JP4207984B2 - Charging system and control method thereof - Google Patents
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Description
本発明は、電池システムに搭載された電池に充電器を接続し、充電器から電池に充電電力を供給して電池を充電する充電システム及びその制御方法に関する。 The present invention relates to a charging system in which a charger is connected to a battery mounted on a battery system, charging power is supplied from the charger to the battery, and the battery is charged.
電池を搭載した電池システムとしては、例えば、電気自動車やハイブリッド車がある。また、鉄道車両においても電池を搭載したものがある。さらには、据置型電池システム、例えば、電池を使った無停電電源システムもある。このような電池システムの電池を充電するには充電器から充電することになる。現状においては、充電器としては電力変換器を用いて交流電力を直流電力に変換し、電池の充電特性に合わせて、充電器側で電力変換器の出力である直流電力を調整し電池への充電電力を得るようにしている。 Examples of a battery system equipped with a battery include an electric vehicle and a hybrid vehicle. Some railcars are equipped with batteries. There is also a stationary battery system, for example, an uninterruptible power supply system using a battery. To charge the battery of such a battery system, the battery is charged from a charger. At present, the charger converts the AC power into DC power using a power converter, and adjusts the DC power, which is the output of the power converter, on the charger side according to the charging characteristics of the battery. I try to get charging power.
図4は、従来の充電システムの構成図である。電池システム11は電池12と電池情報送信部13とを有し、電池12には電源線14aが接続され、電池情報送信部13には通信線15aが接続されている。電源線14a及び通信線15aは一つのケーブル16aにまとめられて外部に引き出され端部にコネクタ17aが設けられている。電池情報送信部13は電池12の種類や電池12の端子電圧等の電池情報を送信するものである。
FIG. 4 is a configuration diagram of a conventional charging system. The
一方、充電器18は、電池システム11の電池12を充電するための電力を供給するための電源部19と、電源部19からの出力電力を示す電気量を検出する電気量検出器29と、電池システム11に搭載された各種電池12に対応して予め定められた複数個の充電パターンを記憶するメモリ21と、メモリ21に記憶された充電パターンに基づいて充電の基準値を発生する基準値発生回路26と、電気量検出器29で検出された電気量が基準値発生回路26で発生した充電の基準値になるように電源部19からの出力電力を制御する制御装置20とを有している。
On the other hand, the
さらに、電源部19は交流電源22の交流電力を直流電力に変換する電力変換器23と、制御装置20からの指令に基づいて電力変換器23のゲートをオンオフ制御するゲート制御回路24とを有し、電気量検出器29は電源部19の電力変換器23の端子電圧を検出する電圧変成器PT及び電力変換器23の端子電流を検出する電流変成器CTを有している。
Furthermore, the
そして、電力変換器23には電源線14bが接続され、制御装置20には通信線15bが接続されている。電源線14b及び通信線15bは一つのケーブル16bにまとめられて外部に引き出され端部にコネクタ17bが設けられている。
A
電池システム11の電池12を充電するには、電池システム11のケーブル16aのコネクタ17aと充電器18のケーブル16bのコネクタ17bとを接続する。これにより、電池システム11の電源線14a及び通信線15aが充電器18の電源線14b及び通信線15bにそれぞれ接続される。この状態で充電器18の基準値発生回路26は、電池システム11の電池情報送信部13から電池システム11の電池12の種類や電池12の端子電圧等の情報を入力し、また、入力した電池12の種類に対応する充電パターンをメモリ21から読み出し、電気量検出器29で検出された電源部19の電気量に基づいて充電の基準値を発生する。
In order to charge the
制御装置20は電気量検出器29で検出された電源部19の電気量を監視しながら電源部19の出力電力を制御する。すなわち、制御装置20は基準値発生回路26からの充電の基準値に基づいて電池システム11の電池12の種類に対応した充電パターンに従って、電力変換器23から電池12に電力を供給できるようにゲート制御回路24を制御する。
The
ここで、電気量検出器29は、電力変換器23の端子電圧を検出する電圧変成器PT及び電力変換器29の端子電流を検出する電流変成器CTを有したものを示しているが、制御装置20や基準値発生回路26が電池システム11の電池12を充電する際に必要とする電気量が電圧及び電流のいずれか一方である場合には、電圧及び電流のうちの必要とするいずれか一方を入力し、電圧及び電流を必要とする場合には電圧及び電流の双方を入力することになる。
Here, the
このように、従来の充電システムでは、充電器18に電池システム11が接続されたときは、充電器18は電池システム11に搭載された電池12の種類や電圧等の電池情報を入力し、その電池情報に適した充電パターンをメモリ21から抽出して、その充電パターンに従って電池システム11の電池12を充電するようにしている。
Thus, in the conventional charging system, when the
ここで、バッテリ駆動機器および充電器に対してバッテリからその種類や現在の使用条件に関する情報を供給することにより、バッテリ駆動機器が適切にバッテリの残量表示や終止制御または充電を行うことができるようにしたものがある(例えば、特許文献1参照)。
しかし、従来の充電システムでは、充電器18側で電池システム11に搭載された電池12の種類や電圧等の電池情報を判断し、その電池情報に適した充電パターンに従って電池システム11の電池12を充電するようにしているので、充電器18側で電池12の種類に応じた充電パターンを予め記憶しておかなければならない。従って、新たな電池12が登場する度に、充電器18側でその電池12に対応する充電パターンを用意しなければならない。特に移動体の場合は電池システム11の電池12を充電する充電器18は、現在のガソリンスタンドに当たる箇所に設置されることから、新たな電池12が登場する度に、すべての充電器18に対して一斉に新たな充電パターンを用意することは事実上困難である。新たな充電パターンを用意できなかった場合には、その新たな電池12に対して充電ができない場合が発生したり、充電できたとしてもその電池特性に適した充電パターンでの充電はできないので、電池の寿命に悪影響を与えることがある。
However, in the conventional charging system, battery information such as the type and voltage of the
また、同じ種類の電池12であっても経年変化や使用年数によって充電特性が変化するので、充電パターンを固定せずに充電パターンを変更した方が電池寿命にとっては好ましいことがある。特許文献1のものでは、バッテリの種類や現在の使用条件に関する情報をも考慮に入れて充電を行うものであるが、バッテリの種類や現在の使用条件に関する情報は充電器側で判断して、そのバッテリの特性に適した充電制御を行うものであるので、充電器側でバッテリに適した充電パターン等を予め記憶しておく必要がある。
In addition, even with the same type of
本発明の目的は、電池システムに搭載された電池の種類によらずその電池の充電特性に従って充電器から充電することができる充電システム及びその制御方法を提供することである。 An object of the present invention is to provide a charging system that can be charged from a charger according to the charging characteristics of the battery regardless of the type of battery mounted in the battery system, and a control method thereof.
請求項1の発明に係わる充電システムは、電池システムに搭載された電池に充電器を接続し、前記充電器から前記電池に充電電力を供給して前記電池を充電する充電システムにおいて、前記電池システムは、前記電池の蓄電量を示す電気量を検出する電気量検出器と、前記電池の種類に応じて予め定められた充電パターンを記憶したメモリと、前記電池の寿命に関連する電池状態情報を蓄積する電池状態情報蓄積部と、前記電気量検出器で時々刻々検出される電気量及び前記メモリに記憶された充電パターンに基づき前記電池状態情報蓄積部に蓄積された電池状態情報を加味して充電の基準値を発生する基準値発生回路とを有し、前記充電器は、前記電池を充電するための電力を供給する電源部と、前記基準値発生回路からの基準値に基づき前記電源部から供給する充電電力を制御する制御装置とを備え、前記制御装置は、前記電池システムの基準値発生回路からの充電の基準値による制御ができないときは、前記充電器の性能を前記基準値発生回路に送信し、前記基準値発生回路は前記充電器の性能を考慮して、再度、充電の基準値を演算し出力することを特徴とする。
A charging system according to the invention of
請求項2の発明に係わる充電システムは、請求項1に記載の発明において、前記電池システムは、移動体に搭載されることを特徴とする。 A charging system according to a second aspect of the invention is characterized in that, in the first aspect of the invention, the battery system is mounted on a moving body.
請求項3の発明に係わる充電システムの制御方法は、電池システムに搭載された電池に充電器を接続し、前記充電器から前記電池に充電電力を供給して前記電池を充電する充電システムの制御方法において、前記電池システム側で、前記電池の蓄電量を示す電気量を検出し、前記電気量、前記電池の種類に応じて予め定められた充電パターン及び前記電池の寿命に関連する電池状態情報に基づいて充電の基準値を発生し、前記充電器から前記充電器の性能が送信されてきたときは、再度、充電の基準値を演算し、充電の基準値を前記充電器に送信し、前記充電器側では、前記電池システムから送信されてきた充電の基準値に基づいて前記電池に充電電力を供給し、前記電池システムから送信されてきた充電の基準値による制御ができないときは前記充電器の性能を前記基準値発生回路に送信することを特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a control method for a charging system in which a charger is connected to a battery mounted in a battery system, and charging power is supplied from the charger to the battery to charge the battery. In the method, the battery system side detects an amount of electricity indicating the amount of electricity stored in the battery, and a battery state information related to the amount of electricity, a predetermined charging pattern according to the type of the battery, and the life of the battery. When a charging reference value is generated based on the performance of the charger, the charging reference value is calculated again, and the charging reference value is transmitted to the charger. in the charger-side, based on the reference value of the charge that is transmitted from the cell system to supply charging power to the battery, when it can not be controlled by the reference value of the charge that is transmitted from the cell system And transmitting the performance of the charger to the reference value generating circuit.
本発明によれば、電池システムに搭載された電池への充電の基準値を電池システムから充電器に送信し、充電器は電池システムから送信されてきた充電の基準値に基づき、電池への充電電力を供給するので、電池システムに搭載された電池の種類によらず、その電池の充電特性に従って充電器から充電することができる。また、電池の寿命に関連する電池状態情報を加味して得られた充電の基準値を電池システムから充電器に送信するので、電池の長寿命化を図ることができる。 According to the present invention, a reference value for charging a battery mounted in the battery system is transmitted from the battery system to the charger, and the charger charges the battery based on the reference value for charging transmitted from the battery system. Since power is supplied, the battery can be charged from the charger according to the charging characteristics of the battery regardless of the type of battery mounted in the battery system. In addition, since the charging reference value obtained by taking into account the battery state information related to the battery life is transmitted from the battery system to the charger, the battery life can be extended.
(第1の実施の形態)
図1は本発明の第1の実施の形態に係わる充電システムの構成図である。電池システム11に搭載された電池12は、電池システム11の駆動電源となる電力を蓄積するものであり、電池12の蓄電量を示す電気量は電気量検出器25で検出される。図1では電気量検出器25として、電池12の端子電圧を検出する電圧変成器PT及び電池12の端子電流を検出する電流変成器CTを示している。電池12の蓄電量を示す電気量は基準値発生回路26に入力される。また、メモリ27には、電池システム11に搭載された電池12の種類に応じて予め定められた適切な充電パターンが記憶されている。基準値発生回路26は、電気量検出器25で時々刻々検出される電気量及びメモリ27に記憶された充電パターンに基づいて充電の基準値を発生する。
(First embodiment)
FIG. 1 is a configuration diagram of a charging system according to the first embodiment of the present invention. The
ここで、基準値発生回路26が充電の基準値を発生するのに必要とする電気量が電圧及び電流のいずれか一方である場合には、電圧及び電流のうちの必要とするいずれか一方を電気量検出器25から入力し、電圧及び電流の双方を必要とする場合には電圧及び電流の双方を電気量検出器25から入力することになる。電池12には電源線14aが接続され、基準値発生回路26には通信線15aが接続されている。電源線14a及び通信線15aは一つのケーブル16aにまとめられて電池システム11の外部に引き出され、端部にコネクタ17aが設けられている。
Here, when the amount of electricity required for the reference
一方、充電器18は、電池システム11の電池12を充電するための電力を供給するための電源部19と、電源部19からの出力電力を示す電気量を検出する電気量検出器29と、電源部19からの出力電力を制御する制御装置20とを有し、電源部19は交流電源22の交流電力を直流電力に変換する電力変換器23と、制御装置20からの指令に基づいて電力変換器23のゲートをオンオフ制御するゲート制御回路24とを有している。そして、電力変換器23には電源線14bが接続され、制御装置20には通信線15bが接続されている。電源線14b及び通信線15bは一つのケーブル16bにまとめられて外部に引き出され端部にコネクタ17bが設けられている。
On the other hand, the
電池システム11の電池12を充電するには、電池システム11のケーブル16aのコネクタ17aと充電器18のケーブル16bのコネクタ17bとを接続する。これにより、電池システム11の電源線14aと充電器18の電源線14bとが接続されるとともに、電池システム11の通信線15aと充電器18の通信線15bとがそれぞれ接続される。この状態で充電器18の制御装置20は、通信線15a、15bを介して電池システム11の基準値発生回路26から充電の基準値を入力し、電気量検出器29で検出された電源部19の電気量を監視しながら、その基準値に従って電源部19の出力電力を制御する。つまり、基準値発生回路26からの充電の基準値に従って、電力変換器23から電池12に電力が供給できるようにゲート制御回路24を制御する。ここで、制御装置20は、電池システム11の電池12を充電制御する際に必要とする電気量が電圧及び電流のいずれか一方である場合には、電圧及び電流のうちの必要とするいずれか一方を電気量検出器29から入力し、電圧及び電流を必要とする場合には電圧及び電流の双方を電気量検出器29から入力することになる。
In order to charge the
図2は、電池システム11のメモリ27に予め記憶される電池12の充電パターンの例示の説明図である。図2では、電池12の種類に応じて採り得る適切な4個の充電パターン1〜4を例示している。充電パターンは充電の基準値を発生させるためのパターンである。
FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating an example of the charging pattern of the
充電パターン1は、充電の基準値として充電開始時に所定の一定電流値I1で充電を行い、電池12の端子電圧が所定値になったら(時点t1)、充電電流値を単調減少させていき、電池12の端子電圧が充電最大電圧値になったら(時点t2)、充電を終了する充電パターンである。
The charging
充電パターン2は、充電の基準値として充電開始時は電流値I2で充電を行い、電池12の端子電圧の上昇とともに、段階的に小さくなる電流値で充電を行う充電パターンであり、電池12の端子電圧が充電最大電圧値になったら、充電を終了する充電パターンである。
The charging
充電パターン3は、充電の基準値として充電開始から充電終了まで一定電流値I3で充電を行う充電パターンであり、電池12の端子電圧が充電最大電圧値になったら、充電を終了する充電パターンである。
The charging
充電パターン4は、充電の基準値として充電開始から充電終了まで一定電流値I4で断続的に充電を行う充電パターンであり、電池12の端子電圧が充電最大電圧値になったら、充電を終了する充電パターンである。ここで示した4個の充電パターン1〜4では、充電の基準値として電流基準値を発生する場合について示しているが電圧基準値とすることも可能である。
The charging pattern 4 is a charging pattern in which charging is intermittently performed at a constant current value I4 from the start of charging to the end of charging as a reference value for charging. When the terminal voltage of the
電池システム11のメモリ27には、このような電池12の充電パターンのうち、電池12の種類に応じた適切な充電パターンが予め記憶されており、基準値発生回路26は、電気量検出器25で時々刻々検出される電気量に基づいて電池12の充電状態を判断し、その電池12の充電状態で適切な充電の基準値を充電パターンに従って出力する。例えば、電池12の充電状態に基づいて充電パターンの充電開始時の電流値I1〜I4や電池12の充電最大電圧値を決定したり、また、充電パターン2の場合には段階的に小さくする電流値、充電パターン4の場合には断続する間隔を決定したりして充電の基準値を発生する。従って、基準値発生回路26で発生する充電の基準値は、同じ充電パターンであっても充電開始時の電流値I1〜I4や充電電流を供給する時間間隔が異なり、また、電池12の充電状態により時々刻々変化する。
In the
基準値発生回路26で発生した充電の基準値は、前述したように充電器18に送信され、充電器18の制御装置20は、送信されてきた充電の基準値に基づいてゲート制御回路24にゲート指令を出力し電源部19の出力電力を制御する。
The reference value of charging generated by the reference
ここで、充電器18の制御装置20は、電池システム11の基準値発生回路26から充電の基準値による制御ができないとき、つまり、充電器18の能力を超える充電の基準値であるときは、充電器18の性能(最大電圧、最大電流)を電池システム11の基準値発生回路26に送信する。基準値発生回路26は、充電器18の性能を考慮して、再度、充電の基準値を演算し出力することになる。
Here, when the
第1の実施の形態によれば、電力の供給を受ける電池システム11の電池12の種類に合わせて、電池システム11の基準値発生回路26が充電の基準値を充電器18に送信し、充電器18は電池システム11からの充電の基準値に基づいて充電電力を供給するので、充電器18は多種多様な電池システム11の電池12に対して充電を行うことができる。
According to the first embodiment, the reference
(第2の実施の形態)
図3は本発明の第2の実施の形態に係わる充電システムの構成図である。この第2の実施の形態は、図1に示した第1の実施の形態に対し、電池12の寿命に関連する電池状態情報を蓄積する電池状態情報蓄積部28を追加して設けたものである。図1と同一要素には同一符号を付し重複する説明は省略する。
(Second Embodiment)
FIG. 3 is a configuration diagram of a charging system according to the second embodiment of the present invention. In the second embodiment, a battery state
電池状態情報蓄積部28は、電池12の寿命に関連する電池状態情報を蓄積するものであり、電池12の固有情報に加え時々刻々変動する変動情報も蓄積している。電池12の固有情報は、最大電圧、最大電流、最大温度、経年劣化度合、充電特性等であり、変動情報は、電池電圧、電池温度、電池使用開始からの経過時間、充電経過時間、使用年数(年齢)、使用履歴、充電履歴等である。
The battery state
そして、基準値発生回路26は、電気量検出器25で時々刻々検出される電気量に加え、電池状態情報蓄積部28に蓄積された電池状態情報も加味して充電の基準値を発生する。また、電池システム11のメモリ27には、複数個の充電パターンが記憶されており、電池状態情報も加味して充電パターンを変更した方が良い場合には充電パターンも変更できるようになっている。
The reference
例えば、基準値発生回路26は、電池12の使用年数及び経年劣化度合から判断して、充電パターンiであったものを充電パターンxに変更した方が電池12の長寿命化が図れる場合には、所定の使用年数が経過したときには充電パターンxに変更する。また、最大電流以上となる使用履歴や、急速充電が所定回数以上である充電履歴がある場合には、充電開始時の初期電流値を低めの電流値にしたりして、電池12に掛かる負担を軽減できるような充電の基準値を発生する。
For example, the reference
第2の実施の形態によれば、第1の実施の形態の効果に加え、電池12に対し充電による負担を軽減できるので、電池12の長寿命化を図ることができる。
According to the second embodiment, in addition to the effects of the first embodiment, the burden on the
11…電池システム、12…電池、13…電池情報送信部、14…電源線、15…通信線、16…ケーブル、17…コネクタ、18…充電器、19…電源部、20…制御装置、21…メモリ、22…交流電源、23…電力変換器、24…ゲート制御回路、25…、26…基準値発生回路、27…メモリ、28…電池状態情報蓄積部、29…電気量検出器
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記電池システムは、前記電池の蓄電量を示す電気量を検出する電気量検出器と、
前記電池の種類に応じて予め定められた充電パターンを記憶したメモリと、
前記電池の寿命に関連する電池状態情報を蓄積する電池状態情報蓄積部と、
前記電気量検出器で時々刻々検出される電気量及び前記メモリに記憶された充電パターンに基づき前記電池状態情報蓄積部に蓄積された電池状態情報を加味して充電の基準値を発生する基準値発生回路とを有し、
前記充電器は、前記電池を充電するための電力を供給する電源部と、
前記基準値発生回路からの基準値に基づき前記電源部から供給する充電電力を制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記電池システムの基準値発生回路からの充電の基準値による制御ができないときは、前記充電器の性能を前記基準値発生回路に送信し、前記基準値発生回路は前記充電器の性能を考慮して、再度、充電の基準値を演算し出力することを特徴とする充電システム。 In a charging system for connecting a charger to a battery mounted in a battery system, and charging the battery by supplying charging power from the charger to the battery,
The battery system includes an electric quantity detector that detects an electric quantity indicating an amount of electricity stored in the battery;
A memory storing a predetermined charging pattern according to the type of the battery;
A battery state information storage unit for storing battery state information related to the life of the battery;
Generating a reference value of the charging in consideration of the amount of electricity and battery status information stored in the battery state information accumulation section-out based on the charge pattern stored in the memory to be constantly detected by the electric quantity detector A reference value generating circuit,
The charger includes a power supply for supplying power for charging the battery;
A control device for controlling charging power supplied from the power supply unit based on a reference value from the reference value generating circuit ;
The control device transmits the performance of the charger to the reference value generation circuit when the control based on the reference value for charging from the reference value generation circuit of the battery system cannot be performed, and the reference value generation circuit In consideration of the performance of the charging system, the charging system calculates and outputs the charging reference value again .
前記電池システム側で、前記電池の蓄電量を示す電気量を検出し、
前記電気量、前記電池の種類に応じて予め定められた充電パターン及び前記電池の寿命に関連する電池状態情報に基づいて充電の基準値を発生し、
前記充電器から前記充電器の性能が送信されてきたときは、再度、充電の基準値を演算し、
充電の基準値を前記充電器に送信し、
前記充電器側では、前記電池システムから送信されてきた充電の基準値に基づいて前記電池に充電電力を供給し、
前記電池システムから送信されてきた充電の基準値による制御ができないときは前記充電器の性能を前記基準値発生回路に送信することを特徴とする充電システムの制御方法。 In a control method of a charging system for connecting a charger to a battery mounted in a battery system and supplying the charging power from the charger to the battery to charge the battery,
On the battery system side, an amount of electricity indicating the amount of electricity stored in the battery is detected,
A reference value for charging is generated based on battery state information related to the amount of electricity, a predetermined charging pattern according to the type of the battery, and the life of the battery,
When the performance of the charger has been transmitted from the charger, the charge reference value is calculated again,
Transmits a reference value of the charging to said battery charger,
On the charger side, charging power is supplied to the battery based on a reference value for charging transmitted from the battery system,
A control method for a charging system, comprising: transmitting the performance of the charger to the reference value generation circuit when control based on a reference value for charging transmitted from the battery system is not possible .
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