JP4080817B2

JP4080817B2 - Battery leveling device for battery pack

Info

Publication number: JP4080817B2
Application number: JP2002238170A
Authority: JP
Inventors: 直樹木下; 康一山本; 一浩荒木
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2002-08-19
Filing date: 2002-08-19
Publication date: 2008-04-23
Anticipated expiration: 2022-08-19
Also published as: JP2004080909A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばハイブリッド車両等の車両に搭載された組電池の残容量均等化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば特開２００２−１０１５６５号公報に開示された組電池の電圧調整装置のように、二次電池からなる複数の単位セルを複数個接続してなる組電池において、各単位セルの端子間電圧が上限電圧を上回ったことを検知する検知手段と、端子間電圧が所定の上限電圧を上回った各単位セルを放電させる放電手段とを備え、検知手段の検知結果と、複数の単位セルからなるセルグループの電圧により算出されるセルグループの平均単位セル電圧とに基づき、セルグループを構成する各単位セルの端子間電圧のばらつきが所定レベル以上になった場合に、セルグループの平均単位セル電圧が上限電圧を所定電圧だけ上回るまで各単位セルを充電し、この充電後に放電手段により放電させることで、端子間電圧のばらつきを調整する電圧調整装置が知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来技術の一例に係る組電池の電圧調整装置において、各単位セルは、平均単位セル電圧が上限電圧を所定電圧だけ上回るまで充電されるため、適宜の単位セルは、端子間電圧が上限電圧を超える過充電状態まで充電されてしまい、特にリチウムイオン電池等からなる単位セルにおいては、このような過充電が繰り返されることで、容量低下等の劣化が生じる虞がある。
しかも、このような充電が実行された場合であっても、上限電圧を上回る所定電圧が適切に設定されていないと、端子間電圧が上限電圧未満となる単位セルが生じる虞があり、このような単位セルに対しては放電が実行されないことから、均等化の処理を確実に実行することができなくなる虞がある。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、各セルに劣化が生じることを防止しつつ、複数のセルが接続されてなる組電池の各セル間の充電ばらつき（残容量のばらつき）を均等化することが可能な組電池の残容量均等化装置を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決して係る目的を達成するために、請求項１に記載の本発明の組電池の残容量均等化装置は、車両に搭載され、複数のセルが接続されてなる組電池（例えば、実施の形態でのバッテリ１６）の各前記セル間の充電ばらつきを均等化する組電池の残容量均等化装置であって、各前記セルの端子間電圧が所定上限値（例えば、実施の形態での上限電圧Ｖｈｉ）以上であることを検知する上限検知手段（例えば、実施の形態でのステップＳ２３）と、各前記セルの端子間電圧が所定下限値（例えば、実施の形態での下限電圧Ｖｌｏ）以下であることを検知する下限検知手段（例えば、実施の形態でのステップＳ２５）と、前記複数のセルの平均電圧（例えば、実施の形態でのセル平均電圧Ｖａｖｅ）を算出する平均電圧算出手段（例えば、実施の形態でのステップＳ２１）と、車両運転時に、前記上限検出手段により何れかの各前記セルの端子間電圧が所定上限値以上であると検知されたときの前記所定上限値と前記平均電圧算出手段により算出される前記平均電圧との差（例えば、実施の形態での上限側電圧ばらつきＶｄｉｆ１）と、前記下限検出手段により何れかの各前記セルの端子間電圧が所定下限値以下であると検知されたときの前記所定下限値と前記平均電圧との差（例えば、実施の形態での下限側電圧ばらつきＶｄｉｆ２）とに基づき、前記組電池の端子間電圧のばらつき（例えば、実施の形態でのセル電圧ばらつきＶｄｉｆ）を検知する電圧ばらつき検知手段（例えば、実施の形態でのステップＳ２７）と、前記電圧ばらつき検知手段により前記組電池の端子間電圧の所定レベルを超えるばらつきが検知されたときに、前記組電池の残容量を車両停止時の所定目標残容量（例えば、実施の形態での残容量目標値Ｓｔａｒ）まで調整する調整手段（例えば、実施の形態でのステップＳ０７）と、車両停止時に、各前記セルの端子間電圧が所定の均等化基準電圧（例えば、実施の形態での均等化基準電圧Ｖｌｅｖ）を超えている各前記セルを放電させる放電手段（例えば、実施の形態でのステップＳ０９〜ステップＳ１１）とを備えることを特徴としている。
【０００５】
上記構成の組電池の残容量均等化装置によれば、車両走行時やアイドル運転時等の車両運転時に、電圧ばらつき検知手段により所定レベルを超えるばらつきが検知されたときに、調整手段は、例えば各セルにおける充電や放電等によって組電池の残容量を車両停止時の所定目標残容量まで調整する。そして、放電手段は、車両停止時に端子間電圧が所定の均等化基準電圧を超えている各セルを放電させ、各セルの端子間電圧が、例えば均等化基準電圧等の目標電圧に等しくなるようにする。ここで、組電池の残容量に対する所定目標残容量を、例えば各セルの端子間電圧が、所定上限値よりも小さく、かつ、所定下限値よりも大きい均等化基準電圧以上となるような残容量に設定することで、各セルが過充電状態まで充電されてしまうことを防止しつつ、放電手段の作動後に各セルの端子間電圧を同等の電圧に揃えることができる。
【０００６】
さらに、請求項２に記載の本発明の組電池の残容量均等化装置は、前記放電手段の作動後における各前記セルの端子間電圧に対する目標電圧（例えば、実施の形態では、均等化基準電圧Ｖｌｅｖが兼ねる）と、前記組電池の端子間電圧のばらつきとに応じて、前記所定目標残容量を設定する目標残容量設定手段（例えば、実施の形態でのステップＳ３２）を備えることを特徴としている。
【０００７】
上記構成の組電池の残容量均等化装置によれば、目標残容量設定手段は、各セルの端子間電圧に対する目標電圧と、組電池の端子間電圧のばらつきとに応じて所定目標残容量を設定する。すなわち、目標残容量設定手段は、組電池の端子間電圧のばらつきを考慮して、調整手段により各セルの残容量が所定目標残容量と同等になるように充電または放電によって調整されたときに、例えば複数のセルの端子間電圧の最小値が目標電圧以上となるように設定する。これにより、放電手段の作動後に各セルの端子間電圧を目標電圧に揃えることができる。
【０００８】
さらに、請求項３に記載の本発明の組電池の残容量均等化装置は、前記組電池の充電電流又は放電電流が所定値（例えば、実施の形態での所定電流値）以下の場合に前記上限値検知手段および前記下限値検知手段の作動を許可し、前記組電池の充電電流又は放電電流が所定値よりも大きい場合に前記上限値検知手段および前記下限値検知手段の作動を規制する検知制御手段（例えば、実施の形態でのステップＳ２２）を備えることを特徴としている。
【０００９】
上記構成の組電池の残容量均等化装置によれば、検知制御手段により組電池の充電電流又は放電電流の電流値の大きさに応じて上限値検知手段および下限値検知手段の作動許可および作動規制を制御することによって、各セルの端子間電圧において内部抵抗による電圧上昇分の寄与が増大することで、電圧ばらつき検知手段の検知精度が低下してしまうことを防止することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態に係る組電池の残容量均等化装置ついて添付図面を参照しながら説明する。
本実施の形態による組電池の残容量均等化装置１０（以下においては、単に、残容量均等化装置１０と呼ぶ。）は、例えば電気自動車やハイブリッド車両等の車両に搭載されており、例えば図１に示す車両１のように、駆動源としての内燃機関１１およびモータ１２を備え、少なくとも内燃機関１１またはモータ１２の何れか一方の駆動力を自車両の駆動輪に伝達するハイブリッド車両では、車両１の減速時に駆動輪側からモータ１２側に駆動力が伝達されると、モータ１２は発電機として機能していわゆる回生制動力を発生し、車体の運動エネルギーを電気エネルギーとして回収する。さらに、車両１の運転状態に応じて、モータ１２は内燃機関１１の出力によって発電機として駆動され、発電エネルギーを発生するようになっている。
【００１１】
ここで、内燃機関１１の運転はエンジン制御装置１３により制御され、モータ１２の駆動および回生作動はモータ制御装置１４から出力される制御指令を受けてパワードライブユニット（ＰＤＵ）１５により行われる。
ＰＤＵ１５は、例えばトランジスタのスイッチング素子から構成されたインバータ等を備え、モータ１２と電気エネルギーの授受を行う高圧系のバッテリ１６が接続されており、例えばモータ１２の駆動時には、モータ制御装置１４から出力されるトルク指令に基づき、バッテリ１６から供給される直流電力を３相交流電力に変換してモータ１２へ供給する。
また、バッテリ１６には、スイッチ１７を介してＤＣ−ＤＣコンバータ１８が接続されており、ＤＣ−ＤＣコンバータ１８はバッテリ１６の蓄電電圧あるいはモータ１２を回生作動または昇圧駆動した際のＰＤＵ１５のインバータの端子間電圧を降圧して補助バッテリ１９を充電する。
【００１２】
本実施の形態による残容量均等化装置１０は、例えば図１および図２に示すように、バッテリ１６と、バッテリ１６の端子間電圧（セル総電圧）を検出する電圧検出器２１と、バッテリ１６の充電電流または放電電流を検出する電流検出器２２と、セル状態均等化回路部２３と、バッテリ制御装置２４とを備えて構成されている。
バッテリ１６は、例えば図２に示すように、複数のリチウムイオン電池等からなるセル３１，…，３１が直列に接続されて構成されている。
【００１３】
セル状態均等化回路部２３は、各セル３１の両端子間に互いに並列に接続されたバイパス回路３２と、基準電圧生成部３３と、電圧比較部３４とを備えて構成されている。
バイパス回路３２は、例えば、順次、直列に接続された均等化スイッチ３５と、バイパススイッチ３６と、バイパス抵抗３７とを備えて構成され、各スイッチ３５，３６はスイッチング素子としてのＰＮＰトランジスタとされている。
すなわち、均等化スイッチ３５のエミッタは対応するセル３１の正極側端子に接続され、均等化スイッチ３５のコレクタはバイパススイッチ３６のエミッタに接続され、バイパススイッチ３６のコレクタはバイパス抵抗３７を介して対応するセル３１の負極側端子に接続されている。
【００１４】
均等化スイッチ３５は、バッテリ制御装置２４から出力される均等化実施信号に応じてオン／オフ動作が制御されており、均等化処理の実行許可を指示する均等化実施信号はフォトカプラ４１を介して均等化スイッチ３５のベースに入力されている。例えば、均等化スイッチ３５は、車両１の運転時においてはオフ状態とされ、車両１の停止時において均等化実施信号により均等化処理の実行許可が指示された場合にオン状態に設定される。
また、バッテリ制御装置２４から出力される均等化実施信号や、例えば基準電圧生成部３３および電圧比較部３４の起動を指示する制御信号はフォトカプラ４２を介して基準電圧生成部３３に入力されており、基準電圧生成部３３は、バッテリ制御装置２４から入力される均等化実施信号や制御信号に応じて、所定の均等化基準電圧Ｖｌｅｖおよび上限電圧Ｖｈｉおよび下限電圧Ｖｌｏを生成し、電圧比較部３４へ入力する。
【００１５】
電圧比較部３４は、例えばコンパレータ等を備えて構成され、入力された均等化基準電圧Ｖｌｅｖと、セル３１の端子間電圧（セル電圧）Ｖｃとを比較し、この比較結果に応じた信号をバイパススイッチ３６のベースや、フォトカプラ４３を介して均等化電圧ＯＲゲート４４へ入力する。
例えば、セル電圧Ｖｃが均等化基準電圧Ｖｌｅｖを超えている場合にはバイパススイッチ３６をオン状態に設定する論理「ハイ」レベルのオン信号をバイパススイッチ３６のベースへ入力し、かつ、論理「ハイ」レベルの均等化電圧信号をフォトカプラ４３を介して均等化電圧ＯＲゲート４４へ入力する。一方、セル電圧Ｖｃが均等化基準電圧Ｖｌｅｖ以下の場合にはバイパススイッチ３６をオフ状態に設定する論理「ロー」レベルのオフ信号をバイパススイッチ３６のベースへ入力する。
これにより、例えばバッテリ制御装置２４から出力される均等化実施信号に応じて均等化スイッチ３５がオン状態に設定され、さらに、電圧比較部３４から出力される信号に応じてバイパススイッチ３６がオン状態に設定されると、対応するセル３１はバイパス抵抗３７を介して放電（バイパス放電）されるようになっている。
【００１６】
また、電圧比較部３４は、基準電圧生成部３３から入力された上限電圧Ｖｈｉおよび下限電圧Ｖｌｏと、セル電圧Ｖｃとを比較し、例えば、セル電圧Ｖｃが上限電圧Ｖｈｉ以上となった場合には論理「ハイ」レベルのセル上限電圧信号をフォトカプラ４３を介してセル上限電圧ＯＲゲート４５へ入力する。一方、セル電圧Ｖｃが下限電圧Ｖｌｏ以下となった場合には論理「ハイ」レベルのセル下限電圧信号をフォトカプラ４３を介してセル下限電圧ＯＲゲート４６へ入力する。
各ＯＲゲート４４，４５，４６は、複数のセル３１，…，３１の少なくとも何れか１つのセル３１から論理「ハイ」レベルの各均等化電圧信号，セル上限電圧信号，セル下限電圧信号が入力されると、論理「ハイ」レベルの各均等化電圧検出信号，上限電圧検出信号，下限電圧検出信号をバッテリ制御装置２４へ入力するようになっている。
【００１７】
バッテリ制御装置２４は、例えば車両１の走行時等の運転時において、基準電圧生成部３３および電圧比較部３４の起動を指示する制御信号を出力すると共に、車両１の停止時において、均等化処理の実行許可を指示する均等化実施信号を出力して、基準電圧生成部３３および電圧比較部３４を起動させる。
また、バッテリ制御装置２４は、例えば車両１の走行時等の作動時において、セル上限電圧ＯＲゲート４５から出力される上限電圧検出信号に応じて、モータ１２の回生作動等によるバッテリ１６の充電を規制すると共に、セル下限電圧ＯＲゲート４６から出力される下限電圧検出信号に応じて、モータ１２の駆動等によるバッテリ１６の放電を規制する制御信号をモータ制御装置１４へ入力する。
【００１８】
また、バッテリ制御装置２４は、例えば車両１の走行時等の運転時において、例えば電流積算法により、バッテリ１６の充電電流及び放電電流を所定期間毎に積算して積算充電量及び積算放電量を算出し、これらの積算充電量及び積算放電量を初期状態或いは充放電開始直前の残容量に加算又は減算することでバッテリ１６の残容量（ＳＯＣ：State Of Charge）を算出する。このとき、例えばバッテリ１６の温度によって変化する内部抵抗等に対する所定の補正処理や、バッテリ１６の端子間電圧（セル総電圧）に応じた所定の補正処理等を行う。
さらに、バッテリ制御装置２４は、例えば車両１の走行時等の運転時において、セル上限電圧ＯＲゲート４５から出力される上限電圧検出信号およびセル下限電圧ＯＲゲート４６から出力される下限電圧検出信号に応じて、例えばバッテリ１６のセル総電圧をセル３１，…，３１の接続数で除算して得たセル平均電圧Ｖａｖｅと、例えば予め記憶されている上限電圧Ｖｈｉおよび下限電圧Ｖｌｏとに基づき、セル電圧ばらつきＶｄｉｆを算出する。そして、セル電圧ばらつきＶｄｉｆが所定値を超える場合には、均等化処理の実行が必要であることを指示する均等化実施フラグのフラグ値に「１」を設定し、後述する残容量調整走行処理にて出力される制御信号等からなる残容量調整走行要求と共に、残容量調整走行処理の実行後における車両１の停止時でのバッテリ１６の残容量に対する目標値とされる残容量目標値Ｓｔａｒをモータ制御装置１４へ入力する。
【００１９】
また、バッテリ制御装置２４は、車両１の停止時において、均等化処理の実行許可を指示する均等化実施信号をフォトカプラ４１を介して均等化スイッチ３５のベースに入力し、均等化スイッチ３５をオン状態に設定する。
さらに、バッテリ制御装置２４は、車両１の停止時における均等化処理の実行以後において、均等化電圧ＯＲゲート４４から均等化電圧検出信号の出力が停止された場合には、基準電圧生成部３３および電圧比較部３４の作動停止を指示する制御信号を出力する。
このため、バッテリ制御装置２４には、例えば電圧検出器２１から出力されるセル総電圧の電圧値の検出信号と、電流検出器２２から出力されるバッテリ１６の充電電流または放電電流の電流値の検出信号と、バッテリ１６の温度を検出する温度検出器（図示略）から出力される温度の検出信号と、車両１の作動開始を指示するイグニッションスイッチ（図示略）から出力されるイグニッションオンの信号（ＩＧ−ＯＮ信号）とが入力されている。
【００２０】
例えば、図３に示す各セル３１，…，３１のセル電圧Ｖｃの最大値Ｖｃ（ｍａｘ）と、セル平均電圧Ｖａｖｅと、各セル３１，…，３１のセル電圧Ｖｃの最小値Ｖｃ（ｍｉｎ）との時間変化の一例のように、ＩＧ−ＯＮ信号が入力される時刻ｔ０以降において、後述する通常走行処理が実行され、セル電圧ばらつきＶｄｉｆが算出される。
ここで、例えばモータ１２の昇圧駆動等により、各セル電圧Ｖｃ（ｍａｘ），Ｖａｖｅ，Ｖｃ（ｍｉｎ）が増大傾向に変化し、最大値Ｖｃ（ｍａｘ）が上限電圧Ｖｈｉに到達する時刻ｔ１において、バッテリ制御装置２４は、電流検出器２２から入力される電流検出値が所定電流値以下である場合に、例えば下記数式（１）に示すように、例えばバッテリ１６のセル総電圧をセル３１，…，３１の接続数で除算して得たセル平均電圧Ｖａｖｅを上限電圧Ｖｈｉから減算して上限側電圧ばらつきＶｄｉｆ１を算出する。
このとき、セル上限電圧ＯＲゲート４５から上限電圧検出信号が出力されることで、バッテリ制御装置２４は、モータ１２によるバッテリ１６の充電を規制する。
【００２１】
【数１】

【００２２】
そして、時刻ｔ１以降において、例えばモータ１２の駆動等により、各セル電圧Ｖｃ（ｍａｘ），Ｖａｖｅ，Ｖｃ（ｍｉｎ）が減少傾向に変化し、最小値Ｖｃ（ｍｉｎ）が下限電圧Ｖｌｏに到達する時刻ｔ２において、バッテリ制御装置２４は、電流検出器２２から入力される電流検出値が所定電流値以下である場合に、例えば下記数式（２）に示すように、セル平均電圧Ｖａｖｅから下限電圧Ｖｌｏから減算して下限側電圧ばらつきＶｄｉｆ２を算出する。
このとき、セル下限電圧ＯＲゲート４６から下限電圧検出信号が出力されることで、バッテリ制御装置２４は、モータ１２によるバッテリ１６の放電を規制する。
【００２３】
【数２】

【００２４】
そして、バッテリ制御装置２４は、例えば下記数式（３）に示すように、上限側電圧ばらつきＶｄｉｆ１と下限側電圧ばらつきＶｄｉｆ２とを加算してセル電圧ばらつきＶｄｉｆを算出する。
【００２５】
【数３】

【００２６】
そして、時刻ｔ２以降において、バッテリ制御装置２４は、算出したセル電圧ばらつきＶｄｉｆが所定値を超えるか否かを判定する均等化実施判断の処理を実行し、セル電圧ばらつきＶｄｉｆが所定値を超える場合には、均等化実施フラグのフラグ値に「１」を設定し、後述する残容量調整走行処理を実行する。
なお、この残容量調整走行処理において、バッテリ制御装置２４は、例えば下記数式（４）に示すように、所定の均等化基準電圧Ｖｌｅｖに下限側電圧ばらつきＶｄｉｆ２を加算してセル平均電圧目標値Ｖｔａｒを算出し、例えば図４に示すようなセル開路電圧（つまり、負荷開放状態でのセル３１の端子間電圧）と残容量との関係を示す所定のマップ等に基づき、例えば適宜の残容量目標値下限Ｓｌｏおよび残容量目標値上限Ｓｈｉにより設定される所定の幅を有するようにして残容量目標値Ｓｔａｒを設定する。
そして、バッテリ制御装置２４は、後述する残容量調整走行処理により、バッテリ１６の残容量が残容量目標値Ｓｔａｒに収束するようにして、車両１の作動時に、モータ１２によるバッテリ１６の充電および放電を制御する。すなわち、バッテリ１６の残容量が残容量目標値Ｓｔａｒを上回っている場合には、モータ１２の回生出力を低減し、駆動出力を増大させる。一方、バッテリ１６の残容量が残容量目標値Ｓｔａｒを下回っている場合には、モータ１２の回生出力を増大させ、駆動出力を減少させる。
なお、下記数式（４）において、下限側電圧ばらつきＶｄｉｆ２が算出されていない場合には、下限側電圧ばらつきＶｄｉｆ２はゼロとされる。
【００２７】
【数４】

【００２８】
そして、ＩＧ−ＯＮ信号の入力が停止され（ＩＧ−ＯＦＦ）、車両１が停止状態とされる時刻ｔ３以降において、バッテリ制御装置２４は、バッテリ１６の残容量を残容量目標値Ｓｔａｒに収束させることで、セル平均電圧Ｖａｖｅをセル平均電圧目標値Ｖｔａｒと同等となるようにし、セル電圧Ｖｃの最小値Ｖｃ（ｍｉｎ）が所定の均等化基準電圧Ｖｌｅｖと同等となるように設定される。
この後、バッテリ制御装置２４は、セル電圧Ｖｃが均等化基準電圧Ｖｌｅｖを超えるセル３１に対してバイパス放電を実行する。
【００２９】
本実施の形態による組電池の残容量均等化装置１０は上記構成を備えており、次に、この組電池の残容量均等化装置１０の動作について添付図面を参照しながら説明する。
【００３０】
先ず、図５に示すステップＳ０１においては、車両１の作動開始を指示するイグニッションスイッチがオン状態に設定され、ＩＧ−ＯＮ信号が出力される。
次に、ステップＳ０２においては、ＩＧ−ＯＮ信号の入力が停止されるＩＧ−ＯＦＦ状態であるか否かを判定する。
この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、後述するステップＳ０８に進む。
一方、この判定結果が「ＮＯ」の場合には、ステップＳ０３に進む。
ステップＳ０３においては、均等化処理の実行が必要であることを指示する均等化実施フラグのフラグ値に「１」が設定されているか否かを判定する。
このステップＳ０３での判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、後述するステップＳ０７に進む。
一方、このステップＳ０３での判定結果が「ＮＯ」の場合には、ステップＳ０４に進む。
【００３１】
ステップＳ０４においては、後述する通常走行処理を実行する。
そして、ステップＳ０５においては、セル電圧ばらつきＶｄｉｆが所定値よりも大きいか否かを判定する。
この判定結果が「ＮＯ」の場合には、上述したステップＳ０２に戻る。
一方、この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ０６に進み、均等化実施フラグのフラグ値に「１」を設定して、上述したステップＳ０２に戻る。
また、ステップＳ０７においては、後述する残容量調整走行処理を実行して、上述したステップＳ０２に戻る。
【００３２】
一方、ステップＳ０８においては、均等化処理の実行が必要であることを指示する均等化実施フラグのフラグ値に「１」が設定されているか否かを判定する。
この判定結果が「ＮＯ」の場合には、一連の処理を終了する。
一方、この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ０９に進む。
ステップＳ０９においては、均等化処理として、セル電圧Ｖｃが均等化基準電圧Ｖｌｅｖを超えるセル３１に対してバイパス放電を実行する。
そして、ステップＳ１０においては、均等化処理の開始から所定時間以上経過したか否かを判定する。
このステップＳ１０での判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、過剰に均等化処理が継続されることでバッテリ１６のエネルギー損失が増大することを抑制するために、一連の処理を終了する。
一方、このステップＳ１０での判定結果が「ＮＯ」の場合には、ステップＳ１１に進む。
【００３３】
ステップＳ１１においては、バッテリ１６を構成する全てのセル３１，…，３１の各セル電圧Ｖｃが均等化基準電圧Ｖｌｅｖに到達したか否かを判定する。
この判定結果が「ＮＯ」の場合には、上述したステップＳ０９に戻る。
一方、この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、一連の処理を終了する。
【００３４】
以下に、上述したステップＳ０４にて実行される通常走行処理について説明する。
先ず、図６に示すステップＳ２１においては、例えばバッテリ１６のセル総電圧をセル３１，…，３１の接続数で除算してセル平均電圧Ｖａｖｅを算出する。
次に、ステップＳ２２においては、電流検出器２２から入力される電流検出値が所定電流値以下であるか否かを判定する。
この判定結果が「ＮＯ」の場合には、一連の処理を終了する。
一方、この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ２３に進む。
【００３５】
ステップＳ２３においては、セル上限電圧ＯＲゲート４５から上限電圧検出信号が出力されることで、複数のセル３１，…，３１の少なくとも何れか１つのセル３１のセル電圧Ｖｃが、上限電圧Ｖｈｉ以上となったか否かを判定する。
この判定結果が「ＮＯ」の場合には、後述するステップＳ２５に進む。
一方、この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ２４に進む。
ステップＳ２４においては、例えば上記数式（１）に示すように、セル平均電圧Ｖａｖｅを上限電圧Ｖｈｉから減算して上限側電圧ばらつきＶｄｉｆ１を算出する。
【００３６】
そして、ステップＳ２５においては、セル下限電圧ＯＲゲート４６から下限電圧検出信号が出力されることで、複数のセル３１，…，３１の少なくとも何れか１つのセル３１のセル電圧Ｖｃが、下限電圧Ｖｌｏ以下となったか否かを判定する。
この判定結果が「ＮＯ」の場合には、後述するステップＳ２７に進む。
一方、この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ２６に進む。
ステップＳ２６においては、例えば上記数式（２）に示すように、セル平均電圧Ｖａｖｅから下限電圧Ｖｌｏから減算して下限側電圧ばらつきＶｄｉｆ２を算出する。
そして、ステップＳ２７においては、例えば上記数式（３）に示すように、上限側電圧ばらつきＶｄｉｆ１と下限側電圧ばらつきＶｄｉｆ２とを加算してセル電圧ばらつきＶｄｉｆを算出し、一連の処理を終了する。
【００３７】
以下に、上述したステップＳ０７にて実行される残容量調整走行処理について説明する。
先ず、図７に示すステップＳ３１においては、例えば上記数式（４）に示すように、所定の均等化基準電圧Ｖｌｅｖに下限側電圧ばらつきＶｄｉｆ２を加算してセル平均電圧目標値Ｖｔａｒを算出する。
次に、ステップＳ３２においては、セル開路電圧（つまり、負荷開放状態でのセル３１の端子間電圧）と残容量との関係を示す所定のマップ等に基づき、例えば適宜の残容量目標値下限Ｓｌｏおよび残容量目標値上限Ｓｈｉにより設定される所定の幅を有するようにしてセル平均電圧目標値Ｖｔａｒに対応する残容量目標値Ｓｔａｒを設定する。
【００３８】
次に、ステップＳ３３においては、現時点でのバッテリ１６の残容量Ｓｎを、例えば上述した電流積算法等により算出した残容量から取得する。
次に、ステップＳ３４においては、残容量Ｓｎが残容量目標値上限Ｓｈｉよりも大きいか否かを判定する。
この判定結果が「ＮＯ」の場合には、後述するステップＳ３６に進む。
一方、この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ３５に進む。
ステップＳ３５においては、バッテリ１６の残容量が減少傾向に変化するようにモータ１２によるバッテリ１６の充電および放電を制御することで、バッテリ１６の残容量が残容量目標値Ｓｔａｒに収束するようにする。
【００３９】
次に、ステップＳ３６においては、残容量Ｓｎが残容量目標値下限Ｓｌｏよりも小さいか否かを判定する。
この判定結果が「ＮＯ」の場合には、一連の処理を終了する。
一方、この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ３７に進む。
ステップＳ３７においては、バッテリ１６の残容量が増大傾向に変化するようにモータ１２によるバッテリ１６の充電および放電を制御することで、バッテリ１６の残容量が残容量目標値Ｓｔａｒに収束するようにし、一連の処理を終了する。
【００４０】
例えば図４に示すように、車両１の運転時において、セル電圧Ｖｃの最小値Ｖｃ（ｍｉｎ）が所定の均等化基準電圧Ｖｌｅｖよりも低い状態で、残容量調整走行処理が実行される場合には、バッテリ１６の残容量が増大傾向に変化するように制御され、残容量目標値Ｓｔａｒに収束させられた後に、車両１の停止状態において実行される均等化処理によって、複数のセル３１，…，３１の各セル電圧Ｖｃが確実に均等化基準電圧Ｖｌｅｖに収束させられる。
また、車両１の運転時において、セル電圧Ｖｃの最小値Ｖｃ（ｍｉｎ）が所定の均等化基準電圧Ｖｌｅｖよりも大きい状態で、残容量調整走行処理が実行される場合には、この車両１の運転時において、バッテリ１６の残容量が減少傾向に変化するように制御され、残容量目標値Ｓｔａｒに収束させられた後に、車両１の停止状態において実行される均等化処理によって、各セル３１，…，３１が放電させられる。これにより、例えばセル電圧Ｖｃの最小値Ｖｃ（ｍｉｎ）が所定の均等化基準電圧Ｖｌｅｖよりも大きい状態から均等化処理によって放電が実行される場合に比べて、均等化処理において実行される放電に要する時間を短縮することができる。しかも、車両１の運転時における放電は車両１の運転に要するエネルギーとして消費されることから、均等化処理においてバイパス抵抗３７で消費される電力量を低減させ、車両１におけるエネルギー効率を向上させることができる。
【００４１】
上述したように、本実施の形態による組電池の残容量均等化装置１０によれば、例えば各セル３１毎に実際のセル電圧Ｖｃを検出する場合に比べて、装置が大型化することを抑制し、装置の構成に要する費用を削減することができることに加えて、バッテリ１６を構成する各セル３１，…，３１が過充電状態まで充電されてしまうことを防止して、各セル３１，…，３１の容量低下等の劣化が生じることを確実に防ぎつつ、車両１の停止状態における均等化処理によって各セル３１，…，３１のセル電圧Ｖｃを同等の電圧に確実に揃えることができる。
また、上限側電圧ばらつきＶｄｉｆ１および下限側電圧ばらつきＶｄｉｆ２の算出処理の実行に対して、バッテリ１６の充電電流または放電電流の電流値に基づく規制を設けたことで、各セル３１，…，３１のセル電圧Ｖｃにおいて内部抵抗による電圧上昇分の寄与が増大することで、セル電圧ばらつきＶｄｉｆの精度が低下してしまうことを防止することができ、均等化処理を適切に実行することができる。
【００４２】
なお、上述した本実施の形態においては、組電池の残容量均等化装置１０をハイブリッド車両に搭載するとしたが、これに限定されず、その他の車両に搭載してもよい。
また、上述した本実施の形態においては、セル３１をリチウムイオン電池としたが、これに限定されず、その他の二次電池であってもよい。
【００４３】
なお、上述した本実施の形態においては、均等化処理により全てのセル３１，…，３１の各セル電圧Ｖｃを均等化基準電圧Ｖｌｅｖに収束させるとしたが、これに限定されず、均等化処理において各セル電圧Ｖｃを収束させる際の目標電圧を、均等化基準電圧Ｖｌｅｖとは異なる値、例えば均等化基準電圧Ｖｌｅｖ以下の値等に設定してもよい。
【００４４】
なお、上述した本実施の形態においては、ステップＳ２７に示すように、上限側電圧ばらつきＶｄｉｆ１と下限側電圧ばらつきＶｄｉｆ２とに基づきセル電圧ばらつきＶｄｉｆを算出するとしたが、これに限定されず、例えば複数のセル３１，…，３１の各セル電圧Ｖｃが上限電圧Ｖｈｉ以上とならない場合や、各セル電圧Ｖｃが下限電圧Ｖｌｏ以下とならない場合等のように、上限側電圧ばらつきＶｄｉｆ１または下限側電圧ばらつきＶｄｉｆ２が算出されていない場合には、上限側電圧ばらつきＶｄｉｆ１または下限側電圧ばらつきＶｄｉｆ２の何れか一方に基づきセル電圧ばらつきＶｄｉｆを算出してもよい。
【００４５】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に記載の本発明の組電池の残容量均等化装置によれば、各セルが過充電状態まで充電されてしまうことを防止しつつ、放電手段の作動後に各セルの端子間電圧を同等の電圧に確実に揃えることができる。
さらに、請求項２に記載の本発明の組電池の残容量均等化装置によれば、放電手段の作動後に各セルの端子間電圧を目標電圧に確実に揃えることができる。
さらに、請求項３に記載の本発明の組電池の残容量均等化装置によれば、各セルの端子間電圧において内部抵抗による電圧上昇分の寄与が増大することで、電圧ばらつき検知手段の検知精度が低下してしまうことを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る組電池の残容量均等化装置を備えるハイブリッド車両の要部構成図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る組電池の残容量均等化装置の構成図である。
【図３】各セルのセル電圧Ｖｃの最大値Ｖｃ（ｍａｘ）と、セル平均電圧Ｖａｖｅと、各セルのセル電圧Ｖｃの最小値Ｖｃ（ｍｉｎ）との時間変化の一例を示すグラフ図である。
【図４】セル開路電圧と残容量との関係の一例を示すグラフ図である。
【図５】図２に示す組電池の残容量均等化装置の動作を示すフローチャートである。
【図６】図５に示す通常走行処理を示すフローチャートである。
【図７】図５に示す残容量調整走行処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０組電池の残容量均等化装置
１１内燃機関
１２モータ
１６バッテリ（組電池）
ステップＳ０７調整手段
ステップＳ０９〜ステップＳ１１放電手段
ステップＳ２１平均電圧算出手段
ステップＳ２２検知制御手段
ステップＳ２３上限検知手段
ステップＳ２５下限検知手段
ステップＳ２７電圧ばらつき検知手段
ステップＳ３２目標残容量設定手段[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a remaining capacity equalizing device for a battery pack mounted on a vehicle such as a hybrid vehicle.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, in an assembled battery in which a plurality of unit cells made of a secondary battery are connected, such as a voltage regulator for an assembled battery disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-101565, between terminals of each unit cell A detection means for detecting that the voltage exceeds the upper limit voltage, and a discharge means for discharging each unit cell whose inter-terminal voltage exceeds the predetermined upper limit voltage, the detection result of the detection means, and a plurality of unit cells Based on the average unit cell voltage of the cell group calculated by the voltage of the cell group, the average unit cell of the cell group when the variation in the inter-terminal voltage of each unit cell constituting the cell group exceeds a predetermined level Each unit cell is charged until the voltage exceeds the upper limit voltage by a predetermined voltage, and after this charging, it is discharged by the discharging means, thereby adjusting the voltage variation for adjusting the voltage across the terminals. Apparatus is known.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the assembled battery voltage regulator according to an example of the above-described prior art, each unit cell is charged until the average unit cell voltage exceeds the upper limit voltage by a predetermined voltage. The battery is charged to an overcharged state exceeding the upper limit voltage. In particular, in a unit cell composed of a lithium ion battery or the like, there is a possibility that deterioration such as a decrease in capacity occurs due to repeated overcharge.
Moreover, even when such charging is performed, if a predetermined voltage exceeding the upper limit voltage is not appropriately set, there is a possibility that a unit cell whose inter-terminal voltage is less than the upper limit voltage may be generated. Since no discharge is performed for such a unit cell, there is a possibility that the equalization process cannot be reliably performed.
The present invention has been made in view of the above circumstances, and while preventing deterioration of each cell, charging variation (variation of remaining capacity) between cells of an assembled battery in which a plurality of cells are connected is equalized. It is an object of the present invention to provide an apparatus for equalizing the remaining capacity of a battery pack that can be made into a battery.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems and achieve the object, the battery pack remaining capacity equalizing apparatus according to the first aspect of the present invention is mounted on a vehicle and has an assembled battery (for example, a plurality of cells connected). The battery 16) in the embodiment is an assembled battery remaining capacity equalizing device that equalizes the variation in charging between the cells, and the voltage between the terminals of each cell is a predetermined upper limit value (for example, the embodiment). Upper limit detection means (for example, step S23 in the embodiment) for detecting that it is equal to or higher than the upper limit voltage Vhi), and the voltage between the terminals of each cell is a predetermined lower limit value (for example, the lower limit voltage in the embodiment) Vlo) lower limit detection means (for example, step S25 in the embodiment) for detecting that it is equal to or less than the average voltage for calculating the average voltage of the plurality of cells (for example, the cell average voltage Vave in the embodiment) Calculation means (for example, , Step S21) in the embodiment, and the predetermined upper limit value and the average when the terminal voltage of each of the cells is detected to be equal to or higher than the predetermined upper limit value by the upper limit detecting means during vehicle operation. The difference from the average voltage calculated by the voltage calculation means (for example, the upper limit side voltage variation Vdif1 in the embodiment) and the voltage between terminals of any one of the cells by the lower limit detection means is less than or equal to a predetermined lower limit value. Based on the difference between the predetermined lower limit value and the average voltage (for example, lower limit side voltage variation Vdif2 in the embodiment) when it is detected that there is a variation in terminal voltage of the assembled battery (for example, implementation Voltage variation detection means (for example, step S27 in the embodiment) for detecting cell voltage variation Vdif) in the form, and the terminal of the assembled battery by the voltage variation detection means Adjustment means (for example, adjusting the remaining capacity of the assembled battery to a predetermined target remaining capacity when the vehicle is stopped (for example, a remaining capacity target value Star in the embodiment) when a variation exceeding a predetermined voltage level is detected. Step S07 in the embodiment, and each cell in which the voltage between terminals of each cell exceeds a predetermined equalization reference voltage (for example, equalization reference voltage Vlev in the embodiment) when the vehicle is stopped Discharge means (for example, step S09 to step S11 in the embodiment).
[0005]
According to the battery pack remaining capacity equalizing device having the above-described configuration, when a variation exceeding a predetermined level is detected by the voltage variation detecting unit during vehicle driving such as when the vehicle is running or during idling, the adjusting unit is, for example, The remaining capacity of the assembled battery is adjusted to a predetermined target remaining capacity when the vehicle is stopped by charging or discharging in each cell. The discharging means discharges each cell whose terminal voltage exceeds a predetermined equalization reference voltage when the vehicle is stopped, so that the terminal voltage of each cell becomes equal to a target voltage such as the equalization reference voltage. To. Here, the predetermined target remaining capacity with respect to the remaining capacity of the assembled battery is, for example, the remaining capacity such that the voltage between terminals of each cell is equal to or higher than the equalization reference voltage that is smaller than the predetermined upper limit value and larger than the predetermined lower limit value. By setting to, the voltage between terminals of each cell can be made equal to the same voltage after the operation of the discharging means, while preventing each cell from being charged to an overcharged state.
[0006]
Furthermore, the battery pack remaining capacity equalizing apparatus according to the second aspect of the present invention provides a target voltage (for example, an equalization reference voltage in the embodiment) with respect to a voltage between terminals of each cell after the operation of the discharging means. Vlev) and target remaining capacity setting means (for example, step S32 in the embodiment) for setting the predetermined target remaining capacity in accordance with variations in the inter-terminal voltage of the assembled battery. Yes.
[0007]
According to the battery pack remaining capacity equalizing apparatus configured as described above, the target remaining capacity setting means sets the predetermined target remaining capacity according to the target voltage with respect to the inter-terminal voltage of each cell and the variation in the inter-terminal voltage of the assembled battery. Set. That is, when the target remaining capacity setting means is adjusted by charging or discharging so that the remaining capacity of each cell becomes equal to the predetermined target remaining capacity by the adjusting means in consideration of variations in the voltage between terminals of the assembled battery. For example, the minimum value of the inter-terminal voltage of the plurality of cells is set to be equal to or higher than the target voltage. Thereby, the voltage between terminals of each cell can be made equal to the target voltage after the operation of the discharge means.
[0008]
Furthermore, the battery pack remaining capacity equalizing apparatus according to the third aspect of the present invention is configured so that the charging current or discharging current of the battery pack is less than or equal to a predetermined value (for example, the predetermined current value in the embodiment). Detection that permits the operation of the upper limit value detection means and the lower limit value detection means, and restricts the operation of the upper limit value detection means and the lower limit value detection means when the charging current or discharge current of the assembled battery is larger than a predetermined value. Control means (for example, step S22 in the embodiment) is provided.
[0009]
According to the battery pack remaining capacity equalizing apparatus having the above configuration, the detection control means permits and operates the upper limit value detection means and the lower limit value detection means according to the current value of the charge current or discharge current of the battery pack. By controlling the regulation, it is possible to prevent the detection accuracy of the voltage variation detecting means from being lowered by increasing the contribution of the voltage increase due to the internal resistance in the inter-terminal voltage of each cell.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an assembled battery remaining capacity equalizing apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
An assembled battery remaining capacity equalizing apparatus 10 (hereinafter simply referred to as a remaining capacity equalizing apparatus 10) according to the present embodiment is mounted on a vehicle such as an electric vehicle or a hybrid vehicle. As in the vehicle 1 shown in FIG. 1, in a hybrid vehicle that includes an internal combustion engine 11 and a motor 12 as drive sources and transmits at least the driving force of either the internal combustion engine 11 or the motor 12 to the drive wheels of the host vehicle, When the driving force is transmitted from the driving wheel side to the motor 12 side during the deceleration of 1, the motor 12 functions as a generator to generate a so-called regenerative braking force and recovers the kinetic energy of the vehicle body as electric energy. Furthermore, the motor 12 is driven as a generator by the output of the internal combustion engine 11 in accordance with the operating state of the vehicle 1 to generate power generation energy.
[0011]
Here, the operation of the internal combustion engine 11 is controlled by the engine control device 13, and the drive and regenerative operation of the motor 12 is performed by the power drive unit (PDU) 15 in response to a control command output from the motor control device 14.
The PDU 15 includes, for example, an inverter composed of a transistor switching element, and is connected to a high-voltage battery 16 that exchanges electric energy with the motor 12. For example, when the motor 12 is driven, the PDU 15 outputs from the motor control device 14. The DC power supplied from the battery 16 is converted into three-phase AC power based on the torque command to be supplied to the motor 12.
Further, a DC-DC converter 18 is connected to the battery 16 via a switch 17, and the DC-DC converter 18 is connected to the storage voltage of the battery 16 or the inverter of the PDU 15 when the motor 12 is regeneratively operated or boosted. The voltage between terminals is stepped down to charge the auxiliary battery 19.
[0012]
As shown in FIGS. 1 and 2, for example, the remaining capacity equalizing apparatus 10 according to the present embodiment includes a battery 16, a voltage detector 21 that detects a voltage between terminals of the battery 16 (cell total voltage), and a battery 16. A current detector 22 for detecting a charging current or a discharging current, a cell state equalizing circuit unit 23, and a battery control device 24 are provided.
For example, as shown in FIG. 2, the battery 16 is configured by connecting cells 31,..., 31 including a plurality of lithium ion batteries or the like in series.
[0013]
The cell state equalization circuit unit 23 includes a bypass circuit 32, a reference voltage generation unit 33, and a voltage comparison unit 34 connected in parallel between both terminals of each cell 31.
The bypass circuit 32 includes, for example, an equalization switch 35, a bypass switch 36, and a bypass resistor 37 that are sequentially connected in series. Each of the

switches

35 and 36 is a PNP transistor as a switching element. Yes.
In other words, the emitter of the equalization switch 35 is connected to the positive terminal of the corresponding cell 31, the collector of the equalization switch 35 is connected to the emitter of the bypass switch 36, and the collector of the bypass switch 36 corresponds via the bypass resistor 37. Connected to the negative electrode side terminal of the cell 31.
[0014]
The equalization switch 35 is controlled to be turned on / off in accordance with the equalization execution signal output from the battery control device 24, and the equalization execution signal for instructing the execution of the equalization process is passed through the photocoupler 41. Are input to the base of the equalization switch 35. For example, the equalization switch 35 is turned off when the vehicle 1 is in operation, and is set to the on state when the equalization execution signal is instructed by the equalization execution signal when the vehicle 1 is stopped.
In addition, an equalization execution signal output from the battery control device 24 and, for example, a control signal instructing activation of the reference voltage generation unit 33 and the voltage comparison unit 34 are input to the reference voltage generation unit 33 via the photocoupler 42. The reference voltage generation unit 33 generates a predetermined equalization reference voltage Vlev, an upper limit voltage Vhi, and a lower limit voltage Vlo according to the equalization execution signal and control signal input from the battery control device 24, and the voltage comparison unit 34.
[0015]
The voltage comparison unit 34 is configured to include, for example, a comparator, and compares the input equalization reference voltage Vlev with the inter-terminal voltage (cell voltage) Vc of the cell 31 and bypasses a signal corresponding to the comparison result. The voltage is input to the equalized voltage OR gate 44 through the base of the switch 36 and the photocoupler 43.
For example, when the cell voltage Vc exceeds the equalization reference voltage Vlev, a logic “high” level on signal for setting the bypass switch 36 to the on state is input to the base of the bypass switch 36, and the logic “high” ”Level equalization voltage signal is input to the equalization voltage OR gate 44 via the photocoupler 43. On the other hand, when the cell voltage Vc is equal to or lower than the equalization reference voltage Vlev, a logic “low” level off signal for setting the bypass switch 36 to an off state is input to the base of the bypass switch 36.
Thereby, for example, the equalization switch 35 is set to the on state according to the equalization execution signal output from the battery control device 24, and further, the bypass switch 36 is set to the on state according to the signal output from the voltage comparison unit 34. The corresponding cell 31 is discharged through the bypass resistor 37 (bypass discharge).
[0016]
The voltage comparison unit 34 compares the upper limit voltage Vhi and the lower limit voltage Vlo input from the reference voltage generation unit 33 with the cell voltage Vc. For example, when the cell voltage Vc becomes equal to or higher than the upper limit voltage Vhi. The cell upper limit voltage signal of logic “high” level is input to the cell upper limit voltage OR gate 45 via the photocoupler 43. On the other hand, when the cell voltage Vc becomes equal to or lower than the lower limit voltage Vlo, a cell lower limit voltage signal having a logic “high” level is input to the cell lower limit voltage OR gate 46 via the photocoupler 43.
Each OR

gate

44, 45, 46 receives a logical “high” level equalization voltage signal, cell upper limit voltage signal, and cell lower limit voltage signal from at least one of the plurality of cells 31,. Then, the equalized voltage detection signal, the upper limit voltage detection signal, and the lower limit voltage detection signal of the logic “high” level are input to the battery control device 24.
[0017]
The battery control device 24 outputs a control signal instructing activation of the reference voltage generation unit 33 and the voltage comparison unit 34, for example, during driving such as when the vehicle 1 is traveling, and is equalized when the vehicle 1 is stopped. An equalization execution signal for instructing the execution permission is output, and the reference voltage generation unit 33 and the voltage comparison unit 34 are activated.
Further, the battery control device 24 charges the battery 16 by the regenerative operation of the motor 12 according to the upper limit voltage detection signal output from the cell upper limit voltage OR gate 45 when the vehicle 1 is in operation, for example, during travel. A control signal that restricts discharge of the battery 16 due to driving of the motor 12 or the like is input to the motor control device 14 in accordance with the lower limit voltage detection signal output from the cell lower limit voltage OR gate 46.
[0018]
Further, the battery control device 24 integrates the charging current and discharging current of the battery 16 every predetermined period, for example, by a current integration method, for example, during driving such as when the vehicle 1 is running, and the integrated charging amount and integrated discharging amount are obtained. The remaining capacity (SOC: State Of Charge) of the battery 16 is calculated by calculating and adding or subtracting these accumulated charge amount and accumulated discharge amount to the initial state or the remaining capacity immediately before the start of charging / discharging. At this time, for example, a predetermined correction process for an internal resistance or the like that changes depending on the temperature of the battery 16, a predetermined correction process according to the voltage between the terminals of the battery 16 (cell total voltage), or the like is performed.
Furthermore, the battery control device 24 converts the upper limit voltage detection signal output from the cell upper limit voltage OR gate 45 and the lower limit voltage detection signal output from the cell lower limit voltage OR gate 46 during driving such as when the vehicle 1 is running, for example. Accordingly, for example, based on the cell average voltage Vave obtained by dividing the total cell voltage of the battery 16 by the number of connected cells 31,..., 31, and the upper limit voltage Vhi and the lower limit voltage Vlo stored in advance, for example, The voltage variation Vdif is calculated. When the cell voltage variation Vdif exceeds a predetermined value, “1” is set to the flag value of the equalization execution flag that indicates that the equalization process needs to be executed, and the remaining capacity adjustment running process described later is performed. A remaining capacity target value Star, which is a target value for the remaining capacity of the battery 16 when the vehicle 1 is stopped after the remaining capacity adjustment traveling process is executed, together with a remaining capacity adjustment traveling request including a control signal or the like output at Input to the motor control device 14.
[0019]
Further, when the vehicle 1 is stopped, the battery control device 24 inputs an equalization execution signal instructing permission to execute the equalization process to the base of the equalization switch 35 via the photocoupler 41, and the equalization switch 35 is turned on. Set to the on state.
Further, when the output of the equalization voltage detection signal from the equalization voltage OR gate 44 is stopped after the execution of the equalization process when the vehicle 1 is stopped, the battery control device 24 and the reference voltage generation unit 33 and A control signal instructing to stop the operation of the voltage comparison unit 34 is output.
For this reason, the battery control device 24 includes, for example, a detection signal of the voltage value of the total cell voltage output from the voltage detector 21 and the current value of the charging current or discharging current of the battery 16 output from the current detector 22. A detection signal, a temperature detection signal output from a temperature detector (not shown) that detects the temperature of the battery 16, and an ignition-on signal output from an ignition switch (not shown) that instructs the vehicle 1 to start operating. (IG-ON signal) is input.
[0020]
For example, the maximum value Vc (max) of the cell voltage Vc of each cell 31,..., 31 shown in FIG. 3, the cell average voltage Vave, and the minimum value Vc (min) of the cell voltage Vc of each cell 31,. As an example of the time change, the normal running process described later is executed after the time t0 when the IG-ON signal is input, and the cell voltage variation Vdif is calculated.
Here, for example, at the time t1 when the cell voltages Vc (max), Vave, Vc (min) change in an increasing tendency and the maximum value Vc (max) reaches the upper limit voltage Vhi due to the boost drive of the motor 12 or the like. When the current detection value input from the current detector 22 is equal to or less than a predetermined current value, the battery control device 24, for example, sets the total cell voltage of the battery 16 to the cells 31,. , 31 is calculated by subtracting the cell average voltage Vave obtained by dividing by the number of connections of 31 from the upper limit voltage Vhi.
At this time, when the upper limit voltage detection signal is output from the cell upper limit voltage OR gate 45, the battery control device 24 regulates the charging of the battery 16 by the motor 12.
[0021]
[Expression 1]

[0022]
Then, after time t1, for example, by driving the motor 12, the cell voltages Vc (max), Vave, Vc (min) change in a decreasing tendency, and the time when the minimum value Vc (min) reaches the lower limit voltage Vlo. At t2, when the current detection value input from the current detector 22 is equal to or lower than the predetermined current value, the battery control device 24 determines from the cell average voltage Vave to the lower limit voltage Vlo, for example, as shown in the following formula (2). The lower limit voltage variation Vdif2 is calculated by subtraction.
At this time, the battery control device 24 regulates the discharge of the battery 16 by the motor 12 by outputting a lower limit voltage detection signal from the cell lower limit voltage OR gate 46.
[0023]
[Expression 2]

[0024]
Then, the battery control device 24 calculates the cell voltage variation Vdif by adding the upper limit side voltage variation Vdif1 and the lower limit side voltage variation Vdif2, for example, as shown in the following mathematical formula (3).
[0025]
[Equation 3]

[0026]
Then, after time t2, the battery control device 24 executes an equalization execution determination process for determining whether or not the calculated cell voltage variation Vdif exceeds a predetermined value, and the cell voltage variation Vdif exceeds the predetermined value. In this case, “1” is set to the flag value of the equalization execution flag, and the remaining capacity adjustment traveling process described later is executed.
In this remaining capacity adjustment running process, the battery control device 24 adds the lower limit side voltage variation Vdif2 to the predetermined equalization reference voltage Vlev, for example, as shown in the following mathematical formula (4), and the cell average voltage target value Vtar. For example, based on a predetermined map indicating the relationship between the cell open circuit voltage (that is, the voltage between the terminals of the cell 31 in the open load state) and the remaining capacity as shown in FIG. The remaining capacity target value Star is set so as to have a predetermined width set by the value lower limit Slo and the remaining capacity target value upper limit Shi.
Then, the battery control device 24 charges and discharges the battery 16 by the motor 12 during operation of the vehicle 1 so that the remaining capacity of the battery 16 converges to the remaining capacity target value Star by a remaining capacity adjustment running process described later. To control. That is, when the remaining capacity of the battery 16 exceeds the remaining capacity target value Star, the regenerative output of the motor 12 is reduced and the drive output is increased. On the other hand, when the remaining capacity of the battery 16 is lower than the remaining capacity target value Star, the regenerative output of the motor 12 is increased and the drive output is decreased.
In the following formula (4), when the lower limit side voltage variation Vdif2 is not calculated, the lower limit side voltage variation Vdif2 is set to zero.
[0027]
[Expression 4]

[0028]
Then, after time t3 when the input of the IG-ON signal is stopped (IG-OFF) and the vehicle 1 is stopped, the battery control device 24 converges the remaining capacity of the battery 16 to the remaining capacity target value Star. Thus, the cell average voltage Vave is set to be equal to the cell average voltage target value Vtar, and the minimum value Vc (min) of the cell voltage Vc is set to be equal to the predetermined equalization reference voltage Vlev.
Thereafter, the battery control device 24 performs bypass discharge on the cells 31 in which the cell voltage Vc exceeds the equalization reference voltage Vlev.
[0029]
The battery pack remaining capacity equalizing apparatus 10 according to the present embodiment has the above-described configuration. Next, the operation of the battery pack remaining capacity equalizing apparatus 10 will be described with reference to the accompanying drawings.
[0030]
First, in step S01 shown in FIG. 5, the ignition switch for instructing the start of operation of the vehicle 1 is set to an on state, and an IG-ON signal is output.
Next, in step S02, it is determined whether or not it is in an IG-OFF state where input of the IG-ON signal is stopped.
If this determination is “YES”, the flow proceeds to step S 08 described later.
On the other hand, if this determination is “NO”, the flow proceeds to step S 03.
In step S03, it is determined whether or not “1” is set in the flag value of the equalization execution flag that indicates that the equalization process needs to be executed.
If the determination result in this step S03 is “YES”, the process proceeds to step S07 described later.
On the other hand, if the determination result in this step S03 is “NO”, the process proceeds to step S04.
[0031]
In step S04, a normal running process described later is executed.
In step S05, it is determined whether or not the cell voltage variation Vdif is larger than a predetermined value.
If this determination is “NO”, the flow returns to step S 02 described above.
On the other hand, if this determination is “YES”, the flow proceeds to step S 06, “1” is set to the flag value of the equalization execution flag, and the flow returns to step S 02 described above.
Moreover, in step S07, the remaining capacity adjustment travel process mentioned later is performed and it returns to step S02 mentioned above.
[0032]
On the other hand, in step S08, it is determined whether or not “1” is set in the flag value of the equalization execution flag that indicates that the equalization process needs to be executed.
When the determination result is “NO”, the series of processes is terminated.
On the other hand, if this determination is “YES”, the flow proceeds to step S 09.
In step S09, as an equalization process, bypass discharge is performed on the cells 31 in which the cell voltage Vc exceeds the equalization reference voltage Vlev.
In step S10, it is determined whether or not a predetermined time has elapsed since the start of the equalization process.
When the determination result in step S10 is “YES”, the series of processes is terminated in order to suppress an increase in the energy loss of the battery 16 due to the excessive equalization process being continued.
On the other hand, if the determination result in this step S10 is “NO”, the process proceeds to step S11.
[0033]
In step S11, it is determined whether or not each cell voltage Vc of all the cells 31,..., 31 constituting the battery 16 has reached the equalization reference voltage Vlev.
If this determination is “NO”, the flow returns to step S 09 described above.
On the other hand, if the determination result is “YES”, the series of processing ends.
[0034]
Below, the normal travel process performed in step S04 mentioned above is demonstrated.
First, in step S21 shown in FIG. 6, for example, the cell average voltage Vave is calculated by dividing the total cell voltage of the battery 16 by the number of connected cells 31,.
Next, in step S22, it is determined whether or not the current detection value input from the current detector 22 is equal to or less than a predetermined current value.
When the determination result is “NO”, the series of processes is terminated.
On the other hand, if this determination is “YES”, the flow proceeds to step S23.
[0035]
In step S23, when the upper limit voltage detection signal is output from the cell upper limit voltage OR gate 45, the cell voltage Vc of at least one of the plurality of cells 31, ..., 31 is equal to or higher than the upper limit voltage Vhi. It is determined whether or not.
If this determination is “NO”, the flow proceeds to step S 25 described later.
On the other hand, if this determination is “YES”, the flow proceeds to step S24.
In step S24, for example, as shown in the above formula (1), the cell average voltage Vave is subtracted from the upper limit voltage Vhi to calculate the upper limit side voltage variation Vdif1.
[0036]
In step S25, the lower limit voltage detection signal is output from the cell lower limit voltage OR gate 46, so that the cell voltage Vc of at least one cell 31 of the plurality of cells 31,. It is determined whether or not:
If this determination is “NO”, the flow proceeds to step S 27 described later.
On the other hand, if the determination is “YES”, the flow proceeds to step S26.
In step S26, for example, as shown in Equation (2) above, the lower limit voltage variation Vdif2 is calculated by subtracting from the lower limit voltage Vlo from the cell average voltage Vave.
In step S27, for example, as shown in the above equation (3), the cell voltage variation Vdif is calculated by adding the upper limit side voltage variation Vdif1 and the lower limit side voltage variation Vdif2, and the series of processing ends.
[0037]
Hereinafter, the remaining capacity adjustment traveling process executed in step S07 described above will be described.
First, in step S31 shown in FIG. 7, the cell average voltage target value Vtar is calculated by adding the lower limit side voltage variation Vdif2 to the predetermined equalization reference voltage Vlev, for example, as shown in the equation (4).
Next, in step S32, for example, an appropriate remaining capacity target value lower limit Slo based on a predetermined map or the like indicating the relationship between the cell open circuit voltage (that is, the voltage between the terminals of the cell 31 in an open load state) and the remaining capacity. The remaining capacity target value Star corresponding to the cell average voltage target value Vtar is set so as to have a predetermined width set by the remaining capacity target value upper limit Shi.
[0038]
Next, in step S33, the remaining capacity Sn of the battery 16 at the present time is acquired from the remaining capacity calculated by, for example, the current integration method described above.
Next, in step S34, it is determined whether or not the remaining capacity Sn is larger than the remaining capacity target value upper limit Shi.
If this determination is “NO”, the flow proceeds to step S 36 described later.
On the other hand, if the determination is “YES”, the flow proceeds to step S35.
In step S35, the remaining capacity of the battery 16 is converged to the remaining capacity target value Star by controlling the charging and discharging of the battery 16 by the motor 12 so that the remaining capacity of the battery 16 changes in a decreasing tendency. .
[0039]
Next, in step S36, it is determined whether or not the remaining capacity Sn is smaller than the remaining capacity target value lower limit Slo.
When the determination result is “NO”, the series of processes is terminated.
On the other hand, if this determination is “YES”, the flow proceeds to step S 37.
In step S37, the remaining capacity of the battery 16 is converged to the remaining capacity target value Star by controlling the charging and discharging of the battery 16 by the motor 12 so that the remaining capacity of the battery 16 changes to increase. A series of processing ends.
[0040]
For example, as shown in FIG. 4, when the remaining capacity adjustment traveling process is executed in a state where the minimum value Vc (min) of the cell voltage Vc is lower than a predetermined equalization reference voltage Vlev during the operation of the vehicle 1. Are controlled so as to change the remaining capacity of the battery 16 in an increasing tendency, and after being converged to the remaining capacity target value Star, the plurality of cells 31,... , 31 are reliably converged to the equalization reference voltage Vlev.
Further, when the remaining capacity adjustment traveling process is executed in a state where the minimum value Vc (min) of the cell voltage Vc is larger than the predetermined equalization reference voltage Vlev during the operation of the vehicle 1, During the operation, the remaining capacity of the battery 16 is controlled so as to change to a decreasing tendency, and after being converged to the remaining capacity target value Star, each cell 31, ..., 31 are discharged. Thereby, for example, compared to a case where discharge is performed by the equalization process from a state where the minimum value Vc (min) of the cell voltage Vc is larger than a predetermined equalization reference voltage Vlev, the discharge executed in the equalization process is reduced. The time required can be shortened. In addition, since the discharge during driving of the vehicle 1 is consumed as energy required for driving the vehicle 1, the amount of power consumed by the bypass resistor 37 in the equalization process is reduced, and the energy efficiency in the vehicle 1 is improved. Can do.
[0041]
As described above, according to the battery pack remaining capacity equalizing apparatus 10 according to the present embodiment, it is possible to prevent the apparatus from becoming large compared to the case where, for example, the actual cell voltage Vc is detected for each cell 31. In addition to reducing the cost required for the configuration of the device, each cell 31,..., 31 constituting the battery 16 is prevented from being charged to an overcharged state, and each cell 31,. , 31 can be reliably prevented from being deteriorated, and the cell voltages Vc of the cells 31,...
Further, by providing a restriction based on the current value of the charging current or discharging current of the battery 16 for the execution of the calculation processing of the upper limit side voltage variation Vdif1 and the lower limit side voltage variation Vdif2, each cell 31,. By increasing the contribution of the voltage increase due to the internal resistance in the cell voltage Vc, it is possible to prevent the accuracy of the cell voltage variation Vdif from being lowered, and the equalization process can be performed appropriately.
[0042]
In the present embodiment described above, the battery pack remaining capacity equalizing device 10 is mounted on a hybrid vehicle. However, the present invention is not limited to this and may be mounted on another vehicle.
Moreover, in this Embodiment mentioned above, although the cell 31 was made into the lithium ion battery, it is not limited to this, Other secondary batteries may be sufficient.
[0043]
In the above-described embodiment, the cell voltages Vc of all the cells 31,..., 31 are converged to the equalization reference voltage Vlev by the equalization process. The target voltage for converging each cell voltage Vc may be set to a value different from the equalization reference voltage Vlev, for example, a value equal to or less than the equalization reference voltage Vlev.
[0044]
In the present embodiment described above, as shown in step S27, the cell voltage variation Vdif is calculated based on the upper limit side voltage variation Vdif1 and the lower limit side voltage variation Vdif2. However, the present invention is not limited to this. The cell voltage Vc of the cells 31,..., 31 is not equal to or higher than the upper limit voltage Vhi, or the cell voltage Vc is not equal to or lower than the lower limit voltage Vlo. Is not calculated, the cell voltage variation Vdif may be calculated based on either the upper limit side voltage variation Vdif1 or the lower limit side voltage variation Vdif2.
[0045]
【The invention's effect】
As described above, according to the battery pack remaining capacity equalizing device of the present invention described in claim 1, each cell is prevented from being charged to an overcharged state, and each cell is discharged after the discharge means is operated. The voltage between the terminals of the cell can be surely made equal.
Furthermore, according to the remaining capacity equalizing apparatus for an assembled battery of the present invention described in claim 2, it is possible to reliably align the voltage between terminals of each cell to the target voltage after the operation of the discharging means.
Furthermore, according to the battery pack remaining capacity equalizing apparatus of the third aspect of the present invention, the contribution of the voltage increase due to the internal resistance increases in the inter-terminal voltage of each cell, so that the voltage variation detecting means detects It can prevent that accuracy falls.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a main part configuration diagram of a hybrid vehicle including an assembled battery remaining capacity equalizing apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a configuration diagram of an assembled battery remaining capacity equalizing apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a graph showing an example of a time change of a maximum value Vc (max) of a cell voltage Vc of each cell, a cell average voltage Vave, and a minimum value Vc (min) of the cell voltage Vc of each cell; .
FIG. 4 is a graph showing an example of a relationship between a cell open circuit voltage and a remaining capacity.
FIG. 5 is a flowchart showing an operation of the battery pack remaining capacity equalizing apparatus shown in FIG. 2;
6 is a flowchart showing normal running processing shown in FIG. 5. FIG.
7 is a flowchart showing a remaining capacity adjustment running process shown in FIG. 5. FIG.
[Explanation of symbols]
10 Battery remaining capacity equalization device
11 Internal combustion engine
12 Motor
16 Battery (battery)
Step S07 adjustment means
Steps S09 to S11 Discharge means
Step S21 Average voltage calculation means
Step S22 Detection control means
Step S23: Upper limit detection means
Step S25 Lower limit detection means
Step S27 Voltage variation detection means
Step S32: Target remaining capacity setting means

Claims

A battery pack remaining capacity equalizing device for equalizing charging variation between the cells of a battery pack mounted on a vehicle and connected to a plurality of cells,
Upper limit detection means for detecting that the voltage between terminals of each cell is equal to or higher than a predetermined upper limit;
A lower limit detecting means for detecting that the voltage between the terminals of each of the cells is equal to or lower than a predetermined lower limit;
Average voltage calculating means for calculating an average voltage of the plurality of cells;
When driving the vehicle,
The difference between the predetermined upper limit value and the average voltage calculated by the average voltage calculation means when the terminal voltage of any one of the cells is detected to be equal to or higher than a predetermined upper limit value by the upper limit detection means, Based on the difference between the predetermined lower limit value and the average voltage when the terminal voltage of each of the cells is detected to be equal to or lower than a predetermined lower limit value by the lower limit detection means, the voltage between the terminals of the assembled battery Voltage variation detection means for detecting the variation of
Adjusting means for adjusting the remaining capacity of the assembled battery to a predetermined target remaining capacity when the vehicle is stopped when a variation exceeding a predetermined level of the voltage between the terminals of the assembled battery is detected by the voltage variation detecting means;
A battery pack remaining capacity equalizing apparatus comprising: discharging means for discharging each of the cells whose terminal voltage exceeds a predetermined equalization reference voltage when the vehicle is stopped.

A target remaining capacity setting unit configured to set the predetermined target remaining capacity according to a target voltage with respect to a voltage between terminals of each cell after the operation of the discharging unit and a variation in a voltage between terminals of the assembled battery; The remaining capacity equalizing device for an assembled battery according to claim 1, wherein the remaining capacity is equalized.

When the charging current or discharging current of the assembled battery is less than or equal to a predetermined value, the upper limit value detecting means and the lower limit detecting means are permitted to operate, and when the charging current or discharging current of the assembled battery is larger than a predetermined value 3. The battery pack remaining capacity equalization apparatus according to claim 1, further comprising detection control means for restricting the operation of the upper limit value detection means and the lower limit value detection means.