.

このようなＢＭＵ電力制御部５と、被電力供給ユニット１０００とは、ＢＭＵ電力供給ケーブル１０６を介して接続されており、ユニット外電源が、本発明の複合蓄電システムに含まれるユニット以外の外部電源である場合には、外部電源コケーブル６で接続され、こうすることにより、被電力供給ユニットのＢＭＵは、外部電源からの電力供給によっても駆動可能となる。 Such a BMU power control unit 5 and the power receiving unit 1000 are connected via a BMU power supply cable 106, and the power source outside the unit is an external power source other than the units included in the composite power storage system of the present invention. , it is connected by the external power supply co-cable 6, whereby the BMU of the power receiving unit can also be driven by the power supply from the external power supply.

尚、ＢＭＵ電力制御部５は、ユニット外電源同士である、電池ユニット１０００や、外部電源の間で、干渉しあわないように、逆流防止のダイオードを含むことが好ましい。 It is preferable that the BMU power control unit 5 includes a backflow prevention diode to prevent interference between the battery unit 1000 and external power sources, which are power sources outside the unit.

図１においては、ＢＭＵ電力制御部５は、高出力ユニット１０００Ａと、２個の各々の高出力型パック１０が個別に接続されることで、高出力電池パックとそれぞれ通信が可能となり、また、大容量ユニット１０００Ｂと、２個の各々の大容量型パック１０が個別に接続されることで、大容量電池パックとそれぞれ通信が可能となり、本システムが含む全ユニットの駆動電力につき上位コントロールが可能となっているだけでなく、高出力ユニット１０００Ａ内の個別の高出力型パック１０、そして、大容量ユニット１０００Ｂ内の個別の大容量型パック１０についても状態監視と制御が可能となっている。 In FIG. 1, the BMU power control unit 5 can communicate with each of the high-power battery packs by individually connecting the high-power unit 1000A and each of the two high-power packs 10. By connecting the large-capacity unit 1000B and each of the two large-capacity packs 10 individually, it is possible to communicate with each of the large-capacity battery packs, and the driving power of all units included in this system can be controlled from the upper level. In addition, it is possible to monitor and control the individual high-output packs 10 in the high-output unit 1000A and the individual large-capacity packs 10 in the large-capacity unit 1000B.

このようなＢＭＵ電力制御部５は、好ましくは、ＣＰＵ２０１を含み、ＢＭＵ電力制御部５の各種機能は、当該ＣＰＵ２０１に内蔵の記憶部に格納された所定のソフトウェア（プログラム）を実行することで実現される。 Such a BMU power control unit 5 preferably includes a CPU 201, and various functions of the BMU power control unit 5 are realized by executing predetermined software (programs) stored in a storage unit built into the CPU 201. be done.

（電池ユニット）
本発明に係る電池ユニットは、同種類の、好ましくは同規格の、複数個の二次電池セルを含む、同種類の、好ましくは同規格の、二次電池パックを、少なくとも１個、場合によっては、複数個、直列、及び／又は、並列に接続し含み、本発明では、当該ユニットが各々ＢＭＵを含み、当該パックが、ユニットに含まれるＢＭＵとは別に、セルマネジメントユニット（ＣＭＵ）を含み、ユニットが含むパックが1個の場合は、当該パックに含まれるＣＭＵは、本発明に係りＢＭＵでもある。 (battery unit)
The battery unit according to the present invention includes at least one secondary battery pack of the same type, preferably of the same standard, containing a plurality of secondary battery cells of the same type, preferably of the same standard, and optionally are connected in series and/or in parallel, and in the present invention, each unit includes a BMU, and the pack includes a cell management unit (CMU) in addition to the BMU included in the unit. , when the unit contains one pack, the CMU contained in the pack is also the BMU according to the present invention.

このような本発明に係る電池ユニット１０００は、これに含まれるＢＭＵ１２００の内で、少なくとも高出力ユニット１０００Ａの、少なくとも一部の、好ましくは、全部の、より好ましくは大容量ユニット１０００Ｂの少なくとも一部の、さらに好ましくは、システムに含まれる全てのユニットのＢＭＵ１２００が、本発明に係るユニット外電源からの駆動電圧供給に係る、ＢＭＵ電力入出力端子１２０６を備える。 Among the BMUs 1200 included in the battery unit 1000 according to the present invention, at least part of the high-output unit 1000A, preferably all, more preferably at least part of the large-capacity unit 1000B More preferably, the BMUs 1200 of all units included in the system have BMU power input/output terminals 1206 for supplying drive voltage from the power supply outside the unit according to the present invention.

（高出力ユニット）
本発明に係る高出力ユニットとしては、リチウムイオン電池やリチウムイオンキャパシタ等が挙げられ、好ましくはエネルギー密度と出力密度の両方を兼ね備えたＬＴＯ系リチウムイオン電池セルを搭載したユニットである。 (high output unit)
Examples of the high-output unit according to the present invention include lithium ion batteries and lithium ion capacitors, and preferably units equipped with LTO-based lithium ion battery cells having both energy density and output density.

（大容量ユニット）
本発明に係る大容量ユニットとしては、リチウムイオン電池、ナトリウム硫黄電池、鉛電池等が挙げられ、好ましくはエネルギー密度に優れているリチウムイオン電池である。 (large capacity unit)
Examples of the large-capacity unit according to the present invention include a lithium ion battery, a sodium-sulfur battery, a lead battery, etc., preferably a lithium ion battery, which is excellent in energy density.

（ＢＭＵ）
本発明に係るＢＭＵ１２００は、本発明に係るユニットが１０００各々有し、ユニット分流電流の制御に係る信号の入力・生成・出力を担うユニット制御素子部１２２０、及びユニット分流回路１２２３を含み、必要に応じて、ユニット充放電スイッチ１２０４や、ユニット充放電電流を検出する電流検出部１２０５等を含み、セルバイパス電流制御、パック分流電流制御を介して、過電圧／過電流、過充電／過放電、過低温／過高温等から複合蓄電システム、特に電池モジュール１０１を保護する保護機能を有し、好ましくは、保護機能だけでなく、本発明に係る対象との間での放電及び充電そのものについての充放電制御機能や、パック情報やセル情報についての通知に係る通知機能を有する。 (BMU)
The BMU 1200 according to the present invention has 1000 units according to the present invention, and includes a unit control element section 1220 and a unit shunt circuit 1223, which are responsible for inputting, generating, and outputting signals related to the control of the unit shunt current. Accordingly, it includes a unit charge/discharge switch 1204, a current detection unit 1205 that detects the unit charge/discharge current, and the like. It has a protection function to protect the composite power storage system, particularly the battery module 101, from low temperature/excessive temperature, etc. Preferably, it is not only a protection function but also charging and discharging for discharging and charging itself with the object according to the present invention. It has a control function and a notification function related to notification of pack information and cell information.

このような本発明に係るＢＭＵ１２００には、好ましくは、パック情報が入力され、より好ましくは、セル情報が入力される。 The BMU 1200 according to the present invention preferably receives pack information, and more preferably receives cell information.

パック充放電スイッチ２０４は、電池モジュール１０１の充放電を制御するスイッチング素子である。パック充放電スイッチ２０４としては、特に限定されないが、例えば電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）が挙げられる。充電用と放電用のＦＥＴをそれぞれ構成することで、充電／放電の制御がそれぞれ単独で可能となる。 The pack charge/discharge switch 204 is a switching element that controls charge/discharge of the battery module 101 . The pack charge/discharge switch 204 is not particularly limited, but may be a field effect transistor (FET), for example. By constructing FETs for charging and discharging respectively, it is possible to independently control charging/discharging.

図３は、本発明の一実施態様に係る高出力型パック１０の電気的な概略構成を示す、回路ブロック図である。 FIG. 3 is a circuit block diagram showing a schematic electrical configuration of the high power pack 10 according to one embodiment of the present invention.

電流検出部２０５は、図３においては、ＢＭＵ１２００内において、パック本流回路１０の一部から、後述するアナログフロントエンド（ＡＦＥ：周辺演算部）に、電池モジュール１０１の充放電電流でもある、パック充放電電流に係るパック情報を出力する素子として描かれており、このパック情報を基にして、ＣＭＵ２００が、電池モジュール１０１のセル充放電に伴う容量を算出し、当該算出結果に基づき、セルバイパス電流制御を実施することもできる。 In FIG. 3, the current detection unit 205 transmits the pack charging current, which is also the charging/discharging current of the battery module 101, from a part of the pack main circuit 10 in the BMU 1200 to an analog front end (AFE: peripheral calculation unit) described later. It is drawn as an element that outputs pack information related to the discharge current. Based on this pack information, the CMU 200 calculates the capacity associated with the cell charging and discharging of the battery module 101, and based on the calculation result, the cell bypass current. Control can also be implemented.

電流検出部２０５としては、特に限定されないが、例えば、パック充放電電流に対応するシャント抵抗の電圧降下を出力し、ＣＭＵ２００にて演算処理する方法が挙げられる。この場合、電流検出部２０５は、電池モジュール１０１の充放電電流に応じた電圧を生成することとなる。 Although the current detection unit 205 is not particularly limited, for example, a method of outputting the voltage drop of the shunt resistor corresponding to the pack charging/discharging current and performing arithmetic processing in the CMU 200 can be mentioned. In this case, the current detector 205 will generate a voltage corresponding to the charge/discharge current of the battery module 101 .

（セル入力部２１）
セル入力部２１は、セルバイパス回路を含み、このセルバイパス回路の両端間の電圧として、セル本体の電圧であるセル電圧を出力し、その値は、ＡＦＥ２０２に入力される。即ち、セル入力部２１には、対応する電池モジュール１０１に含まれる全てのセル本体の各々について、セルのセル電圧出力両端子に各々接続されたセル電圧入力両端子を含み、好ましくは、上述のセルと同様に、隣接する一のセルと他のセルとの一及び他のセル電圧出力端子に対応する、セル電圧入力両端子は共用される。 (Cell input unit 21)
The cell input unit 21 includes a cell bypass circuit, outputs a cell voltage, which is the voltage of the cell body, as the voltage across the cell bypass circuit, and the value is input to the AFE 202 . That is, the cell input section 21 includes both cell voltage input terminals connected to the cell voltage output terminals of the cells for each of all the cell bodies included in the corresponding battery module 101. As with the cells, both cell voltage input terminals, corresponding to the one and other cell voltage output terminals of one adjacent cell and another cell, are shared.

（セルバイパス回路）
本発明に係るセルバイパス回路は、セルバランス補正負荷を含み、例えば、放電の対象のセル本体を、ＭＯＳＦＥＴとセルバランス補正負荷を介して放電させるパッシブ方式の回路構成であり、オペアンプを用いた定電流回路として構成でき、この様な構成にすることで、本発明に係る無段階電流制御とすることが容易となる。 (cell bypass circuit)
A cell bypass circuit according to the present invention includes a cell balance correction load, for example, has a passive circuit configuration that discharges a cell body to be discharged via a MOSFET and a cell balance correction load, and uses an operational amplifier. It can be configured as a current circuit, and such a configuration facilitates stepless current control according to the present invention.

（制御素子部２０）
制御素子部２０は、好ましくはＣＰＵ（メイン演算部）２０１、及びＡＦＥ２０２の２個の素子から構成され、制御に係る情報を保持情報として保持すると共に、入力された信号と比較演算し、制御に係る信号を生成・出力する機能を有し、好ましくは、通信コケーブル１０４を介して、当該パック１００の外部の、当該パックである一パック以外の他パックや、対象である外部機器等との間で情報を通信する通信機能も有する。 (Control element section 20)
The control element unit 20 is preferably composed of two elements, a CPU (main calculation unit) 201 and an AFE 202, holds information related to control as holding information, and performs a comparison operation with an input signal to perform a control operation. It has a function of generating and outputting such a signal, and preferably communicates, via the communication co-cable 104, with other packs outside the pack 100 other than the one pack that is the pack, or with an external device that is the target. It also has a communication function to communicate information between them.

ＣＰＵ２０１およびＡＦＥ２０２の各種機能は、例えばＣＰＵ２０１に内蔵の記憶部に格納された所定のソフトウェア（プログラム）を実行することで実現され、好ましくは、ＣＰＵ２０１は、セルバイパス電流制御を、アナログ制御により、無段階に実施可能である。ＡＦＥ２０２は、例えばＣＰＵ２０１とＩ２Ｃバスで接続されており、ＣＰＵ２０１のスレーブとして動作する構成でもよく、場合によっては、ＡＦＥ２０２が通信コケーブル１０４を介して外部と通信を行ってもよい。 Various functions of the CPU 201 and the AFE 202 are implemented by executing predetermined software (programs) stored in a storage unit built into the CPU 201, for example. It can be implemented in stages. The AFE 202 is connected to the CPU 201 via an I2C bus, for example, and may operate as a slave of the CPU 201. In some cases, the AFE 202 may communicate with the outside via the communication cable 104.

ＡＦＥ２０２は、セル入力部２１から入力されたセル電圧、電流検出部２０５から入力されたパック充放電電流に応じた電圧、及び、温度検出部１０５から入力された電池モジュール１０１の温度に応じた電圧を、アナログ－デジタル変換した後、変換後の信号をＣＰＵ２０１に出力する。 The AFE 202 detects the cell voltage input from the cell input unit 21, the voltage corresponding to the pack charging/discharging current input from the current detection unit 205, and the voltage corresponding to the temperature of the battery module 101 input from the temperature detection unit 105. is converted from analog to digital, and the converted signal is output to the CPU 201 .

ＣＰＵ２０１は、ＡＦＥ２０２からの出力信号や、通信コケーブル１０４からの入力情報に基づいて、制御に係る信号や情報を、保持し、比較演算し、生成・出力する機能を有し、ＡＦＥ２０２にもこれら機能の一部が内蔵されていても良く、例えば、ＣＰＵ２０１は、ＡＦＥ２０２から保護がかかったことを通知されるのみの構成とすることもでき、例えば、ＣＰＵ２０１は、電池モジュール１０１の、各電池セルのセル電圧、パック充放電電流、及びセル温度に基づき、セル充電残量やセル劣化状態を算出する演算処理を行い、また、通信コケーブル１０４を介して外部と通信を行い、演算処理の結果等を送信することができる。 The CPU 201 has a function of holding, performing comparative calculations, generating and outputting signals and information related to control based on the output signal from the AFE 202 and the input information from the communication cable 104. The AFE 202 also has these functions. A part of the function may be built in. For example, the CPU 201 may be configured to only receive notification from the AFE 202 that protection has been applied. Based on the cell voltage, pack charge/discharge current, and cell temperature, calculation processing is performed to calculate the remaining charge of the cell and the state of deterioration of the cell. etc. can be sent.

（パック）
本発明に係る二次電池パックは、第１及び第２の入出力端子１０２，１０３と、これらの端子間に存在するパック本流回路１０とを少なくとも含み、これらに、ＣＭＵ２００が付加された構成を有し、このＣＭＵ２００が、パック本流回路１０から分岐するパック分流回路２３を含むことを一つの特徴とする。 (pack)
A secondary battery pack according to the present invention includes at least first and second input/output terminals 102 and 103, and a pack mainstream circuit 10 existing between these terminals, and has a configuration in which a CMU 200 is added to these. One feature of this CMU 200 is that it includes a pack branch circuit 23 branched from the pack main circuit 10 .

第１及び第２の入出力端子１０２，１０３の端子間電圧がパック電圧であり、また、当該端子から、又は当該端子に流れる電流、即ち、当該端子を流れる電流が、パック充放電電流である。 The voltage across the first and second input/output terminals 102 and 103 is the pack voltage, and the current flowing from or to the terminal, that is, the current flowing through the terminal, is the pack charge/discharge current. .

図３に示す二次電池パック１００は、直列接続された複数個のセルを含む電池モジュール１０１と、本発明に係るセル温度を測定する為の温度検出部１０５と、一対（プラス電源端子およびマイナス電源端子）の入出力端子である前記第１及び第２の入出力端子１０２、１０３と、通信コケーブル１０４と、ＣＭＵ２００とを備え、前記パック本流回路１０は、第１入出力端子１０２から、ＣＭＵ２００及び電池モジュール１０１を介し、第２入出力端子１０３までに至る回路である。 A secondary battery pack 100 shown in FIG. 3 includes a battery module 101 including a plurality of cells connected in series, a temperature detection unit 105 for measuring cell temperature according to the present invention, and a pair (a positive power supply terminal and a negative power supply terminal). a power supply terminal), a communication co-cable 104, and a CMU 200; It is a circuit that extends to the second input/output terminal 103 via the CMU 200 and the battery module 101 .

温度検出部１０５は、電池モジュール１０１に近接して配置されており、電池モジュール１０１の、場合によっては、個別のセル本体の、温度を検出する。温度検出部１０５としては、特に限定されないが、例えばサーミスタが挙げられる。 The temperature detection unit 105 is arranged in the vicinity of the battery module 101 and detects the temperature of the battery module 101 and, in some cases, individual cell bodies. The temperature detection unit 105 is not particularly limited, but may be a thermistor, for example.

通信コケーブル１０４に関して、一パックであるパック１００は、通信コケーブル１０４を介し、直列、及び／又は、並列に接続された他パック１００との間で少なくとも、好ましくは、本発明に係る対象であり、より好ましくは上位システムである、外部の接続機器との間でも、通信を行う。通信コケーブル１０４を介し行う通信インターフェースとしては、特に限定されないが、ＣＡＮや、ＲＳ４８５等の標準インターフェースが挙げられ、その様なインターフェースドライバー内蔵のＣＰＵ２０１を例に記述している。 With respect to the communication co-cable 104, the pack 100, which is one pack, is at least between other packs 100 connected in series and/or in parallel via the communication co-cable 104, and is preferably the subject of the present invention. It also communicates with an external connected device, which is more preferably a host system. The communication interface through the communication cable 104 is not particularly limited, but standard interfaces such as CAN and RS485 can be mentioned, and the CPU 201 with such an interface driver is described as an example.

（第１及び第２の入出力端子１０２、１０３）
前記第１及び第２の入出力端子１０２、１０３は、本発明の複合蓄電システムにおいて、前記対象の入力や出力の端子と電気接続される、複合蓄電システムの外部入出力端子とすることができ、また、片方の入出力端子のみを、当該外部入出力端子とすることもでき、さらに、両方の入出力端子を、当該外部入出力端子としないこともできる。 (First and second input/output terminals 102, 103)
In the composite power storage system of the present invention, the first and second input/output terminals 102 and 103 can be external input/output terminals of the composite power storage system that are electrically connected to the target input and output terminals. Alternatively, only one of the input/output terminals may be used as the external input/output terminal, or both input/output terminals may not be used as the external input/output terminals.

パック１００は、一対の入出力端子１０２、１０３を介して、電池モジュール１０１から、本発明に係る対象である、外部負荷（例えば、後述する対象機器）への放電と、同様に本発明に係る対象である、外部電源（例えば、後述する充電器）から電池モジュール１０１への充電と、を行う。 The pack 100 discharges from the battery module 101 via a pair of input/output terminals 102 and 103 to an external load (e.g., a target device to be described later), which is the subject of the present invention. Charging the battery module 101 from an external power supply (for example, a charger to be described later), which is a target, is performed.

第１及び第２の両方の入出力端子１０２、１０３が、当該外部入出力端子である場合には、少なくとも、２個の、各々が当該第１及び第２の入出力端子１０２、１０３を含む、パックを、本発明の複合蓄電システムは含む。 When both the first and second input/output terminals 102, 103 are the external input/output terminals, at least two, each including the first and second input/output terminals 102, 103 , a pack, the composite power storage system of the present invention.

（パック本流回路１０）
本発明に係るパック本流回路１０は、第１及び第２の入出力端子間に存在し、これらの端子を連結する回路であり、当該回路中には、直列、及び／又は、並列に接続された複数のセルを前述した一パックセルとして含む、モジュール１０１を含む。 (Pack mainstream circuit 10)
The pack mainstream circuit 10 according to the present invention is a circuit that exists between first and second input/output terminals and connects these terminals. module 101 containing a plurality of cells as one pack cell as described above.

（セルマネジメントユニット（ＣＭＵ）２００）
本発明に係るＣＭＵ２００は、セルバイパス回路を含むセル入力部２１、セルバイパス電流及びパック分流電流の制御に係る信号の入力・生成・出力を担う制御素子部２０、及びパック分流回路２３を含み、必要に応じて、パック充放電スイッチ２０４や、パック充放電電流を検出する電流検出部２０５等を含み、セルバイパス電流制御、パック分流電流制御を介して、過電圧／過電流、過充電／過放電、過低温／過高温等から複合蓄電システム、特に電池モジュール１０１を保護する保護機能を有し、好ましくは、保護機能だけでなく、本発明に係る対象との間での放電及び充電そのものについての充放電制御機能や、パック情報やセル情報についての通知に係る通知機能を有する。 (Cell Management Unit (CMU) 200)
The CMU 200 according to the present invention includes a cell input unit 21 including a cell bypass circuit, a control element unit 20 that inputs, generates, and outputs signals related to control of the cell bypass current and the pack shunt current, and a pack shunt circuit 23. If necessary, it includes a pack charge/discharge switch 204, a current detection unit 205 that detects pack charge/discharge current, and the like. , a protection function to protect the composite power storage system, particularly the battery module 101, from excessively low temperature/excessively high temperature, etc. It has a charge/discharge control function and a notification function related to notification of pack information and cell information.

このような本発明に係るＣＭＵ２００には、好ましくは、パック情報が入力され、より好ましくは、セル情報が入力される。 The CMU 200 according to the present invention preferably receives pack information, and more preferably receives cell information.

パック充放電スイッチ２０４は、電池モジュール１０１の充放電を制御するスイッチング素子である。パック充放電スイッチ２０４としては、特に限定されないが、例えば電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）が挙げられる。充電用と放電用のＦＥＴをそれぞれ構成することで、充電／放電の制御がそれぞれ単独で可能となる。 The pack charge/discharge switch 204 is a switching element that controls charge/discharge of the battery module 101 . The pack charge/discharge switch 204 is not particularly limited, but may be a field effect transistor (FET), for example. By constructing FETs for charging and discharging respectively, it is possible to independently control charging/discharging.

電流検出部２０５は、図３においては、ＣＭＵ２００内において、パック本流回路１０の一部から、後述するアナログフロントエンド（ＡＦＥ：周辺演算部）に、電池モジュール１０１の充放電電流でもある、パック充放電電流に係るパック情報を出力する素子として描かれており、このパック情報を基にして、ＣＭＵ２００が、電池モジュール１０１のセル充放電容量に関する制御信号を算出し、当該制御信号に基づきセルバイパス電流制御を実施することもできる。 In FIG. 3, the current detection unit 205 transmits the pack charging current, which is also the charging/discharging current of the battery module 101, from a part of the pack main circuit 10 in the CMU 200 to an analog front end (AFE: peripheral calculation unit) described later. It is depicted as an element that outputs pack information related to the discharge current. Based on this pack information, the CMU 200 calculates a control signal related to the cell charge/discharge capacity of the battery module 101, and based on the control signal determines the cell bypass current. Control can also be implemented.

電流検出部２０５としては、特に限定されないが、例えば、パック充放電電流に対応するシャント抵抗の電圧降下を出力し、ＣＭＵ２００にて演算処理する方法が挙げられる。この場合、電流検出部２０５は、電池モジュール１０１の充放電電流に応じた電圧を生成することとなる。 Although the current detection unit 205 is not particularly limited, for example, a method of outputting the voltage drop of the shunt resistor corresponding to the pack charging/discharging current and performing arithmetic processing in the CMU 200 can be mentioned. In this case, the current detector 205 will generate a voltage corresponding to the charge/discharge current of the battery module 101 .

（セル入力部２１）
セル入力部２１は、セルバイパス回路を含み、このセルバイパス回路の両端間の電圧として、セル本体の電圧であるセル電圧を出力し、その値は、ＡＦＥ２０２に入力される。即ち、セル入力部２１には、対応する電池モジュール１０１に含まれる全てのセル本体の各々について、セルのセル電圧出力両端子に各々接続されたセル電圧入力両端子を含み、好ましくは、上述のセルと同様に、隣接する一のセルと他のセルとの一及び他のセル電圧出力端子に対応する、セル電圧入力両端子は共用される。 (Cell input unit 21)
The cell input unit 21 includes a cell bypass circuit, outputs a cell voltage, which is the voltage of the cell body, as the voltage across the cell bypass circuit, and the value is input to the AFE 202 . That is, the cell input section 21 includes both cell voltage input terminals connected to the cell voltage output terminals of the cells for each of all the cell bodies included in the corresponding battery module 101. As with the cells, both cell voltage input terminals, corresponding to the one and other cell voltage output terminals of one adjacent cell and another cell, are shared.

（セルバイパス回路）
本発明に係るセルバイパス回路は、セルバランス補正負荷を含み、例えば、放電の対象のセル本体を、ＭＯＳＦＥＴとセルバランス補正負荷を介して放電させるパッシブ方式の回路構成であり、オペアンプを用いた定電流回路として構成でき、この様な構成することで、本発明に係る無段階電流制御とすることが容易となる。 (cell bypass circuit)
A cell bypass circuit according to the present invention includes a cell balance correction load, for example, has a passive circuit configuration that discharges a cell body to be discharged via a MOSFET and a cell balance correction load, and uses an operational amplifier. It can be configured as a current circuit, and such a configuration facilitates stepless current control according to the present invention.

（制御素子部２０）
制御素子部２０は、好ましくはＣＰＵ（メイン演算部）２０１、及びＡＦＥ２０２の２個の素子から構成され、制御に係る情報を保持情報として保持すると共に、入力された信号と比較演算し、制御に係る信号を生成・出力する機能を有し、好ましくは、通信信号を含むコケーブル１０４を介して、当該パック１００の外部の、当該パックである一パック以外の他パックや、対象である外部機器等との間で情報を通信する通信機能も有する。 (Control element section 20)
The control element unit 20 is preferably composed of two elements, a CPU (main calculation unit) 201 and an AFE 202, holds information related to control as holding information, and performs a comparison operation with an input signal to perform a control operation. It has a function to generate and output such a signal, and preferably, via a co-cable 104 containing a communication signal, other packs outside the pack 100, other than the pack that is the pack, and external equipment that is the target It also has a communication function to communicate information with other devices.

ＣＰＵ２０１およびＡＦＥ２０２の各種機能は、例えばＣＰＵ２０１に内蔵の記憶部に格納された所定のソフトウェア（プログラム）を実行することで実現され、好ましくは、ＣＰＵ２０１は、セルバイパス電流制御を、アナログ制御により、無段階に実施可能である。ＡＦＥ２０２は、例えばＣＰＵ２０１とＩ２Ｃバスで接続されており、ＣＰＵ２０１のスレーブとして動作する構成でもよく、場合によっては、ＡＦＥ２０２が通信コケーブル１０４を介して外部と通信を行ってもよい。 Various functions of the CPU 201 and the AFE 202 are implemented by executing predetermined software (programs) stored in a storage unit built into the CPU 201, for example. It can be implemented in stages. The AFE 202 is connected to the CPU 201 via an I2C bus, for example, and may operate as a slave of the CPU 201. In some cases, the AFE 202 may communicate with the outside via the communication cable 104.

ＡＦＥ２０２は、セル入力部２１から入力されたセル電圧、電流検出部２０５から入力されたパック充放電電流に応じた電圧、及び、温度検出部１０５から入力された電池モジュール１０１の温度に応じた電圧を、アナログ－デジタル変換した後、変換後の信号をＣＰＵ２０１に出力する。 The AFE 202 detects the cell voltage input from the cell input unit 21, the voltage corresponding to the pack charging/discharging current input from the current detection unit 205, and the voltage corresponding to the temperature of the battery module 101 input from the temperature detection unit 105. is converted from analog to digital, and the converted signal is output to the CPU 201 .

ＣＰＵ２０１は、ＡＦＥ２０２からの出力信号や、通信コケーブル１０４からの入力情報に基づいて、制御に係る信号や情報を、保持し、比較演算し、生成・出力する機能を有し、ＡＦＥ２０２にもこれら機能の一部が内蔵されていても良く、例えば、ＣＰＵ２０１は、ＡＦＥ２０２から保護がかかったことを通知されるのみの構成とすることもでき、例えば、ＣＰＵ２０１は、電池モジュール１０１の、各電池セルのセル電圧、パック充放電電流、及びセル温度に基づき、セル充電残量やセル劣化状態を算出する演算処理を行い、また、通信コケーブル１０４を介して外部と通信を行い、演算処理の結果等を送信することができる。 The CPU 201 has a function of holding, performing comparative calculations, generating and outputting signals and information related to control based on the output signal from the AFE 202 and the input information from the communication cable 104. The AFE 202 also has these functions. A part of the function may be built in. For example, the CPU 201 may be configured to only receive notification from the AFE 202 that protection has been applied. Based on the cell voltage, pack charge/discharge current, and cell temperature, calculation processing is performed to calculate the remaining charge of the cell and the state of deterioration of the cell. etc. can be sent.

（セル）
本発明に係るセルは、セル本体を含むセルメイン回路と、セル本体の端子間電圧であり、このセルメイン回路の両端電圧でもある、セル電圧をセルの外部に出力する、セル電圧出力両端子とを含み、好ましくは、モジュール１０１内において隣接する、一のセル本体と他のセル本体との、一及び他のセル電圧出力端子は共用される。 (cell)
A cell according to the present invention includes a cell main circuit including a cell body, and both cell voltage output terminals for outputting the cell voltage, which is the voltage between the terminals of the cell body and is also the voltage across the cell main circuit, to the outside of the cell. Preferably, one cell voltage output terminal and another cell voltage output terminal of one cell body and another adjacent cell body in the module 101 are shared.

（セルメイン回路）
本発明に係るセルメイン回路は、充電式（ｒｅｃｈａｒｇｅａｂｌｅ）の二次電池（ｓｅｃｏｎｄａｒｙ ｂａｔｔｅｒｙ）であるセル本体を含む。 (cell main circuit)
A cell main circuit according to the present invention includes a cell body that is a rechargeable secondary battery.

（セル本体）
セル本体としては、特に限定されないが、例えばリチウムイオン電池が挙げられる。リチウムイオン電池の中でも、負極の材料としてチタン酸リチウム（Ｌｉｔｈｉｕｍ Ｔｉｔａｎａｔｅ、Ｌｉｔｈｉｕｍ Ｔｉｔａｎｉｕｍ Ｏｘｉｄｅ：ＬＴＯ）を用いたリチウムイオン電池（以下、ＬＴＯ電池ともいう。）が好ましい。ＬＴＯ電池は、自己放電による電圧低下量が小さく、繰り返し充放電による寿命が長く、急速充電機能に優れる。 (cell body)
Although the cell body is not particularly limited, for example, a lithium ion battery can be used. Among lithium ion batteries, lithium ion batteries using lithium titanate (Lithium Titanium Oxide: LTO) as a negative electrode material (hereinafter also referred to as LTO batteries) are preferable. The LTO battery has a small voltage drop due to self-discharge, a long life due to repeated charging and discharging, and an excellent rapid charging function.

（パックバランス補正追加制御）
本発明に係るパックバランス補正追加制御は、電池パック間のバランスを調整するパックバランス補正、及び、セル毎の電圧を調整するセルバランス補正の両方の補正を実施する制御であり、これらの補正は、いずれも後述する、パック情報、セル情報に基づく制御により実施される。 (Pack balance correction additional control)
The pack balance correction additional control according to the present invention is control for performing both pack balance correction for adjusting the balance between battery packs and cell balance correction for adjusting the voltage of each cell. , are performed by control based on pack information and cell information, which will be described later.

パック情報は、いずれも後述する、パック充放電電流、パック電圧等の情報である。 The pack information is information such as a pack charging/discharging current and a pack voltage, all of which will be described later.

セル情報は、いずれも後述する、セル温度、セル充電残量、セル劣化状態等の情報である。 The cell information is information such as the cell temperature, the remaining charge of the cell, and the state of deterioration of the cell, all of which will be described later.

ここで、セル充電残量（Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ：ＳＯＣ）は、例えば、満充電状態を１００％と表現した際の充電残量の比率として表され、実際の充電状態の容量であるセル充電残量である。 Here, the state of charge (SOC) of the cell is expressed, for example, as a ratio of the remaining charge when the fully charged state is expressed as 100%, and the remaining charge of the cell, which is the actual capacity of the charged state. is.

このようなセル充電残量の駆動範囲であって、パックの種類に応じて後述するセルマネジメントユニット（ＣＭＵ）に予め設定され保持された値が駆動容量であり、そのような駆動容量としては、少なくとも第１の上限・下限の駆動容量であって、セル充電残量を含む範囲を各々上限及び下限の駆動容量とする、第１の上限・下限の駆動容量があり、好ましくは、この第１の上限・下限の駆動容量の範囲を範囲として含む、他の上限・下限の駆動容量があり、ＣＭＵは、好ましくは、セル充電残量をセル電圧に基づき算出する機能を有し、より好ましくは、算出したセル充電残量を、比較演算の為に保持する。 In such a driving range of the remaining charge of the cell, a driving capacity is a value preset and held in a cell management unit (CMU) described later according to the type of the pack. There are at least first upper and lower driving capacities, and the range including the remaining charge of the cell is set as the upper and lower driving capacities, respectively. There are other upper and lower drive capacities, including the upper and lower drive capacities of , the calculated remaining cell charge is retained for comparison calculation.

このような本発明に係るＣＭＵは、入力されたセル劣化状態（ｓｔａｔｅ ｏｆ ｈｅａｌｔｈ：ＳＯＨ）に基づき、他の上限及び／又は下限の駆動容量を設定可能であり、当該ＣＭＵに予め設定・保持された劣化基準と比較演算した結果に基づいて、ＣＭＵ２００は、他の上限及び／又は下限の駆動容量を設定し保持する。 Such a CMU according to the present invention can set another upper limit and/or lower limit driving capacity based on the input cell deterioration state (state of health: SOH), and is preset and held in the CMU. The CMU 200 sets and maintains other upper and/or lower drive capacities based on the result of the comparison operation with the deterioration criterion.

ここで、このようなセル劣化状態ＳＯＨの算出方法には、少なくとの４種類の方法があるが、本発明に係るＳＯＨ算出方法としては、インピーダンス・トラック方式が好ましく、高い精度が得られる。 Here, there are at least four types of methods for calculating the cell deterioration state SOH, but the impedance track method is preferable as the SOH calculation method according to the present invention, and high accuracy can be obtained.

インピーダンス・トラック方式は、電池セルのインピーダンスを捕捉するもので、どんなセルでも、使えば使うほど内部インピーダンスは高くなる傾向があり、その様なインピーダンスから導出される値をＳＯＨとすることが基本であるが、そのようなインピーダンスに応じて、エネルギー容量である本発明に係る駆動容量の範囲は減る傾向があるので、そのような使用により変化した駆動容量範囲を、電池セルの種類に応じた放電特性や温度特性などの測定データをリファレンスとしたものを、ＳＯＨとすることもできる。 The impedance track method captures the impedance of the battery cell, and the internal impedance of any cell tends to increase the more it is used, and the basic value derived from such an impedance is the SOH. However, according to such impedance, the range of the driving capacity according to the present invention, which is the energy capacity, tends to decrease. SOH can also be obtained by using measurement data such as characteristics and temperature characteristics as a reference.

このようなセル劣化状態ＳＯＨを、その初期値や、設定値、測定値としてＣＭＵに保存、入力、即ち、そのメモリに格納しておき、セル（パック）稼働時の電圧と電流、温度をモニターしつつ、これらと関連付けて電池セルのインピーダンスを常時捕捉し、データを更新していくことで、経年劣化によるインピーダンス変化を算出し、ＳＯＨを算出することが、より好ましい。 Such cell deterioration state SOH is saved and input to the CMU as its initial value, set value, and measured value, that is, stored in its memory, and the voltage, current, and temperature during cell (pack) operation are monitored. It is more preferable to constantly capture the impedance of the battery cell in association with these and update the data, thereby calculating the impedance change due to deterioration over time and calculating the SOH.

ただし、本発明の構成とすることで、このようなＳＯＨの要素を加味しなくても、過電圧・過放電に至らないように、充分にバランス補正することができるだけでなく、優れた蓄電性能を発揮しうる高精度の制御が可能であることが、本発明のポイントで。
ある。 However, by adopting the configuration of the present invention, it is possible not only to sufficiently correct the balance so as not to lead to overvoltage and overdischarge without considering such SOH elements, but also to achieve excellent storage performance. The point of the present invention is that it is possible to control with a high degree of precision that can be exerted.
be.

（パックバランス補正）
本発明に係るパックバランス補正は、電池パック間のバランスを調整する補正であり、即ち、本発明のシステムには、一のパックである一パックとは別に、他のパックである他パックが含まれる。 (pack balance correction)
The pack balance correction according to the present invention is a correction for adjusting the balance between battery packs. be

（セルバランス補正）
本発明に係るセルバランス補正は、セル毎の電圧を調整する補正であり、ここで、セルは直列、及び／又は、並列に接続されパックに含まれ、即ち、本発明のシステムには、一のパックに含まれる一パックセルとは別に、他のパックに含まれる他パックセルが、夫々複数個含まれる。 (cell balance correction)
The cell balance correction according to the present invention is a correction that adjusts the voltage for each cell, where the cells are connected in series and/or in parallel and included in a pack, that is, the system of the present invention includes one In addition to one pack cell contained in one pack, a plurality of other pack cells contained in other packs are included.

（セルバイパス電流制御）
本発明に係るセルバイパス電流制御は、セルバイパス回路に、セルバランス補正に係り、セル電圧に基づき制御されたセルバイパス電流を流す制御であり、好ましくは、アナログ制御により、無段階に実施され。また、好ましくは、セル電圧だけでなく、制御素子部２０に入力された、パック電圧、パック充放電電流、セル情報からなる群に含まれる一以上に基づいても実施される。 (cell bypass current control)
The cell bypass current control according to the present invention relates to cell balance correction and causes a cell bypass current controlled based on the cell voltage to flow through the cell bypass circuit. Preferably, the cell bypass current is controlled steplessly by analog control. Moreover, preferably, it is performed based not only on the cell voltage but also on one or more items included in the group consisting of the pack voltage, the pack charge/discharge current, and the cell information, which are input to the control element section 20 .

即ち、セルバイパス電流制御は、セルバランス補正に係り、電池モジュール１０１における各電池セルのセル電圧に基づき制御されたセルバイパス電流であって、セル入力部２１に含まれるセルバイパス回路を流れるセルバイパス電流の制御であり、セル電圧を均等にするため制御とすることが基本であるが、本発明に係るセル温度、セル充電残量、セル劣化状態といったセル情報や、パック電圧、パック充放電電流にパック情報に基づき、各電池セルに対応するセルバイパス電流につき、制御の程度をより精密なものとし、セル電圧につき。必ずしも均等にするものでなくても良く、このようなセルバイパス電流制御は、メインＣＰＵ２０１及びＡＦＥ２０２が、共同して行うことができるが、ＡＦＥ２０２が単独で行うこともできる。 That is, the cell bypass current control relates to cell balance correction, and is a cell bypass current that is controlled based on the cell voltage of each battery cell in the battery module 101 and that flows through the cell bypass circuit included in the cell input unit 21. It is a control of the current, and basically it is controlled to equalize the cell voltage. Based on the pack information, the cell bypass current corresponding to each battery cell, the degree of control is more precise, and the cell voltage. The cell bypass current control does not necessarily have to be equal, and the main CPU 201 and the AFE 202 can jointly perform such cell bypass current control, but the AFE 202 can also perform the cell bypass current control independently.

（パック分流電流制御）
本発明に係るパック分流電流制御は、パック分流回路に、パックバランス補正に係り制御されたパック分流電流を流す制御であり、好ましくは、本発明に係るＣＭＵ２００が出力するパック分流制御電圧に応じて、パック分流制御電圧の値が、増減する。 (pack shunt current control)
The pack shunt current control according to the present invention is the control of causing the pack shunt current controlled by the pack balance correction to flow through the pack shunt circuit. , the value of the pack shunt control voltage increases or decreases.

即ち、ＣＰＵ２０１のデジタル―アナログ変換により生成されるパック分流制御電圧の出力と外部の定電流回路を含むパック分流回路２３により、パック分流電流は、好ましくは無段階に、制御される。さらに、パック分流回路２３に大電流駆動可能な素子、例えばＮＰＮ型トランジスタおよび抵抗を設けることで、大きなパック分流電流を流すことが可能となる。これによりパックバランス補正はＣＰＵ２０１の算出結果に基づき、好ましくは無段階に、高精度、かつ、ダイナミックに実施されることとなる。 That is, the pack shunt current is preferably steplessly controlled by the pack shunt circuit 23 including the output of the pack shunt control voltage generated by the digital-analog conversion of the CPU 201 and an external constant current circuit. Further, by providing the pack shunt circuit 23 with an element capable of driving a large current, such as an NPN transistor and a resistor, a large pack shunt current can flow. As a result, the pack balance correction is preferably performed steplessly, highly accurately, and dynamically, based on the calculation results of the CPU 201 .

１ 複合蓄電システム
２、３ システム入出力端子
４ 通信ケーブル
５ ＢＭＵ電力制御部
６ 外部電源コケーブル
１０００ 電池ユニット
１０００Ａ 高出力ユニット
１０００Ｂ 大容量ユニット
１２００ バッテリーマネジメントユニット（ＢＭＵ）
１２００Ａ 外部電圧駆動ＢＭＵ
１２０７ ＢＭＵ制御系主要回路
１２０８ 外部電源供給切り替えＦＥＴ
１００ 電池パック
１００Ａ 高出力型パック
１００Ｂ 大容量型パック
１０ パック本流回路
１０１ 電池モジュール
１０２，１０３ 入出力端子
１０４ 通信コケーブル
１０５ 温度検出部（サーミスタ）
１０６ ＢＭＵ電力供給ケーブル
２００ セルマネジメントユニット（ＣＭＵ）
２０ 制御素子部
２０１ ＣＰＵ（メイン演算部）
２０２ アナログフロントエンド（ＡＦＥ）（周辺演算部）
２１ セル入力部
２３ パック分流回路
２０４ パック充放電スイッチ
２０５ 電流検出部
２０６ ＢＭＵ供給電源回路
２０８ 外部電源供給切替ＦＥＴ 1 composite power storage system 2, 3 system input/output terminal 4 communication cable 5 BMU power control unit 6 external power co-cable 1000 battery unit 1000A high output unit 1000B large capacity unit 1200 battery management unit (BMU)
1200A external voltage drive BMU
1207 BMU control system main circuit 1208 External power supply switching FET
REFERENCE SIGNS LIST 100 battery pack 100A high-power pack 100B large-capacity pack 10 pack mainstream circuit 101 battery module 102, 103 input/output terminal 104 communication cable 105 temperature detector (thermistor)
106 BMU power supply cable 200 Cell management unit (CMU)
20 control element unit 201 CPU (main computation unit)
202 analog front end (AFE) (peripheral operation unit)
21 cell input unit 23 pack current dividing circuit 204 pack charge/discharge switch 205 current detection unit 206 BMU power supply circuit 208 external power supply switching FET

Claims (2)

高出力ユニット及び大容量ユニットを含む複数の種類の、ＢＭＵを含む電池ユニットを組み合わせた複合蓄電システムであって、
少なくとも、該高出力ユニットの該ＢＭＵが、該高出力ユニット以外のユニット外電源から駆動電圧を供給され得る、外部電圧駆動ＢＭＵである、複合蓄電システム。 A composite power storage system combining a plurality of types of battery units including BMUs, including a high-output unit and a large-capacity unit,
A composite power storage system, wherein at least the BMU of the high power unit is an external voltage driven BMU capable of being supplied with a drive voltage from an external power source other than the high power unit. 前記ユニット外電源が、前記高出力ユニット以外の前記電池ユニットである、請求項１に記載の複合蓄電システム。 The composite power storage system according to claim 1, wherein said external power source is said battery unit other than said high-output unit.

Images