JP7167137B2 - 管理装置、蓄電システム - Google Patents
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Description
本発明は、直列接続された複数のセルの状態を管理する管理装置、蓄電システムに関する。
近年、ハイブリッド車(HV)、プラグインハイブリッド車(PHV)、電気自動車(EV)が普及してきている。これらの車両にはキーデバイスとして二次電池が搭載される。車載用の二次電池としてはリチウムイオン電池が主流となってきている。
通常、リチウムイオン電池では安全性担保の観点から、直列接続された複数のセルの各電圧は電圧測定回路により常時監視される。電圧測定回路の各入力端子と複数のセルの各ノード(両端を含む)間がそれぞれ配線で接続され、電圧測定回路は、隣接する2本の配線間の電圧を測定して各セルの電圧を測定する。電圧測定回路で測定された各セルの電圧はマイクロコンピュータに送信され、各種の制御に使用されるとともに、各セルの電圧が正常な範囲にあるか否か監視される。
またリチウムイオン電池では、電池の能力を最大限に発揮させるため、直列接続された複数のセル間において容量を均等化する均等化処理が実行される。複数のセル間の均等化処理はパッシブバランス方式が主流である。パッシブバランス方式では、直列接続された複数のセルの内、最も容量が少ないセルの容量に、他のセルの容量を合わせるように他のセルを放電する。
均等化用の放電回路は、上記電圧測定用の複数の配線において、隣接する2本の配線間にそれぞれ接続される構成が一般的である(例えば、特許文献1参照)。この構成では均等化放電中のセルの電圧が電圧測定回路から、配線抵抗による電圧降下分、低下して見える。配線抵抗による電圧降下は、配線(主に、ワイヤーハーネス)が長いほど、及び/又は均等化電流が大きいほど、大きくなる。
これに対して、放電回路のスイッチがオフ状態のときとオン状態のときのセル電圧の差分電圧をもとに各セルの補正電圧を検出し、均等化放電中に測定されるセル電圧に当該補正電圧を加算して、均等化処理中に測定されるセル電圧を補正することが考えられる(例えば、特許文献1参照)。
均等化処理では、直列接続された複数のセルの内、容量が目標値に到達したセルから放電が終了する。即ち、均等化処理の途中で複数の放電回路のスイッチのオン/オフ状態が、ばらばらに切り替わる。また均等化処理中に、直列接続された複数のセルを含む蓄電モジュールに接続された負荷の変動により、当該複数のセルの電圧が変動することがある。セル電圧が上昇すれば、配線抵抗による電圧降下量も上昇し、セル電圧が低下すれば、配線抵抗による電圧降下量も低下する。従来の均等化処理中に測定されるセル電圧の補正方法は、これらの変動要因に対する考慮が十分ではなかった。
本発明はこうした状況に鑑みなされたものであり、その目的は、複数のセル間の均等化処理中のセル電圧を高精度に検出する技術を提供することにある。
上記課題を解決するために、本発明のある態様の管理装置は、直列接続されたm(mは2以上の整数)個のセルと、(m+1)本の配線により接続され、前記m個のセルの各電圧を測定する電圧測定回路と、前記(m+1)本の配線の隣接する2本の配線間にそれぞれ接続され、直列接続された放電抵抗とスイッチをそれぞれ含むm個の放電回路と、前記電圧測定回路により測定された前記m個のセルの電圧をもとに、前記m個の放電回路の各スイッチを制御することにより、前記m個のセル間の均等化処理を実行する制御部と、を備える。前記制御部は、前記複数のセル間の均等化処理の実行中、オン状態の第n(1≦n≦m)スイッチと接続されている第n放電抵抗の抵抗値と、前記電圧測定回路により測定された第nセルの電圧値をもとに、前記第nセルの正極から前記第n放電抵抗を介して前記第nセルの負極に流れる電流値を測定し、測定した電流値と、事前に測定された前記第nセルの正極に接続された第(n-1)配線の配線抵抗値及び前記第nセルの負極に接続された第n配線の配線抵抗値をもとに、前記第(n-1)配線の配線抵抗値による第(n-1)電圧降下値と前記第n配線の配線抵抗値による第n電圧降下値を算出し、前記第(n-1)電圧降下値と前記第n電圧降下値をもとに、前記電圧測定回路により測定された第nセルの電圧値、第(n-1)セルの電圧値、及び第(n+1)セルの電圧値を補正する。
本発明によれば、複数のセル間の均等化処理中のセル電圧を高精度に検出することができる。
図1は、本発明の実施の形態に係る蓄電システム1を説明するための図である。蓄電システム1は、車両の駆動用電池として車両に搭載されて使用される。蓄電システム1は、蓄電モジュール10及び管理装置20を備える。蓄電モジュール10は、直列接続された複数のセルV1-V3を含む。セルには、リチウムイオン電池セル、ニッケル水素電池セル、鉛電池セル、電気二重層キャパシタセル、リチウムイオンキャパシタセル等を用いることができる。以下、本明細書ではリチウムイオン電池セル(公称電圧:3.6-3.7V)を使用する例を想定する。
図1では単純化のため、3つのセルV1-V3が直列接続された蓄電モジュール10を描いているが、実際の構成は、蓄電システム1に要求される電圧仕様に応じて、より多くのセルが直列接続される。また複数のセルが直並列接続されて容量が増強されることもある。
蓄電モジュール10は、複数のワイヤーハーネスH0-H3を接続するための第1コネクタCN1を備える。第1コネクタCN1の複数の内部側端子と、直列接続された複数のセルV1-V3の複数のノード間が複数の内部配線でそれぞれ接続される。複数のセルV1-V3のノードは、複数のセルV1-V3の両端と、隣接する2つのセルの間に設定される。従って、複数のセルのノード数は、セル数をm(mは2以上の整数)とすると、(m+1)になる。蓄電モジュール10内の内部配線数、及びワイヤーハーネスの本数も同様に(m+1)になる。図1に示す例ではセル数が3であるため、ノード数、内部配線数、及びワイヤーハーネスの本数はそれぞれ4になる。
蓄電モジュール10内の複数の内部配線のそれぞれにヒューズF0-F4が挿入される。ヒューズF0-F4は定格値以上の電流が流れると溶断し、セル及びワイヤーハーネスを過電流から保護する。なおヒューズF0-F4の挿入は必須ではなく、省略可能である。
管理装置20は、電圧測定部30及び制御部40を備える。電圧測定部30は、放電回路31及び電圧測定回路32を含む。放電回路31及び電圧測定回路32は同一基板上に設置される。
電圧測定部30は、複数のワイヤーハーネスH0-H3を接続するための第2コネクタCN2を備える。複数のワイヤーハーネスH0-H3は、蓄電モジュール10の第1コネクタCN1の複数の外部側端子と、電圧測定部30の第2コネクタCN2の複数の外部側端子間にそれぞれ接続される。第2コネクタCN2の複数の内部側端子と、電圧測定回路32の複数のアナログ入力端子間が複数の内部配線でそれぞれ接続される。当該内部配線の本数も(m+1)である。
電圧測定回路32は当該複数の内部配線の内、隣接する2本の配線間の電圧をそれぞれ測定することにより、複数のセルV1-V3の各電圧を測定する。電圧測定回路32は例えば、マルチプレクサ及びA/D変換器を含む。マルチプレクサは、隣接する2本の配線間の電圧を上から順番にA/D変換器に出力する。A/D変換器は、マルチプレクサから入力されるアナログ電圧をデジタル値に変換する。
電圧測定回路32は、測定した複数のセルV1-V3の各電圧を制御部40に送信する。通常、電圧測定部30が設置される基板のグランド電位と、制御部40が設置される基板のグランド電位は異なるため(前者の方が高圧)、電圧測定部30と制御部40間では絶縁通信により、情報が伝達される。
放電回路31は、電圧測定部30内の複数の内部配線の隣接する2本の配線間に、直列接続された放電抵抗Ra-Rcと放電スイッチSa-Scをそれぞれ含む。放電スイッチSa-Scは例えば、MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)等の半導体スイッチで構成される。第1放電スイッチSaがオン状態になると、第1放電スイッチSa及び第1放電抵抗Raと並列接続された第1セルV1の両端が導通し、第1セルV1が放電される。他のセルも同様に、並列接続された放電スイッチがオン状態になると放電される。
制御部40は、電圧測定部30、電流測定部(不図示)及びセル温度測定部(不図示)により測定された複数のセルV1-V3の電圧、電流、及び温度をもとに蓄電モジュール10を管理する。制御部40はマイクロコンピュータ41及び不揮発メモリ42(例えば、EEPROM、フラッシュメモリ)により構成することができる。
制御部40は、複数のセルV1-V3の電圧、電流、及び温度をもとに、複数のセルV1-V3のSOC(State Of Charge)、SOH(State Of Health)を推定する。SOCは例えば、OCV(Open Circuit Voltage)法または電流積算法により推定できる。OCV法は、電圧測定回路32により測定されたセルのOCVと、予め保持されるSOC-OCVカーブの特性データをもとにSOCを推定する方法である。電流積算法は、電圧測定回路32により測定されたセルの充放電開始時のOCVと、測定された電流の積算値をもとにSOCを推定する方法である。
SOHは、初期の満充電容量に対する現在の満充電容量の比率で規定され、数値が低いほど(0%に近いほど)劣化が進行していることを示す。二次電池の劣化は、保存劣化とサイクル劣化の和で近似できる。
保存劣化は、充放電中であるか否かに関わらず、二次電池の各時点における温度、各時点におけるSOCに応じて経時的に進行する劣化である。各時点におけるSOCが高いほど(100%に近いほど)、又は各時点における温度が高いほど、保存劣化速度が増加する。
サイクル劣化は、充放電の回数が増えるにつれ進行する劣化である。サイクル劣化は、使用SOC範囲、温度、電流レートに依存する。使用SOC範囲が広いほど、温度が高いほど、又は電流レートが高いほど、サイクル劣化速度が増加する。このように二次電池の劣化は使用環境に大きく依存し、使用期間が長くなるにつれ、複数のセルV1-V3間の容量のばらつきが大きくなっていく。
制御部40は、電圧測定部30から受信した複数のセルV1-V3の電圧をもとに、複数のセルV1-V3間の均等化処理を実行する。一般的なパッシブセルバランス方式では、複数のセルV1-V3の内、最も容量が少ないセルの容量(以下、目標値という)まで、他のセルを放電する。なお目標値は、実容量、SOC、OCVのいずれで規定されてもよい。OCVで規定される場合、最もOCVが低いセルのOCVが目標値となる。なお目標値は放電可能量または充電可能量で規定されてもよい。
制御部40は、複数のセルV1-V3の内、最も容量が少ないセルの測定値を目標値とし、当該目標値と他の複数のセルの測定値との差分をそれぞれ算出する。制御部40は、算出したそれぞれの差分をもとに当該他の複数のセルの放電量をそれぞれ算出し、算出したそれぞれの放電量をもとに当該他の複数のセルの放電時間をそれぞれ算出する。制御部40は、複数のセルの放電時間を含む均等化処理の制御信号を生成し、電圧測定部30に送信する。電圧測定部30内のスイッチ制御回路(不図示)は、制御部40から受信した制御信号をもとに、複数の放電スイッチSa-Scをそれぞれ指定された時間、オン状態に制御する。
以上の回路構成において、放電回路31によるセルバランス動作中は、配線抵抗の影響により、電圧測定回路32により測定されるセルの電圧が、実際の電圧に対して低下または上昇する。例えば、第2セルV2の均等化放電中、第2セルV2の正極から第1ワイヤーハーネスH1、第2放電抵抗Rb、第2放電スイッチSb、第2ワイヤーハーネスH2を介して第2セルV2の負極に電流が流れる。この電流ループにおいて、電圧測定部30内の抵抗成分の他に、蓄電モジュール10内の第1内部配線の配線抵抗、第1ヒューズF1の抵抗、第1コネクタCN1の接触抵抗、第1ワイヤーハーネスH1の配線抵抗Rw1、第2コネクタCN2の接触抵抗(×2)、第2ワイヤーハーネスH2の配線抵抗Rw2、第1コネクタCN1の接触抵抗、蓄電モジュール10内の第2内部配線の配線抵抗、及び第2ヒューズF2の抵抗に基づく抵抗成分が存在する。
以下、蓄電モジュール10内の第0内部配線の配線抵抗、第0ヒューズF0の抵抗、第1コネクタCN1の接触抵抗、第0ワイヤーハーネスH0の配線抵抗Rw0、及び第2コネクタCN2の接触抵抗を総称して第0配線抵抗R0という。なお、これらの抵抗の中では第0ワイヤーハーネスH0の配線抵抗Rw0が最も大きな値である。
同様に蓄電モジュール10内の第1内部配線の配線抵抗、第1ヒューズF1の抵抗、第1コネクタCN1の接触抵抗、第1ワイヤーハーネスH1の配線抵抗Rw1、及び第2コネクタCN2の接触抵抗を総称して第1配線抵抗R1という。第2配線抵抗R2及び第3配線抵抗R3についても同様である。
例えば第2セルV2の均等化放電により、第2セルV2の正極から電圧測定部30の第1入力端子までの配線経路(以下、第1外部配線という)に均等化電流Ibが流れ、電圧測定部30の第2入力端子から第2セルV2の負極までの配線経路(以下、第2外部配線という)に均等化電流Ibが流れる。なお、第1セルV1及び第3セルV3は均等化放電していない状態を想定する。即ち、第0外部配線と第3外部配線には電流が流れていないことを想定する。
第1外部配線では、Vf1=(R1×Ib)の電圧降下が発生する。また第2外部配線では、Vf2=(R2×Ib)の電圧降下が発生する。これにより、電圧測定回路32の第1入力端子の電位がVf1低下し、電圧測定回路32の第2入力端子の電位がVf2上昇する。これにより、電圧測定回路32により測定される第2セルV2のセル電圧は、実際の電圧よりVf1+Vf2、低く測定される。第2セルV2に隣接する第1セルV1のセル電圧は、実際の電圧よりVf1、高く測定される。第2セルV2に隣接する第3セルV3のセル電圧は、実際の電圧よりVf2、高く測定される。
なお、放電回路31によるセルバランス動作中でない場合は、第0外部配線-第3外部配線に殆ど電流が流れず、電圧測定回路32により測定されるセルの電圧と、実際の電圧はほぼ一致する。これに対して、放電回路31によるセルバランス動作中は、第0ワイヤーハーネスH0-第3ワイヤーハーネスH3の配線長が長いほど、及び/又は均等化電流が大きいほど、電圧測定回路32により測定されるセルの電圧と、実際の電圧との差分が大きくなる。
これに対して本実施の形態では制御部40は、各外部配線の配線抵抗値を事前に測定して保持しておく。制御部40は、セルバランス動作中に各外部配線に流れる電流を測定し、測定した電流値と保持している配線抵抗値をもとに、各外部配線の配線抵抗による電圧降下量を算出する。制御部40は、算出した電圧降下量をもとに、電圧測定回路32により測定された電圧を補正する。以下、具体的に説明する。
図2は、本実施の形態に係る、配線抵抗の取得方法の第1例を説明するための図である。第1例は、蓄電モジュール10の中央部のセルに接続される外部配線の配線抵抗の取得方法である。図2に示す例では第1外部配線の配線抵抗R1と、第2外部配線の配線抵抗R2の取得方法を示している。なお配線抵抗の測定は、蓄電モジュール10と負荷とが電気的に遮断され、複数のセルV1-V3に電流が流れていない期間に実行される。
制御部40は、第2放電スイッチSbをオン状態に制御する。これにより、第2セルV2の正極から第1外部配線、第2放電抵抗Rb、第2放電スイッチSb、第2外部配線を介して第2セルV2の負極に第2均等化電流Ib2が流れる。制御部40は下記(式1)により第2均等化電流Ib2を算出する。
Ib2=VA2on/Rb ・・・(式1)
VA2onは、第2放電スイッチSbがオン状態において電圧測定回路32により測定される第2セルV2の電圧である。
Rbは第2放電抵抗Rbの抵抗値である。第2放電抵抗Rbの抵抗値は基板実装部品であり既知である。なおRbには、電圧測定部30内の内部配線の配線抵抗成分と第2放電スイッチSbのオン抵抗成分を加えたものを使用すると、より正確な値を算出できる。なお、これらの抵抗成分も事前に測定可能である。
Ib2=VA2on/Rb ・・・(式1)
VA2onは、第2放電スイッチSbがオン状態において電圧測定回路32により測定される第2セルV2の電圧である。
Rbは第2放電抵抗Rbの抵抗値である。第2放電抵抗Rbの抵抗値は基板実装部品であり既知である。なおRbには、電圧測定部30内の内部配線の配線抵抗成分と第2放電スイッチSbのオン抵抗成分を加えたものを使用すると、より正確な値を算出できる。なお、これらの抵抗成分も事前に測定可能である。
制御部40は、第2放電スイッチSbがオン状態において、電圧測定回路32により測定される第1セルV1の電圧VA1onと第3セルV3の電圧VA3onを取得する。次に制御部40は、第2放電スイッチSbをターンオフし、第2放電スイッチSbがオフ状態において、電圧測定回路32により測定される第1セルV1の電圧VA1offと第3セルV3の電圧VA3offを取得する。制御部40は、下記(式2)により第1配線抵抗R1による電圧上昇差分ΔVA1を算出する。この電圧上昇差分ΔVA1は、第2セルV2の放電回路の上側の外部配線の電圧降下値に相当する。また制御部40は、下記(式3)により第2配線抵抗R2による電圧上昇差分ΔVA3を算出する。この電圧上昇差分ΔVA3は、第2セルV2の放電回路の下側の外部配線の電圧降下値に相当する。
ΔVA1=VA1on-VA1off ・・・(式2)
ΔVA3=VA3on-VA3off ・・・(式3)
ΔVA1=VA1on-VA1off ・・・(式2)
ΔVA3=VA3on-VA3off ・・・(式3)
制御部40は下記(式4)に示すように、上記(式1)により求めた第2均等化電流Ib2と、上記(式2)により求めた電圧上昇差分ΔVA1をもとに、第1配線抵抗R1を算出する。また制御部40は下記(式5)に示すように、上記(式1)により求めた第2均等化電流Ib2と、上記(式3)により求めた電圧上昇差分ΔVA3をもとに、第2配線抵抗R2を算出する。
R1=ΔVA1/Ib2 ・・・(式4)
R2=ΔVA3/Ib2 ・・・(式5)
R1=ΔVA1/Ib2 ・・・(式4)
R2=ΔVA3/Ib2 ・・・(式5)
制御部40は、算出した第1配線抵抗R1及び第2配線抵抗R2を、内部の不揮発メモリ42に保存する。
図3は、本実施の形態に係る、配線抵抗の取得方法の第2例を説明するための図である。第2例は、蓄電モジュール10の端部のセルに接続される外部配線の配線抵抗の取得方法である。図3に示す例では第0外部配線の配線抵抗R0の取得方法を示している。
制御部40は、第1放電スイッチSaをオン状態に制御する。これにより、第1セルV1の正極から第0外部配線、第1放電抵抗Ra、第1放電スイッチSa、第1外部配線を介して第1セルV1の負極に第1均等化電流Ib1が流れる。制御部40は下記(式6)により第1均等化電流Ib1を算出する。
Ib1=VA1on/Ra ・・・(式6)
VA1onは、第1放電スイッチSaがオン状態において電圧測定回路32により測定される第1セルV1の電圧である。
Raは第1放電抵抗Raの抵抗値である。第1放電抵抗Raの抵抗値は基板実装部品であり既知である。
Ib1=VA1on/Ra ・・・(式6)
VA1onは、第1放電スイッチSaがオン状態において電圧測定回路32により測定される第1セルV1の電圧である。
Raは第1放電抵抗Raの抵抗値である。第1放電抵抗Raの抵抗値は基板実装部品であり既知である。
制御部40は、第1放電スイッチSaがオン状態において、電圧測定回路32により測定される第2セルV2の電圧VA2onを取得する。次に制御部40は、第1放電スイッチSaをターンオフし、第1放電スイッチSaがオフ状態において、電圧測定回路32により測定される第2セルV2の電圧VA2offを取得する。制御部40は、下記(式7)により第0配線抵抗R0による電圧上昇差分ΔVA2を算出する。この電圧上昇差分ΔVA2は、第1セルV1の放電回路の下側の外部配線の電圧降下値に相当する。
ΔVA2=VA2on-VA2off ・・・(式7)
ΔVA2=VA2on-VA2off ・・・(式7)
制御部40は、第1放電スイッチSaがオン状態において、電圧測定回路32により測定される第1セルV1の電圧VA1onを取得する。次に制御部40は、第1放電スイッチSaをターンオフし、第1放電スイッチSaがオフ状態において、電圧測定回路32により測定される第1セルV1の電圧VA1offを取得する。制御部40は、下記(式8)により第0配線抵抗R0と第1配線抵抗R1の両方による電圧下降差分ΔVA1を算出する。この電圧下降差分ΔVA1は、第1セルV1の放電回路の上側の外部配線と下側の外部配線の電圧降下値の合計に相当する。
ΔVA1=VA1on-VA1off ・・・(式8)
ΔVA1=VA1on-VA1off ・・・(式8)
制御部40は下記(式9)に示すように、上記(式7)により求めた電圧上昇差分ΔVA2と、上記(式8)により求めた電圧下降差分ΔVA1をもとに、電圧上昇差分ΔVA0を算出する。
ΔVA0=-ΔVA2-ΔVA1 ・・・(式9)
ΔVA0=-ΔVA2-ΔVA1 ・・・(式9)
制御部40は下記(式10)に示すように、上記(式6)により求めた第1均等化電流Ib1と、上記(式9)により求めた電圧上昇差分ΔVA0をもとに、第0配線抵抗R0を算出する。また制御部40は下記(式11)に示すように、上記(式6)により求めた第1均等化電流Ib1と、上記(式8)により求めた電圧下降差分ΔVA1をもとに、第1配線抵抗R1を算出する。
R0=ΔVA0/Ib1 ・・・(式10)
R1=ΔVA1/Ib1 ・・・(式11)
R0=ΔVA0/Ib1 ・・・(式10)
R1=ΔVA1/Ib1 ・・・(式11)
制御部40は、算出した第0配線抵抗R0及び第1配線抵抗R1を、内部の不揮発メモリ42に保存する。なお第1配線抵抗R1について、上記(式4)により既に算出している場合、上記(式11)の演算は省略可能である。
また制御部40は下端の第3配線抵抗R3を、上端の第0配線抵抗R0の算出方法と同様の算出方法で算出することができる。具体的には、下記(式12)により算出することができる。
R3=(-ΔVA2-ΔVA3)/Ib3 ・・・(式12)
R3=(-ΔVA2-ΔVA3)/Ib3 ・・・(式12)
図4は、本実施の形態に係る、均等化処理中に測定されるセル電圧の補正方法の第1例を説明するための図である。図4に示す例は、第2放電スイッチSbがオン状態、第1放電スイッチSa及び第3放電スイッチScがオフ状態であり、第2セルV2が均等化放電中で、上隣の第1セルV1及び下隣の第3セルV3が均等化放電していない状態の例である。以下、当該状態における第1セルV1-第3セルV3の測定電圧を補正する方法を説明する。
制御部40は下記(式13)に示すように、第2セルV2の測定電圧VA2と、第2放電抵抗Rbの抵抗値をもとに第2均等化電流Ib2を算出する。
Ib2=VA2/Rb ・・・(式13)
Ib2=VA2/Rb ・・・(式13)
制御部40は下記(式14)に示すように、事前に取得した第1外部配線の第1配線抵抗R1と、上記(式13)により求めた第2均等化電流Ib2をもとに、第1外部配線の電圧降下による電圧変動値ΔVR1を算出する。また制御部40は下記(式15)に示すように、事前に取得した第2外部配線の第2配線抵抗R2と、上記(式13)により求めた第2均等化電流Ib2をもとに、第2外部配線の電圧降下による電圧変動値ΔVR2を算出する。
ΔVR1=R1×(-Ib2) ・・・(式14)
ΔVR2=R2×Ib2 ・・・(式15)
ここで、電流値の符号は、セルに流入する方向をプラス、セルから流出する方法をマイナスとする。第1外部配線に流れる電流はセルから流出する方向の電流であり、当該電流値の符号はマイナスになる。一方、第2外部配線に流れる電流はセルに流入する方向の電流であり、当該電流値の符号はプラスになる。
ΔVR1=R1×(-Ib2) ・・・(式14)
ΔVR2=R2×Ib2 ・・・(式15)
ここで、電流値の符号は、セルに流入する方向をプラス、セルから流出する方法をマイナスとする。第1外部配線に流れる電流はセルから流出する方向の電流であり、当該電流値の符号はマイナスになる。一方、第2外部配線に流れる電流はセルに流入する方向の電流であり、当該電流値の符号はプラスになる。
制御部40は下記(式16)に示すように、第1セルV1の測定電圧VA1に、上記(式14)により求めた電圧変動値ΔVR1(負の値)を加算することにより、第1セルV1の測定電圧VA1を補正する。即ち、第1セルV1の測定電圧VA1は第1外部配線の電圧降下分、実際のセル電圧より高く測定されており、第1セルV1の測定電圧VA1に電圧変動値ΔVR1(負の値)を加算することにより、第1外部配線の電圧降下分を相殺することができる。
V1=VA1+ΔVR1 ・・・(式16)
V1=VA1+ΔVR1 ・・・(式16)
また制御部40は下記(式17)に示すように、第2セルV2の測定電圧VA2に対して、上記(式14)により求めた電圧変動値ΔVR1(負の値)を減算し、かつ上記(式15)により求めた電圧変動値ΔVR2(正の値)を加算することにより、第2セルV2の測定電圧VA2を補正する。即ち、第2セルV2の測定電圧VA2は、第1外部配線の電圧降下と第2外部配線の電圧降下の合計分、実際のセル電圧より低く測定されている。
第2セルV2の測定電圧VA2に対して、第1外部配線の電圧変動値ΔVR1(負の値)を減算し、かつ第2外部配線の電圧変動値ΔVR2(正の値)を加算することにより、第1外部配線と第2外部配線の電圧降下分を相殺することができる。
V2=VA2-ΔVR1+ΔVR2 ・・・(式17)
第2セルV2の測定電圧VA2に対して、第1外部配線の電圧変動値ΔVR1(負の値)を減算し、かつ第2外部配線の電圧変動値ΔVR2(正の値)を加算することにより、第1外部配線と第2外部配線の電圧降下分を相殺することができる。
V2=VA2-ΔVR1+ΔVR2 ・・・(式17)
制御部40は下記(式18)に示すように、第3セルV3の測定電圧VA3に対して、上記(式15)により求めた電圧変動値ΔVR2(正の値)を減算することにより、第3セルV3の測定電圧VA3を補正する。即ち、第3セルV3の測定電圧VA3は第3外部配線の電圧降下分、実際のセル電圧より高く測定されており、第3セルV3の測定電圧VA3に対して電圧変動値ΔVR2(正の値)を減算することにより、第2外部配線の電圧降下分を相殺することができる。
V3=VA3-ΔVR2 ・・・(式18)
V3=VA3-ΔVR2 ・・・(式18)
図5は、本実施の形態に係る、均等化処理中に測定されるセル電圧の補正方法の第2例を説明するための図である。図5に示す例は、第1放電スイッチSa及び第3放電スイッチScがオン状態、第2放電スイッチSbがオフ状態であり、第1セルV1及び第3セルV3が均等化放電中で、その間の第2セルV2が均等化放電していない状態の例である。
以下、当該状態における第1セルV1-第3セルV3の測定電圧を補正する方法を説明する。
以下、当該状態における第1セルV1-第3セルV3の測定電圧を補正する方法を説明する。
制御部40は下記(式19)に示すように、第1セルV1の測定電圧VA1と、第1放電抵抗Raの抵抗値をもとに第1均等化電流Ib1を算出する。また制御部40は下記(式20)に示すように、第3セルV3の測定電圧VA3と、第3放電抵抗Rcの抵抗値をもとに第3均等化電流Ib3を算出する。
Ib1=VA1/Ra ・・・(式19)
Ib3=VA3/Rc ・・・(式20)
Ib1=VA1/Ra ・・・(式19)
Ib3=VA3/Rc ・・・(式20)
制御部40は下記(式21)に示すように、事前に取得した第0外部配線の第0配線抵抗R0と、上記(式19)により求めた第1均等化電流Ib1をもとに、第0外部配線の電圧降下による電圧変動値ΔVR0を算出する。また制御部40は下記(式22)に示すように、事前に取得した第1外部配線の第1配線抵抗R1と、上記(式19)により求めた第1均等化電流Ib1をもとに、第1外部配線の電圧降下による電圧変動値ΔVR1を算出する。また制御部40は下記(式23)に示すように、事前に取得した第2外部配線の第2配線抵抗R2と、上記(式20)により求めた第3均等化電流Ib3をもとに、第2外部配線の電圧降下による電圧変動値ΔVR2を算出する。また制御部40は下記(式24)に示すように、事前に取得した第3外部配線の第3配線抵抗R3と、上記(式20)により求めた第3均等化電流Ib3をもとに、第3外部配線の電圧降下による電圧変動値ΔVR3を算出する。
ΔVR0=R0×(-Ib1) ・・・(式21)
ΔVR1=R1×Ib1 ・・・(式22)
ΔVR2=R2×(-Ib3) ・・・(式23)
ΔVR3=R3×Ib3 ・・・(式24)
ここで、電流値の符号は、セルに流入する方向をプラス、セルから流出する方法をマイナスとする。第0外部配線及び第2外部配線に流れる電流はセルから流出する方向の電流であり、当該電流値の符号はマイナスになる。一方、第1外部配線及び第3外部配線に流れる電流はセルに流入する方向の電流であり、当該電流値の符号はプラスになる。
ΔVR0=R0×(-Ib1) ・・・(式21)
ΔVR1=R1×Ib1 ・・・(式22)
ΔVR2=R2×(-Ib3) ・・・(式23)
ΔVR3=R3×Ib3 ・・・(式24)
ここで、電流値の符号は、セルに流入する方向をプラス、セルから流出する方法をマイナスとする。第0外部配線及び第2外部配線に流れる電流はセルから流出する方向の電流であり、当該電流値の符号はマイナスになる。一方、第1外部配線及び第3外部配線に流れる電流はセルに流入する方向の電流であり、当該電流値の符号はプラスになる。
制御部40は下記(式25)に示すように、第1セルV1の測定電圧VA1に対して、上記(式21)により求めた電圧変動値ΔVR0(負の値)を減算し、かつ上記(式22)により求めた電圧変動値ΔVR1(正の値)を加算することにより、第1セルV1の測定電圧VA1を補正する。即ち、第1セルV1の測定電圧VA1は、第0外部配線の電圧降下と第1外部配線の電圧降下の合計分、実際のセル電圧より低く測定されている。第1セルV1の測定電圧VA1に対して、第0外部配線の電圧変動値ΔVR0(負の値)を減算し、かつ第1外部配線の電圧変動値ΔVR1(正の値)を加算することにより、第0外部配線と第1外部配線の電圧降下分を相殺することができる。
V1=VA1-ΔVR0+ΔVR1 ・・・(式25)
V1=VA1-ΔVR0+ΔVR1 ・・・(式25)
また制御部40は下記(式26)に示すように、第2セルV2の測定電圧VA2に対して、上記(式22)により求めた電圧変動値ΔVR1(正の値)を減算し、かつ上記(式23)により求めた電圧変動値ΔVR2(負の値)を加算することにより、第2セルV2の測定電圧VA2を補正する。即ち、第2セルV2の測定電圧VA2は、第1外部配線の電圧降下と第2外部配線の電圧降下の合計分、実際のセル電圧より高く測定されている。
第2セルV2の測定電圧VA2に対して、第1外部配線の電圧変動値ΔVR1(正の値)を減算し、かつ第2外部配線の電圧変動値ΔVR2(負の値)を加算することにより、第1外部配線と第2外部配線の電圧降下分を相殺することができる。
V2=VA2-ΔVR1+ΔVR2 ・・・(式26)
第2セルV2の測定電圧VA2に対して、第1外部配線の電圧変動値ΔVR1(正の値)を減算し、かつ第2外部配線の電圧変動値ΔVR2(負の値)を加算することにより、第1外部配線と第2外部配線の電圧降下分を相殺することができる。
V2=VA2-ΔVR1+ΔVR2 ・・・(式26)
制御部40は下記(式27)に示すように、第3セルV3の測定電圧VA3に対して、上記(式23)により求めた電圧変動値ΔVR2(負の値)を減算し、かつ上記(式24)により求めた電圧変動値ΔVR3(正の値)を加算することにより、第3セルV3の測定電圧VA3を補正する。即ち、第3セルV3の測定電圧VA3は、第2外部配線の電圧降下と第3外部配線の電圧降下の合計分、実際のセル電圧より低く測定されている。第3セルV3の測定電圧VA3に対して、第2外部配線の電圧変動値ΔVR2(負の値)を減算し、かつ第3外部配線の電圧変動値ΔVR3(正の値)を加算することにより、第2外部配線と第3外部配線の電圧降下分を相殺することができる。
V3=VA3-ΔVR2+ΔVR3 ・・・(式27)
V3=VA3-ΔVR2+ΔVR3 ・・・(式27)
図6は、本実施の形態に係る、均等化処理中に測定されるセル電圧の補正方法の第3例を説明するための図である。図6に示す例は、第1放電スイッチSa及び第2放電スイッチSbがオン状態、第3放電スイッチScがオフ状態であり、第1セルV1及び第2セルV2が均等化放電中で、第3セルV3が均等化放電していない状態の例である。以下、当該状態における第1セルV1-第3セルV3の測定電圧を補正する方法を説明する。
制御部40は下記(式28)に示すように、第1セルV1の測定電圧VA1と、第1放電抵抗Raの抵抗値をもとに第1均等化電流Ib1を算出する。また制御部40は下記(式29)に示すように、第2セルV2の測定電圧VA2と、第2放電抵抗Rbの抵抗値をもとに第2均等化電流Ib2を算出する。
Ib1=VA1/Ra ・・・(式28)
Ib2=VA2/Rb ・・・(式29)
Ib1=VA1/Ra ・・・(式28)
Ib2=VA2/Rb ・・・(式29)
制御部40は下記(式30)に示すように、事前に取得した第0外部配線の第0配線抵抗R0と、上記(式28)により求めた第1均等化電流Ib1をもとに、第0外部配線の電圧降下による電圧変動値ΔVR0を算出する。また制御部40は下記(式31)に示すように、事前に取得した第1外部配線の第1配線抵抗R1と、上記(式28)により求めた第1均等化電流Ib1と上記(式29)により求めた第2均等化電流Ib2をもとに、第1外部配線の電圧降下による電圧変動値ΔVR1を算出する。また制御部40は下記(式32)に示すように、事前に取得した第2外部配線の第2配線抵抗R2と、上記(式29)により求めた第2均等化電流Ib3をもとに、第2外部配線の電圧降下による電圧変動値ΔVR2を算出する。
ΔVR0=R0×(-Ib1) ・・・(式30)
ΔVR1=R1×(Ib1-Ib2) ・・・(式31)
ΔVR2=R2×Ib2 ・・・(式32)
ここで、第1外部配線には、第1均等化電流Ib1と第2均等化電流Ib2の差分電流が流れる。
ΔVR0=R0×(-Ib1) ・・・(式30)
ΔVR1=R1×(Ib1-Ib2) ・・・(式31)
ΔVR2=R2×Ib2 ・・・(式32)
ここで、第1外部配線には、第1均等化電流Ib1と第2均等化電流Ib2の差分電流が流れる。
制御部40は下記(式33)に示すように、第1セルV1の測定電圧VA1に対して、上記(式30)により求めた電圧変動値ΔVR0(負の値)を減算し、かつ上記(式31)により求めた電圧変動値ΔVR1(正または負の値)を加算することにより、第1セルV1の測定電圧VA1を補正する。即ち、第1セルV1の測定電圧VA1は、第0外部配線の電圧降下と第1外部配線の電圧降下の合計分、実際のセル電圧より低く測定されている。第1セルV1の測定電圧VA1に対して、第0外部配線の電圧変動値ΔVR0(負の値)を減算し、かつ第1外部配線の電圧変動値ΔVR1(正または負の値)を加算することにより、第0外部配線と第1外部配線の電圧降下分を相殺することができる。
V1=VA1-ΔVR0+ΔVR1 ・・・(式33)
V1=VA1-ΔVR0+ΔVR1 ・・・(式33)
また制御部40は下記(式34)に示すように、第2セルV2の測定電圧VA2に対して、上記(式31)により求めた電圧変動値ΔVR1(正または負の値)を減算し、かつ上記(式32)により求めた電圧変動値ΔVR2(正の値)を加算することにより、第2セルV2の測定電圧VA2を補正する。即ち、第2セルV2の測定電圧VA2は、第1外部配線の電圧降下と第2外部配線の電圧降下の合計分、実際のセル電圧より低く測定されている。第2セルV2の測定電圧VA2に対して、第1外部配線の電圧変動値ΔVR1(正または負の値)を減算し、かつ第2外部配線の電圧変動値ΔVR2(正の値)を加算することにより、第1外部配線と第2外部配線の電圧降下分を相殺することができる。
V2=VA2-ΔVR1+ΔVR2 ・・・(式34)
V2=VA2-ΔVR1+ΔVR2 ・・・(式34)
また制御部40は下記(式35)に示すように、第3セルV3の測定電圧VA3に対して、上記(式32)により求めた電圧変動値ΔVR2(正の値)を減算することにより、第3セルV3の測定電圧VA3を補正する。即ち、第3セルV3の測定電圧VA3は第3外部配線の電圧降下分、実際のセル電圧より高く測定されており、第3セルV3の測定電圧VA3に対して電圧変動値ΔVR2(正の値)を減算することにより、第2外部配線の電圧降下分を相殺することができる。
V3=VA3-ΔVR2 ・・・(式35)
V3=VA3-ΔVR2 ・・・(式35)
以上に説明した第1例-第3例に示すパターンを組み合わせることにより、複数の放電スイッチのオン/オフ状態がどのような状態であっても、測定された各セルの電圧を高精度に補正することができる。
図7は、本発明の実施の形態に係る管理装置20の動作を説明するためのフローチャートである。運転者により電動車両の電源がオン(エンジン車のイグニッションオンに相当する)されると(S10のY)、管理装置20が起動する。管理装置20内の制御部40は、不揮発メモリ42内に保存されている複数の外部配線の配線抵抗値を、図示しない揮発メモリ内に構築されるワークエリアに読み込む(S11)。
均等化処理中(S12のY)、制御部40は、均等化放電中のセルに並列接続された放電回路に流れる均等化放電電流を測定する(S13)。制御部40は、測定した均等化放電電流と、ワークエリア内の配線抵抗値をもとに、各外部配線の電圧降下に伴う電圧変動値を算出する(S14)。制御部50は、各外部配線の電圧変動値をもとに、各セルの測定電圧を補正する(S15)。ステップS13-ステップS15の処理には、上記図4-図6に示した方法を使用することができる。ステップS12において均等化処理中でない場合(S12のN)、ステップS13-ステップS15の処理はスキップされる。
運転者により電動車両の電源がオフ(エンジン車のイグニッションオフに相当する)されると(S16のY)、制御部40は、複数の外部配線の配線抵抗値を測定する(S17)。ステップS17の処理には、上記図2-図3に示した方法を使用することができる。制御部40は、測定した配線抵抗値を不揮発メモリ42に保存する(S18)。管理装置20は、シャットダウン/スタンバイ状態に移行する(S19)。
ステップS16において電動車両の電源がオンの状態では(S16のN)、ステップS12に遷移し、ステップS12以降の処理を継続する。
以上説明したように本実施の形態によれば、各外部配線の配線抵抗を事前に測定し、均等化処理中に各外部配線に流れる電流を測定し、当該配線抵抗値と当該電流値をもとに各外部配線の電圧降下値を算出する。算出した各外部配線の電圧降下値をもとに各セルの測定電圧を補正する。これにより、均等化処理中に測定されるセル電圧の精度を向上させることができる。
これに対して外部配線の配線抵抗値ではなく、電圧降下値を補正するための補正電圧値を事前に測定して保持することも考えられる。しかしながらその場合、1セルあたり、放電スイッチのオン/オフ状態に応じた複数の電圧補正値を保持する必要がある。例えば、偶数・奇数制約のある均等化回路においては、1セルあたり4種類の補正電圧値が必要になる。この場合、マイクロコンピュータ41により実行されるプログラムが複雑になる。
また、事前に測定した補正電圧値を用いる場合、蓄電モジュール10の負荷変動に伴うセル電圧の変動が発生すると、セル電圧の補正精度が低下する。これに対して本実施の形態では、均等化処理中に外部配線に流れている電流を測定し、その都度、外部配線の電圧降下値を算出するため、蓄電モジュール10の負荷変動に伴うセル電圧の変動の影響を取り除くことができる。
以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
上述の実施の形態では車載用途の蓄電システム1において上述のセル電圧の補正方法を使用する例を説明したが、定置型蓄電用途の蓄電システム1においても、上述のセル電圧の補正方法を使用することができる。またノート型PCやスマートフォンなどの電子機器用途の蓄電システム1においても、上述のセル電圧の補正方法を使用することができる。
また上記図7では外部配線の配線抵抗値を、電動車両の電源をオフする毎に測定する例を説明した。この点、管理装置20が高速に起動可能な場合、電動車両の電源をオンする毎に測定してもよい。なお車載用途以外の場合は、蓄電システム1が起動するタイミングで配線抵抗値を測定する方法を採用しやすい。
なお外部配線の配線抵抗値の測定頻度は、より長期に設定されてもよい。例えば、数日毎、1週間毎でもよい。
なお、実施の形態は、以下の項目によって特定されてもよい。
[項目1]
直列接続されたm(mは2以上の整数)個のセル(V1-V3)と、(m+1)本の配線により接続され、前記m個のセル(V1-V3)の各電圧を測定する電圧測定回路(32)と、
前記(m+1)本の配線の隣接する2本の配線間にそれぞれ接続され、直列接続された放電抵抗(Ra-Rc)とスイッチ(Sa-Sc)をそれぞれ含むm個の放電回路(31)と、
前記電圧測定回路(32)により測定された前記m個のセル(V1-V3)の電圧をもとに、前記m個の放電回路(31)の各スイッチ(Sa-Sc)を制御することにより、前記m個のセル(V1-V3)の均等化処理を実行する制御部(40)と、を備え、
前記制御部(40)は、前記複数のセル間の均等化処理の実行中、
オン状態の第n(1≦n≦m)スイッチと接続されている第n放電抵抗の抵抗値と、前記電圧測定回路(32)により測定された第nセルの電圧値をもとに、前記第nセルの正極から前記第n放電抵抗を介して前記第nセルの負極に流れる電流値を測定し、
測定した電流値と、事前に測定された前記第nセルの正極に接続された第(n-1)配線の配線抵抗値及び前記第nセルの負極に接続された第n配線の配線抵抗値をもとに、前記第(n-1)配線の配線抵抗値による第(n-1)電圧降下値と前記第n配線の配線抵抗値による第n電圧降下値を算出し、
前記第(n-1)電圧降下値と前記第n電圧降下値をもとに、前記電圧測定回路(32)により測定された第nセルの電圧値、第(n-1)セルの電圧値、及び第(n+1)セルの電圧値を補正することを特徴とする管理装置(20)。
これによれば、均等化処理中に測定されるセル(V1-V3)の電圧の精度を向上させることができる。
[項目2]
前記制御部(40)は、前記直列接続されたm個のセル(V1-V3)が充放電されていない期間に第nスイッチをオン状態に制御し、
第n放電抵抗の抵抗値と、前記電圧測定回路(32)により測定された第nセルの電圧値をもとに、前記第nセルの正極から前記第n放電抵抗を介して前記第nセルの負極に流れる第n電流値を測定し、
第nスイッチがオン状態のときの前記電圧測定回路(32)により測定された第(n-1)セルの電圧値と、前記第nスイッチがオフ状態のときの前記電圧測定回路(32)により測定された第(n-1)セルの電圧値との第(n-1)差分電圧を算出し、
第nスイッチがオン状態のときの前記電圧測定回路(32)により測定された第(n+1)セルの電圧値と、前記第nスイッチがオフ状態のときの前記電圧測定回路(32)により測定された第(n+1)セルの電圧値との第(n+1)差分電圧を算出し、
前記第n電流値と前記第(n-1)差分電圧をもとに第n配線の配線抵抗値を算出し、
前記第n電流値と前記第(n+1)差分電圧をもとに第(n+1)配線の配線抵抗値を算出することを特徴とする項目1に記載の管理装置(20)。
これによれば、複数のセル(V1-V3)の中央部のセルに接続された配線の配線抵抗値を高精度に推定することができる。
[項目3]
前記制御部(40)は、前記直列接続されたm個のセル(V1-V3)が充放電されていない期間に第1スイッチをオン状態に制御し、
第1放電抵抗の抵抗値と、前記電圧測定回路(32)により測定された第1セルの電圧値をもとに、前記第1セルの正極から前記第1放電抵抗を介して前記第1セルの負極に流れる第1電流値を測定し、
第1スイッチがオン状態のときの前記電圧測定回路(32)により測定された第2セルの電圧値と、前記第1スイッチがオフ状態のときの前記電圧測定回路(32)により測定された第2セルの電圧値との第2差分電圧を算出し、
第1スイッチがオン状態のときの前記電圧測定回路(32)により測定された第1セルの電圧値と、前記第1スイッチがオフ状態のときの前記電圧測定回路(32)により測定された第1セルの電圧値との第1差分電圧を算出し、
前記第1電流値と前記第2差分電圧と前記第1差分電圧をもとに第0配線の配線抵抗値を算出し、
前記制御部(40)は、前記直列接続されたm個のセル(V1-V3)が充放電されていない期間に第mスイッチをオン状態に制御し、
第m放電抵抗の抵抗値と、前記電圧測定回路(32)により測定された第mセルの電圧値をもとに、前記第mセルの正極から前記第m放電抵抗を介して前記第mセルの負極に流れる第m電流値を測定し、
第mスイッチがオン状態のときの前記電圧測定回路(32)により測定された第(m-1)セルの電圧値と、前記第mスイッチがオフ状態のときの前記電圧測定回路(32)により測定された第(m-1)セルの電圧値との第(m-1)差分電圧を算出し、
第mスイッチがオン状態のときの前記電圧測定回路(32)により測定された第mセルの電圧値と、前記第mスイッチがオフ状態のときの前記電圧測定回路(32)により測定された第mセルの電圧値との第m差分電圧を算出し、
前記m電流値と前記第(m-1)差分電圧と前記m差分電圧をもとに第m配線の配線抵抗値を算出することを特徴とする項目1または2に記載の管理装置(20)。
これによれば、複数のセル(V1-V3)の端部のセルに接続された配線の配線抵抗値を高精度に推定することができる。
[項目4]
直列接続された複数のセル(V1-V3)と、
前記複数のセルを管理する項目1から3のいずれか1項に記載の管理装置(20)と、
を備えることを特徴とする蓄電システム(1)。
これによれば、均等化処理中に測定されるセル(V1-V3)の電圧の精度が向上した蓄電システム(1)を構築することができる。
[項目5]
前記蓄電システム(1)は、電動車両に搭載され、
前記電動車両の電源がオフされると、前記制御部(40)は、前記(m+1)本の配線の各配線抵抗値を測定し、測定した各配線抵抗値を不揮発メモリ保存してから動作を終了することを特徴とする項目4に記載の蓄電システム(1)。
これによれば、蓄電システム1の起動時の負荷を増大させずに、高精度な配線抵抗値を保持し続けることができる。
直列接続されたm(mは2以上の整数)個のセル(V1-V3)と、(m+1)本の配線により接続され、前記m個のセル(V1-V3)の各電圧を測定する電圧測定回路(32)と、
前記(m+1)本の配線の隣接する2本の配線間にそれぞれ接続され、直列接続された放電抵抗(Ra-Rc)とスイッチ(Sa-Sc)をそれぞれ含むm個の放電回路(31)と、
前記電圧測定回路(32)により測定された前記m個のセル(V1-V3)の電圧をもとに、前記m個の放電回路(31)の各スイッチ(Sa-Sc)を制御することにより、前記m個のセル(V1-V3)の均等化処理を実行する制御部(40)と、を備え、
前記制御部(40)は、前記複数のセル間の均等化処理の実行中、
オン状態の第n(1≦n≦m)スイッチと接続されている第n放電抵抗の抵抗値と、前記電圧測定回路(32)により測定された第nセルの電圧値をもとに、前記第nセルの正極から前記第n放電抵抗を介して前記第nセルの負極に流れる電流値を測定し、
測定した電流値と、事前に測定された前記第nセルの正極に接続された第(n-1)配線の配線抵抗値及び前記第nセルの負極に接続された第n配線の配線抵抗値をもとに、前記第(n-1)配線の配線抵抗値による第(n-1)電圧降下値と前記第n配線の配線抵抗値による第n電圧降下値を算出し、
前記第(n-1)電圧降下値と前記第n電圧降下値をもとに、前記電圧測定回路(32)により測定された第nセルの電圧値、第(n-1)セルの電圧値、及び第(n+1)セルの電圧値を補正することを特徴とする管理装置(20)。
これによれば、均等化処理中に測定されるセル(V1-V3)の電圧の精度を向上させることができる。
[項目2]
前記制御部(40)は、前記直列接続されたm個のセル(V1-V3)が充放電されていない期間に第nスイッチをオン状態に制御し、
第n放電抵抗の抵抗値と、前記電圧測定回路(32)により測定された第nセルの電圧値をもとに、前記第nセルの正極から前記第n放電抵抗を介して前記第nセルの負極に流れる第n電流値を測定し、
第nスイッチがオン状態のときの前記電圧測定回路(32)により測定された第(n-1)セルの電圧値と、前記第nスイッチがオフ状態のときの前記電圧測定回路(32)により測定された第(n-1)セルの電圧値との第(n-1)差分電圧を算出し、
第nスイッチがオン状態のときの前記電圧測定回路(32)により測定された第(n+1)セルの電圧値と、前記第nスイッチがオフ状態のときの前記電圧測定回路(32)により測定された第(n+1)セルの電圧値との第(n+1)差分電圧を算出し、
前記第n電流値と前記第(n-1)差分電圧をもとに第n配線の配線抵抗値を算出し、
前記第n電流値と前記第(n+1)差分電圧をもとに第(n+1)配線の配線抵抗値を算出することを特徴とする項目1に記載の管理装置(20)。
これによれば、複数のセル(V1-V3)の中央部のセルに接続された配線の配線抵抗値を高精度に推定することができる。
[項目3]
前記制御部(40)は、前記直列接続されたm個のセル(V1-V3)が充放電されていない期間に第1スイッチをオン状態に制御し、
第1放電抵抗の抵抗値と、前記電圧測定回路(32)により測定された第1セルの電圧値をもとに、前記第1セルの正極から前記第1放電抵抗を介して前記第1セルの負極に流れる第1電流値を測定し、
第1スイッチがオン状態のときの前記電圧測定回路(32)により測定された第2セルの電圧値と、前記第1スイッチがオフ状態のときの前記電圧測定回路(32)により測定された第2セルの電圧値との第2差分電圧を算出し、
第1スイッチがオン状態のときの前記電圧測定回路(32)により測定された第1セルの電圧値と、前記第1スイッチがオフ状態のときの前記電圧測定回路(32)により測定された第1セルの電圧値との第1差分電圧を算出し、
前記第1電流値と前記第2差分電圧と前記第1差分電圧をもとに第0配線の配線抵抗値を算出し、
前記制御部(40)は、前記直列接続されたm個のセル(V1-V3)が充放電されていない期間に第mスイッチをオン状態に制御し、
第m放電抵抗の抵抗値と、前記電圧測定回路(32)により測定された第mセルの電圧値をもとに、前記第mセルの正極から前記第m放電抵抗を介して前記第mセルの負極に流れる第m電流値を測定し、
第mスイッチがオン状態のときの前記電圧測定回路(32)により測定された第(m-1)セルの電圧値と、前記第mスイッチがオフ状態のときの前記電圧測定回路(32)により測定された第(m-1)セルの電圧値との第(m-1)差分電圧を算出し、
第mスイッチがオン状態のときの前記電圧測定回路(32)により測定された第mセルの電圧値と、前記第mスイッチがオフ状態のときの前記電圧測定回路(32)により測定された第mセルの電圧値との第m差分電圧を算出し、
前記m電流値と前記第(m-1)差分電圧と前記m差分電圧をもとに第m配線の配線抵抗値を算出することを特徴とする項目1または2に記載の管理装置(20)。
これによれば、複数のセル(V1-V3)の端部のセルに接続された配線の配線抵抗値を高精度に推定することができる。
[項目4]
直列接続された複数のセル(V1-V3)と、
前記複数のセルを管理する項目1から3のいずれか1項に記載の管理装置(20)と、
を備えることを特徴とする蓄電システム(1)。
これによれば、均等化処理中に測定されるセル(V1-V3)の電圧の精度が向上した蓄電システム(1)を構築することができる。
[項目5]
前記蓄電システム(1)は、電動車両に搭載され、
前記電動車両の電源がオフされると、前記制御部(40)は、前記(m+1)本の配線の各配線抵抗値を測定し、測定した各配線抵抗値を不揮発メモリ保存してから動作を終了することを特徴とする項目4に記載の蓄電システム(1)。
これによれば、蓄電システム1の起動時の負荷を増大させずに、高精度な配線抵抗値を保持し続けることができる。
1 蓄電システム、 10 蓄電モジュール、 V1-V3 セル、 F0-F3 ヒューズ、 CN1 第1コネクタ、 H0-H3 ワイヤーハーネス、 R0-R4 配線抵抗、 Rw0-Rw3 ハーネス抵抗、 Ra-Rc 放電抵抗、 Sa-Sc 放電スイッチ、 20 管理装置、 CN2 第2コネクタ、 30 電圧測定部、 31 放電回路、 32 電圧測定回路、 40 制御部、 41 マイクロコンピュータ、 42 不揮発メモリ。
Claims (5)
- 直列接続されたm(mは2以上の整数)個のセルと、(m+1)本の配線により接続され、前記m個のセルの各電圧を測定する電圧測定回路と、
前記(m+1)本の配線の隣接する2本の配線間にそれぞれ接続され、直列接続された放電抵抗とスイッチをそれぞれ含むm個の放電回路と、
前記電圧測定回路により測定された前記m個のセルの電圧をもとに、前記m個の放電回路の各スイッチを制御することにより、前記m個のセル間の均等化処理を実行する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記複数のセル間の均等化処理の実行中、
オン状態の第n(1≦n≦m)スイッチと接続されている第n放電抵抗の抵抗値と、前記電圧測定回路により測定された第nセルの電圧値をもとに、前記第nセルの正極から前記第n放電抵抗を介して前記第nセルの負極に流れる電流値を測定し、
測定した電流値と、事前に測定された前記第nセルの正極に接続された第(n-1)配線の配線抵抗値及び前記第nセルの負極に接続された第n配線の配線抵抗値をもとに、前記第(n-1)配線の配線抵抗値による第(n-1)電圧降下値と前記第n配線の配線抵抗値による第n電圧降下値を算出し、
前記第(n-1)電圧降下値と前記第n電圧降下値をもとに、前記電圧測定回路により測定された第nセルの電圧値、第(n-1)セルの電圧値、及び第(n+1)セルの電圧値を補正することを特徴とする管理装置。 - 前記制御部は、前記直列接続されたm個のセルが充放電されていない期間に第nスイッチをオン状態に制御し、
第n放電抵抗の抵抗値と、前記電圧測定回路により測定された第nセルの電圧値をもとに、前記第nセルの正極から前記第n放電抵抗を介して前記第nセルの負極に流れる第n電流値を測定し、
第nスイッチがオン状態のときの前記電圧測定回路により測定された第(n-1)セルの電圧値と、前記第nスイッチがオフ状態のときの前記電圧測定回路により測定された第(n-1)セルの電圧値との第(n-1)差分電圧を算出し、
第nスイッチがオン状態のときの前記電圧測定回路により測定された第(n+1)セルの電圧値と、前記第nスイッチがオフ状態のときの前記電圧測定回路により測定された第(n+1)セルの電圧値との第(n+1)差分電圧を算出し、
前記第n電流値と前記第(n-1)差分電圧をもとに第n配線の配線抵抗値を算出し、
前記第n電流値と前記第(n+1)差分電圧をもとに第(n+1)配線の配線抵抗値を算出することを特徴とする請求項1に記載の管理装置。 - 前記制御部は、前記直列接続されたm個のセルが充放電されていない期間に第1スイッチをオン状態に制御し、
第1放電抵抗の抵抗値と、前記電圧測定回路により測定された第1セルの電圧値をもとに、前記第1セルの正極から前記第1放電抵抗を介して前記第1セルの負極に流れる第1電流値を測定し、
第1スイッチがオン状態のときの前記電圧測定回路により測定された第2セルの電圧値と、前記第1スイッチがオフ状態のときの前記電圧測定回路により測定された第2セルの電圧値との第2差分電圧を算出し、
第1スイッチがオン状態のときの前記電圧測定回路により測定された第1セルの電圧値と、前記第1スイッチがオフ状態のときの前記電圧測定回路により測定された第1セルの電圧値との第1差分電圧を算出し、
前記第1電流値と前記第2差分電圧と前記第1差分電圧をもとに第0配線の配線抵抗値を算出し、
前記制御部は、前記直列接続されたm個のセルが充放電されていない期間に第mスイッチをオン状態に制御し、
第m放電抵抗の抵抗値と、前記電圧測定回路により測定された第mセルの電圧値をもとに、前記第mセルの正極から前記第m放電抵抗を介して前記第mセルの負極に流れる第m電流値を測定し、
第mスイッチがオン状態のときの前記電圧測定回路により測定された第(m-1)セルの電圧値と、前記第mスイッチがオフ状態のときの前記電圧測定回路により測定された第(m-1)セルの電圧値との第(m-1)差分電圧を算出し、
第mスイッチがオン状態のときの前記電圧測定回路により測定された第mセルの電圧値と、前記第mスイッチがオフ状態のときの前記電圧測定回路により測定された第mセルの電圧値との第m差分電圧を算出し、
前記m電流値と前記第(m-1)差分電圧と前記m差分電圧をもとに第m配線の配線抵抗値を算出することを特徴とする請求項1または2に記載の管理装置。 - 直列接続された複数のセルと、
前記複数のセルを管理する請求項1から3のいずれか1項に記載の管理装置と、
を備えることを特徴とする蓄電システム。 - 前記蓄電システムは、電動車両に搭載され、
前記電動車両の電源がオフされると、前記制御部は、前記(m+1)本の配線の各配線抵抗値を測定し、測定した各配線抵抗値を不揮発メモリに保存してから動作を終了することを特徴とする請求項4に記載の蓄電システム。
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