TOP特許意匠商標
特許ウォッチ DM通知 Twitter
公開番号2020171165
公報種別公開特許公報(A)
公開日20201015
出願番号2019072039
出願日20190404
発明の名称電池制御ユニット及び電池システム
出願人矢崎総業株式会社
代理人特許業務法人栄光特許事務所
主分類H02J 7/02 20160101AFI20200918BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】劣化状態に応じて電池の放電深度を変更することができ、複数の電池の劣化のバラツキを抑制した電池制御ユニット及び電池システムを提供する。
【解決手段】複数の切替部4a〜4cは、複数の電池2a〜2c毎に対応して設けられ、対応する電池2a〜2cの接続を接続状態及び非接続状態間で切り替える。複数の切替部4a〜4cは、接続状態の電池2a〜2c同士が直列接続され、非接続状態の電池2a〜2cが接続状態の電池2a〜2cから切り離されるように切り替える。制御部6は、充電時に充電終止電圧、又は、放電時に放電終止電圧に達したと判定した電池2a〜2cに対応する切替部4a〜4cを非接続状態に制御すると共に、複数の電池2a〜2cの劣化を判定する。制御部6は、判定された複数の電池2a〜2cの劣化に応じて複数の電池2a〜2c毎に充電終止電圧、及び、放電終止電圧、を変更する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項1】
直列に配置された複数の電池毎に設けられ、対応する前記電池が他の前記電池と直列接続された接続状態と、対応する前記電池が他の前記電池との直列接続から切り離された非接続状態と、に切り替える切替部と、
充電時に充電終止電圧、又は、放電時に放電終止電圧に達したと判定した前記電池に対応する前記切替部を前記非接続状態に制御する制御部と、
前記制御部は、前記複数の電池の劣化状態に応じて前記複数の電池毎に前記充電終止電圧、又は、前記放電終止電圧を変更する、
電池制御ユニット。
続きを表示(約 320 文字)【請求項2】
請求項1に記載の電池制御ユニットにおいて、
前記制御部は、前記複数の電池の劣化状態に応じて前記複数の電池毎に前記充電終止電圧、及び、前記放電終止電圧の双方を変更する、
電池制御ユニット。
【請求項3】
請求項1又は2に記載の電池制御ユニットにおいて、
前記制御部は、前記電池の充電劣化状態又は放電劣化状態を判定し、前記充電劣化状態又は前記放電劣化状態に応じて前記充電終止電圧、又は、前記放電終止電圧を変更する、
電池制御ユニット。
【請求項4】
複数の電池と、
請求項1〜3何れか1項に記載の電池制御ユニットと、を備えた、
電池システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、電池制御ユニット及び電池システム、に関する。
続きを表示(約 5,100 文字)【背景技術】
【0002】
車両に搭載されて駆動源に電力を供給したり、補機に電力供給したりする電池として、複数の電池を直列に接続して構成される電池システムがある。複数の電池は、例えば製造時のバラツキや動作環境のバラツキに起因して、劣化がばらつく。例えば、熱源に近い電池は早く劣化してしまうが、熱源から離れた電池は劣化が遅い。
【0003】
このため、充放電時に劣化の進んだ電池が最初に充放電終止電圧に達してしまう。この場合、他の電池に余力が残っていたとしても充放電を停止しなければならず、電池容量を使いきることができない、という問題が生じていた。
【0004】
そこで、複数の電池の充電状態を均等化することが考えられている(特許文献1)。しかしながら、全ての電池を同じ充放電終止電圧にすると、劣化が進んだ電池ほど負担が大きくなり、より劣化のバラツキが大きくなってしまう、という問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
国際公開第2010/109956号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、複数の電池の劣化のバラツキを抑制できる電池制御ユニット及び電池システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
前述した目的を達成するために、本発明に係る電池制御ユニット及び電池システムは、下記[1]〜[4]を特徴としている。
[1]
直列に配置された複数の電池毎に設けられ、対応する前記電池が他の前記電池と直列接続された接続状態と、対応する前記電池が他の前記電池との直列接続から切り離された非接続状態と、に切り替える切替部と、
充電時に充電終止電圧、又は、放電時に放電終止電圧に達したと判定した前記電池に対応する前記切替部を前記非接続状態に制御する制御部と、
前記制御部は、前記複数の電池の劣化状態に応じて前記複数の電池毎に前記充電終止電圧、又は、前記放電終止電圧を変更する、
電池制御ユニットであること。
[2]
[1]に記載の電池制御ユニットにおいて、
前記制御部は、前記複数の電池の劣化状態に応じて前記複数の電池毎に前記充電終止電圧、及び、前記放電終止電圧の双方を変更する、
電池制御ユニットであること。
[3]
[1]又は[2]に記載の電池制御ユニットにおいて、
前記制御部は、前記電池の充電劣化状態又は放電劣化状態を判定し、前記充電劣化状態又は前記放電劣化状態に応じて前記充電終止電圧、又は、前記放電終止電圧を変更する、
電池制御ユニットであること。
[4]
複数の電池と、
[1]〜[3]何れか1に記載の電池制御ユニットと、を備え、
電池システムであること。
【0008】
上記[1]及び[4]の構成の電池制御ユニット及び電池システムによれば、劣化状態に応じて電池の放電深度を変更できるので、劣化が進むのを抑制することができ、複数の電池の劣化のバラツキを抑制できる。
【0009】
上記[2]の構成の電池制御ユニットによれば、充電終止電圧及び放電終止電圧の双方を変更することにより、充電終止電圧−放電終止電圧間の範囲の変化幅を大きくすることができ、劣化の進んだ電池の劣化抑制効果をより一層大きく、また劣化の進んでいない電池の電池容量をより一層有効に利用できる。
【0010】
上記[3]の構成の電池制御ユニットによれば、充電劣化状態又は放電劣化状態を判定することにより、電池の劣化状態を精度よく判定することができる。
【発明の効果】
【0011】
本発明によれば、劣化状態に応じて電池の放電深度を変更することができ、複数の電池の劣化のバラツキを抑制した電池制御ユニット及び電池システムを提供できる。
【0012】
以上、本発明について簡潔に説明した。更に、以下に説明される発明を実施するための形態(以下、「実施形態」という。)を添付の図面を参照して通読することにより、本発明の詳細は更に明確化されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【0013】
図1は、本発明の電池システムを示す回路図である。
図2は、図1に示す制御部の充電処理手順を示すフローチャートである。
図3は、図1に示す制御部の放電処理手順を示すフローチャートである。
図4は、図1に示す制御部の充電処理手順及び放電処理手順を説明するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0014】
本発明に関する具体的な実施形態について、各図を参照しながら以下に説明する。
【0015】
図1に示す電池システムは、例えば電動モータにより駆動するEV又はHEV車に搭載され、電動モータに電源を供給する装置である。
【0016】
同図に示すように、電池システム1は、複数の電池2a〜2cと、電池制御ユニット3と、を備えている。本実施形態では、説明を簡単にするために、3つの電池2a〜2cを直列接続した例について説明するが、これに限ったものではない。電池2a〜2cの数は複数あればよく、2つでも、4つ以上でもよい。複数の電池2a〜2cは各々、充放電可能な蓄電池であり、1つのセルから構成されていてもよいし、複数のセルから構成されていてもよい。
【0017】
電池制御ユニット3は、複数の切替部4a〜4cと、複数の電圧計測部5a〜5cと、制御部6と、を備えている。複数の切替部4a〜4cは、複数の電池2a〜2cに各々対応して設けられている。複数の切替部4a〜4cは、互いに同じ構成である。
【0018】
切替部4a〜4cは、対応する電池2a〜2cが他の電池2a〜2cと直列接続された接続状態と、対応する電池2a〜2cが他の電池2a〜2cとの直列接続から切り離された非接続状態と、の間で切り替え可能に設けられている。詳しく説明すると、切替部4a〜4cにより接続状態に切り替えられた電池2a〜2c同士が直列接続されて電源として用いられる。一方、切替部4a〜4cにより非接続状態に切り替えられた電池2a〜2cが接続状態の電池2a〜2cから切り離されて電源として用いられなくなる。
【0019】
切替部4aは、電池2aに直列接続された第1スイッチSW1aと、電池2a及び第1スイッチSW1aに並列接続された第2スイッチSW2aと、から構成されている。第1スイッチSW1aは、一端T11が電池2aの一極(例えば正極)に接続されている。第2スイッチSW2aは、一端T21が電池2aの他極(例えば負極)に接続され、その他端T22が第1スイッチSW1aの他端T12に接続されている。切替部4b、4cについては、上述した切替部4aについての説明中の「a」を「b」、「c」にそれぞれ置き換えて説明することができ、詳細な説明を省略する。
【0020】
また、第1スイッチSW1bの他端T12は、電池2aの負極に接続され、第1スイッチSW1cの他端T12は、電池2bの負極に接続されている。即ち、互いに隣接する電池2a−電池2b間、電池2b−電池2c間にそれぞれ、第1スイッチSW1b、SW1cが接続されている。
【0021】
以上の構成によれば、第2スイッチSW2a〜SW2cをオフし、第1スイッチSW1a〜SW1cをオンすると、対応する電池2a〜2cが接続状態となる。また、第1スイッチSW1a〜SW1cをオフすると対応する電池2a〜2cが非接続状態となる。このとき、第2スイッチSW2a〜SW2cをオンするとバイパス経路が形成され、接続状態となっている電池2a〜2cのみが直列に接続される。
【0022】
複数の電圧計測部5a〜5cは、対応する電池2a〜2cの両端電圧を測定して、その測定結果を後述する制御部6に対して出力する。
【0023】
制御部6は、周知のCPU、ROM、RAMから構成され、電池システム1全体の制御を司る。制御部6は、各電池2a〜2cの両端電圧に基づいて第1スイッチSW1a〜SW1c及び第2スイッチSW2a〜SW2cをオンオフ制御する。
【0024】
次に、上述した構成の電池システム1の充電時の動作について図2及び図4を参照して説明する。図2は、図1に示す制御部6の充電処理手順を示すフローチャートであり、図4は、図1に示す制御部6の充電処理手順及び放電処理手順を説明するための説明図である。
【0025】
制御部6は、後述する充電処理や放電処理とは別に定期的に各電池2a〜2cの劣化状態を判定する判定処理を実行する。本実施形態では、制御部6は、電池2a〜2cの充電劣化状態(負極の劣化)と、放電劣化状態(正極の劣化)と、を切り分けて判定する。充電劣化状態の判定の一例としては、充電時の電池2a〜2cの両端電圧の下降率に基づいて判定することが考えられる。放電劣化状態の判定の一例としては、放電時の電池2a〜2cの両端電圧の上昇率に基づいて判定することが考えられる。
【0026】
また、制御部6は、充電命令を受信すると、図2に示す充電処理を開始する。まず、制御部6は、図4(A)に示すように、全第1スイッチSW1a〜SW1c、全第2スイッチSW2a〜SW2cをオフにする(ステップS1)。その後、制御部6は、図4(B)に示すように、全第1スイッチSW1a〜SW1cをオンにして(ステップS2)、全電池2a〜2cを直列接続する。
【0027】
次に、制御部6は、上記判定処理で判定した電池2a〜2cの充電劣化状態に応じて充電終止電圧を設定する(ステップS3)。本実施形態では、制御部6は、充電劣化が進んでいる電池2a〜2cほど充電終止電圧を低い値に設定する。例えば、上記判定処理により充電劣化状態が、3段階(大・中・小)で判定され、充電劣化状態について電池2aが「大」、電池2bが「中」、電池2cが「小」と判定された場合について説明する。この場合、電池2a(充電劣化状態「大」)の充電終止電圧Vcaが4.0Vに設定される。また、電池2b(充電劣化状態「中」)の充電終止電圧Vcbが4.1Vに、電池2c(充電劣化状態「小」)の充電終止電圧Vccが4.2Vに設定される。
【0028】
その後、制御部6は、電池2a〜2cの充電を開始する(ステップS4)。次に、制御部6は、各電圧計測部5a〜5cにより計測された電池2a〜2cの両端電圧を取り込み、ステップS3で設定した各充電終止電圧Vca、Vcb、Vccと比較する(ステップS5)。制御部6は、比較した結果、接続状態の電池2a〜2cのうち充電終止電圧Vca、Vcb、Vccに達した電池2a〜2cがなければ(ステップS5でN)、ステップS3に戻る。
【0029】
これに対して、制御部6は、比較した結果、ステップS3で設定した充電終止電圧に達した電池2a〜2cがあれば(ステップS5でY)、全電池2a〜2cが充電終止電圧に達したか否かを判定する(ステップS6)。全電池2a〜2cが充電終止電圧に達してなければ(ステップS6でN)、制御部6は、ステップS5で充電終止電圧に達したと判定された電池2a〜2cをバイパスさせる(ステップS7)。
【0030】
詳しくは、ステップS7において、制御部6は、充電終止電圧に達した電池2a〜2cに対応する第1スイッチSW1a〜SW1cをオフすると共に、充電終止電圧に達した電池2a〜2cに対応する第2スイッチSW2a〜SW2cをオンする。これにより、充電終止電圧に達したと判定された電池2a〜2cが非接続状態となる。その後、制御部6は、ステップS3に戻る。
(【0031】以降は省略されています)

この特許をJ-PlatPatで参照する

関連特許

矢崎総業株式会社
治具
矢崎総業株式会社
指針
矢崎総業株式会社
雄端子
矢崎総業株式会社
蓄熱材
矢崎総業株式会社
コネクタ
矢崎総業株式会社
コネクタ
矢崎総業株式会社
コネクタ
矢崎総業株式会社
コネクタ
矢崎総業株式会社
コネクタ
矢崎総業株式会社
コネクタ
矢崎総業株式会社
コネクタ
矢崎総業株式会社
平型導体
矢崎総業株式会社
コネクタ
矢崎総業株式会社
コネクタ
矢崎総業株式会社
コネクタ
矢崎総業株式会社
コネクタ
矢崎総業株式会社
コネクタ
矢崎総業株式会社
コネクタ
矢崎総業株式会社
コネクタ
矢崎総業株式会社
コネクタ
矢崎総業株式会社
給電装置
矢崎総業株式会社
給電装置
矢崎総業株式会社
クランプ
矢崎総業株式会社
オス端子
矢崎総業株式会社
給電装置
矢崎総業株式会社
防水構造
矢崎総業株式会社
コネクタ
矢崎総業株式会社
接続端子
矢崎総業株式会社
給電装置
矢崎総業株式会社
電線導体
矢崎総業株式会社
平型導体
矢崎総業株式会社
コネクタ
矢崎総業株式会社
コネクタ
矢崎総業株式会社
電源装置
矢崎総業株式会社
給電装置
矢崎総業株式会社
防水構造
続きを見る