JP3803042B2

JP3803042B2 - Apparatus and method for adjusting state of charge of battery pack

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Publication number: JP3803042B2
Application number: JP2001175545A
Authority: JP
Inventors: 勉西郷
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2001-06-11
Filing date: 2001-06-11
Publication date: 2006-08-02
Anticipated expiration: 2021-06-11
Also published as: JP2002369400A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、二次電池からなる単位セルを複数個直列に接続して構成され、負荷や充電器が両端に接続された閉回路状態において充放電を行う組電池の充電状態を調整する装置及びその方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、電動モータを用いて走行する電気自動車や、エンジンと電動モータとを併用して走行するハイブリッド電気自動車においては、ニッケル−水素電池やリチウム電池といった二次電池を単位セルとしてこれらを複数個直列接続した組電池が、電動モータの電源として用いられている。
【０００３】
そして、上述した組電池には、充放電を繰り返すうちに、各単位セルの充電状態（ＳＯＣ）に基づく両端電圧にばらつきが生じ、これを放置したまま充電や放電を行うと、一部の単位セルが過充電状態や過放電状態になりかねない、という問題があることが知られている。
【０００４】
そこで、特開平６−３１９２８７号公報では、各単位セルの両端電圧の大小に応じて論理回路が出力する信号により放電回路のスイッチを開閉させて、両端電圧の高い単位セルの蓄積電荷を放電させることで、全ての単位セルを両端電圧の最も低い単位セルと同じ両端電圧にすることで、各単位セルの両端電圧のばらつきを解消することが提案されている。
【０００５】
また、特開平８−１８２２１６号公報では、各単位セルを、所定のキャパシタ電圧を有するキャパシタに接続するものが提案されている。これにより、キャパシタ電圧より高い両端電圧を持つ単位セルの電荷が、キャパシタに移動され、逆に、キャパシタ電圧より低い両端電圧を持つ単位セルに、キャパシタの電荷が移動される。即ち、キャパシタを介して、両端電圧の高い方から低い方への蓄積電荷の移動が行われるため、各単位セルの両端電圧のばらつきを解消することができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した特開平６−３１９２８７号公報により提案された従来の解消法では、両端電圧の高い単位セルを放電させるため、電気エネルギーが無駄に消費されてしまうという問題がある。
【０００７】
その点、両端電圧の高い方の単位セルによりキャパシタに蓄積した電荷で両端電圧の低い方の単位セルを充電するという、特開平８−１８２２１６号公報により提案された従来の解消法は、電気エネルギーが無駄に消費されることがない分、有利であるといえる。
【０００８】
しかし、特開平８−１８２２１６号公報により提案された従来の解消法では、各単位セルの両端電圧の均等化がすすみ各単位セルの両端電圧のばらつきが小さくなると、キャパシタ電圧と各単位セルの両端電圧との電圧差の減少に伴い電荷の移動量が減少するため、完全に均一になるまで時間がかかるという問題があった。
【０００９】
そこで、本発明は、上記のような問題点に着目し、短時間に、かつ電気エネルギーのロスを抑えて、各単位セルの両端電圧の均等化を行う組電池の充電状態調整装置及びその方法を提供することを課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するためになされた請求項１記載の発明は、図１の基本構成図によれば、二次電池からなる単位セルＢ_S1〜Ｂ_Snを複数個直列に接続して構成され、負荷や充電器が両端に接続された閉回路状態において充放電を行う組電池Ｂの充電状態を調整する組電池の充電状態調整装置であって、前記負荷や前記充電器とは絶縁して設けられたキャパシタＣ_B及び前記組電池の開回路状態において、前記各単位セルを前記キャパシタに接続して、前記各単位セルの両端電圧を均等化するキャパシタ接続手段２ｄ−１１を有する第１の充電状態調整手段と、前記単位セルを放電させるための放電抵抗Ｒ_B及び前記組電池の開回路状態において、前記各単位セルを前記放電抵抗に接続して、前記各単位セルの両端電圧を均等化する抵抗接続手段２ｄ−１２とを有する第２の充電状態調整手段と、前記各単位セルの両端電圧のばらつき度合が大きいか否かを判断する判断手段２ｄ−１３とを備え、前記判断手段により、ばらつき度合が大きいと判断されている間は、前記キャパシタ接続手段による均等化が行われ、否と判断されている間は、前記抵抗接続手段による均等化が行われることを特徴とする組電池の充電状態調整装置に存する。
【００１１】
請求項１記載の発明によれば、判断手段により、各単位セルの両端電圧のばらつき度合が大きいと判断されている間は、第１の充電状態調整手段において、キャパシタ接続手段が、各単位セルをキャパシタに接続して、各単位セルの両端電圧を均等化する。逆に、ばらつき度合が大きくなく、否と判断されている間は、第２の充電状態調整手段において、抵抗接続手段が、各単位セルを放電抵抗に接続して、各単位セルの両端電圧を均等化する。
【００１２】
従って、各単位セルのばらつき度合が大きい間は、キャパシタ接続手段による均等化が行われるため、電気エネルギーが放電抵抗によって無駄に消費されることがない。また、各単位セルのばらつき度合が大きくない間は、キャパシタ接続手段による均等化では、電荷の移動量が少なくなるため、均等化に時間がかかるが、本発明では、各単位セルのばらつき度合が大きくない間は、抵抗接続手段による均等化が行われるため、短時間に各単位セルの両端電圧の均等化を図ることができる。また、ばらつき度合が小さいため、放電抵抗によって消費される電気エネルギーも少なくてすむ。
【００１３】
請求項２記載の発明は、図１の基本構成図によれば、請求項１記載の組電池の充電状態調整装置であって、前記キャパシタ及び前記放電抵抗は、第１の接続点ｃ１及び第２の接続点ｃ２間に並列に設けられ、前記各単位セルのプラス端子を前記第１の接続点に、マイナス端子を前記第２の接続点に接続するスイッチ手段２ｂと、前記第１及び前記第２の接続点間に、前記キャパシタと直列に設けられた第１のスイッチ素子Ｓ_C1と、前記第１及び第２の接続点間に、前記放電抵抗と直列に設けられた第２のスイッチ素子Ｓ_C2とをさらに備え、前記キャパシタ接続手段は、前記第１のスイッチ素子をオン制御した状態で、前記スイッチ手段のオンオフ制御を行って、前記各単位セルを前記キャパシタに接続し、前記抵抗接続手段は、前記第２のスイッチ素子をオン制御した状態で、前記スイッチ手段のオンオフ制御を行って、前記各単位セルを前記放電抵抗に接続することを特徴とする組電池の充電状態調整装置に存する。
【００１４】
請求項２記載の発明によれば、キャパシタ及び放電抵抗が、第１の接続点及び第２の接続点間に、並列に、設けられている。スイッチ手段が、各単位セルのプラス端子を第１の接続点に、マイナス端子を第２の接続点に接続する。第１のスイッチ素子が、第１及び第２の接続点間に、キャパシタと直列に設けられている。第２のスイッチ素子が、第１及び第２の接続点間に、放電抵抗と直列に設けられている。以上の構成において、キャパシタ接続手段が、第１のスイッチ素子をオン制御した状態で、スイッチ手段のオンオフ制御を行えば、各単位セルをキャパシタに接続することができる。また、抵抗接続手段が、第２のスイッチ素子をオン制御した状態で、スイッチ手段のオンオフ制御を行えば、各単位セルを放電抵抗に接続することができる。
【００１５】
従って、キャパシタ接続手段と抵抗接続手段とで、スイッチ手段を兼用することができ、各々別途に、各単位セルと、キャパシタ又は放電抵抗とを接続するスイッチ手段を設ける必要がない。
【００１６】
請求項３記載の発明は、図１の基本構成図によれば、請求項１又は２記載の組電池の充電状態調整装置であって、前記各単位セルの両端電圧を各々検出する電圧検出手段２ｄ−１４をさらに備え、前記判断手段は、前記電圧検出手段により検出された両端電圧のうちの最大両端電圧と、最小両端電圧との差が、所定値以上の間は、ばらつき度合が大きいと判断し、前記最大両端電圧と、前記最小両端電圧との差が、前記所定値より小さい間は、否と判断することを特徴とする組電池の充電状態調整装置に存する。
【００１７】
請求項３記載の発明によれば、電圧検出手段が、各単位セルの両端電圧を各々検出する。判断手段が、電圧検出手段により検出された各両端電圧のうちの最大両端電圧と、最小両端電圧との差が、所定値以上の間は、ばらつき度合が大きいと判断し、最大両端電圧と、最小両端電圧との差が、所定値より小さい間は、否と判断する。
【００１８】
従って、各単位セルの最大両端電圧と最小両端電圧との差が、所定値以上の間は、第１の充電状態調整手段による均等化が行われるため、大きな電気エネルギーが無駄に消費されることがない。また、各単位セルの最大両端電圧と最小両端電圧との差が、所定値より小さい間は、第２の充電状態調整手段による均等化が行われるため、短時間に各単位セルの両端電圧の均等化を図ることができる。
【００１９】
請求項４記載の発明は、図１の基本構成図に示すように、請求項２記載の組電池の充電状態調整装置であって、前記第１及び前記第２の接続点間に設けられ、当該両端に接続された前記単位セルの両端電圧に応じた電圧信号を出力する信号出力手段２ｃと、前記スイッチ手段のオンオフ制御を行って、前記各単位セルの１つを前記信号出力手段に接続して、前記各単位セルの両端電圧を検出する電圧検出手段２ｄ−１４とを備え、前記判断手段は、前記電圧検出手段により検出された両端電圧のうちの最大両端電圧と、最小両端電圧との差が、所定値以上の間は、ばらつき度合が大きいと判断し、前記最大両端電圧と、前記最小両端電圧との差が、前記所定値より小さい間は、否と判断することを特徴とする組電池の充電状態調整装置に存する。
【００２０】
請求項４記載の発明によれば、信号出力手段が、第１及び第２の接続点間に設けられ、その両端に接続された単位セルの両端電圧に応じた電圧信号を出力する。電圧検出手段が、スイッチ手段のオンオフ制御を行って、各単位セルの１つを信号出力手段に接続して、各単位セルの両端電圧を検出する。判断手段が、電圧検出手段により検出された両端電圧のうちの最大両端電圧と、最小両端電圧との差が、所定値以上の間は、ばらつき度合が大きいと判断し、最大両端電圧と、最小両端電圧との差が、所定値より小さい間は、否と判断する。
【００２１】
従って、判断手段による判断を行うための電圧検出手段が、各単位セルをキャパシタ又は放電抵抗と接続するためのスイッチ手段を流用して、各単位セルの両端電圧を検出することができ、各々別途に、スイッチ手段を設ける必要がない。
【００２２】
請求項５記載の発明は、二次電池からなる単位セルを複数個直列に接続して構成され、負荷や充電器が両端に接続された閉回路状態において充放電を行う組電池の充電状態を調整するに当たり、前記各単位セルの両端電圧のばらつき度合が大きいとき、前記負荷や前記充電器とは絶縁されたキャパシタに前記各単位セルを、前記組電池の開回路状態において接続し、前記各単位セルの両端電圧のばらつき度合が大きくないとき、放電抵抗に前記各単位セルを、前記組電池の開回路状態において接続することを特徴とする組電池の充電状態調整方法に存する。
【００２３】
請求項５記載の発明によれば、各単位セルの両端電圧のばらつき度合が大きいと判断されている間、各単位セルがキャパシタに接続されて、各単位セルの両端電圧が均等化されるため、電気エネルギーが放電抵抗によって無駄に消費されることがない。また、ばらつき度合が大きくないと判断されている間、キャパシタによる均等化では、電荷の移動量が少なくなるため、均等化に時間がかかるが、本発明では、各単位セルのばらつき度合が大きくない間は、放電抵抗による均等化が行われるため、短時間に各単位セルの両端電圧の均等化を図ることができる。また、ばらつき度合が小さいため、放電抵抗によって消費される電気エネルギーも小さくてすむ。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態を、図面を参照して説明する。
図２は、本発明の組電池の充電状態調整方法を実施した組電池の充電状態調整装置（以下、調整装置）の一実施の形態を示す回路図である。
図２中引用符号１で示す本実施形態の調整装置は、エンジンと電動モータ（いずれも図示せず。）を走行駆動源として併用するハイブリッド電気自動車（以下、車両）において、前記電動モータの電源として用いられるメインバッテリＢ（請求項中の組電池に相当）に接続して使用されるものである。
【００２５】
前記メインバッテリＢは、二次電池からなる単位セルＢ_S1、Ｂ_S2、…、Ｂ_Snをｎ個直列に接続して構成されており、メインバッテリＢの両端には、電動モータ等が必要に応じて負荷として接続される他、オルタネータ等（図示せず）が必要に応じて充電器として接続される。
【００２６】
そして、本実施形態の調整装置１は、さらに均等化部２を備えている。均等化部２は、接続点ｃ１（請求項中の第１の接続点に相当。）−接続点ｃ２（請求項中の第２の接続点に相当）間に設けられた均等充電用コンデンサＣ_B（請求項中のキャパシタに相当。）と、接続点ｃ１−接続点ｃ２間に、上記均等充電用コンデンサＣ_Bと直列に設けられたスイッチＳ_C1を有している。なお、上記均等充電用コンデンサＣ_Bは、前記不図示の負荷やオルタネータとは絶縁して設けられている。
【００２７】
均等化部２はまた、均等充電用コンデンサＣ_Bと並列に設けられた放電抵抗Ｒ_Bと、接続点ｃ１−接続点ｃ２間に上記放電抵抗Ｒ_Bと直列に設けられたスイッチＳ_C2とを有している。そして、上記スイッチＳ_C1（請求項中の第１のスイッチ素子に相当。）及びＳ_C2（請求項中の第２のスイッチ素子に相当。）が、均等化切替部２ａを構成している。
【００２８】
また、均等化部２は、各単位セルＢ_S1〜Ｂ_Snのプラス端子を接続点ｃ１に、マイナス端子を接続点ｃ２に各々接続するためのスイッチ部２ｂ（請求項中のスイッチ手段に相当。）を有している。スイッチ部２ｂは、単位セルＢ_S1のプラス端子、各単位セルＢ_S1〜Ｂ_Snの接続点及び単位セルＢ_Snのマイナス端子に、一端が各々接続されているスイッチＳ_R1、Ｓ_R2、…、Ｓ_Rn+1から構成されるセル切替部２ｂ−１を有している。そして、スイッチＳ_R1の他端は、接続点ｃ３に、スイッチＳ_R2の他端は、接続点ｃ４に、スイッチＳ_R3の他端は、接続点ｃ３に、…といったように、これらスイッチＳ_R1〜Ｓ_Rn+1の他端は、接続点ｃ３及びｃ４に、交互に接続されている。
【００２９】
スイッチ部２ｂはまた、一端が接続点ｃ３に接続され、他端が接続点ｃ１に接続されるスイッチＳ_A1、一端が接続点ｃ４に接続され、他端が接続点ｃ２に接続されるスイッチＳ_A2、一端が接続点ｃ３に接続され、他端が接続点ｃ２に接続されるスイッチＳ_B1及び一端が接続点ｃ４に接続され、他端が接続点ｃ１に接続されるスイッチＳ_B2を有する極性反転部２ｂ−２を有している。
【００３０】
従って、スイッチ部２ｂにおいて、セル切替部２ｂ−１内のスイッチＳ_R1及びＳ_R2のみをオン制御するとともに、極性反転部２ｂ−２内のスイッチＳ_A1及びＳ_A2のみをオン制御すれば、単位セルＢ_S1のプラス端子を接続点ｃ１に、マイナス端子を接続点ｃ２に各々接続することができる。
【００３１】
また、セル切替部２ｂ−１内のスイッチＳ_R2及びＳ_R3のみをオン制御するとともに、極性反転部２ｂ−２内のスイッチＳ_B1及びＳ_B2のみをオン制御すれば、単位セルＢ_S2のプラス端子を接続点ｃ１に、マイナス端子を接続点ｃ２に各々接続することができる。従って、スイッチ部２ｂ内のスイッチをオンオフ制御すれば、各単位セルＢ_S1〜Ｂ_Snのプラス端子を接続点ｃ１に、マイナス端子を接続点ｃ２に各々接続することができる。
【００３２】
また、スイッチ部２ｂによって、各単位セルＢ_S1〜Ｂ_Snのプラス端子を接続点ｃ１に、マイナス端子を接続点ｃ２に各々接続した状態で、スイッチＳ_c1をオン制御すれば、各単位セルＢ_S1〜Ｂ_Snの両端に均等充電用コンデンサＣ_Bを接続することができる。一方、スイッチＳ_c2をオン制御すれば、各単位セルＢ_S1〜Ｂ_Snの両端に放電抵抗Ｒ_Bを接続することができる。
【００３３】
さらに、均等化部２は、接続点ｃ１−接続点ｃ２間に設けられた電圧検出部２ｃ（請求項中の信号出力手段に相当。）を有している。この電圧検出部２ｃは、その両端、即ち、接続点ｃ１−接続点ｃ２間に接続された各単位セルＢ_S1〜Ｂ_Snの両端電圧に応じた電圧信号を出力する。さらに、均等化部２は、均等化切替部２ａ及びスイッチ部２ｂ内のスイッチの制御端子が、接続されるマイクロコンピュータ（以下、μＣＯＭ）２ｄを有している。このμＣＯＭ２ｄには、さらに、上記電圧検出部２ｃから出力された電圧信号が供給されている。
【００３４】
上記μＣＯＭ２ｄは、処理プログラムに従って各種の処理を行う中央演算処理ユニット（以下、ＣＰＵ）２ｄ−１、ＣＰＵ２ｄ−１が行う処理のプログラムなどを格納した読出専用のメモリであるＲＯＭ２ｄ−２、ＣＰＵ２ｄ−１での各種の処理過程で利用するワークエリア、各種データを格納するデータ記憶エリアなどを有する読出書き込み自在のメモリであるＲＡＭ２ｄ−３を有し、これらがバスラインによって接続されている。
【００３５】
上述した構成の調整装置１の動作を、図３のＣＰＵ２ｄ−１の処理手順を参照して以下説明する。
ＣＰＵ２ｄ−１は、例えば、車両が走行している可能性のないイグニッションスイッチのオフによって動作を開始し、図示しない初期ステップにおいて、μＣＯＭ２ｄ内のＲＡＭ２ｄ−３に形成した各種のエリアの初期設定を行ってからその最初のステップＳ１に進む。
【００３６】
上記ステップＳ１において、ＣＰＵ２ｄ−１は、電圧検出手段として働き、各単位セルＢ_S1〜Ｂ_Snの両端電圧を各々検出する電圧検出処理を行う。次に、ＣＰＵ２ｄ−１は、上記電圧検出処理で検出した単位セルＢ_S1〜Ｂ_Snの両端電圧のうちの最大両端電圧Ｖ_maxと、最小両端電圧Ｖ_minとの差が所定電圧Ｖ_Aより小さいか否かを判断する（ステップＳ２）。
【００３７】
このとき、最大両端電圧Ｖ_max−最小両端電圧Ｖ_min＜所定電圧Ｖ_Aであれば（ステップＳ２でＹ）、ＣＰＵ２ｄ−１は、各単位セルＢ_S1〜Ｂ_Snの両端電圧がほぼ均一であり、均等化処理を行う必要がないと判断して、直ちに処理を終了する。これに対して、最大両端電圧Ｖ_max−最小両端電圧Ｖ_min≧所定電圧Ｖ_Aであれば（ステップＳ２でＮ）、ＣＰＵ２ｄ−１は、各単位セルＢ_S1〜Ｂ_Snの両端電圧にばらつきが生じていると判断して、次のステップＳ３に進む。
【００３８】
ステップＳ３において、ＣＰＵ２ｄ−１は、判断手段として働き、上記電圧検出処理で検出した単位セルＢ_S1〜Ｂ_Snの両端電圧のうちの最大両端電圧Ｖ_maxと、最小両端電圧Ｖ_minとの差が上記所定電圧Ｖ_Aより大きい値に設定された所定電圧Ｖ_B（請求項中の所定値に相当）より小さいか否かを判断する。このとき、最大両端電圧Ｖ_max−最小両端電圧Ｖ_min＜所定電圧Ｖ_Bであれば（ステップＳ３でＹ）、ＣＰＵ２ｄ−１は、各単位セルＢ_S1〜Ｂ_Snの両端電圧のばらつきは小さいものと判断して、ステップＳ５の放電抵抗Ｒ_Bによる均等化処理を行う。
【００３９】
放電抵抗Ｒ_Bによる均等化処理において、ＣＰＵ２ｄ−１は、抵抗接続手段として働き、全ての単位セルＢ_S1〜Ｂ_Snの両端電圧が、最小両端電圧Ｖ_minと同じになるように、各単位セルＢ_S1〜Ｂ_Snの両端を、放電抵抗Ｒ_Bに接続することにより、両端電圧の均等化を図る。
【００４０】
これに対して、最大両端電圧Ｖ_max−最小両端電圧Ｖ_min≧所定電圧Ｖ_Bであれば（ステップＳ３でＮ）、ＣＰＵ２ｄ−１は、各単位セルＢ_S1〜Ｂ_Snの両端電圧のばらつきが大きいものであると判断して、ステップＳ４の均等充電用コンデンサＣ_Bによる均等化処理を行う。均等充電用コンデンサＣ_Bによる均等化処理において、ＣＰＵ２ｄ−１は、キャパシタ接続手段として働き、各単位セルＢ_S1〜Ｂ_Snの両端をサイクリックに均等充電用コンデンサＣ_Bに接続し、均等充電用コンデンサＣ_Bを介して、両端電圧の高い方から低い方へ電荷を移動させることにより、両端電圧の均等化を図る。
【００４１】
次に、上述した電圧検出処理の詳細な動作について、図４のＣＰＵ２ｄ−１の処理手順を示すフローチャートを参照して以下説明する。
電圧検出処理において、ＣＰＵ２ｄ−１は、まず、ＲＡＭ２ｄ−３内に格納されているセルカウント値ｊに応じたスイッチＳ_Rj及びＳ_Rj+1のみをオン制御する（ステップＳ１００）。次に、ＣＰＵ２ｄ−１は、ＲＡＭ２ｄ−３内に格納されているフラグＦ１が１に設定されているか否かを判断する（ステップＳ１０１）。
【００４２】
なお、イグニッションスイッチオフに応じて、電圧検出処理に進んだ時点では、セルカウント値ｊ及びフラグＦ１は、１に初期設定されているため、上記ステップＳ１００において、ＣＰＵ２ｄ−１は、スイッチＳ_R1及びＳ_R2をオン制御する。また、ステップＳ１０１において、ＣＰＵ２ｄ−１は、フラグＦ１が１に設定されていると判断し（ステップＳ１０１でＹ）、極性反転部２ｂ−２内のスイッチＳ_A1及びＳ_A2をオン制御する（ステップＳ１０２）。従って、単位セルＢ_S1のマイナス端子が、接続点ｃ２に、プラス端子が接続点ｃ１に接続され、電圧検出部２ｃからは、単位セルＢ_S1の両端電圧に応じた電圧信号が出力される。
【００４３】
次に、ＣＰＵ２ｄ−１は、フラグＦ１を０に、セルカウント値ｊをインクリメントして、２に設定した後（ステップＳ１０３、Ｓ１０６）、電圧検出部２ｃから検出された電圧信号を取り込み、単位セルＢ_S1の両端電圧として、ＲＡＭ２ｄ−３内に格納する電圧取込処理を行う（ステップＳ１０７）。
【００４４】
その後、ＣＰＵ２ｄ−１は、上記セルカウント値ｊが単位セルＢ_S1〜Ｂ_Snの個数ｎより大きいか否かを判断する（ステップＳ１０８）。上述したように、セルカウント値ｊが２（＜ｎ）に設定されていれば、ＣＰＵ２ｄ−１は、ｎより大きくないと判断して（ステップＳ１０８でＮ）、再びステップＳ１００に戻る。
【００４５】
再びステップＳ１００に戻ると、ステップＳ１０６によりセルカウント値ｊが２に、ステップＳ１０３によりフラグＦ１が０に各々設定されているため、ＣＰＵ２ｄ−１は、ステップＳ_R2及びＳ_R3をオン制御するとともに（ステップＳ１００）、スイッチＳ_B1及びＳ_B2をオン制御する（ステップＳ１０１でＮ→ステップＳ１０４）。従って、単位セルＢ_S2のマイナス端子が接続点ｃ２に、プラス端子が接続点ｃ１に接続され、電圧検出部２ｃからは単位セルＢ_S2の両端電圧に応じた電圧信号が出力される。
【００４６】
次に、ＣＰＵ２ｄ−１は、フラグＦ１を１に、セルカウント値をインクリメントして、３に設定した後（ステップＳ１０５、ステップＳ１０６）、電圧検出部２ｃから検出された電圧信号を取り込み、単位セルＢ_S2の両端電圧として、ＲＡＭ２ｄ−３内に格納する電圧取込処理を行う（ステップＳ１０７）。
【００４７】
上記ステップＳ１００〜Ｓ１０８を繰り返した結果、セルカウント値ｊがｎを越えれば（ステップＳ１０８でＹ）、ＣＰＵ２ｄ−１は、全ての単位セルＢ_S1〜Ｂ_Snの両端電圧がＲＡＭ２ｄ−３内に格納されたと判断して、セルカウント値ｊ及びフラグＦ１を１に設定するとともに、スイッチ部２ｂ内のスイッチを全てオフにしてリターンする（ステップＳ１０９）。以上の電圧検出処理によって、ＣＰＵ２ｄ−１は、各単位セルＢ_S1〜Ｂ_Snの両端を、順次、電圧検出部２ｃに接続して、各単位セルＢ_S1〜Ｂ_Snの両端電圧を検出することができる。
【００４８】
次に、上述した均等充電用コンデンサＣ_Bによる均等化処理の詳細な動作について、図５のＣＰＵ２ｄ−１の処理手順を示すフローチャートを参照して以下説明する。
均等充電用コンデンサＣ_Bによる均等化処理において、ＣＰＵ２ｄ−１は、まず、均等化切替部２ａ内のスイッチＳ_C1をオン制御する（ステップＳ４００）。このスイッチＳ_C1のオン制御により、接続点ｃ１−接続点ｃ２間に接続されている単位セルＢ_S1〜Ｂ_Snの両端を、均等充電用コンデンサＣ_Bに接続することができる。
【００４９】
次に、ＣＰＵ２ｄ−１は、上述した電圧検出処理ですでに説明したステップＳ１００〜ステップＳ１０９の動作を行う。このステップＳ１００〜Ｓ１０９の動作を行うことにより、各単位セルＢ_S1〜Ｂ_Snのプラス端子が接続点ｃ１に、マイナス端子が接続点ｃ２に、順次、接続される。従って、スイッチＳ_C1を介して、単位セルＢ_S1〜Ｂ_Snの両端は、順次、均等充電用コンデンサＣ_Bに接続されることになる。
【００５０】
さらに、ステップＳ１０３又はＳ１０５の後に、所定時間Ｔ１の経過を待って、次のステップＳ１０６に進む、ステップＳ４０１及び４０２の動作を行うことにより、単位セルＢ_S1〜Ｂ_Snの両端が、所定時間Ｔ１毎に、順次、均等充電用コンデンサＣ_Bに接続される。また、ステップＳ１０７では、所定時間Ｔ１、均等充電用コンデンサＣ_Bに接続した後の、単位セルＢ_S1〜Ｂ_Snの両端電圧を、検出することができる。
【００５１】
ここで、単位セルＢ_Sjが均等充電用コンデンサＣ_Bに接続された場合の電荷の移動について説明する。この時点での均等充電用コンデンサＣ_Bの両端電圧が単位セルＢ_Sjの両端電圧よりも高ければ、均等充電用コンデンサＣ_Bに蓄積された電荷の単位セルＢ_Sjへの移動が起こり、反対に、均等充電用コンデンサＣ_Bの両端電圧が単位セルＢ_Sjの両端電圧よりも低ければ、単位セルＢ_Sjに蓄積された電荷の均等充電用コンデンサＣ_Bへの移動が起こる。
【００５２】
そして、均等充電用コンデンサＣ_Bに蓄積された電荷の単位セルＢ_Sjへの移動が起こった場合は、均等充電用コンデンサＣ_Bによって単位セルＢ_Sjが充電されて単位セルＢ_Sjの両端電圧が上がるのに対して、蓄積電荷を単位セルＢ_Sjに放出した均等充電用コンデンサＣ_Bの両端電圧が放電により下がって、単位セルＢ_Sjの両端電圧と、均等充電用コンデンサＣ_Bの両端電圧との差が小さくなる。
【００５３】
これに対し、単位セルＢ_Sjに蓄積された電荷の均等充電用コンデンサＣ_Bへの移動が起こった場合は、単位セルＢ_Sjによって均等充電用コンデンサＣ_Bが充電されて均等充電用コンデンサＣ_Bの両端電圧Ｂ_Sjが上がるのに対して、蓄積電荷を均等充電用コンデンサＣ_Bに放出した単位セルＢ_Sjの両端電圧Ｖｎが放電により下がって、単位セルＢ_Sjの両端電圧と、均等充電用コンデンサＣ_Bの両端電圧との差が小さくなる。
【００５４】
従って、単位セルＢ_S1〜Ｂ_Snを所定時間Ｔ１毎に、順次、均等充電用コンデンサＣ_Bに接続すると、均等充電用コンデンサＣ_Bを介して、両端電圧の高い方から低い方への蓄積電荷の移動が行われるため、各単位セルＢ_S1〜Ｂ_Snの両端電圧の差が縮小する。
【００５５】
この結果、ステップＳ１０７で検出した単位セルＢ_S1〜Ｂ_Snの両端電圧のうちの最大両端電圧Ｖ_maxと、最小両端電圧Ｖ_minとの差が所定電圧Ｖ_Bより小さくなれば（ステップＳ４０３でＹ）、ＣＰＵ２ｄ−１は、各単位セルＢ_S1〜Ｂ_Snの両端電圧のばらつきが小さくなったと判断して、スイッチＳ_C1をオフ制御した後（ステップＳ４０４）、リターンする。一方、最大両端電圧Ｖ_maxと、最小両端電圧Ｖ_minとの差が所定電圧Ｖ_B以上であれば（ステップＳ４０３でＮ）、ＣＰＵ２ｄ−１は、各単位セルＢ_S1〜Ｂ_Snの両端電圧のばらつきが大きいままであるとして、再びステップＳ１００に戻る。
【００５６】
以上の均等充電用コンデンサＣ_Bによる均等化処理により、単位セルＢ_S1〜Ｂ_Snの最大両端電圧Ｖ_maxと、最小両端電圧Ｖ_minとの差が所定電圧Ｖ_Bより小さくなって、単位セルＢ_S1〜Ｂ_Snの両端電圧のばらつきが小さくなる。
【００５７】
次に、上述した放電抵抗Ｒ_Bによる均等化処理の詳細な動作について、図６のＣＰＵ２ｄ−１の処理手順を示すフローチャートを参照して以下説明する。
放電抵抗Ｒ_Bによる均等化処理において、ＣＰＵ２ｄ−１は、まず、電圧検出処理を行い、各単位セルＢ_S1〜Ｂ_Snの両端電圧を検出する（ステップＳ１）。その後、ＣＰＵ２ｄ−１は、スイッチＳ_C2をオン制御する（ステップＳ５００）。このスイッチＳ_C2のオン制御により、接続点ｃ１−接続点ｃ２間に接続された単位セルＢ_S1〜Ｂ_Snの両端を、放電抵抗Ｒ_Bに接続することができる。
【００５８】
次に、ＣＰＵ２ｄ−１は、上述した電圧検出処理ですでに説明したステップＳ１００〜ステップＳ１０９の動作を行う。このステップＳ１００〜Ｓ１０９の動作を行うことにより、各単位セルＢ_S1〜Ｂ_Snのプラス端子が接続点ｃ１に、マイナス端子が接続点ｃ２に、順次、接続される。従って、スイッチＳ_C2を介して、単位セルＢ_S1〜Ｂ_Snの両端は、順次、放電抵抗Ｒ_Bに接続されることになる。
【００５９】
さらに、ステップＳ１０７とステップＳ１０８との間に、ステップＳ１０７で検出した、放電抵抗Ｒ_Bに接続されている単位セルＢ_S1〜Ｂ_Snの両端電圧が、上記ステップＳ１で検出された両端電圧のうちの最小両端電圧Ｖ_min以下になるのを待って次のステップＳ１０８に進む、ステップＳ５０１が挿入されている。
【００６０】
従って、単位セルＢ_S1〜Ｂ_Snの両端は、その蓄積電荷が放電抵抗Ｒ_Bにより消費されて、両端電圧が最小電圧Ｖ_min以下になる毎に、順次、放電抵抗Ｒ_Bに接続される。以上の放電抵抗Ｒ_Bによる均等化処理により、単位セルＢ_S1〜Ｂ_Snの両端電圧は、最小両端電圧Ｖ_minと同じになり、各単位セルの両端電圧Ｂ_S1〜Ｂ_Snのばらつきはほとんどなくなる。また、ステップＳ１０９の後は、ＣＰＵ２ｄ−１は、スイッチＳ_C2をオフ制御した後（ステップＳ５０２）、リターンする。
【００６１】
上述した調整装置１によれば、各単位セルＢ_S1〜Ｂ_Snの両端電圧のばらつき度合が大きいと判断されている間は、各単位セルＢ_S1〜Ｂ_Snが均等充電用コンデンサＣ_Bに順次、接続されて、各単位セルＢ_S1〜Ｂ_Snの両端電圧が均等化される。このため、電気エネルギーが放電抵抗Ｒ_Bによって無駄に消費されることがない。
【００６２】
また、ばらつき度合が大きくないと判断されている間は、均等充電用コンデンサＣ_Bによる均等化では、電荷の移動量が少なくなるため、均等化に時間がかかるが、本発明の調整装置１では、各単位セルＢ_S1〜Ｂ_Snのばらつき度合が大きくない間は、放電抵抗Ｒ_Bによる均等化が行われる。このため、短時間に各単位セルＢ_S1〜Ｂ_Snの両端電圧の均等化を図ることができる。また、ばらつき度合が小さいため、放電抵抗Ｒ_Bによって消費される電気エネルギーも小さくてすみ、短時間に、かつ電気エネルギーのロスを抑えて、各単位セルＢ_S1〜Ｂ_Snの両端電圧の均等化を行うことができる。
【００６３】
また、以上の構成の調整装置１においては、スイッチＳ_C1をオン制御した状態で、スイッチ部２ｂのスイッチのオンオフ制御を行えば、各単位セルＢ_S1〜Ｂ_Snを均等充電用コンデンサＣ_Bに接続することができる。また、スイッチＳ_C2をオン制御した状態で、スイッチ部２ｂ内のスイッチのオンオフ制御を行えば、各単位セルＢ_S1〜Ｂ_Snを放電抵抗Ｒ_Bに接続することができる。従って、各単位セルＢ_S1〜Ｂ_Snを均等充電用コンデンサＣ_Bに接続するためのスイッチ部２ｂと放電抵抗Ｒ_Bに接続するためのスイッチ部２ｂとを別々に設ける必要がなく、コストダウンを図ることができる。
【００６４】
また、以上の構成の調整装置１においては、スイッチ部２ｂのスイッチのオンオフ制御を行って、各単位セルＢ_S1〜Ｂ_Snの両端電圧を検出している。従って、各単位セルＢ_S1〜Ｂ_Snを均等充電用コンデンサＣ_B又は放電抵抗Ｒ_Bと接続するためのスイッチ部２ｂを流用して、各単位セルＢ_S1〜Ｂ_Snの両端電圧を検出することができ、各々別途に、スイッチ部２ｂを設ける必要がなく、コストダウンを図ることができる。
【００６５】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１記載の発明によれば、各単位セルのばらつき度合が大きい間は、キャパシタ接続手段による均等化が行われるため、電気エネルギーが放電抵抗によって無駄に消費されることがない。また、各単位セルのばらつき度合が大きくない間は、キャパシタ接続手段による均等化では、電荷の移動量が少なくなるため、均等化に時間がかかるが、本発明では、各単位セルのばらつき度合が大きくない間は、抵抗接続手段による均等化が行われるため、短時間に各単位セルの両端電圧の均等化を図ることができる。また、ばらつき度合が小さいため、放電抵抗によって消費される電気エネルギーも少なくてすむので、短時間に、かつ電気エネルギーのロスを抑えて、各単位セルの両端電圧の均等化を行うことができる組電池の充電状態調整装置を得ることができる。
【００６６】
請求項２記載の発明によれば、キャパシタ接続手段と抵抗接続手段とで、スイッチ手段を兼用することができ、各々別途に、各単位セルと、キャパシタ又は放電抵抗とを接続するスイッチ手段を設ける必要がないので、コストダウンを図った組電池の充電状態調整装置を得ることができる。
【００６７】
請求項３記載の発明によれば、各単位セルの最大両端電圧と最小両端電圧との差が、所定値以上の間は、第１の充電状態調整手段による均等化が行われるため、大きな電気エネルギーが無駄に消費されることがない。また、各単位セルの最大両端電圧と最小両端電圧との差が、所定値以下より小さい間は、第２の充電状態調整手段による均等化が行われるため、短時間に各単位セルの両端電圧の均等化を図ることができるので、短時間に、かつ電気エネルギーのロスを抑えて、各単位セルの両端電圧の均等化を行うことができる組電池の充電状態調整装置を得ることができる。
【００６８】
請求項４記載の発明によれば、判断手段による判断を行うための電圧検出手段が、各単位セルをキャパシタ又は放電抵抗と接続するためのスイッチ手段を流用して、各単位セルの両端電圧を検出することができ、各々別途に、スイッチ手段を設ける必要がないので、コストダウンを図った組電池の充電状態調整装置を得ることができる。
【００６９】
請求項５記載の発明によれば、各単位セルの両端電圧のばらつき度合が大きいと判断されている間、各単位セルがキャパシタに接続されて、各単位セルの両端電圧が均等化されるため、電気エネルギーが放電抵抗によって無駄に消費されることがない。また、ばらつき度合が大きくないと判断されている間、キャパシタによる均等化では、電荷の移動量が少なくなるため、均等化に時間がかかるが、本発明では、各単位セルのばらつき度合が大きくない間は、放電抵抗による均等化が行われるため、短時間に各単位セルの両端電圧の均等化を図ることができる。また、ばらつき度合が小さいため、放電抵抗によって消費される電気エネルギーも小さくてすむので、短時間に、かつ電気エネルギーのロスを抑えて、各単位セルの両端電圧の均等化を行うことができる組電池の充電状態調整方法を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の組電池の充電状態調整装置の基本構成図である。
【図２】本発明の組電池の充電状態調整方法を実施した組電池の充電状態調整装置の一実施の形態を示す回路図である。
【図３】図２の組電池の充電状態調整装置を構成するＣＰＵ２ｄ−１の処理手順を示すフローチャートである。
【図４】図３の電圧検出処理におけるＣＰＵ２ｄ−１の処理手順を示すフローチャートである。
【図５】図３の均等充電用コンデンサＣ_Bによる均等化処理におけるＣＰＵ２ｄ−１の処理手順を示すフローチャートである。
【図６】図３の放電抵抗Ｒ_Bのよる均等化処理におけるＣＰＵ２ｄ−１の処理手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１組電池の充電状態調整装置
２ｃ電圧検出部（信号出力手段）
２ｂスイッチ手段（スイッチ部）
２ｄ−１１キャパシタ接続手段（ＣＰＵ）
２ｄ−１２抵抗接続手段（ＣＰＵ）
２ｄ−１３判断手段（ＣＰＵ）
２ｄ−１４電圧検出手段（ＣＰＵ）
Ｂ組電池（メインバッテリ）
Ｂ_S1〜Ｂ_Sn 単位セル
Ｃ_B キャパシタ（均等充電用コンデンサ）
ｃ１第１の接続点（接続点）
ｃ２第２の接続点（接続点）
Ｒ_B 放電抵抗
Ｓ_C1 第１のスイッチ素子（スイッチ）
Ｓ_C2 第２のスイッチ素子（スイッチ）[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention is configured by connecting a plurality of unit cells composed of secondary batteries in series, and an apparatus for adjusting the charge state of an assembled battery that performs charge and discharge in a closed circuit state in which a load and a charger are connected to both ends, and It relates to that method.
[0002]
[Prior art]
For example, in an electric vehicle that runs using an electric motor or a hybrid electric vehicle that runs using an engine and an electric motor in combination, a plurality of these batteries are connected in series with a secondary battery such as a nickel-hydrogen battery or a lithium battery as a unit cell. The connected assembled battery is used as a power source for the electric motor.
[0003]
In the above-described assembled battery, while charging / discharging is repeated, a variation occurs in the voltage across the unit cell based on the state of charge (SOC) of each unit cell. It is known that there is a problem that a cell may be in an overcharged state or an overdischarged state.
[0004]
Therefore, in Japanese Patent Laid-Open No. 6-319287, the switch of the discharge circuit is opened / closed by a signal output from the logic circuit in accordance with the magnitude of the voltage between both ends of each unit cell, thereby discharging the accumulated charge of the unit cell having a high voltage across both ends. Thus, it has been proposed that all the unit cells have the same end voltage as the unit cell having the lowest end voltage, thereby eliminating variations in the end voltages of each unit cell.
[0005]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-182216 proposes connecting each unit cell to a capacitor having a predetermined capacitor voltage. As a result, the charge of the unit cell having a voltage at both ends higher than the capacitor voltage is transferred to the capacitor, and conversely, the charge of the capacitor is transferred to the unit cell having a voltage at both ends lower than the capacitor voltage. That is, since the accumulated charge is moved from the higher voltage across the capacitor to the lower voltage via the capacitor, variations in the voltage across each unit cell can be eliminated.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional solution proposed by the above-mentioned Japanese Patent Laid-Open No. 6-319287 has a problem that electric energy is wasted because the unit cell having a high voltage at both ends is discharged.
[0007]
In this regard, the conventional solution proposed by Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-182216, in which the unit cell having the lower voltage at both ends is charged with the charge accumulated in the capacitor by the unit cell having the higher voltage at both ends, Can be said to be advantageous because it is not wasted.
[0008]
However, in the conventional solution proposed by Japanese Patent Laid-Open No. 8-182216, equalization of the both-end voltage of each unit cell proceeds, and when the variation of the both-end voltage of each unit cell becomes small, the capacitor voltage and the both-end of each unit cell are reduced. As the voltage difference with the voltage decreases, the amount of charge movement decreases, and there is a problem that it takes time until the voltage becomes completely uniform.
[0009]
Therefore, the present invention pays attention to the above-described problems, and an assembled battery charge state adjustment apparatus and method for equalizing both-ends voltage of each unit cell in a short time and suppressing loss of electric energy It is an issue to provide.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, the invention according to claim 1 is based on the basic configuration diagram of FIG. _S1 ~ B _Sn A battery pack charge state adjusting device for adjusting the charge state of the battery pack B that is charged and discharged in a closed circuit state in which a load and a charger are connected to both ends. Capacitor C provided insulated from the load and the charger _B And in the open circuit state of the assembled battery, a first charge state adjusting means having a capacitor connecting means 2d-11 for connecting the unit cells to the capacitor and equalizing both-end voltages of the unit cells; Discharge resistance R for discharging the unit cell _B And, in the open circuit state of the assembled battery, a second charge state adjusting means comprising a resistance connection means 2d-12 for connecting the unit cells to the discharge resistors and equalizing the voltage across the unit cells. And determination means 2d-13 for determining whether or not the variation degree of the voltage across each unit cell is large. While the determination means determines that the variation degree is large, the capacitor connection means In the battery pack state-of-charge adjustment device, the equalization is performed by the resistance connecting means while the equalization is performed.
[0011]
According to the first aspect of the present invention, while the determination means determines that the degree of variation in the voltage across the unit cells is large, in the first charge state adjustment means, the capacitor connection means is connected to each unit cell. Is connected to a capacitor to equalize the voltage across each unit cell. On the other hand, while the degree of variation is not large and it is determined as NO, in the second charge state adjustment means, the resistance connection means connects each unit cell to the discharge resistance, and the voltage across each unit cell is changed. Equalize.
[0012]
Therefore, while the unit cells have a large degree of variation, equalization is performed by the capacitor connecting means, so that electric energy is not wasted by the discharge resistance. Further, while the degree of variation of each unit cell is not large, the equalization by the capacitor connection means reduces the amount of movement of charges, so that it takes time to equalize. As long as it is not large, equalization is performed by the resistance connection means, so that the voltages at both ends of each unit cell can be equalized in a short time. Further, since the degree of variation is small, less electrical energy is consumed by the discharge resistance.
[0013]
According to a second aspect of the present invention, there is provided a battery pack charge state adjusting device according to the first aspect of the present invention, wherein the capacitor and the discharge resistor are connected to a first connection point c1 and a first connection point c1, respectively. Switching means 2b provided in parallel between two connection points c2, and connecting the positive terminal of each unit cell to the first connection point and the negative terminal to the second connection point; A first switch element S provided in series with the capacitor between the second connection points. _C1 And a second switch element S provided in series with the discharge resistor between the first and second connection points. _C2 The capacitor connection means performs on / off control of the switch means in a state in which the first switch element is on-controlled to connect each unit cell to the capacitor, and the resistance connection means includes: The battery pack state-of-charge adjustment device is characterized in that the on / off control of the switch means is performed in a state in which the second switch element is turned on to connect each unit cell to the discharge resistor.
[0014]
According to the invention described in claim 2, the capacitor and the discharge resistor are provided in parallel between the first connection point and the second connection point. The switch means connects the plus terminal of each unit cell to the first connection point and the minus terminal to the second connection point. A first switch element is provided in series with the capacitor between the first and second connection points. A second switch element is provided in series with the discharge resistor between the first and second connection points. In the above configuration, each unit cell can be connected to the capacitor if the capacitor connecting means performs on / off control of the switch means in a state where the first switch element is on-controlled. Further, if the resistance connecting means performs on / off control of the switch means in a state where the second switch element is on-controlled, each unit cell can be connected to the discharge resistance.
[0015]
Therefore, the capacitor connecting means and the resistance connecting means can also serve as the switching means, and there is no need to separately provide a switching means for connecting each unit cell and the capacitor or the discharge resistor.
[0016]
According to a third aspect of the present invention, according to the basic configuration diagram of FIG. 1, the battery pack state adjustment device according to the first or second aspect, wherein the voltage detecting means detects each voltage across the unit cells. 2d-14, and the determination means has a large degree of variation when the difference between the maximum voltage across the voltages detected by the voltage detection means and the minimum voltage across the minimum voltage exceeds a predetermined value. The battery pack state-of-adjustment device determines whether or not the difference between the maximum voltage across the maximum and the voltage across the minimum is smaller than the predetermined value.
[0017]
According to the third aspect of the present invention, the voltage detecting means detects the voltage across each unit cell. The determination means determines that the degree of variation is large while the difference between the maximum both-end voltage detected by the voltage detection means and the minimum both-end voltage is not less than a predetermined value, and the maximum both-end voltage, While the difference between the minimum voltage and the minimum voltage is smaller than the predetermined value, it is determined as NO.
[0018]
Therefore, when the difference between the maximum voltage across the unit cells and the voltage across the minimum voltage is equal to or greater than a predetermined value, equalization is performed by the first charge state adjustment means, so that a large amount of electrical energy is wasted. There is no. Further, as long as the difference between the maximum terminal voltage and the minimum terminal voltage of each unit cell is smaller than the predetermined value, equalization is performed by the second charge state adjusting means, so that the voltage of each unit cell is reduced in a short time. Equalization can be achieved.
[0019]
As shown in the basic configuration diagram of FIG. 1, the invention according to claim 4 is the battery pack state adjustment device according to claim 2, provided between the first and second connection points, The signal output means 2c for outputting a voltage signal corresponding to the voltage across the unit cell connected to the both ends, and on / off control of the switch means, and one of the unit cells is connected to the signal output means And a voltage detecting means 2d-14 for detecting a voltage between both ends of each unit cell, wherein the determining means includes a maximum voltage across the voltages detected by the voltage detecting means, a minimum voltage across the terminals, It is determined that the degree of variation is large while the difference between the two is greater than or equal to a predetermined value, and it is determined that the difference between the maximum both-end voltage and the minimum both-end voltage is less than the predetermined value. Exists in the state of charge adjustment device for the assembled battery .
[0020]
According to a fourth aspect of the present invention, the signal output means is provided between the first and second connection points and outputs a voltage signal corresponding to the voltage across the unit cell connected to both ends thereof. The voltage detection means performs on / off control of the switch means, connects one of the unit cells to the signal output means, and detects the voltage across each unit cell. The judging means judges that the degree of variation is large while the difference between the maximum terminal voltage and the minimum terminal voltage among the both end voltages detected by the voltage detecting means is greater than or equal to a predetermined value. While the difference between the voltages at both ends is smaller than the predetermined value, it is determined as NO.
[0021]
Therefore, the voltage detection means for performing the determination by the determination means can detect the voltage across each unit cell by using the switch means for connecting each unit cell to the capacitor or the discharge resistor, It is not necessary to provide switch means.
[0022]
The invention according to claim 5 is configured by connecting a plurality of unit cells each made of a secondary battery in series, and charging the battery in a closed circuit state in which a load and a charger are connected at both ends. In adjusting, when the degree of variation of the voltage across each unit cell is large, each unit cell is connected to a capacitor insulated from the load and the charger in an open circuit state of the assembled battery, When the variation degree of the voltage of the both ends of a unit cell is not large, it exists in the charging state adjustment method of an assembled battery characterized by connecting each said unit cell to the discharge resistance in the open circuit state of the said assembled battery.
[0023]
According to the fifth aspect of the present invention, each unit cell is connected to the capacitor and the both-end voltage of each unit cell is equalized while it is determined that the variation degree of the both-end voltage of each unit cell is large. Electric energy is not wasted by the discharge resistance. In addition, while it is determined that the degree of variation is not large, the equalization by the capacitor reduces the amount of charge movement, and thus it takes time to equalize. However, in the present invention, the degree of variation of each unit cell is not large. Since the equalization is performed by the discharge resistance, the voltage across the unit cells can be equalized in a short time. Further, since the degree of variation is small, the electric energy consumed by the discharge resistor can be small.
[0024]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 2 is a circuit diagram showing an embodiment of an assembled battery charge state adjusting device (hereinafter referred to as an adjusting device) that implements the assembled battery charge state adjusting method of the present invention.
The adjustment device of this embodiment indicated by reference numeral 1 in FIG. 2 is a power source for the electric motor in a hybrid electric vehicle (hereinafter referred to as a vehicle) that uses an engine and an electric motor (both not shown) as a driving source. Connected to the main battery B (corresponding to the assembled battery in the claims).
[0025]
The main battery B is a unit cell B made of a secondary battery. _S1 , B _S2 ... B _Sn N are connected in series, and an electric motor or the like is connected to both ends of the main battery B as a load as necessary, and an alternator or the like (not shown) is a charger as necessary. Connected as
[0026]
And the adjustment apparatus 1 of this embodiment is further provided with the equalization part 2. FIG. The equalizing unit 2 has an equal charging capacitor C provided between a connection point c1 (corresponding to a first connection point in claims) and a connection point c2 (corresponding to a second connection point in claims). _B (Corresponding to the capacitor in the claims) and between the connection point c1 and the connection point c2, the equal charging capacitor C. _B Switch S provided in series _C1 have. In addition, the capacitor C for uniform charging _B Is insulated from the load and alternator (not shown).
[0027]
The equalizing unit 2 also has an equal charging capacitor C _B Discharge resistance R provided in parallel with _B And the discharge resistance R between the connection point c1 and the connection point c2. _B Switch S provided in series _C2 And have. And the switch S _C1 (Corresponding to the first switch element in the claims) and S _C2 (Corresponding to the second switch element in the claims) constitutes the equalization switching unit 2a.
[0028]
In addition, the equalizing unit 2 is configured so that each unit cell B _S1 ~ B _Sn The switch terminal 2b (corresponding to the switch means in the claims) for connecting the plus terminal to the connection point c1 and the minus terminal to the connection point c2. The switch unit 2b has a unit cell B _S1 Positive terminal, each unit cell B _S1 ~ B _Sn Connection point and unit cell B _Sn Switch S, one end of which is connected to the negative terminal _R1 , S _R2 , ..., S _{Rn + 1} A cell switching unit 2b-1. And switch S _R1 The other end of the switch S3 is connected to the connection point c3. _R2 The other end of the switch S is connected to the connection point c4. _R3 The other end of the switch S3 is connected to the connection point c3. _R1 ~ S _{Rn + 1} The other end of is connected alternately to connection points c3 and c4.
[0029]
The switch unit 2b is also a switch S having one end connected to the connection point c3 and the other end connected to the connection point c1. _A1 The switch S has one end connected to the connection point c4 and the other end connected to the connection point c2. _A2 The switch S has one end connected to the connection point c3 and the other end connected to the connection point c2. _B1 And a switch S having one end connected to the connection point c4 and the other end connected to the connection point c1. _B2 The polarity inversion part 2b-2 which has.
[0030]
Accordingly, in the switch unit 2b, the switch S in the cell switching unit 2b-1. _R1 And S _R2 Switch S in the polarity reversing unit 2b-2 _A1 And S _A2 If only ON is controlled, unit cell B _S1 The plus terminal can be connected to the connection point c1, and the minus terminal can be connected to the connection point c2.
[0031]
The switch S in the cell switching unit 2b-1 _R2 And S _R3 Switch S in the polarity reversing unit 2b-2 _B1 And S _B2 If only ON is controlled, unit cell B _S2 The plus terminal can be connected to the connection point c1, and the minus terminal can be connected to the connection point c2. Therefore, if the switch in the switch unit 2b is on / off controlled, each unit cell B _S1 ~ B _Sn The plus terminal can be connected to the connection point c1, and the minus terminal can be connected to the connection point c2.
[0032]
Each unit cell B is also switched by the switch unit 2b. _S1 ~ B _Sn In the state where the plus terminal is connected to the connection point c1 and the minus terminal is connected to the connection point c2, the switch S _c1 If ON is controlled, each unit cell B _S1 ~ B _Sn Capacitors for even charging at both ends _B Can be connected. On the other hand, switch S _c2 If ON is controlled, each unit cell B _S1 ~ B _Sn Discharge resistance R at both ends of _B Can be connected.
[0033]
Further, the equalizing unit 2 includes a voltage detection unit 2c (corresponding to a signal output unit in claims) provided between the connection point c1 and the connection point c2. The voltage detection unit 2c is connected to each end thereof, that is, each unit cell B connected between the connection point c1 and the connection point c2. _S1 ~ B _Sn A voltage signal corresponding to the voltage at both ends is output. Further, the equalization unit 2 includes a microcomputer (hereinafter, μCOM) 2d to which control terminals of switches in the equalization switching unit 2a and the switch unit 2b are connected. The μCOM 2d is further supplied with a voltage signal output from the voltage detector 2c.
[0034]
The μCOM 2d includes a central processing unit (hereinafter referred to as CPU) 2d-1, which performs various processes according to a processing program, a ROM 2d-2, a CPU 2d-1, which are read-only memories storing processing programs performed by the CPU 2d-1, and the like. RAM 2d-3, which is a readable / writable memory having a work area used in various processing steps and a data storage area for storing various data, and these are connected by a bus line.
[0035]
The operation of the adjusting device 1 having the above-described configuration will be described below with reference to the processing procedure of the CPU 2d-1 in FIG.
For example, the CPU 2d-1 starts the operation by turning off an ignition switch that is not likely to be traveling, and performs initial setting of various areas formed in the RAM 2d-3 in the μCOM 2d in an initial step (not shown). Then, the process proceeds to the first step S1.
[0036]
In step S1, the CPU 2d-1 functions as a voltage detection unit, and each unit cell B _S1 ~ B _Sn A voltage detection process is performed to detect the voltages at both ends of each. Next, the CPU 2d-1 detects the unit cell B detected by the voltage detection process. _S1 ~ B _Sn Maximum voltage V _max And the minimum terminal voltage V _min Is the predetermined voltage V _A It is determined whether it is smaller (step S2).
[0037]
At this time, the maximum voltage V _max -Minimum terminal voltage V _min <Predetermined voltage V _A If so (Y in step S2), the CPU 2d-1 determines that each unit cell B _S1 ~ B _Sn It is determined that the voltage at both ends is substantially uniform and it is not necessary to perform equalization processing, and the processing is immediately terminated. In contrast, the maximum voltage V _max -Minimum terminal voltage V _min ≥ Predetermined voltage V _A If so (N in step S2), the CPU 2d-1 determines that each unit cell B _S1 ~ B _Sn It is determined that there is a variation in the voltage at both ends, and the process proceeds to the next step S3.
[0038]
In step S3, the CPU 2d-1 functions as a determination unit and detects the unit cell B detected by the voltage detection process. _S1 ~ B _Sn Maximum voltage V _max And the minimum terminal voltage V _min Is the predetermined voltage V _A Predetermined voltage V set to a larger value _B It is determined whether it is smaller than (corresponding to a predetermined value in the claims). At this time, the maximum voltage V _max -Minimum terminal voltage V _min <Predetermined voltage V _B If so (Y in step S3), the CPU 2d-1 determines that each unit cell B _S1 ~ B _Sn It is judged that the variation in the voltage at both ends is small, and the discharge resistance R in step S5 _B The equalization process is performed.
[0039]
Discharge resistance R _B In the equalization processing by the CPU 2d-1, the CPU 2d-1 functions as a resistance connection means, and all the unit cells B _S1 ~ B _Sn Is the minimum voltage V _min Each unit cell B to be the same as _S1 ~ B _Sn Is connected to the discharge resistance R _B By connecting to, the voltages at both ends are equalized.
[0040]
In contrast, the maximum voltage V _max -Minimum terminal voltage V _min ≥ Predetermined voltage V _B If so (N in step S3), the CPU 2d-1 determines that each unit cell B _S1 ~ B _Sn Is determined to have a large variation in the voltage at both ends thereof, and the equal charging capacitor C in step S4 _B The equalization process is performed. Capacitor C for even charging _B In the equalization processing by the CPU 2d-1, the CPU 2d-1 functions as a capacitor connecting means, and each unit cell B _S1 ~ B _Sn Both ends of the capacitor C _B To the capacitor C for even charging _B The voltage between both ends is equalized by moving the charge from the higher end voltage to the lower end via the.
[0041]
Next, the detailed operation of the voltage detection process described above will be described below with reference to the flowchart showing the processing procedure of the CPU 2d-1 in FIG.
In the voltage detection process, first, the CPU 2d-1 first selects the switch S corresponding to the cell count value j stored in the RAM 2d-3. _Rj And S _{Rj + 1} Only ON is controlled (step S100). Next, the CPU 2d-1 determines whether or not the flag F1 stored in the RAM 2d-3 is set to 1 (step S101).
[0042]
It should be noted that since the cell count value j and the flag F1 are initially set to 1 at the time of proceeding to the voltage detection process in response to the ignition switch being turned off, in step S100, the CPU 2d-1 _R1 And S _R2 Turn on the control. In step S101, the CPU 2d-1 determines that the flag F1 is set to 1 (Y in step S101), and the switch S in the polarity reversing unit 2b-2. _A1 And S _A2 Is turned on (step S102). Therefore, unit cell B _S1 Is connected to the connection point c2, and the positive terminal is connected to the connection point c1. From the voltage detection unit 2c, the unit cell B _S1 A voltage signal corresponding to the voltage at both ends is output.
[0043]
Next, the CPU 2d-1 sets the flag F1 to 0, increments the cell count value j and sets it to 2 (steps S103 and S106), and then takes in the voltage signal detected from the voltage detection unit 2c, B _S1 Is taken in the RAM 2d-3 as a voltage at both ends (step S107).
[0044]
Thereafter, the CPU 2d-1 determines that the cell count value j is the unit cell B. _S1 ~ B _Sn It is determined whether or not the number is greater than n (step S108). As described above, if the cell count value j is set to 2 (<n), the CPU 2d-1 determines that it is not larger than n (N in Step S108), and returns to Step S100 again.
[0045]
Returning to step S100 again, since the cell count value j is set to 2 in step S106 and the flag F1 is set to 0 in step S103, the CPU 2d-1 _R2 And S _R3 Is turned on (step S100), and the switch S _B1 And S _B2 Is turned on (N in step S101 → step S104). Therefore, unit cell B _S2 The negative terminal is connected to the connection point c2, and the positive terminal is connected to the connection point c1. _S2 A voltage signal corresponding to the voltage at both ends is output.
[0046]
Next, the CPU 2d-1 sets the flag F1 to 1, increments the cell count value and sets it to 3 (step S105, step S106), and then takes in the voltage signal detected from the voltage detector 2c, B _S2 Is taken in the RAM 2d-3 as a voltage at both ends (step S107).
[0047]
If the cell count value j exceeds n (Y in Step S108) as a result of repeating Steps S100 to S108, the CPU 2d-1 determines that all unit cells B _S1 ~ B _Sn Is determined to be stored in the RAM 2d-3, the cell count value j and the flag F1 are set to 1, and all the switches in the switch unit 2b are turned off and the process returns (step S109). Through the voltage detection process described above, the CPU 2d-1 makes each unit cell B _S1 ~ B _Sn Are connected to the voltage detector 2c in sequence, and each unit cell B _S1 ~ B _Sn Can be detected.
[0048]
Next, the above-described equal charging capacitor C _B A detailed operation of the equalization processing by the following will be described with reference to a flowchart showing a processing procedure of the CPU 2d-1 in FIG.
Capacitor C for even charging _B In the equalization processing by the CPU 2d-1, first, the switch S in the equalization switching unit 2a. _C1 Is turned on (step S400). This switch S _C1 Unit cell B connected between connection point c1 and connection point c2 by ON control of _S1 ~ B _Sn Both ends of the capacitor C _B Can be connected to.
[0049]
Next, the CPU 2d-1 performs the operations of Step S100 to Step S109 already described in the voltage detection process described above. By performing the operations of steps S100 to S109, each unit cell B _S1 ~ B _Sn The plus terminal is sequentially connected to the connection point c1, and the minus terminal is connected to the connection point c2. Therefore, switch S _C1 Unit cell B via _S1 ~ B _Sn Both ends of the capacitor C _B Will be connected to.
[0050]
Further, after step S103 or S105, the operation of steps S401 and 402 is performed after waiting for the elapse of the predetermined time T1 to proceed to the next step S106. _S1 ~ B _Sn Both ends of the capacitor are sequentially charged at predetermined time intervals T1. _B Connected to. In step S107, the predetermined time T1, the equal charging capacitor C _B Unit cell B after connecting to _S1 ~ B _Sn Can be detected.
[0051]
Where unit cell B _Sj Is an even charging capacitor C _B A description will be given of the movement of electric charges when connected to. Capacitor C for equal charge at this point _B Is the unit cell B _Sj If the voltage is higher than the voltage at both ends, the capacitor C for uniform charging _B Unit cell B of charge accumulated in _Sj On the contrary, the capacitor C for equal charging _B Is the unit cell B _Sj Unit cell B if the voltage is lower than _Sj Capacitor C _B The move to occurs.
[0052]
And capacitor C for equal charge _B Unit cell B of charge accumulated in _Sj If the shift to the _B By unit cell B _Sj Is charged and unit cell B _Sj The voltage at both ends of the cell rises while the stored charge is transferred to the unit cell B _Sj Capacitor C for equal charge discharged to _B The voltage at both ends of the cell decreases due to discharge, and unit cell B _Sj Voltage across the capacitor and capacitor C for uniform charging _B The difference from the voltage at both ends of is small.
[0053]
In contrast, unit cell B _Sj Capacitor C _B Unit cell B when moving to _Sj Capacitor C for even charging _B Is charged and capacitor C for equal charge _B Voltage B across _Sj Is increased, but the accumulated charge is transferred to the capacitor C for uniform charging. _B Unit cell B released _Sj The voltage Vn at both ends of the cell decreases due to the discharge, and the unit cell B _Sj Voltage across the capacitor and capacitor C for uniform charging _B The difference from the voltage at both ends of is small.
[0054]
Therefore, unit cell B _S1 ~ B _Sn Are sequentially charged at predetermined time intervals T1. _B Is connected to the capacitor C for uniform charging. _B Since the accumulated charge is moved from the higher voltage across the terminal to the lower voltage via each of the unit cells B, _S1 ~ B _Sn The difference in voltage between both ends of is reduced.
[0055]
As a result, the unit cell B detected in step S107. _S1 ~ B _Sn Maximum voltage V _max And the minimum terminal voltage V _min Is the predetermined voltage V _B If it becomes smaller (Y in step S403), the CPU 2d-1 determines that each unit cell B _S1 ~ B _Sn The switch S is judged to have a small variation in voltage at both ends. _C1 Is turned off (step S404), and the process returns. On the other hand, the maximum voltage V _max And the minimum terminal voltage V _min Is the predetermined voltage V _B If it is above (N in step S403), the CPU 2d-1 determines that each unit cell B _S1 ~ B _Sn Assuming that the variation in the voltage at both ends remains large, the process returns to step S100 again.
[0056]
The above capacitor C for uniform charging _B Unit cell B by equalization processing by _S1 ~ B _Sn Maximum terminal voltage V _max And the minimum terminal voltage V _min Is the predetermined voltage V _B Unit cell B becomes smaller _S1 ~ B _Sn The variation in the voltage across both ends is reduced.
[0057]
Next, the discharge resistance R described above _B A detailed operation of the equalization processing by the following will be described with reference to a flowchart showing a processing procedure of the CPU 2d-1 in FIG.
Discharge resistance R _B In the equalization processing by the CPU 2d-1, first, the voltage detection processing is performed, and each unit cell B _S1 ~ B _Sn Is detected (step S1). Thereafter, the CPU 2d-1 switches the switch S _C2 Is turned on (step S500). This switch S _C2 Unit cell B connected between connection point c1 and connection point c2 by ON control of _S1 ~ B _Sn Is connected to the discharge resistance R _B Can be connected to.
[0058]
Next, the CPU 2d-1 performs the operations of Step S100 to Step S109 already described in the voltage detection process described above. By performing the operations of steps S100 to S109, each unit cell B _S1 ~ B _Sn The plus terminal is sequentially connected to the connection point c1, and the minus terminal is connected to the connection point c2. Therefore, switch S _C2 Unit cell B via _S1 ~ B _Sn Both ends of the discharge resistor R in turn _B Will be connected to.
[0059]
Furthermore, between step S107 and step S108, the discharge resistance R detected in step S107. _B Unit cell B connected to _S1 ~ B _Sn Is the minimum terminal voltage V of the terminal voltages detected in step S1. _min Step S501 is inserted to wait for the following to proceed to the next step S108.
[0060]
Therefore, unit cell B _S1 ~ B _Sn At both ends, the accumulated charge is the discharge resistance R _B The voltage at both ends is the minimum voltage V _min The discharge resistance R _B Connected to. Discharge resistance R above _B Unit cell B by equalization processing by _S1 ~ B _Sn Is the minimum voltage V _min And the voltage B across each unit cell B _S1 ~ B _Sn The variation of is almost eliminated. After step S109, the CPU 2d-1 switches the switch S _C2 Is turned off (step S502), and the process returns.
[0061]
According to the adjusting device 1 described above, each unit cell B _S1 ~ B _Sn While it is determined that the degree of variation in the voltage at both ends of each unit cell B is large, _S1 ~ B _Sn Is an even charging capacitor C _B Are connected sequentially to each unit cell B. _S1 ~ B _Sn Is equalized. For this reason, the electrical energy is the discharge resistance R _B Is not wasted.
[0062]
Further, while it is determined that the degree of variation is not large, the uniform charging capacitor C _B In the equalization by the above, since the amount of charge movement is reduced, the equalization takes time. However, in the adjustment device 1 of the present invention, each unit cell B _S1 ~ B _Sn While the degree of variation of the discharge resistance R is not large _B Is equalized. Therefore, each unit cell B in a short time _S1 ~ B _Sn Can be equalized. Moreover, since the degree of variation is small, the discharge resistance R _B Each unit cell B consumes less electrical energy and can reduce the loss of electrical energy in a short time. _S1 ~ B _Sn Can be equalized.
[0063]
In the adjusting device 1 having the above configuration, the switch S _C1 If the on / off control of the switch of the switch unit 2b is performed in a state where the ON is controlled, each unit cell B _S1 ~ B _Sn Equal charge capacitor C _B Can be connected to. Switch S _C2 When the on / off control of the switch in the switch unit 2b is performed in a state in which the ON is controlled, each unit cell B _S1 ~ B _Sn Discharge resistance R _B Can be connected to. Therefore, each unit cell B _S1 ~ B _Sn Equal charge capacitor C _B Switch section 2b and discharge resistance R _B It is not necessary to separately provide the switch unit 2b for connecting to the cable, and the cost can be reduced.
[0064]
Further, in the adjustment device 1 having the above-described configuration, each unit cell B is controlled by performing on / off control of the switch of the switch unit 2b. _S1 ~ B _Sn The voltage at both ends is detected. Therefore, each unit cell B _S1 ~ B _Sn Equal charge capacitor C _B Or discharge resistance R _B Each unit cell B is diverted using the switch unit 2b for connecting to _S1 ~ B _Sn Can be detected, and it is not necessary to provide a separate switch portion 2b for each of them, thereby reducing the cost.
[0065]
【The invention's effect】
As described above, according to the first aspect of the present invention, since the equalization is performed by the capacitor connecting means while the variation degree of each unit cell is large, electric energy is wasted by the discharge resistance. There is no. Further, while the degree of variation of each unit cell is not large, the equalization by the capacitor connection means reduces the amount of movement of charges, so that it takes time to equalize. As long as it is not large, equalization is performed by the resistance connection means, so that the voltages at both ends of each unit cell can be equalized in a short time. In addition, since the degree of variation is small, less electrical energy is consumed by the discharge resistor, so that the voltage across each unit cell can be equalized in a short time and with reduced loss of electrical energy. A battery charge state adjusting device can be obtained.
[0066]
According to the second aspect of the present invention, the capacitor connecting means and the resistance connecting means can also be used as the switching means, and the switch means for connecting each unit cell and the capacitor or the discharge resistor is provided separately. Since there is no need, it is possible to obtain an assembled battery state-of-charge adjusting device that reduces costs.
[0067]
According to the third aspect of the present invention, since the equalization is performed by the first charge state adjusting means while the difference between the maximum terminal voltage and the minimum terminal voltage of each unit cell is equal to or greater than a predetermined value, Energy is not wasted. Further, as long as the difference between the maximum voltage and the minimum voltage of each unit cell is less than a predetermined value, equalization is performed by the second charge state adjusting means, so that the voltage of each unit cell is short in a short time. Therefore, it is possible to obtain a battery pack state-of-charge adjusting device capable of equalizing the voltages at both ends of each unit cell in a short period of time while suppressing loss of electric energy.
[0068]
According to the fourth aspect of the present invention, the voltage detecting means for performing the judgment by the judging means diverts the switch means for connecting each unit cell to the capacitor or the discharge resistor, and the voltage across each unit cell is determined. It is possible to detect the battery pack, and it is not necessary to provide a separate switch means. Therefore, it is possible to obtain an assembled battery state-of-charge adjusting device that reduces costs.
[0069]
According to the fifth aspect of the present invention, each unit cell is connected to the capacitor and the both-end voltage of each unit cell is equalized while it is determined that the variation degree of the both-end voltage of each unit cell is large. Electric energy is not wasted by the discharge resistance. In addition, while it is determined that the degree of variation is not large, the equalization by the capacitor reduces the amount of charge movement, and thus it takes time to equalize. However, in the present invention, the degree of variation of each unit cell is not large. Since the equalization is performed by the discharge resistance, the voltage across the unit cells can be equalized in a short time. In addition, since the degree of variation is small, the electrical energy consumed by the discharge resistor can be small, so that the voltage across each unit cell can be equalized in a short time while suppressing the loss of electrical energy. A method for adjusting the state of charge of the battery can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a basic configuration diagram of an assembled battery charge state adjusting device of the present invention.
FIG. 2 is a circuit diagram showing an embodiment of an assembled battery charge state adjustment apparatus that implements the assembled battery charge state adjustment method of the present invention;
FIG. 3 is a flowchart showing a processing procedure of a CPU 2d-1 constituting the assembled battery charge state adjusting device of FIG. 2;
4 is a flowchart showing a processing procedure of a CPU 2d-1 in the voltage detection processing of FIG.
5 is a capacitor C for equal charge in FIG. _B It is a flowchart which shows the process sequence of CPU2d-1 in the equalization process by.
6 is a discharge resistance R in FIG. 3; _B It is a flowchart which shows the process sequence of CPU2d-1 in the equalization process by.
[Explanation of symbols]
1 Battery charge state adjustment device
2c Voltage detector (signal output means)
2b Switch means (switch part)
2d-11 Capacitor connection means (CPU)
2d-12 Resistance connection means (CPU)
2d-13 Judgment means (CPU)
2d-14 Voltage detection means (CPU)
B battery pack (main battery)
B _S1 ~ B _Sn Unit cell
C _B Capacitor (Equal charge capacitor)
c1 First connection point (connection point)
c2 Second connection point (connection point)
R _B Discharge resistance
S _C1 First switch element (switch)
S _C2 Second switch element (switch)

Claims

二次電池からなる単位セルを複数個直列に接続して構成され、負荷や充電器が両端に接続された閉回路状態において充放電を行う組電池の充電状態を調整する組電池の充電状態調整装置であって、
前記負荷や前記充電器とは絶縁して設けられたキャパシタ及び前記組電池の開回路状態において、前記各単位セルを前記キャパシタに接続して、前記各単位セルの両端電圧を均等化するキャパシタ接続手段を有する第１の充電状態調整手段と、
前記単位セルを放電させるための放電抵抗及び前記組電池の開回路状態において、前記各単位セルを前記放電抵抗に接続して、前記各単位セルの両端電圧を均等化する抵抗接続手段とを有する第２の充電状態調整手段と、
前記各単位セルの両端電圧のばらつき度合が大きいか否かを判断する判断手段とを備え、
前記判断手段により、ばらつき度合が大きいと判断されている間は、前記キャパシタ接続手段による均等化が行われ、否と判断されている間は、前記抵抗接続手段による均等化が行われる
ことを特徴とする組電池の充電状態調整装置。Charge state adjustment of the assembled battery that adjusts the charge state of the assembled battery that is configured by connecting multiple unit cells consisting of secondary batteries in series and charges and discharges in a closed circuit state where the load and charger are connected at both ends A device,
Capacitor connection in which the unit cell is connected to the capacitor and the voltage across the unit cell is equalized in an open circuit state of the assembled battery and the capacitor provided insulated from the load and the charger First charge state adjusting means having means;
A discharge resistor for discharging the unit cell and a resistance connection means for connecting the unit cell to the discharge resistor in an open circuit state of the assembled battery, and equalizing the voltage across the unit cell. Second charge state adjusting means;
Determining means for determining whether or not the degree of variation of the voltage across the unit cell is large;
While the determination means determines that the degree of variation is large, equalization is performed by the capacitor connection means, and while determination is not made, equalization is performed by the resistance connection means. The battery state adjustment device for the assembled battery.

請求項１記載の組電池の充電状態調整装置であって、
前記キャパシタ及び前記放電抵抗は、第１の接続点及び第２の接続点間に並列に設けられ、
前記各単位セルのプラス端子を前記第１の接続点に、マイナス端子を前記第２の接続点に接続するスイッチ手段と、
前記第１及び前記第２の接続点間に、前記キャパシタと直列に設けられた第１のスイッチ素子と、
前記第１及び第２の接続点間に、前記放電抵抗と直列に設けられた第２のスイッチ素子とをさらに備え、
前記キャパシタ接続手段は、前記第１のスイッチ素子をオン制御した状態で、前記スイッチ手段のオンオフ制御を行って、前記各単位セルを前記キャパシタに接続し、
前記抵抗接続手段は、前記第２のスイッチ素子をオン制御した状態で、前記スイッチ手段のオンオフ制御を行って、前記各単位セルを前記放電抵抗に接続する
ことを特徴とする組電池の充電状態調整装置。It is a charge condition adjustment apparatus of the assembled battery of Claim 1, Comprising:
The capacitor and the discharge resistor are provided in parallel between the first connection point and the second connection point,
Switch means for connecting a positive terminal of each unit cell to the first connection point and a negative terminal to the second connection point;
A first switch element provided in series with the capacitor between the first and second connection points;
A second switch element provided in series with the discharge resistor between the first and second connection points;
The capacitor connection means performs on / off control of the switch means in a state where the first switch element is on-controlled, and connects each unit cell to the capacitor.
The resistance connection means performs on / off control of the switch means in a state in which the second switch element is on-controlled, and connects each unit cell to the discharge resistance. Adjustment device.

請求項１又は２記載の組電池の充電状態調整装置であって、
前記各単位セルの両端電圧を各々検出する電圧検出手段をさらに備え、
前記判断手段は、前記電圧検出手段により検出された両端電圧のうちの最大両端電圧と、最小両端電圧との差が、所定値以上の間は、ばらつき度合が大きいと判断し、前記最大両端電圧と、前記最小両端電圧との差が、前記所定値より小さい間は、否と判断する
ことを特徴とする組電池の充電状態調整装置。It is the charge condition adjustment apparatus of the assembled battery of Claim 1 or 2, Comprising:
Further comprising voltage detecting means for detecting the voltage across each unit cell,
The determination unit determines that the degree of variation is large when the difference between the maximum terminal voltage of the terminal voltages detected by the voltage detection unit and the minimum terminal voltage is a predetermined value or more, and the maximum terminal voltage And a charge state adjusting device for an assembled battery, wherein the difference between the minimum voltage and the minimum voltage is smaller than the predetermined value.

請求項２記載の組電池の充電状態調整装置であって、
前記第１及び前記第２の接続点間に設けられ、当該両端に接続された前記単位セルの両端電圧に応じた電圧信号を出力する信号出力手段と、
前記スイッチ手段のオンオフ制御を行って、前記各単位セルの１つを前記信号出力手段に接続して、前記各単位セルの両端電圧を検出する電圧検出手段とを備え、
前記判断手段は、前記電圧検出手段により検出された両端電圧のうちの最大両端電圧と、最小両端電圧との差が、所定値以上の間は、ばらつき度合が大きいと判断し、前記最大両端電圧と、前記最小両端電圧との差が、前記所定値より小さい間は、否と判断する
ことを特徴とする組電池の充電状態調整装置。The battery pack state adjustment device according to claim 2,
A signal output means provided between the first and second connection points, for outputting a voltage signal corresponding to a voltage across the unit cell connected to both ends;
Voltage detecting means for performing on / off control of the switch means, connecting one of the unit cells to the signal output means, and detecting a voltage across the unit cells;
The determination unit determines that the degree of variation is large when the difference between the maximum terminal voltage of the terminal voltages detected by the voltage detection unit and the minimum terminal voltage is a predetermined value or more, and the maximum terminal voltage And a charge state adjusting device for an assembled battery, wherein the difference between the minimum voltage and the minimum voltage is smaller than the predetermined value.

二次電池からなる単位セルを複数個直列に接続して構成され、負荷や充電器が両端に接続された閉回路状態において充放電を行う組電池の充電状態を調整するに当たり、
前記各単位セルの両端電圧のばらつき度合が大きいとき、前記負荷や前記充電器とは絶縁されたキャパシタに前記各単位セルを、前記組電池の開回路状態において接続し、
前記各単位セルの両端電圧のばらつき度合が大きくないとき、放電抵抗に前記各単位セルを、前記組電池の開回路状態において接続する
ことを特徴とする組電池の充電状態調整方法。In order to adjust the state of charge of the assembled battery that is charged and discharged in a closed circuit state in which a plurality of unit cells consisting of secondary batteries are connected in series and a load and a charger are connected at both ends,
When the degree of variation of the voltage across each unit cell is large, each unit cell is connected to a capacitor insulated from the load or the charger in an open circuit state of the assembled battery,
A method for adjusting a state of charge of an assembled battery, comprising connecting each unit cell to a discharge resistor in an open circuit state of the assembled battery when the degree of variation in voltage between both ends of each unit cell is not large.