JP5856934B2 - 蓄電池システムの制御方法 - Google Patents
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Description
複数個の電池セルを直列,並列または直並列に接続して組電池を構成し,
各々の組電池は組電池に属する電池セルを監視,制御するための第1階層のコントローラと接続され,
第1階層のコントローラは、
電池セルの端子間電圧を個別に検出可能なセル電圧計測手段と,
前記組電池に属する前記電池セルを個別に放電可能なセルバランス手段と,
セル電圧の最小値または平均値を代表値として上位の第2階層のコントローラに対して送るための通信手段と,
上位の第2階層のコントローラから放電指示を受けセルバランス手段に対して放電指示を出すことのできる制御手段を有し,
第2階層のコントローラは、
第1階層コントローラから電圧の代表値を取得し,最小値または平均値を代表値として上位の第3階層のコントローラに対して送るための通信手段と,
上位の第3階層のコントローラから放電指示を受け,下位の第2階層のコントローラに対して放電指示を出すことのできる制御手段を有し,
第3階層のコントローラは、
第2階層コントローラから電圧の代表値を取得し,最小値または平均値を代表値としてパソコン等の監視制御装置に送るための通信手段と,
上位の監視制御装置から放電指示を受け,下位の第2階層のコントローラに対して放電指示を出すことのできる制御手段を有する蓄電池システムにおいて,
階層化された蓄電池システムの上位のコントローラへセル電圧の情報を伝達し、
放電量をコントローラ毎に算出し、
放電指示を最下層のコントローラに伝達して放電回路を制御することで、セル間の電圧ばらつき、及びコントローラ間の電圧ばらつきを解消する。
複数個の電池セル101を直列,並列または直並列に接続して組電池201を構成し,
各々の組電池201は組電池201に属する各電池セル101を監視,制御するための第1階層のコントローラ301〜304と接続される。
組電池201−1から電源を生成する電源回路401と,
電池セルの端子間電圧を個別に検出可能なセル電圧計測手段402と,
前記組電池201−1に属する電池セル101を個別に放電可能なセルバランス手段203と,
セル電圧の最小値または平均値を代表値として上位の第2階層のコントローラ305に対して送るための通信部,及び上位の第2階層のコントローラから放電指示を受けセルバランス手段に対して放電指示を出すことのできる制御部403を有する。
電池セル以外から電源を供給される外部電源回路405と,
第1階層コントローラ301,302から電圧の代表値を取得し,最小値または平均値を代表値として上位の第3階層のコントローラ307に対して送るための通信手段,及び上位の第3階層のコントローラ307から放電指示を受け,下位の第1階層のコントローラに対して放電指示を出すことのできる制御部406とを有する。
電池セル以外から電源を供給される外部電源回路408と,
第2階層コントローラ305,306から電圧の代表値を取得し,最小値または平均値を代表値としてパソコン等の監視制御装置308に送るための通信部と,監視制御装置308からの放電指示を受け,下位の第2階層のコントローラに対して放電指示を出すことのできる制御部409を有する。
第n階層コントローラがm個の第n−1階層コントローラを管理しているとき,第n階層のコントローラはm個の第n−1階層の代表電圧情報(V(n−1,1),V(n−1,2),…,V(n−1,m))を取得する(S601)。コントローラが第1階層(n=1)である場合,第n−1階層から取得する電圧はセル電圧を意味するものとする。
第n階層のコントローラはまず全ての第n−1階層コントローラから代表電圧情報を取得する(S801)。第n階層のコントローラはn−1階層から取得した代表電圧の最小値(3.4V)を求めて第n階層のバランス制御基準値Vref(n)とし、n−1階層から取得した代表電圧の平均値を第n階層の代表電圧として上位の第n+1階層コントローラへ伝達する(S803)。
201 組電池
202 セルコントローラ
203 セル放電回路
204 セル電圧検出回路/セル放電回路制御部
205 モジュールコントローラ
206 モジュール放電回路
207 モジュール放電回路制御部
208 バッテリコントローラ
301 バッテリコントローラ1(階層1コントローラ)
302 バッテリコントローラ2(階層1コントローラ)
303 バッテリコントローラ3(階層1コントローラ)
304 バッテリコントローラ4(階層1コントローラ)
305 バッテリコントローラ5(階層2コントローラ)
306 バッテリコントローラ6(階層2コントローラ)
307 バッテリコントローラ7(階層3コントローラ)
308 監視制御装置
401 電源回路
402 セル電圧検出回路
403 階層1コントローラの通信・制御部
404 階層1−階層2コントローラ間の通信配線(絶縁通信)
405 階層2コントローラの電源回路(外部電源)
406 階層2コントローラの通信・制御部
407 階層2−階層3コントローラ間の通信配線
408 階層3コントローラの電源回路(外部電源)
409 階層3コントローラの通信・制御部
501 第1階層のバランス制御
502 第2階層のバランス制御
503 第3階層のバランス制御
Claims (3)
- 複数個の電池セルを直列,並列または直並列に接続して組電池とし,
前記複数個の組電池を直列,並列または直並列に接続して第1〜第4の組電池とし,
第1階層には、第1〜第4のコントローラを準備し、
前記第1階層より上位には、第5および第6のコントローラを有する第2階層があり、
前記第2階層より上位には、第7のコントローラを有する第3階層があり、
前記第1〜第4の組電池は、各々、前記第1〜第4のコントローラに対して一対一に対応づけられ、
前記第1〜第4のコントローラは、各々、前記第1〜第4の組電池にそれぞれ属する前記電池セルの個々の端子間電圧を個別に検出する機能を有する第1〜第4のセル電圧計測手
段と、前記第1〜第4の組電池にそれぞれ属する前記電池セルを個別に放電するセルバランス手段および第1〜第4の通信・制御手段とを有するように準備され、
(a)前記第1〜第4のコントローラにそれぞれ属する前記第1〜第4の通信・制御手段は、各々、そのコントローラに属する複数個のセル電圧計測手段を用いてそれぞれ検出した前記電池セルの前記個々の端子間電圧の値を用いて、それらの値の平均値を第1〜第4の代表値とし、また平均値、最小値のうちの、予め定めたいずれか一方を第1〜第4の基準値とし、
(b)前記第1〜第4のコントローラにそれぞれ属する前記第1〜第4の通信・制御手段は、前記第1および第2の代表値を前記第5のコントローラ内に設けられた第5の通信・制御手段へ送信し、前記第3および第4の代表値を、前記第6のコントローラ内に設けられた第6の通信・制御手段へ送信し、
前記第5の通信・制御手段は、前記第1および第2の代表値の平均値を第5の代表値とし、また前記第1および第2の代表値の平均値、最小値のうちの、予め定めたいずれか一方を第5の基準値とし、前記第6の通信・制御手段は、前記第3および第4の代表値の平均値を第6の代表値とし、また前記第3および第4の代表値の平均値、最小値のうちの、予め定めたいずれか一方を求め、それを第6の基準値とし、
前記第5の通信・制御手段は前記第5の代表値を、前記第6の通信・制御手段は前記第6の代表値を、前記第7のコントローラ内に設けられた第7の通信・制御手段へそれぞれ送信し、
前記第7の通信・制御手段は、前記第5および第6の代表値の平均値を第7の代表値とし、また前記第5および第6の代表値の平均値または最小値のうちの、予め定めたいずれか一方を求め、それを第7の基準値とし、
(c)前記第5の代表値が前記第7の基準値よりも所定の第3階層でのしきい値以上高い場合又は前記第6の代表値の値が、前記第7の基準値よりも前記第3階層でのしきい値以上高い場合、前記第7の通信・制御手段は、前記第5または前記第6の通信・制御手段に対し、前記第5または前記第6の代表値が前記第7の基準値に近づくように放電するための第7の放電指示を出し、
(d)
(d1)前記第1の代表値の値が、前記第5の基準値よりも所定の第2階層でのしきい値以上高い場合又は前記第2の代表値の値が、前記第5の基準値よりも前記第2階層でのしきい値以上高い場合、前記第5の通信・制御手段は、前記第1または第2の通信・制御手段に対し、前記第1、及び第2の代表値が前記第5の基準値に近づくように放電するための第5の放電指示を出し、
前記第1、及び第2の代表値が、前記第5の基準値に前記第2階層でのしきい値を加えた値よりも小さい場合には、前記第1又は前記第2の通信・制御手段に対して、前記第5の通信・制御手段が受信した第7の放電指示を第5の放電指示として伝達し、
(d2)前記第3の代表値の値が、前記第6の基準値よりも所定の第2階層でのしきい値以上高い場合又は前記第4の代表値の値が、前記第6の基準値よりも前記第2階層でのしきい値以上高い場合、前記第6の通信・制御手段は、前記第3または第4の通信・制御手段に対し、前記第3または前記第4の代表値が前記第6の基準値に近づくように放電するための第6の放電指示を出し、
前記第3、及び第4の代表値が、前記第6の基準値に前記第2階層でのしきい値を加えた値よりも小さい場合には、前記第3又は前記第4の通信・制御手段に対して、前記第6の通信・制御手段が受信した第7の放電指示を第6の放電指示として伝達し、
(e)
(e1)前記第1、第2の組電池にそれぞれ属する前記電池セルの前記個々の端子間電圧の値が、前記第1、第2の基準値よりも所定の第1階層でのしきい値以上高い場合には、前記第1、第2の通信・制御手段は、その電池セルに接続された前記セルバランス手段に対し、その電池セルを個別に所定時間だけ放電することにより、その端子間電圧が対応する前記第1、第2の基準値に前記第1階層でのしきい値を加算した第1、第2の目標値に近づくように放電するための第1、第2の指示を出し、
前記第1、第2の組電池にそれぞれ属する前記電池セルの前記個々の端子間電圧の値が、前記第1、第2の基準値よりも所定の第1階層でのしきい値以上高くない場合であって、第5の放電指示を受信している場合、前記第1、第2の通信・制御手段は、その電池セルに接続された前記セルバランス手段に対し、第5の放電指示で指定される所定の時間だけ全ての電池セルを放電することにより、その端子間電圧が対応する前記第5の基準値に前記第1階層でのしきい値を加算した第1、第2の目標値に近づくように放電するための第1、第2の指示を出し、
(e2)前記第3、第4の組電池にそれぞれ属する前記電池セルの前記個々の端子間電圧の値が、前記第3、第4の基準値よりも所定の第1階層でのしきい値以上高い場合には、前記第3、第4の通信・制御手段は、その電池セルに接続された前記セルバランス手段に対し、その電池セルを個別に所定時間だけ放電することにより、その端子間電圧が対応する前記第3、第4の基準値に前記第1階層でのしきい値を加算した第3、第4の目標値に近づくように放電するための第3、第4の指示を出し、
前記第3、第4の組電池にそれぞれ属する前記電池セルの前記個々の端子間電圧の値が、前記第3、第4の基準値よりも所定の第1階層でのしきい値以上高くない場合であって、第6の放電指示を受信している場合、前記第3、第4の通信・制御手段は、その電池セルに接続された前記セルバランス手段に対し、第6の放電指示で指定される所定の時間だけ全ての電池セルを放電することにより、その端子間電圧が対応する前記第6の基準値に前記第1階層でのしきい値を加算した第3、第4の目標値に近づくように放電するための第3、第4の指示を出し、前記(a)へ戻り、
(h)前記(a)〜(e)の処理を繰り返すことにより、複数個の前記電池セル間の端子間電圧のばらつきを小さくするように前記端子間電圧を制御することを特徴とする蓄電池システム
の制御方法。 - 複数個の電池セルを直列,並列または直並列に接続して組電池とし,
前記複数個の組電池を直列,並列または直並列に接続して第1〜第4の組電池とし,
複数個の電池セルを直列,並列または直並列に接続して組電池を構成し,
前記複数個の組電池を直列,並列または直並列に接続して第1〜第4の組電池とし,
第1階層には、第1〜第4のコントローラを準備し、
前記第1階層より上位には、第5および第6のコントローラを有する第2階層があり、
前記第2階層より上位には、第7のコントローラを有する第3階層があり、
前記第1〜第4の組電池は、各々、前記第1〜第4のコントローラに対して一対一に対応づけられ、
前記第1〜第4のコントローラは、各々、前記第1〜第4の組電池にそれぞれ属する前記電池セルの個々の端子間電圧を個別に検出する機能を有する第1〜第4のセル電圧計測手
段と、前記第1〜第4の組電池にそれぞれ属する前記電池セルを個別に放電するセルバランス手段および第1〜第4の通信・制御手段とを有するように準備され、
(a)前記第1〜第4のコントローラにそれぞれ属する前記第1〜第4の通信・制御手段は、各々、そのコントローラに属する複数個のセル電圧計測手段を用いてそれぞれ検出した前記電池セルの前記個々の端子間電圧の値を用いて、それらの値の平均値、最小値のうち、予め定めたいずれか一方を第1〜第4の代表値とし、また最小値を第1〜第4の基準値とし、
(b)前記第1〜第4のコントローラにそれぞれ属する前記第1〜第4の通信・制御手段は、前記第1および第2の代表値を前記第5のコントローラ内に設けられた第5の通信・制御手段へ送信し、前記第3および第4の代表値を、前記第6のコントローラ内に設けられた第6の通信・制御手段へ送信し、
前記第5の通信・制御手段は、前記第1および第2の代表値の平均値、又は最小値のうち、予め定めたいずれか一方を第5の代表値とし、また前記第1および第2の代表値の最小値を第5の基準値とし、前記第6の通信・制御手段は、前記第3および第4の代表値の平均値、又は最小値のうち、予め定めたいずれか一方を第6の代表値とし、また前記第3および第4の代表値の最小値を第6の基準値とし、
前記第5の通信・制御手段は前記第5の代表値を、前記第6の通信・制御手段は前記第6の代表値を、前記第7のコントローラ内に設けられた第7の通信・制御手段へそれぞれ送信し、
前記第7の通信・制御手段は、前記第5および第6の代表値の平均値、又は最小値のうち、予め定めたいずれか一方を第7の代表値とし、また前記第5および第6の代表値の最小値を第7の基準値とし、
(c)前記第5の代表値が前記第7の基準値よりも所定の第3階層でのしきい値以上高い場合又は前記第6の代表値の値が、前記第7の基準値よりも前記第3階層でのしきい値以上高い場合、前記第7の通信・制御手段は、前記第5または第6の通信・制御手段に対して前記第5または前記第6の代表値が前記第7の基準値に近づくように放電するための第7の放電指示を出し、
(d)
(d1)前記第5の通信・制御手段は前記第5の代表値より前記第7の放電指示値を差し引いた第5の目標値を算出し、前記第5の目標値が第5の基準値よりも小さい場合は第5の目標値を新たに第5の基準値として設定し、
(d2)前記第6の通信・制御手段は前記第6の代表値より前記第7の放電指示値を差し引いた第6の目標値を算出し、前記第6の目標値が第6の基準値よりも小さい場合は第6の目標値を新たに第6の基準値として設定し、
(e)
(e1)前記第1の代表値の値が、前記第5の基準値よりも所定の第2階層でのしきい値以上高い場合又は前記第2の代表値の値が、前記第5の基準値よりも前記第2階層でのしきい値以上高い場合、前記第5の通信・制御手段は、前記第1または第2の通信・制御手段に対し、前記第1または前記第2の代表値が前記第5の目標値に近づくように放電するための第5の放電指示を出し、
(e2)前記第3の代表値の値が、前記第6の基準値よりも所定の第2階層でのしきい値以上高い場合又は前記第4の代表値の値が、前記第6の基準値よりも前記第2階層でのしきい値以上高い場合、前記第6の通信・制御手段は、前記第3または第4の通信・制御手段に対し、前記第3または前記第4の代表値が前記第6の目標値に近づくように放電するための第6の放電指示を出し、
(f)
(f1)前記第1、第2の通信・制御手段は前記第1、第2の代表値より前記第5の放電指示値をそれぞれ差し引いた第1、第2の目標値を算出し、かつ、前記第1、第2の目標値が第1、第2の基準値よりも小さい場合は第1、第2の目標値を新たに第1、第2の基準値としてそれぞれ設定し、
(f2)前記第3、第4の通信・制御手段は前記第3、第4の代表値より前記第6の放電指示値をそれぞれ差し引いた第3、第4の目標値を算出し、かつ、前記第3、第4の目標値が第3、第4の基準値よりも小さい場合は第3、第4の目標値を新たに第3、第4の基準値としてそれぞれ設定し、
(g)
(g1)前記第1、第2の組電池にそれぞれ属する前記電池セルの前記個々の端子間電圧の値が、前記第1、第2の基準値よりも所定の第1階層でのしきい値以上高い場合には、前記第1、第2の通信・制御手段は、その電池セルに接続された前記セルバランス手段に対し、その電池セルを個別に所定時間だけ放電することにより、その端子間電圧が対応する前記第1、第2の基準値に前記第1階層でのしきい値を加算した第1、第2の目標値に近づくように放電するための第1、第2の指示を出し、
(g2)前記第3、第4の組電池にそれぞれ属する前記電池セルの前記個々の端子間電圧の値が、前記第3、第4の基準値よりも所定の第1階層でのしきい値以上高い場合には、前記第3、第4の通信・制御手段は、その電池セルに接続された前記セルバランス手段に対し、その電池セルを個別に所定時間だけ放電することにより、その端子間電圧が対応する前記第3、第4の基準値に前記第1階層でのしきい値を加算した第3、第4の目標値に近づくように放電するための第3、第4の指示を出し、前記(a)へ戻り、
(h) 前記(a)〜(g)の処理を繰り返すことにより、複数個の前記電池セル間の端子間電圧のばらつきを小さくするように前記端子間電圧を制御することを特徴とする蓄電池システムの制御方法。 - 複数個の電池セルを直列,並列または直並列に接続して組電池とし,
前記複数個の組電池を直列,並列または直並列に接続して第1〜第4の組電池とし,
第1階層には、第1〜第4のコントローラを準備し、
前記第1階層より上位には、第5および第6のコントローラを有する第2階層があり、
前記第2階層より上位には、第7のコントローラを有する第3階層があり、
前記第1〜第4の組電池は、各々、前記第1〜第4のコントローラに対して一対一に対応づけられ、
前記第1〜第4のコントローラは、各々、前記第1〜第4の組電池にそれぞれ属する前記電池セルの個々の端子間電圧を個別に検出する機能を有する第1〜第4のセル電圧計測手
段と、前記第1〜第4の組電池にそれぞれ属する前記電池セルを個別に放電するセルバランス手段および第1〜第4の通信・制御手段とを有するように準備され、
(a)前記第1〜第4のコントローラにそれぞれ属する前記第1〜第4の通信・制御手段は、各々、そのコントローラに属する複数個のセル電圧計測手段を用いてそれぞれ検出した前記電池セルの前記個々の端子間電圧の値を用いて、それらの値のうちの最小値をそれぞれ求め、それを第1〜第4の基準値とし、
(b) 前記第1〜第4のコントローラにそれぞれ属する前記第1〜第4の通信・制御手段は、前記第1および第2の基準値を前記第5のコントローラ内に設けられた第5の通信・制御手段へ送信し、前記第3および第4の基準値を、前記第6のコントローラ内に設けられた第6の通信・制御手段へ送信し、
前記第5の通信・制御手段は、前記第1および第2の基準値の最小値を求め、それを第5の基準値とし、前記第6の通信・制御手段は、前記第3および第4の基準値の最小値を求め、それを第6の基準値とし、
前記第5の通信・制御手段は前記第5の基準値を、前記第6の通信・制御手段は前記第6の基準値を、前記第7のコントローラ内に設けられた第7の通信・制御手段へそれぞれ送信し、
前記第7の通信・制御手段は、前記第5および第6の基準値の最小値を求め、それを第7の基準値とし、
(c)前記第7の基準値を前記第7、第6、第5、第4、第3、第2および第1の通信・制御手段を介して前記第1〜第4のコントローラに伝送し、
(d)前記各電池セルの前記端子間電圧の方が、前記第7の基準値よりも所定のしきい値以上大きい場合には、その電池セルの前記電圧が前記第7の基準値に近づくように、前記電池セルを放電させ、前記(a)へ戻り、
(e) 前記(a)〜(d)の処理を繰り返すことにより、複数個の前記電池セル間の端子間電圧のばらつきを小さくするように前記端子間電圧を制御することを特徴とする蓄電池システムの制御方法。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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