JP2000209782A - 組電池の充放電制御装置 - Google Patents
組電池の充放電制御装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 組電池を構成する単電池の性能にばらつきが
生じたときに単電池のいずれをも過充電することなくそ
の性能を均等化する。 【解決手段】 組電池を構成する各単電池のＳＯＣのば
らつきを求め（Ｓ１２０）、このばらつきが所定範囲に
あるときには、充放電の効率のよい値ＳＯＣ１を目標Ｓ
ＯＣに設定し（Ｓ１６０）、ばらつきが所定範囲にない
ときには、組電池２０の温度Ｔに基づいて求められる値
ＳＯＣ２を目標ＳＯＣに設定して（Ｓ１８０，Ｓ１９
０）、組電池のＳＯＣが目標ＳＯＣとなるよう制御する
（Ｓ２１０）。値ＳＯＣ２は、組電池を構成する各単電
池のＳＯＣのばらつきを所望のばらつきより小さくする
ことができる充放電可能なＳＯＣとして設定されるか
ら、各単電池を過充電することなくその性能を均等化す
ることができる。
生じたときに単電池のいずれをも過充電することなくそ
の性能を均等化する。 【解決手段】 組電池を構成する各単電池のＳＯＣのば
らつきを求め（Ｓ１２０）、このばらつきが所定範囲に
あるときには、充放電の効率のよい値ＳＯＣ１を目標Ｓ
ＯＣに設定し（Ｓ１６０）、ばらつきが所定範囲にない
ときには、組電池２０の温度Ｔに基づいて求められる値
ＳＯＣ２を目標ＳＯＣに設定して（Ｓ１８０，Ｓ１９
０）、組電池のＳＯＣが目標ＳＯＣとなるよう制御する
（Ｓ２１０）。値ＳＯＣ２は、組電池を構成する各単電
池のＳＯＣのばらつきを所望のばらつきより小さくする
ことができる充放電可能なＳＯＣとして設定されるか
ら、各単電池を過充電することなくその性能を均等化す
ることができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、組電池の充放電制
御装置に関し、詳しくは、複数の電池を直列に接続して
なる組電池の充放電を制御する充放電制御装置に関す
る。
御装置に関し、詳しくは、複数の電池を直列に接続して
なる組電池の充放電を制御する充放電制御装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種の組電池の充放電制御装置
としては、組電池が使用されずに長時間放置されたとき
に通常の充電時間よりも長い時間に亘って組電池を充電
するものが提案されている（例えば、実開平２−２６３
４７号公報など）。この充放電制御装置によれば、組電
池が使用されずに長時間放置されたときには組電池を構
成する各単電池の内部抵抗や誘起電圧がばらつくが、通
常の充電時間より長い時間充電をすることによって各電
池を均等な性能にすることができる、とされている。
としては、組電池が使用されずに長時間放置されたとき
に通常の充電時間よりも長い時間に亘って組電池を充電
するものが提案されている（例えば、実開平２−２６３
４７号公報など）。この充放電制御装置によれば、組電
池が使用されずに長時間放置されたときには組電池を構
成する各単電池の内部抵抗や誘起電圧がばらつくが、通
常の充電時間より長い時間充電をすることによって各電
池を均等な性能にすることができる、とされている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、こうし
た従来例の組電池の充放電制御装置では、単電池を過充
電し、単電池の劣化を招くという問題があった。長時間
の放置による単電池のばらつきには、放電可能な充電容
量が高い方に分布する単電池も存在する。こうした充電
容量の高い方に分布する単電池を、通常の充電時間より
長い時間充電すれば過充電してしまうことが生じる。
た従来例の組電池の充放電制御装置では、単電池を過充
電し、単電池の劣化を招くという問題があった。長時間
の放置による単電池のばらつきには、放電可能な充電容
量が高い方に分布する単電池も存在する。こうした充電
容量の高い方に分布する単電池を、通常の充電時間より
長い時間充電すれば過充電してしまうことが生じる。
【０００４】単電池の性能のばらつきは、長時間の放置
以外にも生じるが、従来例の組電池の充放電制御装置で
は、組電池が長時間放置されないと動作しないから、こ
うしたばらつきの生じた単電池を均等な性能にすること
ができないといった問題もあった。
以外にも生じるが、従来例の組電池の充放電制御装置で
は、組電池が長時間放置されないと動作しないから、こ
うしたばらつきの生じた単電池を均等な性能にすること
ができないといった問題もあった。
【０００５】本発明の組電池の充放電制御装置は、組電
池を構成する単電池のいずれをも過充電することなくそ
の性能を均等することを目的の一つとする。また、本発
明の組電池の充放電制御装置は、組電池を長時間放置し
ていないにも拘わらず単電池の性能にばらつきが生じた
ときでも単電池の性能を均等化することを目的の一つと
する。
池を構成する単電池のいずれをも過充電することなくそ
の性能を均等することを目的の一つとする。また、本発
明の組電池の充放電制御装置は、組電池を長時間放置し
ていないにも拘わらず単電池の性能にばらつきが生じた
ときでも単電池の性能を均等化することを目的の一つと
する。
【０００６】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】本
発明の組電池の充放電制御装置は、上述の目的の少なく
とも一部を達成するために以下の手段を採った。
発明の組電池の充放電制御装置は、上述の目的の少なく
とも一部を達成するために以下の手段を採った。
【０００７】本発明の組電池の充放電制御装置は、複数
の電池を直列に接続してなる組電池の充放電を制御する
充放電制御装置であって、前記組電池を構成する一つ以
上の電池からなる複数のブロックの状態を検出する状態
検出手段と、該検出された複数のブロックの状態に基づ
いて前記組電池の状態を判定する状態判定手段と、前記
状態検出手段により検出された複数のブロックの状態に
基づいて該複数のブロックの状態のばらつきが所定範囲
にあるか否かを判定するばらつき判定手段と、該判定さ
れたばらつきが前記所定範囲にあるときには前記組電池
の状態が第１の所定状態となるよう該組電池の充放電を
制御し、前記ばらつきが前記所定範囲にないときには前
記組電池の状態が前記第１の所定状態とは異なり前記ば
らつきが収束する方向に移動する第２の所定状態となる
よう該組電池の充放電を制御する状態制御手段とを備え
ることを要旨とする。
の電池を直列に接続してなる組電池の充放電を制御する
充放電制御装置であって、前記組電池を構成する一つ以
上の電池からなる複数のブロックの状態を検出する状態
検出手段と、該検出された複数のブロックの状態に基づ
いて前記組電池の状態を判定する状態判定手段と、前記
状態検出手段により検出された複数のブロックの状態に
基づいて該複数のブロックの状態のばらつきが所定範囲
にあるか否かを判定するばらつき判定手段と、該判定さ
れたばらつきが前記所定範囲にあるときには前記組電池
の状態が第１の所定状態となるよう該組電池の充放電を
制御し、前記ばらつきが前記所定範囲にないときには前
記組電池の状態が前記第１の所定状態とは異なり前記ば
らつきが収束する方向に移動する第２の所定状態となる
よう該組電池の充放電を制御する状態制御手段とを備え
ることを要旨とする。
【０００８】本発明の組電池の充放電制御装置では、複
数のブロックの状態のばらつきが所定範囲にないときに
は、組電池の状態をばらつきが収束する方向に移動する
よう制御するから、長時間の放置によらない複数のブロ
ックの状態のばらつきに対しても対処することができ
る。また、第２の所定状態を放電可能な充電容量が高い
方に分布するブロックでも過充電とならないように設定
できるから、組電池を構成する電池を過充電することに
より生じる電池の劣化を防止することができる。なお、
「組電池を構成する一つ以上の電池からなる複数のブロ
ック」には、二以上の直列に接続された電池により構成
されるブロックは勿論、一つの電池だけで構成されるブ
ロックをも含む。即ち、「一つ以上の電池からなる複数
のブロック」を「各電池」に読み代えることもできる。
数のブロックの状態のばらつきが所定範囲にないときに
は、組電池の状態をばらつきが収束する方向に移動する
よう制御するから、長時間の放置によらない複数のブロ
ックの状態のばらつきに対しても対処することができ
る。また、第２の所定状態を放電可能な充電容量が高い
方に分布するブロックでも過充電とならないように設定
できるから、組電池を構成する電池を過充電することに
より生じる電池の劣化を防止することができる。なお、
「組電池を構成する一つ以上の電池からなる複数のブロ
ック」には、二以上の直列に接続された電池により構成
されるブロックは勿論、一つの電池だけで構成されるブ
ロックをも含む。即ち、「一つ以上の電池からなる複数
のブロック」を「各電池」に読み代えることもできる。
【０００９】こうした本発明の組電池の充放電制御装置
において、前記状態検出手段は前記複数のブロックの状
態として前記複数のブロックの各ブロックに充電されて
いる放電可能な充電容量を検出する手段であるものとし
たり、前記状態検出手段は前記複数のブロックの状態と
して前記複数のブロックの電圧を検出する手段であるも
のとすることもできる。
において、前記状態検出手段は前記複数のブロックの状
態として前記複数のブロックの各ブロックに充電されて
いる放電可能な充電容量を検出する手段であるものとし
たり、前記状態検出手段は前記複数のブロックの状態と
して前記複数のブロックの電圧を検出する手段であるも
のとすることもできる。
【００１０】また、本発明の組電池の充放電制御装置に
おいて、前記ばらつき判定手段は、前記判定に加えて、
所定時間経過する毎に前記ばらつきが前記所定範囲にな
いと判定する手段であるものとしたり、前記状態検出手
段は前記複数のブロックの状態として前記複数のブロッ
クの充放電の積算値を検出する手段であり、前記ばらつ
き判定手段は前記状態検出手段により検出された充放電
の積算値が所定値に至ったときに前記ばらつきが前記所
定範囲にないと判定する手段であるものとすることもで
きる。これらのようにすれば、複数のブロックの状態が
大きくばらつかないうちに、ばらつきを収束させること
ができる。
おいて、前記ばらつき判定手段は、前記判定に加えて、
所定時間経過する毎に前記ばらつきが前記所定範囲にな
いと判定する手段であるものとしたり、前記状態検出手
段は前記複数のブロックの状態として前記複数のブロッ
クの充放電の積算値を検出する手段であり、前記ばらつ
き判定手段は前記状態検出手段により検出された充放電
の積算値が所定値に至ったときに前記ばらつきが前記所
定範囲にないと判定する手段であるものとすることもで
きる。これらのようにすれば、複数のブロックの状態が
大きくばらつかないうちに、ばらつきを収束させること
ができる。
【００１１】あるいは、本発明の組電池の充放電制御装
置において、前記状態判定手段は前記状態検出手段によ
り検出される複数のブロックの状態に基づいて前記組電
池に充電されている放電可能な充電容量を演算し該充電
容量を前記組電池の状態として判定する手段であり、前
記第１の所定状態は所定の充電容量であり、前記第２の
所定状態は前記所定の充電容量より大きな充電容量であ
るものとすることもできる。
置において、前記状態判定手段は前記状態検出手段によ
り検出される複数のブロックの状態に基づいて前記組電
池に充電されている放電可能な充電容量を演算し該充電
容量を前記組電池の状態として判定する手段であり、前
記第１の所定状態は所定の充電容量であり、前記第２の
所定状態は前記所定の充電容量より大きな充電容量であ
るものとすることもできる。
【００１２】さらに、本発明の組電池の充放電制御装置
において、前記組電池の温度を検出する温度検出手段
と、該検出された温度に基づいて前記第２の所定状態を
設定する所定状態設定手段とを備えるものとすることも
できる。複数のブロックの状態のばらつきを収束させる
ことができる状態が組電池の温度によって変化したり、
ばらつきを収束させることができる状態の効率が組電池
の温度によって変化する組電池では、より妥当な状態に
制御することができたり、充電効率を向上させることが
できる。
において、前記組電池の温度を検出する温度検出手段
と、該検出された温度に基づいて前記第２の所定状態を
設定する所定状態設定手段とを備えるものとすることも
できる。複数のブロックの状態のばらつきを収束させる
ことができる状態が組電池の温度によって変化したり、
ばらつきを収束させることができる状態の効率が組電池
の温度によって変化する組電池では、より妥当な状態に
制御することができたり、充電効率を向上させることが
できる。
【００１３】こうした組電池の温度によって第２の所定
状態としての充電容量を設定する態様の組電池の充放電
制御装置において、前記所定状態設定手段は、前記温度
検出手段により検出された組電池の温度が高くなるほど
小さい充電容量を前記第２の所定状態として設定する手
段であるものとすることもできる。
状態としての充電容量を設定する態様の組電池の充放電
制御装置において、前記所定状態設定手段は、前記温度
検出手段により検出された組電池の温度が高くなるほど
小さい充電容量を前記第２の所定状態として設定する手
段であるものとすることもできる。
【００１４】これらの各態様を含め本発明の組電池の充
放電制御装置において、前記状態制御手段は、前記ばら
つき判定手段により前記ばらつきが前記所定範囲にない
と判定されたときには、該判定の後になされる前記ばら
つき判定手段による判定に拘わらず所定時間前記組電池
の状態が前記第２の所定状態となるよう該組電池の充放
電を制御する手段であるものとすることもできる。こう
すれば、ブロックの状態のばらつきの収束率を高めるこ
とができ、頻繁にばらつきが所定範囲内にないと判定さ
れることを防止することができる。
放電制御装置において、前記状態制御手段は、前記ばら
つき判定手段により前記ばらつきが前記所定範囲にない
と判定されたときには、該判定の後になされる前記ばら
つき判定手段による判定に拘わらず所定時間前記組電池
の状態が前記第２の所定状態となるよう該組電池の充放
電を制御する手段であるものとすることもできる。こう
すれば、ブロックの状態のばらつきの収束率を高めるこ
とができ、頻繁にばらつきが所定範囲内にないと判定さ
れることを防止することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態を実施
例を用いて説明する。図１は、本発明の一実施例である
組電池の充放電制御装置４０の構成の概略を例示する概
略構成図である。図示するように、実施例の組電池の充
放電制御装置４０は、ｎ個の単位電池を直列に接続して
なる組電池２０と組電池２０を充放電する負荷３０とに
接続されている。
例を用いて説明する。図１は、本発明の一実施例である
組電池の充放電制御装置４０の構成の概略を例示する概
略構成図である。図示するように、実施例の組電池の充
放電制御装置４０は、ｎ個の単位電池を直列に接続して
なる組電池２０と組電池２０を充放電する負荷３０とに
接続されている。
【００１６】実施例の充放電制御装置４０は、組電池２
０を構成する各単電池の電圧Ｖ１〜Ｖｎを計測する複数
の電圧計からなる電圧計測器４２、組電池２０に流れる
電流Ｉを計測する電流計４４、組電池２０の温度Ｔを計
測する温度計４６、充放電制御装置４０全体を制御する
と共に負荷３０の駆動制御を司る電子処理装置５０、所
定タイミング毎に電子処理装置５０にクロック信号ＣＬ
を出力するクロック発振回路６０、充放電制御装置４０
の各部に必要な電力を供給する図示しない電源回路など
を備える。
０を構成する各単電池の電圧Ｖ１〜Ｖｎを計測する複数
の電圧計からなる電圧計測器４２、組電池２０に流れる
電流Ｉを計測する電流計４４、組電池２０の温度Ｔを計
測する温度計４６、充放電制御装置４０全体を制御する
と共に負荷３０の駆動制御を司る電子処理装置５０、所
定タイミング毎に電子処理装置５０にクロック信号ＣＬ
を出力するクロック発振回路６０、充放電制御装置４０
の各部に必要な電力を供給する図示しない電源回路など
を備える。
【００１７】電子処理装置５０は、ＣＰＵ５２を中心と
して構成された１チップマイクロコンピュータであり、
その内部には処理プログラムを予め記憶した内部ＲＯＭ
５４と、データを一時的に記憶する内部ＲＡＭ５６と、
各種入力ポートおよび出力ポートとが備えられている。
入力ポートには、電圧計測器４２により計測された組電
池２０を構成する各単電池の電圧Ｖ１〜Ｖｎや電流計４
４により計測された電流Ｉ，温度計４６により計測され
た温度Ｔ，クロック発振回路６０から出力されるクロッ
ク信号ＣＬなどが入力されており、出力ポートからは、
負荷３０を駆動制御する制御信号Ｊが出力されている。
して構成された１チップマイクロコンピュータであり、
その内部には処理プログラムを予め記憶した内部ＲＯＭ
５４と、データを一時的に記憶する内部ＲＡＭ５６と、
各種入力ポートおよび出力ポートとが備えられている。
入力ポートには、電圧計測器４２により計測された組電
池２０を構成する各単電池の電圧Ｖ１〜Ｖｎや電流計４
４により計測された電流Ｉ，温度計４６により計測され
た温度Ｔ，クロック発振回路６０から出力されるクロッ
ク信号ＣＬなどが入力されており、出力ポートからは、
負荷３０を駆動制御する制御信号Ｊが出力されている。
【００１８】こうして構成された実施例の充放電制御装
置４０は、内部ＲＯＭ５４に予め記憶された図２に例示
する充放電制御ルーチンを所定時間毎（例えば、１０ｍ
ｓ毎）に繰り返し実行して組電池２０の充放電を制御し
ている。なお、図示する充放電制御ルーチンを実行する
タイミングは、クロック発振回路６０から入力されるク
ロック信号ＣＬをカウントすることによって計られてい
る。以下、この充放電制御ルーチンに基づいて充放電制
御装置４０による組電池２０の充放電制御について説明
する。
置４０は、内部ＲＯＭ５４に予め記憶された図２に例示
する充放電制御ルーチンを所定時間毎（例えば、１０ｍ
ｓ毎）に繰り返し実行して組電池２０の充放電を制御し
ている。なお、図示する充放電制御ルーチンを実行する
タイミングは、クロック発振回路６０から入力されるク
ロック信号ＣＬをカウントすることによって計られてい
る。以下、この充放電制御ルーチンに基づいて充放電制
御装置４０による組電池２０の充放電制御について説明
する。
【００１９】充放電制御ルーチンが実行されると、ＣＰ
Ｕ５２は、まず電圧計測器４２により計測される各単電
池の電圧Ｖ１〜Ｖｎと電流計４４により計測される電流
Ｉと温度計４６により計測される組電池２０の温度Ｔと
を読み込む処理を実行する（ステップＳ１００）。次
に、読み込んだ電圧Ｖ１〜Ｖｎと電流Ｉとから各単電池
のＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅの略で通常
％表示を用いる）と組電池２０のＳＯＣとを算出する
（ステップＳ１１０）。各単電池のＳＯＣは、各単電池
の電圧Ｖ１〜Ｖｎと電流Ｉとの関係から算出できる。組
電池２０のＳＯＣは、各単電池の電圧Ｖ１〜Ｖｎの和と
電流との関係から算出してもよいが、実施例では各単電
池のＳＯＣの算術平均により求めた。
Ｕ５２は、まず電圧計測器４２により計測される各単電
池の電圧Ｖ１〜Ｖｎと電流計４４により計測される電流
Ｉと温度計４６により計測される組電池２０の温度Ｔと
を読み込む処理を実行する（ステップＳ１００）。次
に、読み込んだ電圧Ｖ１〜Ｖｎと電流Ｉとから各単電池
のＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅの略で通常
％表示を用いる）と組電池２０のＳＯＣとを算出する
（ステップＳ１１０）。各単電池のＳＯＣは、各単電池
の電圧Ｖ１〜Ｖｎと電流Ｉとの関係から算出できる。組
電池２０のＳＯＣは、各単電池の電圧Ｖ１〜Ｖｎの和と
電流との関係から算出してもよいが、実施例では各単電
池のＳＯＣの算術平均により求めた。
【００２０】次に、算出した各単電池のＳＯＣのばらつ
きを求め（ステップＳ１２０）、求めたばらつきが所定
範囲にあるか否かを判定する（ステップＳ１３０）。各
単電池のＳＯＣのばらつきとしては、その分散を用いる
こともできるし、分布する範囲を用いることもできる。
また、中央値と最も離れた値との偏差を用いることもで
きる。所定範囲は、各単電池のＳＯＣのばらつきを許容
できる範囲として設定されるものであり、単電池の種類
や単電池の数，単電池の製品としてのばらつき，制御さ
れる組電池２０のＳＯＣなどにより定められる。
きを求め（ステップＳ１２０）、求めたばらつきが所定
範囲にあるか否かを判定する（ステップＳ１３０）。各
単電池のＳＯＣのばらつきとしては、その分散を用いる
こともできるし、分布する範囲を用いることもできる。
また、中央値と最も離れた値との偏差を用いることもで
きる。所定範囲は、各単電池のＳＯＣのばらつきを許容
できる範囲として設定されるものであり、単電池の種類
や単電池の数，単電池の製品としてのばらつき，制御さ
れる組電池２０のＳＯＣなどにより定められる。
【００２１】各単電池のＳＯＣのばらつきが所定範囲に
あるときには、現在の目標ＳＯＣに値ＳＯＣ２が設定さ
れていないことを確認し（ステップＳ１４０）、目標Ｓ
ＯＣに値ＳＯＣ１を設定する（ステップＳ１６０）。こ
こで、値ＳＯＣ１は、負荷３０の運転に支障がなく組電
池２０の充放電を効率よく行なうことができるＳＯＣと
して設定されるものであり、負荷３０の運転特性や組電
池２０の充放電効率などによって定められる。なお、値
ＳＯＣ２とステップＳ１５０の処理については後述す
る。そして、カウンタＣを値０にリセットし（ステップ
Ｓ１７０）、組電池２０のＳＯＣが目標ＳＯＣとなるよ
う負荷３０を駆動制御して（ステップＳ２１０）、本ル
ーチンを終了する。カウンタＣについても後述する。
あるときには、現在の目標ＳＯＣに値ＳＯＣ２が設定さ
れていないことを確認し（ステップＳ１４０）、目標Ｓ
ＯＣに値ＳＯＣ１を設定する（ステップＳ１６０）。こ
こで、値ＳＯＣ１は、負荷３０の運転に支障がなく組電
池２０の充放電を効率よく行なうことができるＳＯＣと
して設定されるものであり、負荷３０の運転特性や組電
池２０の充放電効率などによって定められる。なお、値
ＳＯＣ２とステップＳ１５０の処理については後述す
る。そして、カウンタＣを値０にリセットし（ステップ
Ｓ１７０）、組電池２０のＳＯＣが目標ＳＯＣとなるよ
う負荷３０を駆動制御して（ステップＳ２１０）、本ル
ーチンを終了する。カウンタＣについても後述する。
【００２２】各単電池のＳＯＣのばらつきが所定範囲に
ないときには、各単電池のＳＯＣのばらつきが許容範囲
内にないと判断し、組電池２０の温度Ｔに基づいて求め
られる値ＳＯＣ２を目標ＳＯＣに設定する（ステップＳ
１８０，Ｓ１９０）。値ＳＯＣ２は、組電池２０を構成
する各単電池のＳＯＣのばらつきを所望のばらつきより
小さくすることができる充放電可能なＳＯＣとして設定
されるものであり、電池の特性や温度，許容するばらつ
きの範囲などにより定められる。ＳＯＣを高くすること
により各単電池のＳＯＣのばらつきを小さくできるタイ
プの電池における組電池２０の温度Ｔと値ＳＯＣ２との
関係の一例を図３に、目標ＳＯＣを５０％と７０％とに
設定したときの各単電池のＳＯＣの分布の一例を図４と
図５とにそれぞれ示す。図４と図５に示すように、各単
電池のＳＯＣの分布は、目標ＳＯＣを５０％として負荷
３０を駆動制御したときに比して目標ＳＯＣを７０％と
して負荷３０を駆動制御したときの方が小さくなる。し
たがって、この各単電池のＳＯＣの分布が所望の分布と
なるＳＯＣを値ＳＯＣ２とすることができ、実施例では
こうした値ＳＯＣ２を用いているのである。なお、図中
の破線は、それぞれの目標ＳＯＣで負荷３０の駆動によ
り組電池２０から放電しているとき又は組電池２０を充
電しているときの各単電池のＳＯＣの分布を例示したも
のである。また、図３に示すように、同じ各単電池のＳ
ＯＣのばらつきとなるＳＯＣは組電池２０の温度によっ
て異なるから、実施例のステップＳ１８０では、こうし
た関係をマップとして内部ＲＯＭ５４に記憶しておき、
組電池２０の温度Ｔが与えられるとその温度Ｔに対応す
る値ＳＯＣ２がマップから導出されるものとした。
ないときには、各単電池のＳＯＣのばらつきが許容範囲
内にないと判断し、組電池２０の温度Ｔに基づいて求め
られる値ＳＯＣ２を目標ＳＯＣに設定する（ステップＳ
１８０，Ｓ１９０）。値ＳＯＣ２は、組電池２０を構成
する各単電池のＳＯＣのばらつきを所望のばらつきより
小さくすることができる充放電可能なＳＯＣとして設定
されるものであり、電池の特性や温度，許容するばらつ
きの範囲などにより定められる。ＳＯＣを高くすること
により各単電池のＳＯＣのばらつきを小さくできるタイ
プの電池における組電池２０の温度Ｔと値ＳＯＣ２との
関係の一例を図３に、目標ＳＯＣを５０％と７０％とに
設定したときの各単電池のＳＯＣの分布の一例を図４と
図５とにそれぞれ示す。図４と図５に示すように、各単
電池のＳＯＣの分布は、目標ＳＯＣを５０％として負荷
３０を駆動制御したときに比して目標ＳＯＣを７０％と
して負荷３０を駆動制御したときの方が小さくなる。し
たがって、この各単電池のＳＯＣの分布が所望の分布と
なるＳＯＣを値ＳＯＣ２とすることができ、実施例では
こうした値ＳＯＣ２を用いているのである。なお、図中
の破線は、それぞれの目標ＳＯＣで負荷３０の駆動によ
り組電池２０から放電しているとき又は組電池２０を充
電しているときの各単電池のＳＯＣの分布を例示したも
のである。また、図３に示すように、同じ各単電池のＳ
ＯＣのばらつきとなるＳＯＣは組電池２０の温度によっ
て異なるから、実施例のステップＳ１８０では、こうし
た関係をマップとして内部ＲＯＭ５４に記憶しておき、
組電池２０の温度Ｔが与えられるとその温度Ｔに対応す
る値ＳＯＣ２がマップから導出されるものとした。
【００２３】こうして目標ＳＯＣに値ＳＯＣ２をセット
した後には、カウンタＣをインクリメントして（ステッ
プＳ２００）、組電池２０のＳＯＣが目標ＳＯＣとなる
よう負荷３０を駆動制御して（ステップＳ２１０）、本
ルーチンを終了する。カウンタＣは、目標ＳＯＣに値Ｓ
ＯＣ２がセットている間中インクリメントされ、目標Ｓ
ＯＣに値ＳＯＣ１がセットされたときに値０にリセット
されるものである。
した後には、カウンタＣをインクリメントして（ステッ
プＳ２００）、組電池２０のＳＯＣが目標ＳＯＣとなる
よう負荷３０を駆動制御して（ステップＳ２１０）、本
ルーチンを終了する。カウンタＣは、目標ＳＯＣに値Ｓ
ＯＣ２がセットている間中インクリメントされ、目標Ｓ
ＯＣに値ＳＯＣ１がセットされたときに値０にリセット
されるものである。
【００２４】次に、ステップＳ１３０の各単電池のＳＯ
Ｃのばらつきが所定範囲にあるときであって、目標ＳＯ
Ｃに値ＳＯＣ２が設定されている場合について説明す
る。この場合は、各単電池のＳＯＣのばらつきが一旦所
定範囲にない状態となってステップＳ１８０およびＳ１
９０により目標ＳＯＣに値ＳＯＣ２が設定されて負荷３
０が駆動制御される均等化処理を実行した後に、各単電
池のＳＯＣのばらつきが再び所定範囲に戻った場合であ
る。この場合には、カウンタＣを閾値Ｃｒｅｆと比較し
（ステップＳ１５０）、カウンタＣが閾値Ｃｒｅｆ以下
のときには、まだ十分に各単電池のＳＯＣのばらつきが
収束していないと判断してステップＳ１８０ないしＳ２
１０の目標ＳＯＣに値ＳＯＣ２を設定して負荷３０を駆
動制御する処理を実行し、カウンタＣが閾値Ｃｒｅｆよ
り大きいときには、十分に各単電池のＳＯＣのばらつき
が収束したと判断してステップＳ１６０，Ｓ１７０およ
びＳ２１０の目標ＳＯＣに値ＳＯＣ１を設定して負荷３
０を駆動制御する処理を実行する。ここで、閾値Ｃｒｅ
ｆは、値ＳＯＣ２を目標ＳＯＣとして負荷３０を駆動制
御したときに各単電池のＳＯＣのばらつきが十分に収束
するのに必要な時間として設定されるものであり、電池
の特性や充放電制御ルーチンを実行する頻度などによっ
て定められる。
Ｃのばらつきが所定範囲にあるときであって、目標ＳＯ
Ｃに値ＳＯＣ２が設定されている場合について説明す
る。この場合は、各単電池のＳＯＣのばらつきが一旦所
定範囲にない状態となってステップＳ１８０およびＳ１
９０により目標ＳＯＣに値ＳＯＣ２が設定されて負荷３
０が駆動制御される均等化処理を実行した後に、各単電
池のＳＯＣのばらつきが再び所定範囲に戻った場合であ
る。この場合には、カウンタＣを閾値Ｃｒｅｆと比較し
（ステップＳ１５０）、カウンタＣが閾値Ｃｒｅｆ以下
のときには、まだ十分に各単電池のＳＯＣのばらつきが
収束していないと判断してステップＳ１８０ないしＳ２
１０の目標ＳＯＣに値ＳＯＣ２を設定して負荷３０を駆
動制御する処理を実行し、カウンタＣが閾値Ｃｒｅｆよ
り大きいときには、十分に各単電池のＳＯＣのばらつき
が収束したと判断してステップＳ１６０，Ｓ１７０およ
びＳ２１０の目標ＳＯＣに値ＳＯＣ１を設定して負荷３
０を駆動制御する処理を実行する。ここで、閾値Ｃｒｅ
ｆは、値ＳＯＣ２を目標ＳＯＣとして負荷３０を駆動制
御したときに各単電池のＳＯＣのばらつきが十分に収束
するのに必要な時間として設定されるものであり、電池
の特性や充放電制御ルーチンを実行する頻度などによっ
て定められる。
【００２５】以上説明した実施例の組電池の充放電制御
装置４０によれば、各単電池のＳＯＣのばらつきが許容
範囲にないときに各単電池のＳＯＣのばらつきが収束す
るよう組電池２０のＳＯＣを制御するから、組電池２０
の長時間の不使用に拘わらず、各単電池の性能の均等化
を図ることができ、組電池２０を構成する各単電池のい
ずれをも過充電から防止することができる。この結果、
組電池２０全体としての性能を向上させることができる
と共に、組電池２０全体としての耐久性をも向上させる
ことができる。また、組電池２０の温度Ｔに応じて各単
電池のＳＯＣのばらつきを収束させるために用いる目標
ＳＯＣを設定するから、各単電池の性能の均等化を行な
っているときの組電池２０の充放電の効率を向上させる
ことができる。
装置４０によれば、各単電池のＳＯＣのばらつきが許容
範囲にないときに各単電池のＳＯＣのばらつきが収束す
るよう組電池２０のＳＯＣを制御するから、組電池２０
の長時間の不使用に拘わらず、各単電池の性能の均等化
を図ることができ、組電池２０を構成する各単電池のい
ずれをも過充電から防止することができる。この結果、
組電池２０全体としての性能を向上させることができる
と共に、組電池２０全体としての耐久性をも向上させる
ことができる。また、組電池２０の温度Ｔに応じて各単
電池のＳＯＣのばらつきを収束させるために用いる目標
ＳＯＣを設定するから、各単電池の性能の均等化を行な
っているときの組電池２０の充放電の効率を向上させる
ことができる。
【００２６】実施例の充放電制御装置４０では、各単電
池のＳＯＣのばらつきが許容範囲にあるときには、所定
のＳＯＣである値ＳＯＣ１を目標ＳＯＣに設定したが、
この値ＳＯＣ１を組電池２０の温度Ｔに応じて変化させ
るものとしてもよい。図６に組電池２０の温度ＴとＳＯ
Ｃと充放電の効率ηとの関係の一例を示す。図示するよ
うに、組電池２０の充放電の効率ηとＳＯＣとの関係は
組電池２０の温度Ｔによって変化する。したがって、値
ＳＯＣ１を組電池２０の温度Ｔに基づいて負荷３０の駆
動制御に支障がない範囲内で組電池２０の充放電の効率
ηが高くなるよう設定するものとすれば、組電池２０の
効率を向上させることができる。
池のＳＯＣのばらつきが許容範囲にあるときには、所定
のＳＯＣである値ＳＯＣ１を目標ＳＯＣに設定したが、
この値ＳＯＣ１を組電池２０の温度Ｔに応じて変化させ
るものとしてもよい。図６に組電池２０の温度ＴとＳＯ
Ｃと充放電の効率ηとの関係の一例を示す。図示するよ
うに、組電池２０の充放電の効率ηとＳＯＣとの関係は
組電池２０の温度Ｔによって変化する。したがって、値
ＳＯＣ１を組電池２０の温度Ｔに基づいて負荷３０の駆
動制御に支障がない範囲内で組電池２０の充放電の効率
ηが高くなるよう設定するものとすれば、組電池２０の
効率を向上させることができる。
【００２７】実施例の充放電制御装置４０では、各単電
池のＳＯＣのばらつきが許容範囲にないときに各単電池
の性能の均等化処理を行なったが、前回の均等化処理か
ら所定時間経過したときには各単電池のＳＯＣのばらつ
きが許容範囲にあるときでも均等化処理を行なうものと
してもよい。この処理を行なう充放電制御ルーチンの一
例の一部を図７に示す。図７の充放電制御ルーチンで
は、図２の充放電制御ルーチンのステップＳ１６０ない
しＳ２００の処理に代えてステップＳ３００ないしＳ３
７０の処理を実行する。図１の充放電制御ルーチンで
は、各単電池のＳＯＣのばらつきが所定範囲にあるとき
には、現在の目標ＳＯＣに値ＳＯＣ２が設定されていな
いことを確認して目標ＳＯＣに値ＳＯＣ１を設定するが
（ステップＳ１５０，Ｓ１６０）、図７の充放電制御ル
ーチンでは、現在の目標ＳＯＣに値ＳＯＣ２が設定され
ていないことを確認した後に第２カウンタＤを閾値Ｄｒ
ｅｆと比較し（ステップＳ３００）、第２カウンタＤが
閾値Ｄｒｅｆより小さいときに目標ＳＯＣに値ＳＯＣ１
を設定する（ステップＳ３１０）。第２カウンタＤは、
均等化処理が行なわれると値０にリセットされ（ステッ
プＳ３７０）、均等化処理が行なわれないときにはイン
クリメントされる（ステップＳ３３０）。したがって、
閾値Ｄｒｅｆを適当に定めることにより、均等化処理を
行なった後に所定時間が経過したときには、各単電池の
ＳＯＣのばらつきが許容範囲にあるときでも均等化処理
を実行する。こうした変形例によれば、定期的に各単電
池の性能を均等化することができる。
池のＳＯＣのばらつきが許容範囲にないときに各単電池
の性能の均等化処理を行なったが、前回の均等化処理か
ら所定時間経過したときには各単電池のＳＯＣのばらつ
きが許容範囲にあるときでも均等化処理を行なうものと
してもよい。この処理を行なう充放電制御ルーチンの一
例の一部を図７に示す。図７の充放電制御ルーチンで
は、図２の充放電制御ルーチンのステップＳ１６０ない
しＳ２００の処理に代えてステップＳ３００ないしＳ３
７０の処理を実行する。図１の充放電制御ルーチンで
は、各単電池のＳＯＣのばらつきが所定範囲にあるとき
には、現在の目標ＳＯＣに値ＳＯＣ２が設定されていな
いことを確認して目標ＳＯＣに値ＳＯＣ１を設定するが
（ステップＳ１５０，Ｓ１６０）、図７の充放電制御ル
ーチンでは、現在の目標ＳＯＣに値ＳＯＣ２が設定され
ていないことを確認した後に第２カウンタＤを閾値Ｄｒ
ｅｆと比較し（ステップＳ３００）、第２カウンタＤが
閾値Ｄｒｅｆより小さいときに目標ＳＯＣに値ＳＯＣ１
を設定する（ステップＳ３１０）。第２カウンタＤは、
均等化処理が行なわれると値０にリセットされ（ステッ
プＳ３７０）、均等化処理が行なわれないときにはイン
クリメントされる（ステップＳ３３０）。したがって、
閾値Ｄｒｅｆを適当に定めることにより、均等化処理を
行なった後に所定時間が経過したときには、各単電池の
ＳＯＣのばらつきが許容範囲にあるときでも均等化処理
を実行する。こうした変形例によれば、定期的に各単電
池の性能を均等化することができる。
【００２８】また、実施例の組電池の充放電制御装置４
０では、各単電池の電圧Ｖ１〜Ｖｎと電流Ｉとから求ま
る各単電池のＳＯＣのばらつきが所定範囲にないときに
均等化処理を行なったが、図８の充放電制御ルーチンの
変形例の一部に示すように、各単電池の電圧Ｖ１〜Ｖｎ
のばらつきが所定範囲にないときに均等化処理を行なう
ものとしてもよく、あるいは、図９の充放電制御ルーチ
ンの変形例の一部に示すように、各単電池の充放電の積
算値が所定値より大きくなったときに均等化処理を行な
うものとしてもよい。これらの場合、図２の充放電制御
ルーチンのステップＳ１１０ないしＳ１３０の処理に代
えて、図８の充放電制御ルーチンのステップＳ４１０な
いしＳ４３０や図９の充放電制御ルーチンのステップＳ
５１０ないしＳ５３０を実行すればよい。これらのよう
にすれば、各単電池の電圧Ｖ１〜Ｖｎのばらつきや各単
電池の充放電の積算値に基づいて各単電池の性能を均等
化することができる。
０では、各単電池の電圧Ｖ１〜Ｖｎと電流Ｉとから求ま
る各単電池のＳＯＣのばらつきが所定範囲にないときに
均等化処理を行なったが、図８の充放電制御ルーチンの
変形例の一部に示すように、各単電池の電圧Ｖ１〜Ｖｎ
のばらつきが所定範囲にないときに均等化処理を行なう
ものとしてもよく、あるいは、図９の充放電制御ルーチ
ンの変形例の一部に示すように、各単電池の充放電の積
算値が所定値より大きくなったときに均等化処理を行な
うものとしてもよい。これらの場合、図２の充放電制御
ルーチンのステップＳ１１０ないしＳ１３０の処理に代
えて、図８の充放電制御ルーチンのステップＳ４１０な
いしＳ４３０や図９の充放電制御ルーチンのステップＳ
５１０ないしＳ５３０を実行すればよい。これらのよう
にすれば、各単電池の電圧Ｖ１〜Ｖｎのばらつきや各単
電池の充放電の積算値に基づいて各単電池の性能を均等
化することができる。
【００２９】実施例の組電池の充放電制御装置４０で
は、組電池２０の各単電池のＳＯＣを算出し、これのば
らつきに基づいて単電池の均等化処理を行なうか否かを
判定したが、２以上の単電池からなるブロック毎のＳＯ
Ｃを算出し、これのばらつきに基づいて単電池の均等化
処理を行なうか否かの判定をするものとすることもでき
る。こうすれば、各単電池の電圧Ｖ１〜Ｖｎの計測に代
えてブロック毎の計測でよいから、電圧計測器４２を簡
易なものとすることができると共に、ＳＯＣの計算に要
する時間も少なくすることができる。
は、組電池２０の各単電池のＳＯＣを算出し、これのば
らつきに基づいて単電池の均等化処理を行なうか否かを
判定したが、２以上の単電池からなるブロック毎のＳＯ
Ｃを算出し、これのばらつきに基づいて単電池の均等化
処理を行なうか否かの判定をするものとすることもでき
る。こうすれば、各単電池の電圧Ｖ１〜Ｖｎの計測に代
えてブロック毎の計測でよいから、電圧計測器４２を簡
易なものとすることができると共に、ＳＯＣの計算に要
する時間も少なくすることができる。
【００３０】以上、本発明の実施の形態について実施例
を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限
定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲
内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論であ
る。
を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限
定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲
内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論であ
る。
【図１】 本発明の一実施例である組電池の充放電制御
装置４０の構成の概略を例示する概略構成図である。
装置４０の構成の概略を例示する概略構成図である。
【図２】 ＣＰＵ５２により実行される充放電制御ルー
チンの一例を示すフローチャートである。
チンの一例を示すフローチャートである。
【図３】 組電池２０の温度Ｔと値ＳＯＣ２との関係の
一例を示すグラフである。
一例を示すグラフである。
【図４】 目標ＳＯＣを５０％に設定したときの各単電
池のＳＯＣの分布の一例を示すグラフである。
池のＳＯＣの分布の一例を示すグラフである。
【図５】 目標ＳＯＣを７０％に設定したときの各単電
池のＳＯＣの分布の一例を示すグラフである。
池のＳＯＣの分布の一例を示すグラフである。
【図６】 組電池２０の温度ＴとＳＯＣと充放電の効率
ηとの関係の一例を示すグラフである。
ηとの関係の一例を示すグラフである。
【図７】 変形例の充放電制御ルーチンの一部を例示す
るフローチャートである。
るフローチャートである。
【図８】 変形例の充放電制御ルーチンの一部を例示す
るフローチャートである。
るフローチャートである。
【図９】 変形例の充放電制御ルーチンの一部を例示す
るフローチャートである。
るフローチャートである。
２０ 組電池、３０ 負荷、４０ 充放電制御装置、４
２ 電圧計測器、４４電流計、４６ 温度計、５０ 電
子処理装置、５２ ＣＰＵ、５４ 内部ＲＯＭ、５６
内部ＲＡＭ、６０ クロック発振回路。
２ 電圧計測器、４４電流計、４６ 温度計、５０ 電
子処理装置、５２ ＣＰＵ、５４ 内部ＲＯＭ、５６
内部ＲＡＭ、６０ クロック発振回路。
Claims (9)
- 【請求項１】 複数の電池を直列に接続してなる組電池
の充放電を制御する充放電制御装置であって、 前記組電池を構成する一つ以上の電池からなる複数のブ
ロックの状態を検出する状態検出手段と、 該検出された複数のブロックの状態に基づいて前記組電
池の状態を判定する状態判定手段と、 前記状態検出手段により検出された複数のブロックの状
態に基づいて該複数のブロックの状態のばらつきが所定
範囲にあるか否かを判定するばらつき判定手段と、 該判定されたばらつきが前記所定範囲にあるときには、
前記組電池の状態が第１の所定状態となるよう該組電池
の充放電を制御し、前記ばらつきが前記所定範囲にない
ときには、前記組電池の状態が前記第１の所定状態とは
異なり前記ばらつきが収束する方向に移動する第２の所
定状態となるよう該組電池の充放電を制御する状態制御
手段とを備える充放電制御装置。 - 【請求項２】 前記状態検出手段は、前記複数のブロッ
クの状態として前記複数のブロックの各ブロックに充電
されている放電可能な充電容量を検出する手段である請
求項１記載の充放電制御装置。 - 【請求項３】 前記状態検出手段は、前記複数のブロッ
クの状態として前記複数のブロックの電圧を検出する手
段である請求項１記載の充放電制御装置。 - 【請求項４】 前記ばらつき判定手段は、前記判定に加
えて、所定時間経過する毎に前記ばらつきが前記所定範
囲にないと判定する手段である請求項１ないし３いずれ
か記載の充放電制御装置。 - 【請求項５】 請求項１記載の充放電制御装置であっ
て、 前記状態検出手段は、前記複数のブロックの状態として
前記複数のブロックの充放電の積算値を検出する手段で
あり、 前記ばらつき判定手段は、前記状態検出手段により検出
された充放電の積算値が所定値に至ったときに前記ばら
つきが前記所定範囲にないと判定する手段である充放電
制御装置。 - 【請求項６】 請求項１ないし５いずれか記載の充放電
制御装置であって、 前記状態判定手段は、前記状態検出手段により検出され
る複数のブロックの状態に基づいて前記組電池に充電さ
れている放電可能な充電容量を演算し、該充電容量を前
記組電池の状態として判定する手段であり、 前記第１の所定状態は、所定の充電容量であり、 前記第２の所定状態は、前記所定の充電容量より大きな
充電容量である充放電制御装置。 - 【請求項７】 請求項１ないし６いずれか記載の充放電
制御装置であって、 前記組電池の温度を検出する温度検出手段と、 該検出された温度に基づいて前記第２の所定状態を設定
する所定状態設定手段とを備える充放電制御装置。 - 【請求項８】 前記所定状態設定手段は、前記温度検出
手段により検出された組電池の温度が高くなるほど小さ
い充電容量を前記第２の所定状態として設定する手段で
ある請求項６にかかる請求項７記載の充放電制御装置。 - 【請求項９】 前記状態制御手段は、前記ばらつき判定
手段により前記ばらつきが前記所定範囲にないと判定さ
れたときには、該判定の後になされる前記ばらつき判定
手段による判定に拘わらず所定時間前記組電池の状態が
前記第２の所定状態となるよう該組電池の充放電を制御
する手段である請求項１ないし８いずれか記載の充放電
制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP00570699A JP4016516B2 (ja) | 1999-01-12 | 1999-01-12 | 組電池の充放電制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP00570699A JP4016516B2 (ja) | 1999-01-12 | 1999-01-12 | 組電池の充放電制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000209782A true JP2000209782A (ja) | 2000-07-28 |
| JP4016516B2 JP4016516B2 (ja) | 2007-12-05 |
Family
ID=11618570
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP00570699A Expired - Lifetime JP4016516B2 (ja) | 1999-01-12 | 1999-01-12 | 組電池の充放電制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4016516B2 (ja) |
Cited By (12)
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|---|---|---|---|---|
| JP2005051921A (ja) * | 2003-07-29 | 2005-02-24 | Toyota Motor Corp | 組電池の充放電制御装置および方法、プログラム、電池制御システム |
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| JP2010104129A (ja) * | 2008-10-22 | 2010-05-06 | Sanyo Electric Co Ltd | 電源システム、電源側制御部及び電動車輌 |
| JP2010213417A (ja) * | 2009-03-09 | 2010-09-24 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | ハイブリッド型作業機械及びその制御方法 |
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| US8102153B2 (en) | 2007-10-03 | 2012-01-24 | Yazaki Corporation | Battery voltage adjusting device |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20220141599A (ko) * | 2021-04-13 | 2022-10-20 | 현대자동차주식회사 | 전기자동차의 배터리팩 용량 균등화 방법 |
-
1999
- 1999-01-12 JP JP00570699A patent/JP4016516B2/ja not_active Expired - Lifetime
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| DE112004001276B4 (de) * | 2003-07-29 | 2017-06-14 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Batteriesatz-Lade-/Entlade-Steuergerät, Verfahren und Programm, und Batteriesteuersystem |
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