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公開番号2023074109
公報種別公開特許公報(A)
公開日2023-05-29
出願番号2021186887
出願日2021-11-17
発明の名称二次電池システム
出願人株式会社カネカ
代理人
主分類H02J 7/02 20160101AFI20230522BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】本発明の課題は、システム内蓄電及び外部対象充放電の両変数を総合した、より優れた制御が可能な、二次電池システムを提供することである。
【解決手段】セルを接続してなりBMUを含むパックを接続してなり、セル毎の電圧を調整するセルバランス補正、及びパック間のバランスを調整するパックバランス補正を含むックバランス補正追加制御を実施し、セルが、セルバイパス回路に並列接続されたセルメイン回路及びセル電圧出力両端子を含み、パックが、第1及び第2の2つの入出力端子と、両端子間のパック本流回路と、少なくとも一方の該入出力端子に接続されたパック分流回路とを含み、BMUが、セルバイパス回路にセルバランス補正に係りセル電圧に基づき制御されたセルバイパス電流を流し、かつ、パック分流回路にパックバランス補正に係り制御されたパック分流電流を流す。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
複数個の二次電池セルを直列、及び／又は、並列に接続してなり、バッテリーマネジメントユニット（ＢＭＵ）を含むパックを複数個、直列、及び／又は、並列に接続してなり、
セル毎の電圧を調整するセルバランス補正、及び、電池パック間のバランスを調整するパックバランス補正を含む、パックバランス補正追加制御を実施し、かつ
電力の出入に係る対象との間で放電及び充電する二次電池システムであって、
該セルが、
セルバイパス回路に並列接続されてなる、
セル本体を含むセルメイン回路、及び
該セル本体の端子間電圧であるセル電圧を出力するセル電圧出力両端子、
を含み、
該パックが、
第１及び第２の２つの入出力端子と、
複数個の該セルを含むパック本流回路であって、
該第１及び第２の２つの入出力端子間のパック本流回路と、
を含み、
少なくとも一方の該入出力端子に接続されたパック分流回路と、
該ＢＭＵが、セルバイパス電流制御、及び、パック分流電流制御を実施し、
該セルバイパス電流制御が、該セルバイパス回路に、該セルバランス補正に係り、該セル電圧に基づき制御された、セルバイパス電流を流す制御であり、かつ、
該パック分流電流制御が、該パック分流回路に、該パックバランス補正に係り制御されたパック分流電流を流す制御である、二次電池システム。
続きを表示（約 840 文字）【請求項２】
前記ＢＭＵが、
前記セル電圧を入力され、
該セル電圧に基づき前記セルバイパス電流制御を実施し、かつ、
パック分流制御電圧を出力し、
該パック分流制御電圧に基づき前記パック分流電流制御を実施し、
さらに、
前記セルバイパス回路、前記パック分流回路が、
各々対応して、別体である、セルバランス補正負荷、パックバランス補正負荷を含む、請求項１に記載の二次電池システム。
【請求項３】
前記ＢＭＵが、
前記セル電圧以外にも、
前記第１及び第２の２つの入出力端子の間の電圧及び電流である、
パック電圧、及びパック充放電電流に係るパック情報を入力され、さらに、
前記セルの、
温度に係るセル温度、
充電残量に係るセル充電残量、及び
セルの劣化状態に係るセル劣化状態からなる群から選ばれる１以上に係るセル情報を入力され、
該パック情報及びセル情報に基づき、前記セルバイパス電流を流す制御を実施する、請求項１、又は２に記載の二次電池システム。
【請求項４】
前記セル充電残量が、満充電状態を１００％の充電残量とした際の、実際の充電状態の容量であるセル充電残量と、該セル充電残量を含む範囲を各々上限及び下限の駆動容量とする、予め設定された、かつ、第１の、上限及び下限の駆動容量と、であり、
前記ＢＭＵが、前記セル情報に基づき、予め設定された、かつ、他の上限及び／又は下限の駆動容量を設定可能であり、さらに、
前記ＢＭＵが、セル充電残量を、前記セル電圧に基づき算出する、請求項３に記載の二次電池システム。
【請求項５】
前記ＢＭＵが、ＣＰＵを含み、
該ＣＰＵが、前記セルバイパス電流制御を、アナログ制御により、無段階に実施する、請求項２－４のいずれかに記載の二次電池システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、二次電池システムに関し、特に、急速充放電に対応可能な二次電池システムに関する。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
昨今の急速充放電の必要性増加や制御回路系の多機能化により、（単）セル電圧のアンバランスが、特にセルを直列接続した場合に、発生しやすくなっており、従来のセルバランス補正だけでは追従できず、過充電や過放電による電池寿命劣化や、システム停止に至る問題が発生している。
対策として、より一層、短時間で調整可能なダイナミックかつ精度の高いセルバランス補正が求められている。
【０００３】
セル毎の電圧を調整するセルバランス補正としては、電力消費によるパッシブセルバランス（損失型）のみならず、電力授受によるアクティブセルバランス（非損失型）が実施されつつある。アクティブセルバランス補正においては、パッシブセルバランス補正に比べて補正回路が複雑化し、コスト高となるもののエネルギー効率が高い。
【０００４】
例えば、特許文献１は、正確なセル電池の電圧に基づきセル電池間および複数のセル電池から成る電池パック間のエネルギーバランスをとって汎用的に使用できる電池システムとして、各々が直列に接続された複数のセル電池を含む複数の電池パックが接続された電池システムであって、複数の電池パックの各々は、複数のセル電池の各々で発生されたセル電圧を検出してセル電圧信号を生成し、該生成したセル電圧信号に基づきセル電池間のエネルギーを均等化させるセル電圧検出／セル間バランス回路２と、複数のセル電池で発生されたセル電圧を合計したモジュール電圧に基づき電池パック間のエネルギーを均等化させる電池パック間バランス回路を備える電池システムを開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２０１０－０２９０５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このような特許文献１のシステムにおいては、セル電池間及び電池パック間のエネルギーを均等化しているものの、システム内の蓄電変数であるセル情報、及び、外部の対象との関係で制御されるべき充放電変数であるパック情報を総合し、充分に必要とされる制御を可能とすべく、改善の余地がある。
【０００７】
本発明は、この様な従来技術の問題点を解決すべく為されたものであり、システム内蓄電及び外部対象充放電の両変数を総合した、より優れた制御が可能な、二次電池システムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、かかる課題を解決するため検討を行なったところ、セル情報、及び、パック情報を、パック内の制御素子部に入力し、これら情報を勘案した制御を、制御素子部からの出力信号により実施することで、上記課題が解決できることを見出し、本発明の二次電池システムを発明するに至った。
【０００９】
即ち、本発明は、複数個の二次電池セルを直列、及び／又は、並列に接続してなり、バッテリーマネジメントユニット（ＢＭＵ）を含むパックを複数個、直列、及び／又は、並列に接続してなり、
セル毎の電圧を調整するセルバランス補正、及び、電池パック間のバランスを調整するパックバランス補正を含む、パックバランス補正追加制御を実施し、かつ
電力の出入に係る対象との間で放電及び充電する二次電池システムであって、
該セルが、
セルバイパス回路に並列接続されてなる、
セル本体を含むセルメイン回路、及び
該セル本体の端子間電圧であるセル電圧を出力するセル電圧出力両端子、
を含み、
該パックが、
第１及び第２の２つの入出力端子と、
複数個の該セルを含むパック本流回路であって、
該第１及び第２の２つの入出力端子間のパック本流回路と、
を含み、
少なくとも一方の該入出力端子に接続されたパック分流回路と、
該ＢＭＵが、セルバイパス電流制御、及び、パック分流電流制御を実施し、
該セルバイパス電流制御が、該セルバイパス回路に、該セルバランス補正に係り、該セル電圧に基づき制御された、セルバイパス電流を流す制御であり、かつ、
該パック分流電流制御が、該パック分流回路に、該パックバランス補正に係り制御されたパック分流電流を流す制御である、二次電池システムに関する。
【００１０】
このような本発明の二次電池システムでは、パック電圧の均等化の調整を、パック充放電電流に応じて、例えば、急速充放電の場合は、セル情報の変化を予測しつつ、パック内での放電手段の必要な活用も伴って、パックバランス補正追加制御にて実施するので、システム内蓄電及び外部対象充放電の両変数を総合した、より優れた制御が可能となる。また、本発明では、さらなる急速充放電に向け、比較的大きな電流でダイナミックに、また、より高精度のセルバランス補正も可能となる。
（【００１１】以降は省略されています）

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