JP6658425B2 - Battery system - Google Patents
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Description
本発明は、バッテリシステムに係り、特に、電動車両に搭載されるバッテリシステムに関する。 The present invention relates to a battery system, and more particularly, to a battery system mounted on an electric vehicle.
近年、車外の商用電源等に接続された充電プラグを車体の給電口に装着し、車載のバッテリに車外電源からの外部電力を充電可能に構成した、いわゆるプラグインハイブリッド車が実用化されている。例えば、特許文献１には、プラグインハイブリッド車において、車載のバッテリに外部電力を充電する際に、複数の電池セルの電圧を均等化させる均等化処理を行うか否かをユーザに選択させることで、均等化処理にかかる時間によってバッテリ充電時間が延長されたように感じる違和感を抑制することが記載されている。また、バッテリを構成する電池セルの電圧またはＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）に個体差や劣化状態の違い等によってばらつきがあると、バッテリを使用可能なＳＯＣ範囲が狭くなるため、各電池セルの電圧を均等化する均等化処理を行うことが知られている。
In recent years, a so-called plug-in hybrid vehicle has been put into practical use in which a charging plug connected to a commercial power supply or the like outside the vehicle is attached to a power supply port of the vehicle body so that a vehicle-mounted battery can be charged with external power from the vehicle outside power supply. . For example, in
特許文献１には、バッテリを外部充電する際、電池セルの均等化処理が必要である場合に、均等化処理を実施してから、外部充電を行うことが記載されている。しかし、近年、モータのみの動力で車両が走行する距離（いわゆるＥＶ走行距離）を伸ばすためにバッテリ容量が大きくなっており、その分、外部電力によって目標ＳＯＣまで充電するのに必要となる充電時間も長くかかる傾向にある。そのため、電池セルの均等化処理と外部充電とを別々に行うと、均等化処理および外部充電に必要な合計時間が長時間になり、ユーザによる車両の使用状態によっては均等化処理や外部充電を十分に行うことができないことがある。
本発明は、電動車両において、バッテリの外部充電を行いながら電池セルの均等化処理を実行するように均等化処理の開始時間を決定することができるバッテリシステムを提供する。 The present invention provides a battery system capable of determining a start time of an equalization process so as to execute a battery cell equalization process while externally charging a battery in an electric vehicle.
本発明に係るバッテリシステムは、電動車両に搭載され、外部電力の充電が可能なバッテリシステムであって、複数の電池セルを直列接続して構成されるバッテリと、各電池セルにそれぞれ接続される均等化回路と、各均等化回路に含まれるスイッチング素子を制御することにより、各電池セルのセル電圧の均等化処理を実行する制御装置と、を備え、制御装置は、各電池セルの現在ＳＯＣと均等化目標ＳＯＣとから均等化処理を完了するまでに必要な均等化時間を電池セルごとに算出し、バッテリへの外部電力の充電時間と均等化時間とに基づき、充電時間が均等化時間よりも長いと判定された場合には、［外部電力の充電開始から｛（充電時間）−（均等化時間）｝の時点］までは外部電力の充電のみを行い、［外部電力の充電開始から｛（充電時間）−（均等化時間）｝の時点］以降は、外部電力の充電をそのまま継続するとともに均等化処理を行い、充電時間の終了と共に均等化処理も完了させ、充電時間が均等化時間よりも短いと判定された場合には、外部電力の充電開始と共に均等化処理を開始し、充電時間が完了後は、均等化時間が終了するまで均等化処理のみを継続させる。
A battery system according to the present invention is a battery system mounted on an electric vehicle and capable of charging external power, and is connected to a battery configured by connecting a plurality of battery cells in series and each battery cell. and equalizing circuit, by controlling the switching elements included in each equalization circuit, and a control device that performs equalization processing of the cell voltage of each battery cell, comprising a control device, the current of each battery cell was calculated for each batteries cell equalization time necessary to complete the equalization process from the SOC and the equalization target SOC,-out based on the charging time of the external power to the battery-and average equivalent time, If it is determined that the charging time is longer than the equalization time, only charging of the external power is performed from [start of charging of external power to {(charging time) − (equalization time)}], and [ From the start of charging external power (Charge time) − (equalization time)｝)], the charging of the external power is continued as it is, the equalization process is performed, and the equalization process is completed at the end of the charging time. If it is determined that the charging time is shorter than the charging time, the equalizing process is started at the same time as the charging of the external power is started. After the charging time is completed, only the equalizing process is continued until the equalizing time ends .
本発明に係るバッテリシステムによれば、電動車両において、バッテリの外部充電を行いながら電池セルの均等化処理を実行するように均等化処理の開始時間を適切に決定することができる。したがって、均等化処理の実行によって充電時間が遅延されることがないのでバッテリの外部充電を上限ＳＯＣまで充電しやすくなり、また、均等化処理の機会を適切に確保することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to the battery system which concerns on this invention, in an electric vehicle, the start time of an equalization process can be determined appropriately so that an equalization process of a battery cell may be performed, performing external charging of a battery. Therefore, since the charging time is not delayed by the execution of the equalization processing, the external charging of the battery can be easily charged to the upper limit SOC, and the opportunity of the equalization processing can be appropriately secured.
以下に、本発明に係る実施の形態について添付図面を参照しながら詳細に説明する。この説明において、具体的な形状、材料、数値、方向等は、本発明の理解を容易にするための例示であって、用途、目的、仕様等にあわせて適宜変更することができる。また、以下において複数の実施形態や変形例などが含まれる場合、それらの構成を適宜に組み合わせて用いることは当初から想定されている。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In this description, specific shapes, materials, numerical values, directions, and the like are examples for facilitating the understanding of the present invention, and can be appropriately changed according to uses, purposes, specifications, and the like. Further, when a plurality of embodiments and modified examples are included below, it is assumed from the beginning that these configurations are appropriately combined and used.
以下に説明するバッテリシステムは、電動車両に搭載される。電動車両とは、モータを走行用動力源として、車載のバッテリから供給される電力によってモータを駆動することで走行可能な車両をいう。具体的には、電動車両は、例えば、モータとエンジンを搭載したいわゆるプラグインハイブリッド車であってもよいし、モータのみを動力源として搭載した電気自動車（燃料電池車を含む）であってもよい。 The battery system described below is mounted on an electric vehicle. The electric vehicle refers to a vehicle that can travel by driving the motor with electric power supplied from a vehicle-mounted battery using the motor as a driving power source. Specifically, the electric vehicle may be, for example, a so-called plug-in hybrid vehicle equipped with a motor and an engine, or an electric vehicle (including a fuel cell vehicle) equipped with only a motor as a power source. Good.
図１は、一実施形態であるバッテリシステム１０の概略構成を示す図である。バッテリシステム１０は、バッテリ１２、均等化回路１４、および、制御装置１６を備える。
FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic configuration of a
バッテリ１２は、複数の電池セルＢＣ１、ＢＣ２、ＢＣ３、・・・、ＢＣｎ（ここで、ｎは４以上の整数）が直列接続されて構成された組電池である。ここでは電池セルが４つ以上含まれる例を説明するが、電池セルは２個以上の複数であればよい。電池セルＢＣ１、ＢＣ２、ＢＣ３、・・・、ＢＣｎには、例えば、リチウムイオン電池等の充放電可能に二次電池がそれぞれ用いられる。以下において、各電池セルＢＣ１、ＢＣ２、ＢＣ３、・・・、ＢＣｎを区別せずに呼ぶとき、単に電池セルＢＣという。
The
バッテリ１２には、正極ラインＰＬ１および負極ラインＮＬ１を介して電力変換装置１８が電気的に接続されている。電力変換装置１８は、双方向ＡＣ／ＤＣ変換機能を有する。具体的には、走行用動力源となる例えば三相交流同期型モータ（図示せず）を駆動するために、バッテリ１２から供給された直流電力を交流電力に変換して供給する機能、および、上記モータから供給される交流電力をバッテリ充電用に直流電力に変換する機能を有する。また、電力変換装置１８は、直流電力の電圧を昇降圧するＤＣ／ＤＣ変換機能を更に有してもよい。
A
バッテリ１２と電力変換装置１８との間の正極ラインＰＬ１および負極ラインＮＬ１には、システムメインリレーＳＭＲ１，ＳＭＲ２が設けられている。これらのシステムメインリレーＳＭＲ１，ＳＭＲ２がオンされることによって、バッテリ１２から電力変換装置（すなわちモータ）へ電力供給可能な状態になる。各システムメインリレーＳＭＲ１，ＳＭＲ２は、制御装置１６からの制御信号を受けてオン・オフ制御される。
System main relays SMR1 and SMR2 are provided on the positive line PL1 and the negative line NL1 between the
正極ラインＰＬ１および負極ラインＮＬ１には、システムメインリレーＳＭＲ１，ＳＭＲ２よりもバッテリ１２に近いところに、正極充電ラインＰＣＬおよび負極充電ラインＮＣＬを介して充電器２０が電気的に接続されている。充電器２０は、車両ボディーに設けられた充電口（図示せず）に電気的に接続されている。正極充電ラインＰＣＬおよび負極充電ラインＮＣＬには、充電用リレーＣＲ１，ＣＲ２が設けられている。充電用リレーＣＲ１，ＣＲ２は、制御装置１６から送信される制御信号を受けてオン・オフ制御される。制御装置１６は、外部の商用電源等の外部電源に接続された充電プラグが上記充電口に装着されたことを図示しないセンサ等によって検出すると、充電用リレーＣＲ１，ＣＲ２をオンする制御信号を送信する。これにより、外部電源から供給される外部電力をバッテリ１２に充電可能な状態になる。
The
本実施形態における均等化回路１４は、バッテリ１２を構成する各電池セルＢＣにそれぞれ接続されている。均等化回路１４は。例えば、放電抵抗Ｒ１，Ｒ２及びスイッチング素子ＦＥＴを含んで構成される。放電抵抗Ｒ１は、各電池セルＢＣの正極端子に接続されている。放電抵抗Ｒ２は、各電池セルＢＣの負極端子に接続されている。
The equalizing
スイッチング素子ＦＥＴは、放電抵抗Ｒ１と放電抵抗Ｒ２との間に接続されている。スイッチング素子ＦＥＴには、例えば、ＭＯＳＦＥＴなどの電界効果トランジスタを好適に用いることができる。スイッチング素子ＦＥＴは、制御装置１６からの制御信号を受けてオン・オフ制御される。より詳しくは、スイッチング素子ＦＥＴは、制御装置１６からゲートオン信号を受けてオンされる。そうすると、オンされたスイッチング素子ＦＥＴに対応する電池セルＢＣについては、放電抵抗Ｒ１、スイッチング素子ＦＥＴ、および、放電抵抗Ｒ２の順に電流が流れる短絡回路が形成される。これにより、スイッチング素子ＦＥＴがオンされた電池セルＢＣの電力が放電抵抗Ｒ１，Ｒ２によって消費される。その結果、特定の電池セルＢＣのＳＯＣまたは電圧を低下させて、他の電池セルＢＣと合わせる均等化処理を実行できる。
The switching element FET is connected between the discharge resistor R1 and the discharge resistor R2. For example, a field effect transistor such as a MOSFET can be suitably used as the switching element FET. The switching element FET is controlled on / off in response to a control signal from the
各均等化回路１４には、電圧センサ２２がそれぞれ設けられている。電圧センサ２２は、各電池セルＢＣに対して並列接続されている。電圧センサ２２は、各電池セルの開放端電圧（セル電圧）を検出し、検出結果を制御装置１６に送信する。本実施形態では、各均等化回路１４のスイッチング素子ＦＥＴおよび電圧センサ２２は、樹脂モールド２３によって覆われたＩＣとして構成されている。
Each equalizing
また、各均等化回路１４には、キャパシタ２４がそれぞれ設けられている。各キャパシタ２４は、電圧センサ２２によって検出される電池セルＢＣの電圧を安定させる機能を有する。
Further, each equalizing
制御装置１６は、例えば、コンピュータによって構成される。制御装置１６は、上述したように、システムメインリレーＳＭＲ１，ＳＭＲ２、および、充電用リレーＣＲ１，ＣＲ２をオン・オフ制御する。また、制御装置１６は、メモリ１７を含む。メモリ１７には、後述する均等化処理のためのプログラムやデータが予め記憶される。なお、制御装置１６は、車外から通信等で取得したプログラムやデータを記憶してもよい。また、制御装置１６は、日時をカウントするためのタイマー回路（図示せず）を備えている。このタイマー回路によって、後述する均等化処理の時間や、外部電力を充電する時間などを計測できる。
The
本実施形態のバッテリシステム１０が搭載された車両には、充電予約部２６が設けられている。充電予約部２６は、制御装置１６との間で信号を送受信可能に構成される。充電予約部２６は、ユーザの操作によって充電器２０を介して行う外部充電の時間を予約する機能を有する。充電予約部２６には、例えば、車載のナビゲーションシステムの表示部を利用して、充電開始時間等を予約することができる。あるいは、充電予約部２６は、ユーザが持っている通信端末（例えばスマートフォン等）であってもよい。ユーザは、充電予約部２６を用いて、例えば、電気料金が安くなる深夜の時間帯に外部充電を実行するように予約設定することができる。このような予約充電を行うために、充電予約部２６は、日時をカウントするためのタイマー回路（図示せず）を備えてもよいし、あるいは、制御装置１６に含まれるタイマー回路を利用してもよい。
A vehicle equipped with the
上述したような複数の電池セルＢＣを直列接続して構成されるバッテリ１２を搭載した電動車両では、バッテリ１２を構成する複数の電池セルＢＣの電圧またはＳＯＣに個体差や劣化状態の違いからばらつきがあると、バッテリを使用可能なＳＯＣ範囲が狭くなる。より詳しくは、個体差や劣化状態の差などによって電池セルＢＣ間にＳＯＣのばらつきがある場合、充電開始時にＳＯＣが比較的高い電池セルが充電目標ＳＯＣ（または使用上限ＳＯＣ）まで充電されると外部充電が停止されてしまい、他の電池セルが充電目標ＳＯＣまで充電されないことがある。一方、車両が走行するためにバッテリからモータへ電力供給する放電時には、ＳＯＣが比較的低い電池セルが使用下限ＳＯＣに到達すると、他の電池セルのＳＯＣが使用下限ＳＯＣまで低下していないのにバッテリ１２からの放電が制限され、エンジンが始動することが起こり得る。このようにバッテリ１２を構成する電池セルＢＣのＳＯＣにばらつきがあると、バッテリの使用可能なＳＯＣ範囲が狭く制限され、ＥＶ走行距離延長の妨げるとともにエンジン始動が早まって燃費低下につながる。そのため、各電池セルのＳＯＣのばらつき解消するために、後述するように均等化処理が行われる。
In an electric vehicle equipped with the
また、近年、モータのみの動力で車両が走行する距離（いわゆるＥＶ走行距離）を伸ばすためにバッテリ容量が大きくなっており、その分、外部電力によって目標ＳＯＣ（使用上限ＳＯＣ）まで充電するのに必要となる充電時間も長くかかる傾向にある。そのため、電池セルの均等化処理と外部充電とを別々に行うと、均等化処理および外部充電に必要な合計時間が長時間になり、ユーザによる車両の使用状態によっては均等化処理や外部充電を十分に行うことができないことがある。 Also, in recent years, the battery capacity has been increased in order to extend the distance traveled by the vehicle using only the power of the motor (so-called EV travel distance). The required charging time also tends to be long. Therefore, if the battery cell equalization processing and external charging are performed separately, the total time required for the equalization processing and external charging becomes long, and depending on the usage condition of the vehicle by the user, the equalization processing and external charging may not be performed. Sometimes not enough.
そこで、本実施形態のバッテリシステム１０は、次に説明するように各電池セルＢＣの均等化処理を行うことによって、各電池セルが充電目標ＳＯＣまで外部充電しやすくなり、また、充電時間完了までに均等化処理を実行することができるようにしている。
Therefore, the
図２は、図１に示した制御装置１６で実行される第１実施形態の均等化開始時間決定処理を示すフローチャートである。また、図３は、図２に示したフローチャートのうち、ステップＳ１０〜Ｓ２０までの各処理を模式的に示す図である。
FIG. 2 is a flowchart showing the equalization start time determination processing of the first embodiment, which is executed by the
図２に示す処理は、車両に充電プラグが装着されてバッテリ１２が外部充電可能な状態になり、かつ、制御装置１６がバッテリ１２を構成する電池セルＢＣ間におけるＳＯＣのばらつきが所定値以上に大きくなって均等化処理が必要と判断した場合に実行される。なお、電池セルＢＣにおいてＳＯＣと開放端電圧は相関関係があるため、各電池セルＢＣ間の開放端電圧の差が予め定めた電圧値以上になったときに均等化が必要と判断してもよい。
In the process shown in FIG. 2, the charging plug is attached to the vehicle, the
図２を参照すると、バッテリ１２について均等化処理が必要であると判断した場合、制御装置１６は、まず、ステップＳ１０において、均等化目標ＳＯＣを設定する。例えば、バッテリ１２の現在ＳＯＣが使用上限ＳＯＣ（例えば、８０％）に近い場合には、使用上限ＳＯＣを均等化目標ＳＯＣに設定できる。バッテリ１２の現在ＳＯＣが使用下限ＳＯＣ（例えば、２０％）に近い場合には、使用下限ＳＯＣを均等化目標ＳＯＣに設定できる。或いは、制御装置１６は、バッテリの現在ＳＯＣに応じて、使用上限ＳＯＣと使用下限ＳＯＣとの間の中間ＳＯＣを均等化目標ＳＯＣに設定してもよい。
Referring to FIG. 2, when it is determined that equalization processing is necessary for
次に、制御装置１６は、ステップＳ１２において、各電池セルＢＣの現在ＳＯＣを算出する。各電池セルＢＣの現在ＳＯＣは、バッテリ１２に電流が流れていない状態で電圧センサ２２によって検出される各電池セルＢＣの開放端電圧に基づいて算出できる。制御装置１６は、メモリ１７に記憶されている各電池セルＢＣの開放端電圧−ＳＯＣマップを参照して、各電池セルＢＣの現在ＳＯＣをそれぞれ算出できる。
Next, in Step S12, the
ここで、図３を参照すると、各電池セルＢＣ１〜ｎの現在ＳＯＣがそれぞれ長方形状のグラフで示されている。図３において、縦軸はＳＯＣを示す。すなわち、各電池セルＢＣに対応する各長方形の高さが高いほど、現在ＳＯＣが高いことを示している。図３に示す例では、電池セルＢＣ１の現在ＳＯＣ１が最も高く、電池セルＢＣ２と、電池セルＢＣｎの各現在ＳＯＣ２，ＳＯＣｎがほぼ同じになっている。 Here, referring to FIG. 3, the current SOC of each of the battery cells BC1 to BCn is shown by a rectangular graph. In FIG. 3, the vertical axis indicates the SOC. That is, the higher the height of each rectangle corresponding to each battery cell BC, the higher the current SOC. In the example shown in FIG. 3, the current SOC1 of the battery cell BC1 is the highest, and the current SOC2 and the SOCn of the battery cell BC2 and the battery cell BCn are substantially the same.
また、図３において各電池セルＢＣに対応する各長方形の幅は、各電池セルＢＣの満充電容量を表している。電池セルＢＣの満充電容量とは、ＳＯＣ１００％に相当する電流量（単位：Ａｈ）である。図３に示す例では、電池セルＢＣ１の満充電容量が比較的小さく、電池セルＢＣｎの満充電容量が中間であり、電池セルＢＣ２の満充電容量が比較的大きくなっている。このような各電池セルＢＣにおける満充電容量のばらつきは、電池セルＢＣ間の個体差や劣化状態のばらつきによって生じることは上述した通りである。 In FIG. 3, the width of each rectangle corresponding to each battery cell BC represents the full charge capacity of each battery cell BC. The full charge capacity of the battery cell BC is a current amount (unit: Ah) corresponding to 100% SOC. In the example shown in FIG. 3, the full charge capacity of the battery cell BC1 is relatively small, the full charge capacity of the battery cell BCn is intermediate, and the full charge capacity of the battery cell BC2 is relatively large. As described above, the variation of the full charge capacity in each battery cell BC is caused by the individual difference between the battery cells BC and the variation of the deterioration state.
各電池セルＢＣの満充電容量は、車両の使用期間を通じて制御装置１６によって適時に算出されて、メモリ１７に更新記憶されている。なお、電池セルＢＣの満充電容量の推定手法は、公知であるためにここでの詳細な説明を省略するが、一例を挙げると、各電池セルＢＣの満充電容量は、図示しない電流センサによって計測されるバッテリ１２への外部電力の充電量と、バッテリ１２の外部充電後に電圧センサ２２によって検出される各電池セルＢＣの開放端電圧とに基づいて算出および学習することができる。
The full charge capacity of each battery cell BC is timely calculated by the
再び図２を参照すると、制御装置１６は、続くステップＳ１４において、均等化目標ＳＯＣから現在ＳＯＣを減算して、各電池セルＢＣについて均等化目標ＳＯＣまでの差分ΔＳＯＣ１〜ｎをそれぞれ算出する。これらの差分ΔＳＯＣ１〜ｎは、図３において、均等化目標ＳＯＣと各電池セルＢＣ１、ＢＣ２、・・・、ＢＣｎの現在ＳＯＣ１、現在ＳＯＣ２、・・・、現在ＳＯＣｎとの間に示される矢印の長さによって表されている。
Referring again to FIG. 2, in subsequent step S <b> 14,
再び図２を参照すると、制御装置１６は、続くステップＳ１６において、上記ステップＳ１４で算出した各電池セルＢＣの均等化目標ＳＯＣに対する差分ΔＳＯＣ１〜ｎが０（ゼロ）より大きいか否かを判定する。ここで、均等化目標ＳＯＣがバッテリ１２のＳＯＣ使用範囲の上限ＳＯＣ又はその近傍に決定される場合には、各電池セルＢＣの均等化目標ＳＯＣに対する差分ΔＳＯＣ１〜ｎは正となる。これに対し、均等化目標ＳＯＣがバッテリ１２のＳＯＣ使用範囲の下限ＳＯＣ又はその近傍に決定される場合には、各電池セルＢＣの均等化目標ＳＯＣに対する差分ΔＳＯＣ１〜ｎは負となる。あるいは、均等化目標ＳＯＣが上限ＳＯＣと下限ＳＯＣとの間の中間ＳＯＣに決定された場合には、各電池セルＢＣの差分ΔＳＯＣは正となるものもあれば、負となる電池セルＢＣもある。
Referring again to FIG. 2, in subsequent step S16,
制御装置１６は、上記ステップＳ１６において各電池セルＢＣの差分ΔＳＯＣが０より大きい場合、ステップＳ１８に処理を進め、上記差分ΔＳＯＣが０以下の場合には、ステップＳ２６に処理を進める。なお、後述するようにステップＳ１８とステップＳ２６は同じ内容の処理である。
If the difference ΔSOC of each battery cell BC is larger than 0 in step S16, the
制御装置１６は、ステップＳ１８において、差分ΔＳＯＣ１〜ｎに各電池セルＢＣの満充電容量１〜ｎをそれぞれ乗算して、各電池セルＢＣが均等化目標ＳＯＣに到達するまでに充電が必要となる電流量ΔＡｈ１〜ｎをそれぞれ算出する。
In step S18, the
そして、制御装置１６は、ステップＳ２０において、各電池セルＢＣ１〜ｎの電流量ΔＡｈ１〜ｎのうち、最大値ΔＡｈｍａｘを抽出する。この最大値ΔＡｈｍａｘとなる電池セルＢＣが外部充電によって均等化目標ＳＯＣに到達した際に、同じ電流量が他の電池セルＢＣに充電されると均等化目標ＳＯＣを超えることになる。したがって、上記最大値ΔＡｈｍａｘと、各電池セルＢＣの均等化目標ＳＯＣまでに必要な電流量ΔＡｈ１〜ｎとの差分が、均等化のために放電消費する必要がある余剰均等化電流量ΔＡｈ（ｋ）１〜ｎになる。
Then, in step S20, the
制御装置１６は、続くステップＳ２２において、各電池セルＢＣの必要最大充電量ΔＡｈｍａｘから各電池セルＢＣの均等化目標ＳＯＣに到達するのに必要な電流量ΔＡｈ１〜ｎをそれぞれ減算して、余剰均等化電流量ΔＡｈ（ｋ）１〜ｎを電池セルＢＣごとにそれぞれ算出する。
In the subsequent step S22, the
一方、上記ステップＳ１６で、ΔＳＯＣが０以下であると判定された場合（ステップＳ１６でＮＯ）、制御装置１６は、ステップＳ２６において、差分ΔＳＯＣ１〜ｎに各電池セルＢＣの満充電容量１〜ｎをそれぞれ乗算して、各電池セルＢＣが均等化目標ＳＯＣに到達するまでに充電が必要となる電流量ΔＡｈ１〜ｎをそれぞれ算出する。このステップＳ２６の処理は、上述したステップＳ１８と同じである。
On the other hand, if it is determined in step S16 that ΔSOC is equal to or less than 0 (NO in step S16),
そして、制御装置１６は、ステップＳ２８において、各電池セルＢＣ１〜ｎの電流量ΔＡｈ１〜ｎのうち、最小値ΔＡｈｍｉｎを抽出する。この最小値ΔＡｈｍｉｎとなる電池セルＢＣが均等化処理による放電によって均等化目標ＳＯＣに到達した際に、同じ電流量が他の電池セルＢＣから放電されただけでは均等化目標ＳＯＣにまで低下しないことになる。したがって、上記最小値ΔＡｈｍｉｎと各電池セルＢＣの均等化目標ＳＯＣまでに必要な電流量ΔＡｈ１〜ｎとの差分が、均等化のためにさらに放電消費する必要がある余剰均等化電流量ΔＡｈ（ｋ）１〜ｎになる。
Then, in step S28, the
制御装置１６は、続くステップＳ３０において、各電池セルＢＣの均等化目標ＳＯＣに到達するのに必要な電流量ΔＡｈ１〜ｎから各電池セルＢＣのうちの均等化必要最小電流量ΔＡｈｍｉｎをそれぞれ減算して、余剰均等化電流量ΔＡｈ（ｋ）１〜ｎを電池セルＢＣごとにそれぞれ算出する。
In subsequent step S30,
次に、制御装置１６は、ステップＳ３２において、各電池セルＢＣについて均等化に要する時間（以下、均等化時間という）Ｔ１〜ｎをそれぞれ算出する。各電池セルＢＣの均等化時間Ｔ１〜ｎは、上記ステップＳ２２およびＳ３０で算出した余剰均等化電流量ΔＡｈ（ｋ）１〜ｎを均等化電流Ｉ１〜ｎでそれぞれ除算することによって、各電池セルＢＣ１〜ｎごとに算出される。ここで、均等化電流Ｉ１〜ｎは、各電池セルＢＣの開放端電圧を各電池セルＢＣの内部抵抗（既知）でそれぞれ除算することによって算出できる。なお、外部充電中は各電池セルＢＣの開放端電圧を電圧センサ２２によって取得することはできないが、充電電流量は制御装置１６によって取得および監視されている。このため、充電電流量から各電池セルＢＣのＳＯＣおよび開放端電圧の変化を推定し、その推定された開放端電圧から均等化電流Ｉ１〜ｎの変化を推定できる。したがって、均等化開始から完了までの平均均等化電流を上記ステップＳ３２における均等化電流Ｉ１〜ｎとしてそれぞれ用いてもよい。
Next, in step S32, the
図４は、図２に示した均等化開始時間決定処理の続きを示すフローチャートである。図４に示すように、制御装置１６は、ステップＳ３４において、バッテリ１２の外部充電による充電時間Ｔｃが均等化時間Ｔ１〜ｎより長いか否かを判定する。より詳しくは、充電時間Ｔｃが各電池セルＢＣの均等化時間Ｔ１〜ｎのうち最長均等化時間Ｔｍａｘより長いか否かを判定する。ここで、充電時間Ｔｃは、バッテリ１２全体の現在ＳＯＣと、外部充電によって供給される外部電力の電流量とに基づいて算出できる。また、ユーザの操作によって充電時間Ｔｃが充電予約部２６を介して設定されている場合にはその充電予約時間（例えば、午後１１時からの６時間など）が充電時間Ｔｃとなる。
FIG. 4 is a flowchart showing a continuation of the equalization start time determination process shown in FIG. As shown in FIG. 4, in step S34, the
上記ステップＳ３４において充電時間Ｔｃが均等化時間Ｔ１〜ｎよりも長いと判定された場合（Ｓ３４でＹＥＳ）、制御装置１６は、続くステップＳ３６において、外部充電の開始から（Ｔｃ−Ｔ１〜ｎ）の時点で均等化処理が開始されるように決定する。具体的には、電池セルＢＣ１〜ｎのうちの最長均等化時間Ｔｍａｘが２時間で、充電時間Ｔｃが３時間の場合、外部充電開始から１時間経過後に各電池セルＢＣ１〜ｎの均等化処理が開始される。なお、均等化処理の開始を外部充電開始と同時に設定してもよい。この場合、最長均等化時間Ｔｍａｘの経過により均等化処理が終了した後は、外部充電のみが継続される。
When it is determined in step S34 that the charging time Tc is longer than the equalization times T1 to n (YES in S34), the
このように均等化処理の開始時間が決定されると、制御装置１６は、ステップＳ３８において均等化開始時間決定処理を終了する。そして、制御装置１６は、充電用リレーＣＲ１，ＣＲ２（図１参照）をオン状態として、外部充電を開始する。
When the start time of the equalization processing is determined in this way, the
一方、上記ステップＳ３４において充電時間Ｔｃが均等化時間Ｔ１〜ｎのうちの最長時間Ｔｍａｘより短いと判定された場合（Ｓ３４でＮＯ）、制御装置１６は、続くステップＳ４０において、外部充電を開始する時点で均等化処理が開始するように決定する。そして、制御装置１６は、続くステップＳ４２において、均等化開始時間決定処理を終了するとともに、充電用リレーＣＲ１，ＣＲ２をオン状態として外部充電を開始する。この場合、外部充電が完了した後も均等化時間Ｔ１〜ｎが終了するまで均等化処理が継続される。或いは、バッテリ１２の充電完了前にユーザが充電プラグを車両から取り外してスタートスイッチをオン操作したとき、制御装置１６は、システムメインリレーＳＭＲ１，ＳＭＲ２をオン状態として走行可能な状態にバッテリシステム１０を起動させる。この場合には、システム起動まで均等化処理が継続されることになる。
On the other hand, if it is determined in step S34 that the charging time Tc is shorter than the maximum time Tmax of the equalization times T1 to n (NO in S34), the
上述したように本実施形態のバッテリシステム１０によれば、プラグインハイブリッド車において、バッテリ１２の外部充電を行いながら電池セルＢＣの均等化処理を実行するように均等化処理の開始時間を適切に決定することができる。したがって、均等化処理の実行によって充電時間が遅延されることがないのでバッテリ１２の外部充電を目標ＳＯＣまで充電しやすくなり、また、均等化処理の機会を適切に確保することができる。
As described above, according to the
また、本実施形態のバッテリシステム１０では、バッテリ１２の現在ＳＯＣ（詳しくは、各電池セルＢＣのＳＯＣ）が上限ＳＯＣ又はその近傍にあるか、下限ＳＯＣ又はその近傍にあるか、上限ＳＯＣと下限ＳＯＣとの間の中間にあるかに拘わらず、バッテリ１２の均等化処理を実行することができる。したがって、バッテリ１２の均等化処理を適時に行うことができる。
Further, in the
図５は、第２実施形態の均等化開始時間決定処理を示すフローチャートである。この例では、ステップＳ１０〜Ｓ３２の処理は、上記実施形態と同様であるので、ここでの説明を省略する。 FIG. 5 is a flowchart illustrating the equalization start time determination processing according to the second embodiment. In this example, the processes in steps S10 to S32 are the same as those in the above embodiment, and a description thereof will be omitted.
図５に示すように、制御装置１６は、ステップＳ４４において、上記ステップＳ３２で算出した各電池セルＢＣの均等化時間Ｔ１〜ｎのうちの最大時間Ｔｍａｘから充電時間Ｔｃを減算した時間差が０より大きいか否かを判定する。この判定において上記時間差が０より大、すなわち均等化時間Ｔ１〜ｎのうちの最大時間Ｔｍａｘが充電時間Ｔｃよりも長い場合（Ｓ４４でＹＥＳ）、制御装置１６は、均等化回路１４のスイッチング素子ＦＥＴをオンデューティ１（すなわちフルオン（オン状態維持））に設定する。そして、制御装置１６は、続くステップＳ４２において、均等化開始時間決定処理を終了するとともに、充電用リレーＣＲ１，ＣＲ２をオン状態として外部充電を開始する。この処理は、上述した第１実施形態のステップＳ４２と同様である。
As shown in FIG. 5, in step S44, the
他方、上記ステップＳ４４において上記時間差が０より小、すなわち均等化時間Ｔ１〜ｎのうちの最大時間Ｔｍａｘが充電時間Ｔｃよりも短いと判定された場合（Ｓ４４でＮＯ）、制御装置１６は、続くステップＳ４６において、各電池セルＢＣの均等化時間Ｔ１〜ｎを充電時間Ｔｃで除算した値を、均等化回路１４のスイッチング素子ＦＥＴのオンデューティに設定する。このオンデューティは、各電池セルＢＣに対応する各均等化回路１４ごとに設定される。このようにスイッチング素子ＦＥＴのオンデューティを設定することで、各電池セルＢＣの均等化電流Ｉ１〜ｎが抑制されて均等化時間Ｔ１〜ｎが延長される。その結果、各電池セルＢＣ１〜ｎにおける均等化時間Ｔ１〜ｎを充電時間Ｔｃと同じ時間にできる。これにより、各電池セルＢＣの均等化処理を、外部充電の開始および終了に合わせて実行することができる。
On the other hand, if it is determined in step S44 that the time difference is smaller than 0, that is, the maximum time Tmax of the equalization times T1 to n is shorter than the charging time Tc (NO in S44), the
そして、制御装置１６は、続くステップＳ３８において均等化開始時間決定処理を終了するとともに、充電用リレーＣＲ１，ＣＲ２（図１参照）をオン状態として外部充電を開始すると共に均等化処理も開始する。本実施形態では、バッテリ１２の目標ＳＯＣ（または上限ＳＯＣ）まで充電されたとき、各電池セルＢＣの均等化処理も同時に終了する。
Then, the
本実施形態の均等化開始時間決定処理によっても第１実施形態と同様の効果を奏することができる。 The same effect as in the first embodiment can be achieved by the equalization start time determination processing of the present embodiment.
なお、上述した各実施形態およびその変形例は、例示に過ぎず、本願の特許請求の範囲に記載された事項およびその均等な範囲内において種々の変更や改良が可能であることはいうまでもない。 It should be noted that each of the above-described embodiments and their modified examples are merely examples, and it is needless to say that various changes and improvements can be made within the matters described in the claims of the present application and equivalents thereof. Absent.
１０ バッテリシステム、１２ バッテリ、１４ 均等化回路、１６ 制御装置、１７メモリ、１８ 電力変換装置、２０ 充電器、２２ 電圧センサ、２３ 樹脂モールド、２４ キャパシタ、２６ 充電予約部、ＣＲ１，ＣＲ２ 充電用リレー、ＦＥＴ スイッチング素子、Ｉ１-ｎ 均等化電流、ＰＣＬ 正極充電ライン、ＮＣＬ 負極充電ライン、ＮＬ１ 負極ライン、ＰＬ１ 正極ライン、Ｒ１，Ｒ２ 放電抵抗、ＳＭＲ１，ＳＭＲ２ システムメインリレー。
Claims (1)
複数の電池セルを直列接続して構成されるバッテリと、
前記各電池セルにそれぞれ接続される均等化回路と、
前記各均等化回路に含まれるスイッチング素子を制御することにより、前記各電池セルのセル電圧の均等化処理を実行する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、
前記各電池セルの現在ＳＯＣと均等化目標ＳＯＣとから均等化処理を完了するまでに必要な均等化時間を前記電池セルごとに算出し、
前記バッテリへの外部電力の充電時間と前記均等化時間とに基づき、
前記充電時間が前記均等化時間よりも長いと判定された場合には、［前記外部電力の充電開始から｛（前記充電時間）−（前記均等化時間）｝の時点］までは前記外部電力の充電のみを行い、［前記外部電力の充電開始から｛（前記充電時間）−（前記均等化時間）｝の時点］以降は、前記外部電力の充電をそのまま継続するとともに前記均等化処理を行い、前記充電時間の終了と共に前記均等化処理も完了させ、
前記充電時間が前記均等化時間よりも短いと判定された場合には、前記外部電力の充電開始と共に前記均等化処理を開始し、前記充電時間が完了後は、前記均等化時間が終了するまで前記均等化処理のみを継続させる、
バッテリシステム。 A battery system mounted on an electric vehicle and capable of charging external power,
A battery configured by connecting a plurality of battery cells in series,
An equalizing circuit connected to each of the battery cells,
A control device that performs a cell voltage equalization process of each of the battery cells by controlling a switching element included in each of the equalization circuits,
The control device includes:
Calculating, for each of the battery cells, an equalization time required for completing the equalization process from the current SOC of each of the battery cells and the equalization target SOC;
-Out based on the charge time of the external power and the equalization time to the battery,
If it is determined that the charging time is longer than the equalization time, the external power is not charged until the time [from the start of charging the external power to {(the charging time) − (the equalization time)}}. Only charging is performed, and after [the time of {(the charging time)-(the equalization time)} from the start of charging of the external power], the charging of the external power is continued as it is, and the equalization process is performed. The equalization process is also completed with the end of the charging time,
When it is determined that the charging time is shorter than the equalization time, the equalization process is started together with the start of charging of the external power, and after the completion of the charging time, the equalization time is terminated. Continuing only the equalization process ,
Battery system.
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