JP6731276B2 - バッテリーセルの制御装置及び制御方法 - Google Patents
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Description
バッテリーセルを含む蓄電装置において、該バッテリーセルの充放電電圧を制御する制御装置であって、
前記バッテリーセルの負極材と同じ素材、設計の負極を用いたキャパシタセルと、
前記キャパシタセルのセル電圧を検出するためのセル電圧検出手段と、
前記キャパシタセルの消費電力を検出するための消費電力検出手段と、
前記バッテリーセルの充放電電圧を演算する演算装置と、
を備え、
前記演算装置には、事前に設定された微分電圧設定値と、事前に設定された前記バッテリーセルの充電終止電圧設定値が少なくとも記憶され、
前記キャパシタセルの放電中において、前記演算装置は、
前記セル電圧検出手段により検出した前記キャパシタセルのセル電圧と、前記消費電力検出手段により検出した前記キャパシタセルの消費電力とに基づき、微分容量を算出することで、前記キャパシタセルの放電カーブの変曲点を計算し、該変曲点における前記キャパシタセルの電圧値を微分電圧値として記憶し、
前記微分電圧設定値と、前記微分電圧値との差分を補正値として記憶し、
前記充電終止電圧設定値を前記補正値により補正することによって、新たな充電終止電圧設定値を算出することを特徴とする。
前記放電終止電圧設定値を前記補正値により補正することによって、新たな放電終止電圧設定値を算出することが好ましい。
該DC/DCコンバーターによって、前記出力端子における出力電圧を前記補正値による変化分だけ昇圧/降圧することが好ましい。
バッテリーセルを含む蓄電装置において、該バッテリーセルの充放電電圧を制御する制御方法であって、
前記バッテリーセルの負極材と同じ素材、設計の負極を用いたキャパシタセルの放電中において、
前記キャパシタセルのセル電圧と、前記キャパシタセルの消費電力とに基づき、微分容量を算出することで、前記キャパシタセルの放電カーブの変曲点を計算し、該変曲点における前記キャパシタセルの電圧値を微分電圧値とし、
事前に設定された微分電圧設定値と、前記微分電圧値との差分を補正値とし、
事前に設定された前記バッテリーセルの充電終止電圧設定値を前記補正値により補正することによって、新たな充電終止電圧設定値を算出することを特徴とする。
また、前記バッテリーセルの出力電圧を前記補正値による変化分だけ昇圧/降圧することが好ましい。
この蓄電装置10は、キャパシタセルC1〜Cnに対してそれぞれ並列に接続された均等化制御用抵抗R1〜Rn及びFET(Field Effect Transistor;電界効果トランジスタ)からなる均等化制御用スイッチS1〜Snと、キャパシタセルC1〜Cnのセル電圧をそれぞれ検出するためのセル電圧検出回路及び均等化制御用スイッチS1〜Snを制御するための均等化セル選択回路を含む制御用IC14と、制御用IC14を制御するための演算装置16と、キャパシタセルC1〜Cnから演算装置16を動作させるための電力を供給するための電源回路18と、から構成される均等化制御回路12を備えている。
また、蓄電部22と出力端子24aとの間には、蓄電部22から流れる電流を検出するための消費電力検出手段26が設けられ、消費電力検出手段26は、演算装置16に接続される。
蓄電部22の両端は電源回路18に接続されており、蓄電部22の電力を用いて演算装置16を動作させるように構成されている。すなわち、本実施例の蓄電装置10では、外部電力を用いることなく、蓄電装置10自身の電力を用いてキャパシタセルC1〜Cnの均等化制御や充放電電圧制御などの制御動作を行うことができる。
図2は、図1の蓄電装置10において、演算装置16を制御する流れを示すフローチャート、図3は、S30の微分容量計算サブルーチンの流れを示すフローチャート、図4は、S40の変曲点計算サブルーチンの流れを示すフローチャート、図5は、S50の補正値計算サブルーチンの流れを示すフローチャート、図6は、S60の充放電終止電圧設定サブルーチンの流れを示すフローチャートである。
なお、本実施例では、キャパシタセルの制御のためだけに行う放電として説明をしているが、本発明における「放電」とは、例えば、均等化制御中の放電や放電試験などの劣化診断中の放電、外部負荷への放電なども含まれる。
なお、初回読込み時には、前回読込み時の電圧値Vmi-1が存在せず、微分容量ΔCを演算することができないため、S32、S33はスキップする。
一方で、微分容量値ΔCiが微分容量値ΔCi-1よりも大きい場合には、対応するキャパシタセルCmの電圧値Vmiを微分電圧値として演算装置16のRAMに記憶(S44)し、変曲点計算工程S40を終了する。
補正値の計算は、演算装置16に記憶されている前回放電時の微分電圧値である微分電圧設定値と、今回放電時の微分電圧値との差分により求めることができる(S51)。また、今回放電時の微分電圧値は、微分電圧設定値として演算装置16のRAMに記憶する(S52)。
すなわち、演算装置16に記憶されている充電終止電圧設定値から補正値を減算することにより、充電終止電圧を算出し、これを新たな充電終止電圧設定値として演算装置16に記憶する(S61)。
図7は、通常のリチウムイオンキャパシタのセル電圧と静電容量との関係を示すグラフ、図8は、劣化したリチウムイオンキャパシタのセル電圧と静電容量との関係を示すグラフである。
この実施例の蓄電装置10は、基本的には、図1に示す蓄電装置10と同様な構成であるため、同一の構成部材には同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。
上述するように、充電終止電圧及び放電終止電圧をシフトした場合、外部負荷が必要とする電圧とは異なってきてしまう。
この実施例の蓄電装置10は、基本的には、図1に示す蓄電装置10と同様な構成であるため、同一の構成部材には同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。
さらに、バッテリーセルB1〜Bnの負極材と同じ素材、設計の負極を用いたキャパシタセルCを備えている。
12 均等化制御回路
16 演算装置
18 電源回路
20 通信手段
22 蓄電部
24a 出力端子
24b 出力端子
26 消費電力検出手段
28 DC/DCコンバーター
30 制御装置
Claims (9)
- バッテリーセルを含む蓄電装置において、該バッテリーセルの充放電電圧を制御する制御装置であって、
前記バッテリーセルの負極材と同じ素材、設計の負極を用いたキャパシタセルと、
前記キャパシタセルのセル電圧を検出するためのセル電圧検出手段と、
前記キャパシタセルの消費電力を検出するための消費電力検出手段と、
前記バッテリーセルの充放電電圧を演算する演算装置と、を備え、
前記演算装置には、事前に設定された微分電圧設定値と、事前に設定された前記バッテリーセルの充電終止電圧設定値が少なくとも記憶され、
前記キャパシタセルの放電中において、前記演算装置は、
前記セル電圧検出手段により検出した前記キャパシタセルのセル電圧と、前記消費電力検出手段により検出した前記キャパシタセルの消費電力とに基づき、微分容量を算出することで、前記キャパシタセルの放電カーブの変曲点を計算し、該変曲点における前記キャパシタセルの電圧値を微分電圧値として記憶し、
前記微分電圧設定値と、前記微分電圧値との差分を補正値として記憶し、
前記充電終止電圧設定値を前記補正値により補正することによって、新たな充電終止電圧設定値を算出することを特徴とするバッテリーセルの制御装置。 - 前記演算装置には、事前に設定された前記バッテリーセルの放電終止電圧設定値がさらに記憶され、
前記放電終止電圧設定値を前記補正値により補正することによって、新たな放電終止電圧設定値を算出することを特徴とする請求項1に記載のバッテリーセルの制御装置。 - 前記バッテリーセルと、該バッテリーセルから外部負荷へ電力を出力するための出力端子との間に、出力電圧の昇圧/降圧を行うためのDC/DCコンバーターを備え、
該DC/DCコンバーターによって、前記出力端子における出力電圧を前記補正値による変化分だけ昇圧/降圧することを特徴とする請求項1または2に記載のバッテリーセルの制御装置。 - 前記バッテリーセルを複数有することを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載のバッテリーセルの制御装置。
- 前記バッテリーセルが、リチウムイオンバッテリーであり、
前記キャパシタセルが、リチウムイオンキャパシタであることを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載のバッテリーセルの制御装置。 - バッテリーセルを含む蓄電装置において、該バッテリーセルの充放電電圧を制御する制御方法であって、
前記バッテリーセルの負極材と同じ素材、設計の負極を用いたキャパシタセルの放電中において、
前記キャパシタセルのセル電圧と、前記キャパシタセルの消費電力とに基づき、微分容量を算出することで、前記キャパシタセルの放電カーブの変曲点を計算し、該変曲点における前記キャパシタセルの電圧値を微分電圧値とし、
事前に設定された微分電圧設定値と、前記微分電圧値との差分を補正値とし、
事前に設定された前記バッテリーセルの充電終止電圧設定値を前記補正値により補正することによって、新たな充電終止電圧設定値を算出することを特徴とするバッテリーセルの制御方法。 - 事前に設定された前記バッテリーセルの放電終止電圧設定値を前記補正値により補正することによって、新たな放電終止電圧設定値を算出することを特徴とする請求項6に記載のバッテリーセルの制御方法。
- 前記バッテリーセルの出力電圧を前記補正値による変化分だけ昇圧/降圧することを特徴とする請求項6または7に記載のバッテリーセルの制御方法。
- 前記バッテリーセルが、リチウムイオンバッテリーであり、
前記キャパシタセルが、リチウムイオンキャパシタであることを特徴とする請求項6から8のいずれかに記載のバッテリーセルの制御方法。
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