JP2021061719A - Battery management device - Google Patents
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Abstract
【課題】バッテリー管理装置に関し、バッテリーを効率よく昇温させる。【解決手段】ここで開示するバッテリー管理装置は、複数の電池2と各電池2の電圧を均等化するために用いられるバランサー回路3とを内蔵したバッテリー4を制御する装置である。本装置は、バッテリー4の温度を検出するバッテリー温度センサー7と制御装置10とを備える。制御装置10は、バッテリー温度が所定温度未満である場合に、バランサー回路3を作動させてバッテリー4を昇温させるバランサー昇温制御を実施する。バランサー昇温制御では、バッテリー温度が低温であるほど放電対象となる電池2の数が増加する。【選択図】図1PROBLEM TO BE SOLVED: To efficiently raise a temperature of a battery in a battery management device. A battery management device disclosed here is a device that controls a battery 4 including a plurality of batteries 2 and a balancer circuit 3 used for equalizing the voltage of each battery 2. This device includes a battery temperature sensor 7 that detects the temperature of the battery 4 and a control device 10. The control device 10 performs balancer temperature rise control for operating the balancer circuit 3 to raise the temperature of the battery 4 when the battery temperature is lower than a predetermined temperature. In the balancer temperature rise control, the lower the battery temperature, the greater the number of batteries 2 to be discharged. [Selection diagram] Fig. 1
Description
本発明は、複数の電池とバランサー回路とを内蔵したバッテリーを制御するバッテリー管理装置に関する。 The present invention relates to a battery management device that controls a battery incorporating a plurality of batteries and a balancer circuit.
従来、複数のセル(電池)を内蔵したバッテリーにおいて、各セルの電圧のばらつきを解消するためのバランサー回路(電圧均等化回路)を内蔵したものが知られている。バランサー回路には、パッシブ式の回路とアクティブ式の回路とが存在する。前者は、電圧の高いセルに蓄えられている電力をあえて消費させることで、電圧を均等化する方式である。一方、後者は、電圧の高いセルから電圧の低いセルへと電力を移送することで、電圧を均等化する方式である。バランサー回路を用いてセルの電圧を均等化する制御は、電圧均等化制御やバランサー制御と呼ばれている(特許文献1〜3参照)。
Conventionally, in a battery having a plurality of cells (batteries) built-in, a battery having a built-in balancer circuit (voltage equalization circuit) for eliminating the variation in voltage of each cell is known. The balancer circuit includes a passive circuit and an active circuit. The former is a method of equalizing the voltage by intentionally consuming the electric power stored in the cell having a high voltage. On the other hand, the latter is a method of equalizing the voltage by transferring power from a cell having a high voltage to a cell having a low voltage. The control for equalizing the cell voltage using the balancer circuit is called voltage equalization control or balancer control (see
電圧均等化制御では、抵抗器やセルの内部抵抗での電力消費によって熱が発生する。この熱は、バッテリーの暖機や昇温のために利用することが可能である。しかしながら、電圧均等化制御の実施状況は各セルの電圧のばらつき具合に大きく左右されるため、効率よくバッテリーを昇温させることが難しい。例えば、電圧のばらつきが極端に大きい場合には発熱量が増大しやすくなり、バッテリーの過昇温を招くおそれがある。反対に、電圧のばらつきが小さい場合には発熱量が不足しやすくなり、バッテリーの暖機が不十分となるおそれがある。 In voltage equalization control, heat is generated by the power consumption of the internal resistance of the resistor or cell. This heat can be used to warm up the battery and raise the temperature. However, it is difficult to raise the temperature of the battery efficiently because the implementation status of the voltage equalization control is greatly affected by the degree of variation in the voltage of each cell. For example, when the voltage variation is extremely large, the amount of heat generated tends to increase, which may lead to excessive temperature rise of the battery. On the contrary, when the voltage variation is small, the amount of heat generated tends to be insufficient, and the warm-up of the battery may be insufficient.
本件の目的の一つは、上記のような課題に鑑みて創案されたものであり、セル電圧のばらつきを解消しつつ、バッテリーを効率よく昇温させることのできるバッテリー管理装置を提供することである。なお、この目的に限らず、後述する「発明を実施するための形態」に示す各構成から導き出される作用効果であって、従来の技術では得られない作用効果を奏することも、本件の他の目的として位置付けることができる。 One of the purposes of this case was devised in view of the above-mentioned problems, and by providing a battery management device capable of efficiently raising the temperature of the battery while eliminating the variation in the cell voltage. is there. Not limited to this purpose, it is also possible to exert an action / effect derived from each configuration shown in the “mode for carrying out the invention” described later, which cannot be obtained by the conventional technique. It can be positioned as a purpose.
ここで開示するバッテリー管理装置は、複数の電池と各電池の電圧を均等化するために用いられるバランサー回路とを内蔵したバッテリーを制御する。本装置は、バッテリーの温度を検出するバッテリー温度センサーと制御装置とを備える。制御装置は、温度が所定温度未満である場合に、バランサー回路を作動させてバッテリーを昇温させるとともに、温度が低温であるほど放電対象となる電池の数を増加させる制御を実施する。 The battery management device disclosed here controls a battery including a plurality of batteries and a balancer circuit used for equalizing the voltage of each battery. This device includes a battery temperature sensor that detects the temperature of the battery and a control device. When the temperature is lower than a predetermined temperature, the control device operates a balancer circuit to raise the temperature of the batteries, and controls to increase the number of batteries to be discharged as the temperature is lower.
バランサー回路を利用したバッテリーの暖機に際し、低温であるほど放電対象となるセル数を増加させることで発熱量を適正化することができる。これにより、セル電圧のばらつきを解消しつつ、バッテリーを効率よく昇温させることができる。 When warming up the battery using the balancer circuit, the calorific value can be optimized by increasing the number of cells to be discharged as the temperature becomes lower. As a result, the temperature of the battery can be efficiently raised while eliminating the variation in the cell voltage.
[1.装置]
図1〜図12を用いて、バッテリー4を搭載した車両1に適用される実施例としてのバッテリー管理装置を説明する。この車両1は、電気自動車やハイブリッド自動車などの電動車両である。車両1には、駆動輪を駆動するための走行用モーターMとバッテリー4とインバーター5とが装備される。なお、走行用モーターM以外の駆動源となる装置(ガソリンエンジン,ディーゼルエンジン,ジェネレーターなど)も車両1に搭載されうる。
[1. apparatus]
A battery management device as an embodiment applied to the
バッテリー4は、走行用モーターMを駆動するための電力を貯留する二次電池であり、例えばリチウムイオン電池やニッケル水素電池などである。バッテリー4の内部には、複数のセル2(電池,単電池)とバランサー回路3とが設けられる。各セル2は、バッテリー4の内部で互いに接続されている。図2に示すように、複数のセル2が一つのケーシング内に収容されたバッテリーモジュール20(組電池)を、バッテリー4の内部に複数配置してもよい。
The
複数のセル2のうち、バッテリー4のケーシングの内側(中央に近い位置)に配置されたセル2のことを内側セル21(内側電池)と呼び、その外側に配置されたセル2のことを外側セル22(外側電池)と呼ぶ。本実施形態では、図2に示すように、ケーシングの側面に対する距離が比較的長いセル2を内側セル21とし、比較的短いセル2を外側セル22とする。外側セル22は、内側セル21と比較して外気温の影響を受けやすく、特に寒冷環境では内側セル21よりも低温になりやすい性質を持つ。
Of the plurality of
バランサー回路3は、各セル2の電圧を均等化するために用いられる回路である。バランサー回路3には、パッシブ方式の回路とアクティブ方式の回路とが存在する。前者は、複数のセル2の中で相対的に高電圧のセル2に蓄えられている電力を抵抗器で消費することで、各セル2の電圧を均等化するものであり、後者は、相対的に高電圧のセル2の電力を低電圧のセル2に移動させることで、各セル2の電圧を均等化するものである。本実施形態では、前者のバランサー回路3について詳述するが、後者のバランサー回路3を用いることも可能である。
The
インバーター5は、直流と交流との間で電力を相互に変換するものであり、走行用モーターMとバッテリー4とをつなぐ給電ラインに介装される。インバーター5は、バッテリー4の直流電力を交流電力に変換して走行用モーターMに供給する機能と、走行用モーターMで生成された回生電力を直流電力に変換してバッテリー4に供給する機能とを併せ持つ。インバーター5には、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)やMOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)などのスイッチ素子やその制御回路,整流回路(コンデンサー),変圧回路(トランス)などが内蔵される。
The
図1に示すように、車両1の車室内にはパワースイッチ6が設けられる。パワースイッチ6は、車両1の主電源を投入するためのボタン型の切り替えスイッチであり、ボタンを押圧するごとに主電源がオン,オフのいずれかの状態に切り替えられる。車両1の使用時(例えば、運転者が車両1に搭乗したとき)には、パワースイッチ6をオンにすることで、車両1が走行可能な状態となる。また、車両1の不使用時(例えば、車両1を駐車するとき)には、パワースイッチ6をオフにすることで、車両1の主電源が切断される。
As shown in FIG. 1, a
バッテリー4には、バッテリー温度を検出するバッテリー温度センサー7が付設される。バッテリー温度センサー7は、例えばバッテリー4のケーシング内に設けられて、ケーシング内の気温(雰囲気温度)やケーシング温度などを検出する。なお、後述するセル温度センサー9で検出されるセル温度に基づいてバッテリー温度を推定するような制御構成としてもよい。ここで検出されたバッテリー温度の情報は、制御装置10に伝達される。
The
図3にバッテリー4の回路構造を示す。ここでは、複数のセル2が直列に配置されたものを例示する。個々のセル2を区別する場合には、配列順に付された番号(#1, #2, …, #N)を用いて表記する。各セル2には、セル電圧センサー8及びセル温度センサー9が接続される。セル電圧センサー8は、各々のセル2の電圧(セル電圧)を検出するセンサーであり、セル温度センサー9は、各々のセル2の温度(セル温度)を検出するセンサーである。セル電圧及びセル温度の情報は、制御装置10に伝達される。
FIG. 3 shows the circuit structure of the
各セル2には、バランサー回路3が設けられる。バランサー回路3は、各セル2の両電極に対して並列に接続される。各セル2のバランサー回路3には、抵抗器11及びセルスイッチ12が直列に介装される。セルスイッチ12は、基本的には切断(オフ)された状態に制御される。一方、セルスイッチ12が接続(オン)されると、そのセルスイッチ12に対応するセル2の電力が抵抗器11で消費され、セル2の電圧が徐々に低下する。したがって、相対的に電圧の高いセル2につながるセルスイッチ12のみを接続することで、そのセル2の電圧が他のセル2の電圧に近づくことになり、全体的なセル電圧のばらつきが小さくなる。
A
抵抗器11は、所定の抵抗値を持つ固定抵抗器であってもよいし、抵抗値が可変である可変抵抗器であってもよい。可変抵抗器を用いる場合、バッテリー温度が低温であるほど抵抗値を増大させてもよい。つまり、バッテリー温度が低温であるほど発熱量を増大させて、効率よくバッテリー4を昇温させてもよい。可変抵抗器の具体例としては、固定抵抗器の直列アレイと半導体スイッチとを内蔵したICやデジタルポテンショメーターなどを用いることができる。
The
図3に示すバッテリー4は、コンタクター16(電磁開閉器)を介してインバーター5に接続される。コンタクター16は、バッテリー4から延出される高圧回路の活線露出を防止するためのリレー装置であって、車両1の使用時にのみ接続(閉鎖)され、車両1の不使用時には切断(開放)される。コンタクター16の開閉状態は、例えばパワースイッチ6の状態に対応するように制御される。なお、たとえパワースイッチ6がオン状態であっても、バッテリー4の電力を使用しない状況においては、コンタクター16を切断しても差し支えない。
The
バッテリー4とコンタクター16とを結ぶ導線には、直結回路13が接続される。直結回路13は、図3中に示すセル#1の負極側とセル#Nの正極側とを接続するように形成される。直結回路13には、直結抵抗器14及び直結スイッチ15が直列に介装される。直結抵抗器14は、バランサー回路3の抵抗器11よりも発熱量の大きい抵抗器であり、バッテリー4の全体を迅速に昇温させたい場合や外気温が低い場合に使用される。直結スイッチ15は、直結抵抗器14への通電を断接するための二位置切り替えスイッチである。
A
直結スイッチ15は、基本的には切断(オフ)された状態に制御される。一方、直結スイッチ15が接続(オン)されると、複数のセル2の電力が直結抵抗器14で消費され、バッテリー4の温度が上昇する。また、直結回路13はコンタクター16よりもセル2に近い側に接続されているため、コンタクター16が切断された状態であっても使用可能である。
The
制御装置10はバッテリー4の状態を管理するための電子制御装置(コンピューター)であり、BMU(Battery Management Unit)とも呼ばれる。制御装置10には、プロセッサー(中央処理装置),メモリ(メインメモリ),記憶装置(ストレージ),インタフェースなどが内蔵される。図4に示すように、制御装置10の入力側にはパワースイッチ6,バッテリー温度センサー7,セル電圧センサー8,セル温度センサー9が接続され、出力側にはセルスイッチ12,直結スイッチ15が接続される。
The
制御装置10は、入力側からの情報に基づいてスイッチ12,15を制御することで、バッテリー4を昇温させる制御を実施する。この制御の内容は、制御装置10の記憶装置上にアプリケーションプログラムとして記録される。プログラムは、必要に応じてメモリ上に展開され、プロセッサーで実行される。この制御は、バランサー回路3を利用してバッテリー4を効率よく昇温させる制御である。以下、この制御のことを「バランサー昇温制御」とも呼ぶ。
The
[2.バランサー昇温制御]
バランサー昇温制御は、少なくともバッテリー温度が所定温度未満であることを条件として実施される。ここでいう所定温度とは、例えばバッテリー4が安定的に動作する温度範囲の下限値付近の温度に設定される。また、バランサー昇温制御は、車両1の走行状態や主電源の断接状態にかかわらず実施されるものとする。例えば、パワースイッチ6がオフになっている車両1の駐車中にバッテリー温度が所定温度未満まで低下した場合には、主電源をオンにすることなく自動的にバランサー昇温制御が実施されるものとする。
[2. Balancer temperature rise control]
The balancer temperature rise control is carried out on condition that the battery temperature is at least lower than a predetermined temperature. The predetermined temperature referred to here is set to, for example, a temperature near the lower limit of the temperature range in which the
本実施形態のバランサー昇温制御は、バッテリー温度が第二所定温度以上である場合に実施されるものとする。第二所定温度は所定温度よりも低い温度である。制御装置10は、バッテリー温度が第二所定温度未満である場合に直結スイッチ15を接続し、直結抵抗器14の発熱を利用してバッテリー4を昇温させる。したがって、本実施形態のバランサー昇温制御が実施されるバッテリー温度の範囲は、第二所定温度以上かつ所定温度未満の範囲である。
The balancer temperature rise control of the present embodiment shall be carried out when the battery temperature is equal to or higher than the second predetermined temperature. The second predetermined temperature is a temperature lower than the predetermined temperature. When the battery temperature is lower than the second predetermined temperature, the
主電源がオフのときに制御装置10で消費される待機電力は、少ないほど好ましい。そこで、制御装置10によるバッテリー温度の確認は、ある程度長い時間周期で間欠的に実施されるものとし、多くの時間は消費電力の少ない休止状態(スリープ状態)とする。バランサー昇温制御の実施中にも、制御装置10は間欠的にバッテリー温度の確認するものとし、セルスイッチ12や直結スイッチ15の作動状態は制御装置10が休止状態であっても維持されるものとする。
The smaller the standby power consumed by the
制御装置10は、バッテリー温度が所定温度未満である場合に、バッテリー温度に応じて放電対象となるセル数を決定する。バッテリー温度とセル数との関係は、図5のグラフに示すように、バッテリー温度が低いほどセル数が増加する関係である。グラフ中のAは所定温度に対応する温度を表す。制御装置10は、ここで決定されたセル数と同数のバランサー回路3を作動させることで、バランサー昇温制御を実施する。このように、バッテリー温度が低温であるほど放電対象となるセル数を増加させることで発熱量が適正化され、バッテリー4の過昇温や暖機時間の長期化が抑制される。
When the battery temperature is lower than the predetermined temperature, the
放電対象となるセル2の具体的な選択手法の例を、以下に列挙する。これらの手法は、いずれか一つを用いてもよいし、複数の手法を組み合わせて用いてもよい。
・手法1.セル電圧の高いものから順に選択する
・手法2.セル温度の低いものから順に選択する
・手法3.内側セル21よりも外側セル22を優先して選択する
Examples of specific selection methods for the
・
手法1は、各セル2をセル電圧の順に並べて、放電対象となるセル数以上のセル2を高電圧側から順番に選択する手法である。例えば、合計のセル数が20個であって、セル電圧が図6のような分布を示す場合、放電対象となるセル2は、図6中で右側から順に選択される。セル電圧がほぼ同一なセル2が複数存在する場合には、それらをすべて選択することにしてもよいし、各セル2の番号(#1, #2, …, #N)の若い順に選択してもよい。具体的にいえば、バッテリー温度に応じて決定されたセル数が3個である場合に、図6中の#17,#13,#23を放電対象としてもよいし、#17,#13,#23,#26を放電対象としてもよい。
The
手法2は、各セル2をセル温度の順に並べて、放電対象となるセル数以上のセル2を低温側から順番に選択する手法である。例えば、合計のセル数が20個であって、セル温度が図7のような分布を示す場合、放電対象となるセル2は、図7中で左側から順に選択される。セル温度がほぼ同一なセル2が複数存在する場合には、それらをすべて選択することにしてもよいし、各セル2の番号(#1, #2, …, #N)の若い順(あるいは大きい順)に選択してもよい。具体的にいえば、バッテリー温度に応じて決定されたセル数が6個である場合に、図7中の#28,#23,#27,#5,#11,#13を放電対象としてもよいし、#28,#23,#27,#5,#11,#13,#19,#20を放電対象としてもよい。
The
手法3は、外気温に対する影響の受けやすさ(冷えやすさ)に応じて各セル2を並べて、外気温の影響を受けやすいものから順番に、放電対象となるセル数以上のセル2を選択する手法である。例えば、合計のセル数が20個であって、ケーシングの側面までの距離が図8のような分布を示す場合、放電対象となるセル2は、図8中で左側から順に選択される。ケーシングの側面までの距離がほぼ同一なセル2が複数存在する場合には、それらをすべて選択することにしてもよいし、各セル2の番号(#1, #2, …, #N)の若い順(あるいは大きい順)に選択してもよい。具体的にいえば、バッテリー温度に応じて決定されたセル数が4個である場合に、図8中の#1〜#4を放電対象としてもよいし、#1〜#5を放電対象としてもよい。
In the
図9(A),(B)を用いて、手法2と手法3とを組み合わせた場合の選択手法を説明する。図9(A)は外側セル22のセル温度の分布を例示する図であり、図9(B)は内側セル21のセル温度の分布を例示する図である。放電対象となるセル2は、図9(A)中で左側から順に選択される。セル温度がほぼ同一な外側セル22が複数存在する場合には、それらをすべて選択することにしてもよいし、各外側セル22の番号(#1, #2, …, #N)の若い順(あるいは大きい順)に選択してもよい。具体的にいえば、バッテリー温度に応じて決定されたセル数が3個である場合に、図9(A)中の#14,#5,#10を放電対象としてもよいし、#14,#5,#10,#12を放電対象としてもよい。
The selection method when the
[3.フローチャート]
図10は、パワースイッチ6がオフである車両1の駐車中に、制御装置10で実施されるバランサー昇温制御の流れを説明するためのフローチャートである。ステップA1では、パワースイッチ6がオフであるか否かが判定される。ここでパワースイッチ6がオンである場合にはステップA6に進み、セルスイッチ12及び直結スイッチ15がオフ(切断状態)に制御される。つまり、バランサー昇温制御中に車両ユーザーがパワースイッチ6をオンに操作した場合には、バランサー昇温制御が終了する。一方、ステップA1でパワースイッチ6がオフである場合にはステップA2に進む。
[3. flowchart]
FIG. 10 is a flowchart for explaining a flow of balancer temperature rise control performed by the
ステップA2では、後述するタイマーが設定されているか否かが判定される。タイマーが設定されている場合にはステップA3に進み、現在時刻がタイマー起動時刻を過ぎているか否かが判定され、タイマー起動時刻になっていればステップA4に進む。また、ステップA2でタイマーが設定されていなかった場合にも、ステップA4に進む。なお、ステップA3でタイマー起動時刻になっていない場合には、その制御周期の制御が終了する。 In step A2, it is determined whether or not a timer, which will be described later, is set. If the timer is set, the process proceeds to step A3, it is determined whether or not the current time has passed the timer start time, and if the timer start time is reached, the process proceeds to step A4. Further, even if the timer is not set in step A2, the process proceeds to step A4. If the timer start time has not been reached in step A3, the control of the control cycle ends.
ステップA4ではバッテリー温度の情報が取得される。続くステップA5では、バッテリー温度が所定温度未満であるか否かが判定される。この条件が成立しない場合には、バランサー昇温制御が不要であることから、ステップA6に進む。一方、バッテリー温度が所定温度未満である場合にはステップA7に進み、バッテリー温度が第二所定温度未満であるか否かが判定される。 In step A4, the battery temperature information is acquired. In the following step A5, it is determined whether or not the battery temperature is lower than the predetermined temperature. If this condition is not satisfied, the balancer temperature rise control is unnecessary, and the process proceeds to step A6. On the other hand, if the battery temperature is lower than the predetermined temperature, the process proceeds to step A7, and it is determined whether or not the battery temperature is lower than the second predetermined temperature.
ステップA7の条件が成立する場合にはステップA8に進み、直結スイッチ15がオンに制御されるとともに、すべてのセルスイッチ12がオフに制御される。これにより、各セル2の電力が直結抵抗器14で消費されて発熱し、バッテリー4が全体的に昇温する。その後、ステップA9ではタイマー起動時刻(制御装置10の次回の起動時刻)が設定され、制御装置10が休止状態となる。休止状態では、わずかな消費電力で現在時刻の計測が継続されるとともに、直結スイッチ15やセルスイッチ12の状態が維持される。
If the condition of step A7 is satisfied, the process proceeds to step A8, the
ステップA7の条件が不成立の場合にはステップA10に進み、直結スイッチ15がオフに制御される。続くステップA11では、各セル2のセル電圧の情報とセル温度の情報とが取得される。また、ステップA12では、バッテリー温度に基づいて、放電対象となるセル数が決定される。放電対象となるセル数は、バッテリー温度が低温であるほど増加する。さらにステップA13において、放電対象となるセル2が選択されるとともに、選択されたセル2に対応するセルスイッチ12がオンに制御される。その後、ステップA9ではタイマー起動時刻(制御装置10の次回の起動時刻)が設定され、制御装置10が休止状態となる。
If the condition of step A7 is not satisfied, the process proceeds to step A10, and the
ステップA9で設定されたタイマー起動時刻は、次回以降の制御周期で参照される。ひとたびタイマーが設定されると、設定されたタイマー起動時刻になるまではステップA4が実施されず、パワースイッチ6がオンにならない限り制御装置10の休止状態が維持される。設定されたタイマー起動時刻になるとステップA4に進み、再びバッテリー温度が確認されることになる。バランサー昇温制御によってバッテリー温度が所定温度以上になるとステップA6に進み、バランサー昇温制御が終了する。
The timer start time set in step A9 is referred to in the control cycle from the next time onward. Once the timer is set, step A4 is not executed until the set timer start time is reached, and the dormant state of the
[4.作用,効果]
図11は、従来のヒーター制御の流れを示すシーケンス図である。従来のヒーター制御とは、バッテリー4のケーシング内に設けられた加熱装置(PTCヒーターやヒートポンプなど)でバッテリー4を昇温させる制御である。パワースイッチ6がオフである車両1の駐車中に従来のヒーター制御を実施する場合、制御装置10を起動させた後にコンタクター16を接続し、あるいは、コンタクター16を接続するために他の制御装置(例えば、PHEV-ECU,EV-ECUなど制御装置10よりも上位の電子制御装置)を起動させる必要がある。また、ヒーターを作動させた後も制御装置10が作動し続け、ヒーター制御が終了した後に制御装置10が停止するため、消費電力が大きくなりやすい。
[4. Action, effect]
FIG. 11 is a sequence diagram showing a conventional flow of heater control. The conventional heater control is a control for raising the temperature of the
一方、図12は本実施形態のバランサー昇温制御の流れを示すシーケンス図である。バランサー昇温制御では、コンタクター16を接続する必要がなく、他の制御装置を起動させる必要もない。また、タイマー起動時刻を設定してバッテリー温度を間欠的に監視することで、バランサー昇温制御の実施中に制御装置10を休止させることが可能となる。このように、バランサー昇温制御を用いることで、従来のヒーター制御と比較して消費電力が大幅に削減される。
On the other hand, FIG. 12 is a sequence diagram showing a flow of balancer temperature rise control according to the present embodiment. In the balancer temperature rise control, it is not necessary to connect the
(1)上記のバッテリー管理装置では、バッテリー温度が所定温度未満である場合に、バッテリー温度が低温であるほど放電対象となるセル2の数を増加させてバランサー回路3を作動させるバランサー昇温制御が実施される。このように、バランサー回路3を利用したバッテリー4の暖機に際し、バッテリー温度が低温であるほど放電セル数を増加させることで、バランサー回路3の発熱量を適正化することができ、バッテリー4の過昇温や暖機時間の長期化を抑制することができる。したがって、セル電圧のばらつきを解消しつつ、バッテリー4を効率よく昇温させることができる。
(1) In the above battery management device, when the battery temperature is lower than a predetermined temperature, the balancer temperature rise control for operating the
(2)放電対象となるセル2の選択に際し、セル電圧の高いものから順に放電対象を選択することで、高電圧のセルに蓄えられた電力を優先的に消費させることができる。これにより、セル電圧のばらつきを減少させつつバッテリー4の温度を効率的に上昇させることができる。また、高電圧のセル2が減少することから、セル電圧のばらつきを恒常的に小さくすることができ、通常の電圧均等化制御にかかる時間や電力ロスを削減することができる。
(2) When selecting the
(3)放電対象となるセル2の選択に際し、セル温度の低いものから順に放電対象を選択することで、低温なセルを優先的に昇温させることができ、短時間で効率よくバッテリーの温度を上昇させることができる。また、各セル2の最低温度が確保されやすくなることから、バッテリー4の低温劣化の進行を抑制することができる。
(4)また、放電対象となるセル2の選択に際し、セル温度が低下しやすい外側セル22を優先的に放電対象とすることで、バッテリー4の昇温効率を高めることができる。
(3) When selecting the
(4) Further, when selecting the
(5)図3に示すように、直結回路13,直結抵抗器14,直結スイッチ15を設けることで、バッテリー4の全体を迅速に昇温させることができる。また、コンタクター16が切断された状態であってもバッテリー4を昇温させることができる。なお、バランサー回路3の抵抗器11よりも発熱量の大きい直結抵抗器14を用いることで、効率よくバッテリー4を昇温させることができる。
(6)また、バランサー回路3の抵抗器11を可変抵抗器とし、バッテリー温度が低温であるほど抵抗値を増大させる制御を実施した場合には、バッテリー4の昇温効率をさらに向上させることができる。
(5) As shown in FIG. 3, by providing the
(6) Further, when the
[5.変形例]
上記の実施形態はあくまでも例示に過ぎず、本実施形態で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。本実施形態の各構成は、それらの趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。また、必要に応じて取捨選択することができ、あるいは適宜組み合わせることができる。例えば、上述の実施形態では、パッシブ方式のバランサー回路3について詳述したが、アクティブ方式のバランサー回路3において、上記のバランサー昇温制御と同様の制御を実施することも可能である。
[5. Modification example]
The above embodiment is merely an example, and there is no intention of excluding the application of various modifications and techniques not specified in the present embodiment. Each configuration of the present embodiment can be variously modified and implemented without departing from the gist thereof. In addition, it can be selected as needed, or can be combined as appropriate. For example, in the above-described embodiment, the passive
また、上述の実施形態では、個々のセル2を制御単位として通電状態を制御しているが、制御単位はこれに限定されない。例えば、バッテリーモジュール20を制御単位として、上記のバランサー昇温制御と同様の制御を実施することも可能である。少なくとも、バッテリー温度が低温であるほど、放電対象となる電池の数を増加させることで、上述の実施形態と同様の効果を奏するものとなる。
Further, in the above-described embodiment, the energized state is controlled by using each
1 車両 2 セル(電池)
3 バランサー回路 4 バッテリー
5 インバーター 6 パワースイッチ(主電源)
7 バッテリー温度センサー 8 セル電圧センサー(電池電圧センサー)
9 セル温度センサー(電池温度センサー) 10 制御装置
11 抵抗器 12 セルスイッチ
13 直結回路 14 直結抵抗器
15 直結スイッチ 16 コンタクター
20 バッテリーモジュール 21 内側セル(内側電池)
22 外側セル(外側電池) M 走行用モーター
1
3
7
9 Cell temperature sensor (battery temperature sensor) 10
22 Outer cell (outer battery) M Driving motor
Claims (6)
前記バッテリーの温度を検出するバッテリー温度センサーと、
前記温度が所定温度未満である場合に、前記バランサー回路を作動させて前記バッテリーを昇温させるとともに、前記温度が低温であるほど放電対象となる前記電池の数を増加させる制御を実施する制御装置と、
を備えることを特徴とする、バッテリー管理装置。 A battery management device that controls a battery containing a plurality of batteries and a balancer circuit used to equalize the voltage of each battery.
A battery temperature sensor that detects the temperature of the battery and
A control device that operates the balancer circuit to raise the temperature of the battery when the temperature is lower than a predetermined temperature, and controls to increase the number of batteries to be discharged as the temperature is lower. When,
A battery management device characterized by being equipped with.
前記制御装置が、前記電池電圧の高いものから順に前記放電対象を選択する
ことを特徴とする、請求項1記載のバッテリー管理装置。 Equipped with a voltage sensor that detects the battery voltage of each battery
The battery management device according to claim 1, wherein the control device selects the discharge target in order from the one having the highest battery voltage.
前記制御装置が、前記電池温度の低いものから順に前記放電対象を選択する
ことを特徴とする、請求項1または2記載のバッテリー管理装置。 Equipped with a battery temperature sensor that detects the battery temperature of each battery
The battery management device according to claim 1 or 2, wherein the control device selects the discharge target in order from the one having the lowest battery temperature.
前記制御装置が、前記内側電池よりも前記外側電池を優先して前記放電対象を選択する
ことを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項に記載のバッテリー管理装置。 The plurality of batteries include an inner battery arranged inside the casing and an outer battery arranged outside the inner battery.
The battery management device according to any one of claims 1 to 3, wherein the control device preferentially selects the discharge target over the inner battery.
前記直結回路に介装された直結抵抗器と、
前記直結抵抗器への通電を断接する直結スイッチと、をさらに備える
ことを特徴とする、請求項1〜4のいずれか1項に記載のバッテリー管理装置。 A direct connection circuit built into the battery and connecting between the positive electrode terminal and the negative electrode terminal,
A direct-coupled resistor interposed in the direct-coupled circuit and
The battery management device according to any one of claims 1 to 4, further comprising a direct connection switch for connecting and disconnecting the direct connection resistor.
前記制御装置は、前記温度が低温であるほど前記可変抵抗器の抵抗値を増大させる
ことを特徴とする、請求項1〜5のいずれか1項に記載のバッテリー管理装置。
The balancer circuit has a variable resistor connected to each battery.
The battery management device according to any one of claims 1 to 5, wherein the control device increases the resistance value of the variable resistor as the temperature becomes lower.
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-
2019
- 2019-10-09 JP JP2019186041A patent/JP2021061719A/en active Pending
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