JP5466586B2 - 組電池の管理装置 - Google Patents
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Description
図1に、本実施形態における組電池の管理装置の全体構成ブロック図を示す。組電池10に対し、管理装置12が設けられている。
スレーブ装置M1→スレーブ装置M2→スレーブ装置M3→スレーブ装置M4→スレーブ装置M5→スレーブ装置M6
と端子電圧が順次伝達される。スレーブ装置M6は、自己の管理対象であるブロックB6の各端子電圧V61〜V66を検出し、スレーブ装置M5から供給された各端子電圧V11〜V16,V21〜V26,V31〜V36,V41〜V46,V51〜V56と共に、各端子電圧V61〜V66を出力端子から出力し、シリアルデータとしてマスタ装置26に供給する。
タイマ値=(SOCi−SOCmin)/100×6×103/(IDH−IDL)×3600
で演算する。ここで、IDHは、分周なしの場合の消費電流値であり、IDLは、2分周の場合の消費電流値である。既述したように、IDH=1mAであり、IDL=0.76mAの場合、IDH−IDL=0.24mAである。また、6を乗じたのは、電池セルの満充電容量を6AHに設定したものである。3600を乗じたのは、秒に換算するためである。以上の処理を全てのスレーブ装置について繰り返し実行して(S306,S307)、各Timer1〜Timer6を演算する。
次に、図12及び図13に、第2実施形態のタイミングチャートを示す。本実施形態では、組電池出荷前に、各スレーブ装置M1〜M6の消費電流IDinitを測定してマスタ装置26のメモリに記憶しておく。そして、マスタ装置26側で相対的に大きなIDinitとなるスレーブ装置を消費電流値が相対的に小となるパターンで動作させる。例えば、分周なしの動作用クロック信号(高周波信号)と2分周された動作用クロック信号(低周波信号)を任意の比率(出現比率)で組み合わせた種々のパターンを繰り返しサイクルで動作させることで充電状態のばらつきを抑制する。
スレーブ装置M1:
IDinitH=0.90mA、IDinitL=0.60mA
スレーブ装置M2:
IDinitH=0.94mA、IDinitL=0.65mA
スレーブ装置M3:
IDinitH=1.0mA、IDinitL=0.70mA
スレーブ装置M4:
IDinitH=1.05mA、IDinitL=0.75mA
スレーブ装置M5:
IDinitH=1.08mA、IDinitL=0.78mA
スレーブ装置M6:
IDinitH=1.1mA、IDinitL=0.8mA
すなわち、スレーブ装置M1が最も消費電流が小さく、スレーブ装置M6が最も消費電流が大きいものとする。
とそのときの各スレーブ装置M1〜M6の平均消費電流IDpを示す。図15から分かるように、全てのスレーブ装置M1〜M6においてパターン番号p=1で動作させた場合、スレーブ装置M1〜M6の間で0.2mAのばらつきが生じるが、図16から分かるように、パターンを選択した後では0.008mAのばらつきしか生じておらず、ブロックB1〜B6の充電状態(SOC)のばらつきが抑制される。
図20に、第3実施形態のタイミングチャートを示す。本実施形態では、組電池の出荷時の各スレーブ装置M1〜M6の消費電流値(IDinitH及びIDinitL)のばらつきに基づいて、マスタ装置26の制御周期100msec内における分周なしの動作用クロック信号で動作する期間と、2分周の動作用クロック信号で動作する期間のデューティ比を各スレーブ装置M1〜M6毎に変化させて充電状態(SOC)のばらつきを抑制する。図20の(a)〜(d)には、デューティ比が異なるタイミングチャートが示されている。デューティ比は、制御周期である100msec中の分周なしの期間の百分率である。(a)ではデューティ比は20%、(b)では50%、(c)では80%、(d)では100%であり、(a)が最も消費電流が小さく、(d)が最も消費電流が大きい。したがって、各スレーブ装置M1〜M6のうち、出荷時の消費電流IDinitが相対的に大きいスレーブ装置に対しては相対的に小さいデューティ比を割り当て、その他のスレーブ装置については消費電流IDinitのばらつきに応じて相対的に大きなデューティ比を割り当てることで、充電状態(SOC)のばらつきを抑制できる。具体的には、マスタ装置26は、出荷時に検査器で各スレーブ装置M1〜M6の分周なし、及び2分周のときの消費電流値IDinitH、IDinitLを測定してメモリに記憶しておく。マスタ装置26は、分周なしのときに最大の消費電流となるスレーブ装置、例えばスレーブ装置M6に対して、例えばデューティ比25%を設定する。そして、他のスレーブ装置がこのデューティ比で動作した場合のスレーブ装置M6の平均消費電流と同一若しくはほぼ同一となるようなデューティ比で動作させるように制御指令値CLKを出力する。スレーブ装置M6の平均消費電流は他のスレーブ装置の目標消費電流であることからこれをIDtargetとすると、他のスレーブ装置のデューティ比は
デューティ比=(IDtarget−IDinitL)/(IDinitH−IDinitL)×100
である。
IDtarget=(IDinitHmax×0.25+IDinitLmax×0.75)
デューティ比=(IDtarget−IDinitL)/(IDinitH−IDinitL)×100
で算出する。
Claims (8)
- 組電池の充電状態を管理する管理装置であって、
複数の下位制御手段であって、各下位制御手段は前記組電池を構成する直列接続された複数の電池ブロックの各々を制御するとともに複数の電池ブロックの各々から電力供給を受ける複数の下位制御手段と、
複数の前記下位制御手段の各々の動作用クロック信号を高周波信号と低周波信号の少なくとも2つの信号から構成し、前記高周波信号と前記低周波信号の出現比率を制御することで複数の前記下位制御手段の各々が制御すべき電池ブロック間の充電状態のばらつきを抑制する上位制御手段と、
を有し、
前記上位制御手段は、制御周期Tのうちの最初のt(t<T)期間において前記動作用クロック信号を前記高周波信号とし、残りのT−t期間において前記動作用クロック信号を前記高周波信号あるいは前記低周波信号のいずれかとすることで前記出現比率を制御することを特徴とする組電池の管理装置。 - 請求項1記載の装置において、
複数の前記下位制御手段は、各々が制御すべき電池ブロックを構成する電池セルの端子電圧を検出して前記上位制御手段に供給し、
前記上位制御手段は、前記電池ブロックの前記端子電圧に基づいて前記充電状態のばらつきを検出し、前記充電状態のばらつきに応じて前記出現比率を制御する
ことを特徴とする組電池の管理装置。 - 請求項2記載の装置において、
前記上位制御手段は、前記充電状態が相対的に高い電池ブロックを制御する下位制御手段ほど、前記高周波信号の出現比率が増大するように制御する
ことを特徴とする組電池の管理装置。 - 請求項1記載の装置において、
前記上位制御手段は、複数の前記下位制御手段の前記高周波信号時の消費電流値のばらつきに応じて前記出現比率を制御する
ことを特徴とする組電池の管理装置。 - 請求項4記載の装置において、
前記上位制御手段は、前記消費電流値が相対的に大きい下位制御手段ほど、前記低周波信号の出現比率が増大するように制御する
ことを特徴とする組電池の管理装置。 - 請求項5記載の装置において、
前記上位制御手段は、複数の前記下位制御手段のうち、前記高周波信号時の消費電流値が相対的に大となる下位制御手段の出現比率を設定し、設定された出現比率で動作させたときの平均消費電流値との差が最小となるようにその他の下位制御手段の出現比率を設定する
ことを特徴とする組電池の管理装置。 - 請求項1〜6のいずれかに記載の装置において、
前記低周波信号は、前記高周波信号を分周した信号であることを特徴とする組電池の管理装置。 - 組電池の残存容量を管理する管理装置であって、
複数の下位制御手段であって、各下位制御手段は前記組電池を構成する直列接続された複数の電池ブロックの各々を制御するとともに複数の電池ブロックの各々から電力供給を受ける複数の下位制御手段と、
複数の前記下位制御手段の各々の動作用クロック信号を高周波信号と低周波信号の少なくとも2つの信号から構成し、前記高周波信号と前記低周波信号の出現比率を制御することで複数の前記下位制御手段の各々が制御すべき電池ブロック間の残存容量のばらつきを抑制する上位制御手段と、
を有し、
前記上位制御手段は、制御周期Tのうちの最初のt(t<T)期間において前記動作用クロック信号を前記高周波信号とし、残りのT−t期間において前記動作用クロック信号を前記高周波信号あるいは前記低周波信号のいずれかとすることで前記出現比率を制御することを特徴とする組電池の管理装置。
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