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JP2008043009A - Battery pack and control method - Google Patents

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JP2008043009A
JP2008043009A JP2006211822A JP2006211822A JP2008043009A JP 2008043009 A JP2008043009 A JP 2008043009A JP 2006211822 A JP2006211822 A JP 2006211822A JP 2006211822 A JP2006211822 A JP 2006211822A JP 2008043009 A JP2008043009 A JP 2008043009A
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JP
Japan
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discharge
battery
control unit
charge
charging
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Application number
JP2006211822A
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Japanese (ja)
Inventor
Atsushi Chinen
厚 知念
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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Abstract

【課題】複数のセルブロックに対して効率的に充放電を行う。
【解決手段】電池ユニット10は、充電と放電とで経路が異なり、それぞれの経路には、充電制御スイッチ23a、23bおよび放電制御スイッチ24a、24bが設けられている。充電の際には、充放電制御部22の制御に基づき充電制御スイッチ23a、23bがONし、セルブロック21に充電電流が流れる。放電の際には、放電制御スイッチ24a、24bがONし、セルブロック21から放電電流が流れる。電池セル40の電圧が低下して過放電状態となった場合には、放電経路に設けられたバイパススイッチをONすることにより、放電正極端子29aと放電負極端子29bとを直接接続してセルブロック21の過放電を防ぐ。このように、電流経路を切り替え、充電の際には、複数の電池ユニット10が並列に接続され、放電の際には直列に接続される。
【選択図】図2
Charge and discharge are efficiently performed on a plurality of cell blocks.
The battery unit 10 has different paths for charging and discharging, and charging control switches 23a and 23b and discharging control switches 24a and 24b are provided in the respective paths. During charging, the charging control switches 23 a and 23 b are turned on based on the control of the charging / discharging control unit 22, and a charging current flows through the cell block 21. During discharge, the discharge control switches 24 a and 24 b are turned on, and a discharge current flows from the cell block 21. When the voltage of the battery cell 40 is reduced and an overdischarge state occurs, a cell block is formed by directly connecting the discharge positive electrode terminal 29a and the discharge negative electrode terminal 29b by turning on a bypass switch provided in the discharge path. 21 overdischarge is prevented. In this way, the current paths are switched, and a plurality of battery units 10 are connected in parallel at the time of charging, and are connected in series at the time of discharging.
[Selection] Figure 2

Description

この発明は、効率的に充放電を行う電池パックおよびその制御方法に関する。   The present invention relates to a battery pack that efficiently charges and discharges and a control method thereof.

近年、ノート型PC(Personal Computer)や携帯電話、PDA(Personal Digital Assistants)等の携帯型電子機器が普及し、電源として高電圧、高エネルギー密度、軽量といった利点を有するリチウムイオン二次電池が広く使用されている。また、このリチウムイオン二次電池は、上述した利点を生かし、電気自動車やハイブリッド自動車、UPS(Uninterruptible Power Supply;無停電電源装置)や太陽光発電機といった大電力用蓄電器の二次電池としても使用されるようになってきている。   In recent years, portable electronic devices such as notebook PCs (Personal Computers), mobile phones, and PDAs (Personal Digital Assistants) have become widespread, and lithium-ion secondary batteries having advantages such as high voltage, high energy density, and light weight are widely used as power sources. in use. This lithium-ion secondary battery can also be used as a secondary battery for high-power capacitors such as electric vehicles, hybrid vehicles, UPS (Uninterruptible Power Supply) and solar power generators, taking advantage of the advantages described above. It has come to be.

二次電池を大電力を出力するために使用する場合、通常、セルブロックと呼ばれる複数の電池セルを直列および/または並列に接続した電池セルの組を複数使用し、機器に対して大電力を供給するようにしている。   When a secondary battery is used to output a large amount of power, usually a plurality of battery cell sets in which a plurality of battery cells called cell blocks are connected in series and / or in parallel are used, and a large amount of power is supplied to the device. I am trying to supply.

このように、複数の電池セルを直列および/または並列に接続されたセルブロックを用いた電池パックに関する技術が、下記の特許文献1に記載されている。   Thus, the technique regarding the battery pack using the cell block which connected the some battery cell in series and / or in parallel is described in the following patent document 1. FIG.

特開2002−204534号公報JP 2002-204534 A

上述したセルブロックを充電する場合、充電器からの充電電圧は、1つの電池セルの充電電圧に電池セルの直列数を乗じた値となる。そのため、電池セルの直列数を少なくすることにより充電器の充電電圧を低くすることができ、効率的に充電を行うことができるが、この場合、放電の際の放電電圧が低くなってしまう。したがって、放電の際に大電力を出力しようとする場合、放電電圧が低いために放電電流を大きくしなければならず線路抵抗による熱損失が大きくなってしまうため、放電効率が悪化してしまうという問題点があった。   When charging the above-described cell block, the charging voltage from the charger is a value obtained by multiplying the charging voltage of one battery cell by the number of battery cells in series. Therefore, by reducing the number of battery cells in series, the charging voltage of the charger can be lowered and charging can be performed efficiently. In this case, however, the discharging voltage at the time of discharging is lowered. Therefore, when trying to output a large amount of power during discharge, the discharge voltage must be increased because the discharge voltage is low, and heat loss due to line resistance increases, resulting in a deterioration in discharge efficiency. There was a problem.

一方、放電の際の熱損失を減らすために、電池セルの直列数を増やすことにより、放電電圧を高くして効率的に大電力を出力することができる。しかしながら、電池セルの直列数を増やすと、充電の際の充電電圧が高くなるため、高電圧を出力できる充電器が必要となってしまうという問題点があった。高電圧を出力できる充電器は、その扱いが困難であり、また、充電のために昇圧回路を使用するのは、効率が悪い。   On the other hand, in order to reduce the heat loss at the time of discharge, by increasing the number of battery cells in series, the discharge voltage can be increased and high power can be output efficiently. However, when the number of battery cells in series is increased, the charging voltage at the time of charging increases, so that a charger capable of outputting a high voltage is required. A charger that can output a high voltage is difficult to handle, and the use of a booster circuit for charging is inefficient.

このように、充電の際には、充電電圧を低くするために電池セルの直列数を減らし、放電の際には、高電圧を出力するために電池セルの直列数を増やすことが必要である。したがって、効率的に充電および放電を行うためには、矛盾が生じてしまう。   Thus, when charging, it is necessary to reduce the number of series of battery cells in order to lower the charging voltage, and to increase the number of series of battery cells in order to output a high voltage during discharging. . Therefore, a contradiction arises in order to charge and discharge efficiently.

また、セルブロックに用いられている電池セルを充電する場合には、通常、定電流定電圧充電が用いられる。1つの電池セルを充電する場合には、定電流定電圧充電を用いることにより、常に電池セルを満充電とすることができる。しかしながら、この充電方法をセルブロックに使用した際に、それぞれのセルブロックの電池容量等の特性が異なる場合、直列に接続された複数の電池セルのうちいずれかの電池セルが満充電となった段階で充電が停止されてしまうため、残りの電池セルを満充電することができない。   Moreover, when charging the battery cell used for a cell block, constant current constant voltage charge is normally used. When charging one battery cell, the battery cell can always be fully charged by using constant current constant voltage charging. However, when this charging method is used for a cell block, if the battery capacity of each cell block is different, one of the battery cells connected in series is fully charged. Since charging is stopped at a stage, the remaining battery cells cannot be fully charged.

これは、複数のセルブロックについても同様である。例えば、電池容量等の特性が異なる複数のセルブロックを接続した場合において、従来は、充電の際に、直列接続された複数のセルブロックのうちいずれかのセルブロックが満充電となった段階で充電が停止されてしまい、残りのセルブロックを満充電することができないという問題点があった。   The same applies to a plurality of cell blocks. For example, when a plurality of cell blocks having different characteristics such as battery capacity are connected, conventionally, when one of the plurality of cell blocks connected in series is fully charged at the time of charging, There was a problem that charging was stopped and the remaining cell blocks could not be fully charged.

さらに、セルブロックに用いられている電池セルが劣化または故障した場合、この電池セルの劣化または故障による影響がセルブロック全体に及んでしまう。そのため、劣化または故障した電池セルを交換する必要があるが、セルブロックに用いられる電池セルの特性をそろえる必要があるため、問題が発生した電池セルのみを交換することが困難であるという問題点があった。   Furthermore, when the battery cell used for the cell block deteriorates or fails, the influence of the deterioration or failure of the battery cell affects the entire cell block. Therefore, it is necessary to replace a deteriorated or failed battery cell, but it is necessary to align the characteristics of the battery cell used in the cell block, so that it is difficult to replace only the battery cell in which the problem has occurred. was there.

したがって、この発明の目的は、複数のセルブロックに対して効率的に充放電を行うことができる電池パックおよびその制御方法を提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a battery pack that can efficiently charge and discharge a plurality of cell blocks and a control method thereof.

上述した課題を解決するために、第1の発明は、直列および並列に接続される複数の電池ユニットと、複数の電池ユニットに対する充放電を制御する第1の制御部とを有し、複数の電池ユニットは、1または複数の二次電池の電池セルが直列および/または並列に接続されたセルブロックと、セルブロックの充放電状態を検出し、検出結果を第1の制御部に供給し、第1の制御部による検出結果に応じた命令を受け取り、命令に基づきセルブロックに対する充放電を制御する第2の制御部と、第2の制御部による制御に基づきON/OFFされる充電制御スイッチと、第2の制御部による制御に基づきON/OFFされる放電制御スイッチとを有し、第1の制御部は、検出結果に基づき複数の電池ユニットの充放電状態を判断し、複数の電池ユニットの少なくとも1つの電池ユニットが満充電状態でない場合に、電池ユニットに対して充電命令を供給し、複数の電池ユニットが全て満充電状態である場合に、複数の電池ユニットに対して放電命令を供給し、第2の制御部は、第1の制御部からの充電命令に基づき充電制御スイッチをONにするとともに、放電制御スイッチをOFFにして、複数の電池ユニットを並列に接続し、第1の制御部からの放電命令に基づき放電制御スイッチをONにするとともに、充電制御スイッチをOFFにして、複数の電池ユニットを直列に接続することを特徴とする電池パックである。   In order to solve the above-described problem, the first invention includes a plurality of battery units connected in series and in parallel, and a first control unit that controls charging / discharging of the plurality of battery units. The battery unit detects a battery block in which battery cells of one or a plurality of secondary batteries are connected in series and / or in parallel, and a charge / discharge state of the cell block, and supplies a detection result to the first controller. A second control unit that receives a command according to a detection result by the first control unit and controls charge / discharge of the cell block based on the command; and a charge control switch that is turned on / off based on the control by the second control unit And a discharge control switch that is turned on / off based on control by the second control unit, wherein the first control unit determines charge / discharge states of the plurality of battery units based on the detection result, and When at least one battery unit of the knit is not fully charged, a charge command is supplied to the battery unit, and when all of the battery units are fully charged, a discharge command is issued to the plurality of battery units. The second control unit turns on the charge control switch based on the charge command from the first control unit, turns off the discharge control switch, and connects the plurality of battery units in parallel. The battery pack is characterized in that the discharge control switch is turned on based on the discharge command from the control unit, the charge control switch is turned off, and a plurality of battery units are connected in series.

また、第2の発明は、直列および並列に接続される複数の電池ユニット内に設けられた、1または複数の電池セルが直列および/または並列に接続されたセルブロックの充放電状態を第2の制御部で検出する検出ステップと、検出結果に基づき複数の電池ユニットに対する充放電を制御する第1の制御部から複数の電池ユニットに対して充放電命令を供給する供給ステップと、第1の制御部による充放電命令に基づきセルブロックに対する充放電を第2の制御部で制御する制御ステップとを有し、供給ステップでは、検出結果に基づき複数の電池ユニットの充放電状態を判断し、複数の電池ユニットの少なくとも1つの電池ユニットが満充電状態でない場合に、第1の制御部から電池ユニットに対して充電命令を供給し、複数の電池ユニットが全て満充電状態である場合に、第1の制御部から複数の電池ユニットに対して放電命令を供給し、制御ステップでは、第1の制御部からの充電命令に基づき、第2の制御部による制御に応じてON/OFFされる充電制御スイッチをONにするとともに、第2の制御部による制御に応じてON/OFFされる放電制御スイッチをOFFにして、複数の電池ユニットを並列に接続し、第1の制御部からの放電命令に基づき放電制御スイッチをONにするとともに、充電制御スイッチをOFFにして、複数の電池ユニットを直列に接続することを特徴とする制御方法である。   Moreover, 2nd invention is the charge / discharge state of the cell block in which the 1 or several battery cell provided in the several battery unit connected in series and in parallel was connected in series and / or in parallel. A detection step of detecting by the control unit, a supply step of supplying charge / discharge commands to the plurality of battery units from the first control unit that controls charging / discharging of the plurality of battery units based on the detection result, A control step of controlling charging / discharging of the cell block by the second control unit based on a charge / discharge command by the control unit, and in the supplying step, the charge / discharge states of the plurality of battery units are determined based on the detection result, When at least one of the battery units is not fully charged, a charge command is supplied from the first control unit to the battery unit, and the plurality of battery units When all are fully charged, a discharge command is supplied from the first control unit to the plurality of battery units, and in the control step, based on the charge command from the first control unit, the second control unit A plurality of battery units are connected in parallel by turning on a charge control switch that is turned on / off according to control and turning off a discharge control switch that is turned on / off according to control by the second control unit. The control method is characterized in that the discharge control switch is turned on based on a discharge command from the first control unit, the charge control switch is turned off, and a plurality of battery units are connected in series.

上述したように、第1および第2の発明では、第2の制御部において、セルブロックの充放電状態を検出し、検出結果に基づき第1の制御部から複数の電池ユニットに対して充放電命令を供給し、第1の制御部からの充電命令に基づき、充電制御スイッチをONにするとともに、放電制御スイッチをOFFにし、第1の制御部からの放電命令に基づき放電制御スイッチをONにするとともに、充電制御スイッチをOFFにするようにしているため、充電時には複数の電池ユニットが並列に接続され、放電時には複数の電池ユニットが直列に接続される。   As described above, in the first and second inventions, in the second control unit, the charge / discharge state of the cell block is detected, and the first control unit charges / discharges the plurality of battery units based on the detection result. The command is supplied, the charge control switch is turned on based on the charge command from the first control unit, the discharge control switch is turned off, and the discharge control switch is turned on based on the discharge command from the first control unit. In addition, since the charging control switch is turned off, a plurality of battery units are connected in parallel during charging, and a plurality of battery units are connected in series during discharging.

この発明は、充電の際には、複数の電池ユニットを並列に接続し、放電の際には、複数の電池ユニットを直列に接続するようにしているため、低電圧で充電し、高電圧を出力することができ、複数の電池ユニットについて効率的に充放電を行うことができる。   In this invention, when charging, a plurality of battery units are connected in parallel, and when discharging, a plurality of battery units are connected in series. It can output and can charge / discharge efficiently about several battery units.

以下、この発明の実施の一形態について、図面を参照して説明する。この発明の実施の一形態では、直列および/または並列に接続した複数の電池セルからなるセルブロックを複数設け、充電の際には、このセルブロックを並列接続し、放電の場合には、直列接続するようにして、効率的に充放電を行うようにしている。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In one embodiment of the present invention, a plurality of cell blocks comprising a plurality of battery cells connected in series and / or in parallel are provided, the cell blocks are connected in parallel during charging, and in the case of discharging, the cell blocks are connected in series. By connecting, charging and discharging are performed efficiently.

先ず、この発明の実施の一形態による電池パック1の一例の構成について、図1を参照して説明する。電池パック1は、1または複数の電池ユニット10,10,・・・、および統合制御部11を備える。   First, the configuration of an example of a battery pack 1 according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The battery pack 1 includes one or a plurality of battery units 10, 10,... And an integrated control unit 11.

電池ユニット10,10,・・・は、その内部に複数の電池セルが直列および/または並列に接続されたセルブロックを備えるとともに、充電用の電極端子である充電正極端子28aおよび充電負極端子28b、放電用の電極端子である放電正極端子29aおよび放電負極端子29b、並びに電池ユニット10の充放電に関する情報の授受を行うための制御端子30を備える。なお、電池ユニット10の詳細については、後述する。   The battery units 10, 10,... Have a cell block in which a plurality of battery cells are connected in series and / or in parallel, and a charging positive terminal 28a and a charging negative terminal 28b that are charging electrode terminals. The discharge positive electrode terminal 29a and the discharge negative electrode terminal 29b, which are electrode terminals for discharge, and the control terminal 30 for transferring information relating to charging / discharging of the battery unit 10 are provided. Details of the battery unit 10 will be described later.

それぞれの電池ユニット10,10,・・・の充電正極端子28aおよび充電負極端子28bは、並列接続されるとともに、外部の充電器12の正極端子および負極端子に接続され、充電器12から電池ユニット10の内部に収納された電池セルに対して充電が行われる。また、それぞれの電池ユニット10,10,・・・の放電正極端子29aおよび放電負極端子29bは、直列接続されるとともに、最前段の電池ユニット10の放電正極端子29aおよび最終段の電池ユニット10の放電負極端子29bが外部の負荷13の正極端子および負極端子に接続され、負荷13に対して放電が行われる。   The charging positive terminal 28 a and the charging negative terminal 28 b of each battery unit 10, 10... Are connected in parallel and connected to the positive terminal and the negative terminal of the external charger 12. Charging is performed on the battery cells stored in the interior of the battery 10. In addition, the discharge positive terminal 29a and the discharge negative terminal 29b of each battery unit 10, 10,... Are connected in series, and the discharge positive terminal 29a of the front battery unit 10 and the battery unit 10 of the last stage are connected. The discharge negative electrode terminal 29b is connected to the positive electrode terminal and the negative electrode terminal of the external load 13, and the load 13 is discharged.

統合制御部11は、それぞれの電池ユニット10,10,・・・から供給される充放電情報に基づく充放電状態や充電器12の接続状態等に応じて、電池ユニット10,10,・・・に対する充放電を制御する。統合制御部11は、それぞれの電池ユニット10,10,・・・からセルブロックが満充電であることを示す満充電信号や、セルブロックが完放電状態であることを示す完放電信号を制御端子30を介して受信する。そして、満充電信号および完放電信号に基づき、それぞれの電池ユニット10,10,・・・に対して放電および充電の命令を送信する。また、統合制御部11は、電池ユニット10,10,・・・と充電器12との接続状態を検出する。例えば、統合制御部11は、充電器12の電極端子の電圧を測定し、測定した電圧の大きさや有無によって接続状態を検出することができる。また、例えば、統合制御器11は、充電器12と電池ユニット10,10,・・・とが接続しているかどうかを示す接続信号を充電器12から受信することにより、接続状態を検出するようにしてもよい。なお、統合制御部11によるそれぞれの電池ユニット10,10,・・・の制御方法の詳細については、後述する。   The integrated control unit 11 determines the battery units 10, 10,... According to the charge / discharge state based on the charge / discharge information supplied from each battery unit 10, 10,. Controls charging / discharging. The integrated control unit 11 receives a full charge signal indicating that the cell block is fully charged from each battery unit 10, 10,... And a complete discharge signal indicating that the cell block is fully discharged. 30 via. And based on a full charge signal and a complete discharge signal, the command of discharge and charge is transmitted with respect to each battery unit 10,10, .... Further, the integrated control unit 11 detects a connection state between the battery units 10, 10,... And the charger 12. For example, the integrated control unit 11 can measure the voltage of the electrode terminal of the charger 12 and detect the connection state based on the magnitude or presence of the measured voltage. Further, for example, the integrated controller 11 receives a connection signal indicating whether or not the charger 12 and the battery units 10, 10,... Are connected from the charger 12 to detect the connection state. It may be. In addition, the detail of the control method of each battery unit 10,10, ... by the integrated control part 11 is mentioned later.

次に、この発明の実施の一形態に適用可能な電池ユニット10の一例の構成について、図2を参照して説明する。電池ユニット10は、セルブロック21、充放電制御部22、充電制御スイッチ23aおよび23b、放電制御スイッチ24aおよび24b、バイパススイッチ25、電流検出抵抗26、ヒューズ27を備える。また、電池ユニット10には、外部と接続するための充電正極端子28a、充電負極端子28b、放電正極端子29a、放電負極端子29b、ならびに制御端子30が設けられている。   Next, the configuration of an example of the battery unit 10 applicable to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The battery unit 10 includes a cell block 21, a charge / discharge control unit 22, charge control switches 23 a and 23 b, discharge control switches 24 a and 24 b, a bypass switch 25, a current detection resistor 26, and a fuse 27. Further, the battery unit 10 is provided with a charge positive terminal 28a, a charge negative terminal 28b, a discharge positive terminal 29a, a discharge negative terminal 29b, and a control terminal 30 for connection to the outside.

また、電池ユニット10は、充電経路と放電経路とが分かれており、それぞれの経路に設けられたスイッチをON/OFFすることにより、充電または放電の際に、電流が流れる経路を切り替えるようにしている。   Further, the battery unit 10 has a charging path and a discharging path, and by switching on / off a switch provided in each path, the path through which the current flows is switched during charging or discharging. Yes.

充電正極端子28aおよび充電負極端子28bは、充電器12の正極端子および負極端子に接続されている。さらに、放電正極端子29aおよび放電負極端子29bは、それぞれ前段の電池ユニット10の放電負極端子29bおよび後段の放電正極端子29aに接続されている。そして、充電の際には、充電正極端子28a、充電負極端子28bを介して充電器12からセルブロック21に対して電力が供給され、放電の際には、放電正極端子29a、放電負極端子29bを介してセルブロック21から負荷13に対して電力が供給される。   The charging positive terminal 28 a and the charging negative terminal 28 b are connected to the positive terminal and the negative terminal of the charger 12. Furthermore, the discharge positive electrode terminal 29a and the discharge negative electrode terminal 29b are connected to the discharge negative electrode terminal 29b and the subsequent discharge positive electrode terminal 29a of the battery unit 10 at the preceding stage, respectively. In charging, electric power is supplied from the charger 12 to the cell block 21 via the charging positive terminal 28a and the charging negative terminal 28b, and in discharging, the discharging positive terminal 29a and the discharging negative terminal 29b are discharged. Electric power is supplied from the cell block 21 to the load 13 via.

セルブロック21は、複数の電池セル40,40,・・・が直列および/または並列接続されることによって構成されている。   The cell block 21 is configured by connecting a plurality of battery cells 40, 40,... In series and / or in parallel.

複数の電池セル40,40,・・・には、効率的に充放電を行うために、電池容量等の特性が同等のものが用いられる。これは、例えば、電池容量が異なる電池セルを用いて充電を行う場合には、直列に接続された電池セルのうちいずれかの電池セルが満充電となると、残りの電池セルを満充電することができず、放電を行う場合には、直列に接続された電池セルのうちいずれかの電池セルが完放電となると、残りの電池セルから放電を継続することができないためである。   In order to efficiently charge and discharge the plurality of battery cells 40, 40,..., Batteries having the same characteristics such as battery capacity are used. For example, when charging is performed using battery cells having different battery capacities, when any of the battery cells connected in series is fully charged, the remaining battery cells are fully charged. This is because, when discharging is performed, if any of the battery cells connected in series is completely discharged, discharging cannot be continued from the remaining battery cells.

そのため、電池セル40,40,・・・を直列に接続する個数は、電池容量等の特性を同等にする必要があることと、充電の際に用いられる充電器から供給される電圧とを考慮すると、例えば4直列4並列程度までとすると好ましい。   Therefore, the number of battery cells 40, 40,... Connected in series needs to have the same characteristics such as battery capacity and the voltage supplied from the charger used for charging. In this case, for example, it is preferable to have up to about 4 series 4 parallel.

充放電制御部22は、電池ユニット10の状態を監視し、充放電に関する各種信号を制御端子30を介して統合制御部11に供給し、統合制御部11から供給された充放電の命令に基づき、電池セル40の充放電を制御する。   The charge / discharge control unit 22 monitors the state of the battery unit 10, supplies various signals related to charge / discharge to the integrated control unit 11 via the control terminal 30, and is based on the charge / discharge command supplied from the integrated control unit 11. The charging / discharging of the battery cell 40 is controlled.

充放電制御部22は、セルブロック21内のそれぞれの電池セル40,40,・・・の電圧を測定し、電流検出抵抗26に印加された電圧を電流に変換して充放電電流を測定する。充放電制御部22は、測定したそれぞれの電池セル40,40,・・・の電圧に基づきセルブロック21の充放電状態を監視し、満充電状態の場合には、セルブロック21が満充電であることを示す満充電信号を生成し、統合制御部11に対して出力する。また、充放電制御部22は、完放電状態の場合に、セルブロック21が完放電であることを示す完放電信号を生成し、統合制御部11に対して出力する。   The charge / discharge control unit 22 measures the voltage of each battery cell 40, 40,... In the cell block 21, converts the voltage applied to the current detection resistor 26 into a current, and measures the charge / discharge current. . The charging / discharging control unit 22 monitors the charging / discharging state of the cell block 21 based on the measured voltage of each battery cell 40, 40,..., And in the fully charged state, the cell block 21 is fully charged. A full charge signal indicating the presence is generated and output to the integrated control unit 11. In addition, the charge / discharge control unit 22 generates a complete discharge signal indicating that the cell block 21 is completely discharged in the complete discharge state, and outputs the complete discharge signal to the integrated control unit 11.

なお、セルブロック21に用いられる電池セル40としてリチウムイオン二次電池を使用する場合、例えば、電池セル40の電圧が3V(ボルト)となった際に容量が「0」となり、完放電したものとみなす。また、電圧が2.5Vになった際には、過放電であるとみなして放電禁止とする。   In addition, when using a lithium ion secondary battery as the battery cell 40 used for the cell block 21, for example, when the voltage of the battery cell 40 is 3 V (volts), the capacity becomes “0” and the battery cell 40 is completely discharged. It is considered. When the voltage reaches 2.5V, it is regarded as overdischarge and discharge is prohibited.

また、充放電制御部22は、セルブロック21の故障診断を行い、セルブロック21が故障していると判断した場合には、統合制御部11に対してセルブロック21の故障を示すエラー信号を出力する。なお、故障診断方法としては、例えば公知の方法を適用することができる。   Further, the charge / discharge control unit 22 performs a failure diagnosis of the cell block 21 and, when determining that the cell block 21 has failed, sends an error signal indicating the failure of the cell block 21 to the integrated control unit 11. Output. As a failure diagnosis method, for example, a known method can be applied.

さらに、充放電制御部22は、統合制御部11からの命令に基づき、充電または放電を行うために各スイッチを制御する。充電の際には、充放電制御部22は、充電制御スイッチ23aおよび23bをONにするとともに、放電制御スイッチ24aおよび24bをOFFにして、充電器12からセルブロック21に対して充電電流が流れるようにする。そして、セルブロック21が満充電状態となった場合には、セルブロック21に対して充電電流が流れないように全てのスイッチをOFFにする。   Further, the charge / discharge control unit 22 controls each switch to perform charging or discharging based on a command from the integrated control unit 11. During charging, the charge / discharge control unit 22 turns on the charge control switches 23a and 23b and turns off the discharge control switches 24a and 24b, so that a charging current flows from the charger 12 to the cell block 21. Like that. When the cell block 21 is fully charged, all switches are turned off so that no charging current flows to the cell block 21.

また、放電の際には、充放電制御部22は、放電制御スイッチ24aおよび24bをONにするとともに、充電制御スイッチ23aおよび23bをOFFにして、セルブロック21から負荷13に対して放電電流が流れるようにする。そして、セルブロック21が完放電状態となった場合には、セルブロック21から放電電流が流れないように、各スイッチを制御する。さらに、充放電制御部22は、セルブロック21が過放電状態となるのを防ぐため、充電制御スイッチ23aおよび23b、ならびに放電制御スイッチ24aおよび24bをOFFにするとともに、バイパススイッチ25をONにして、このセルブロック21をバイパスさせる。   When discharging, the charge / discharge control unit 22 turns on the discharge control switches 24a and 24b and turns off the charge control switches 23a and 23b so that the discharge current is supplied from the cell block 21 to the load 13. Make it flow. When the cell block 21 is completely discharged, each switch is controlled so that no discharge current flows from the cell block 21. Further, the charge / discharge control unit 22 turns off the charge control switches 23a and 23b and the discharge control switches 24a and 24b and turns on the bypass switch 25 to prevent the cell block 21 from being overdischarged. The cell block 21 is bypassed.

また、充電器の故障等によりセルブロック21が過電流状態になったり、電池セル40の電圧が過電圧状態となった場合、充放電制御部22は、過電流状態を示す過電流信号や過電圧状態を示す過電圧信号を統合制御部11に対して供給する。そして、ヒューズ27を溶断し、セルブロック21に対する充放電電流経路を遮断する。   In addition, when the cell block 21 is in an overcurrent state due to a failure of the charger or the like, or the voltage of the battery cell 40 is in an overvoltage state, the charge / discharge control unit 22 detects an overcurrent signal indicating an overcurrent state or an overvoltage state. Is supplied to the integrated control unit 11. Then, the fuse 27 is blown, and the charge / discharge current path for the cell block 21 is interrupted.

充電制御スイッチ23aおよび23bは、充電電流経路上に設けられ、充放電制御部22の制御に基づきON/OFFされる。充電の際には、充電制御スイッチ23aおよび23bがONとなり、充電電流がセルブロック21に供給されるようになっている。また、放電の際には、充電制御スイッチ23aおよび23bがOFFとなり、セルブロック21に対する充電電流が遮断される。   The charging control switches 23 a and 23 b are provided on the charging current path, and are turned on / off based on the control of the charging / discharging control unit 22. At the time of charging, the charging control switches 23 a and 23 b are turned on so that charging current is supplied to the cell block 21. Further, at the time of discharging, the charging control switches 23a and 23b are turned off, and the charging current for the cell block 21 is cut off.

放電制御スイッチ24aおよび24bは、放電電流経路上に設けられ、充放電制御部22の制御に基づきON/OFFされる。放電の際には、放電制御スイッチ24aおよび24bがONとなり、セルブロック21から放電電流が流れるようになっている。また、充電の際には、放電制御スイッチ24aおよび24bがOFFとなり、セルブロック21からの放電電流が遮断される。   The discharge control switches 24 a and 24 b are provided on the discharge current path, and are turned on / off based on the control of the charge / discharge control unit 22. At the time of discharge, the discharge control switches 24 a and 24 b are turned on, and a discharge current flows from the cell block 21. Further, at the time of charging, the discharge control switches 24a and 24b are turned off, and the discharge current from the cell block 21 is cut off.

バイパススイッチ25は、放電正極端子29aと放電負極端子29bとを接続する経路上に設けられ、充放電制御部22の制御に基づきON/OFFされる。バイパススイッチ25は、通常、OFFになっており、セルブロック21が完放電状態となった場合にONとなり、放電正極端子29aと放電負極端子29bとを直接的に接続してセルブロック21の過放電を防ぐことができる。   The bypass switch 25 is provided on a path connecting the discharge positive electrode terminal 29 a and the discharge negative electrode terminal 29 b, and is turned on / off based on the control of the charge / discharge control unit 22. The bypass switch 25 is normally turned off, and is turned on when the cell block 21 is in a completely discharged state. The bypass switch 25 is directly connected to the discharge positive electrode terminal 29a and the discharge negative electrode terminal 29b so that the excess of the cell block 21 is detected. Discharge can be prevented.

充電制御スイッチ23aおよび23b、放電制御スイッチ24aおよび24b、ならびにバイパススイッチ25としては、例えば、リレー等の機械的なスイッチや、MOS−FET、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)およびGTOサイリスタ(Gate Turn Off thyristor)等の半導体素子による電気的なスイッチのいずれも用いることができる。なお、スイッチング時間、接触抵抗、スイッチングの際の接点損失および接点の劣化度等を考慮すると、電気的なスイッチを用いるのが好ましく、半導体素子のスイッチであるMOS−FETを用いるのがより好ましい。   Examples of the charge control switches 23a and 23b, the discharge control switches 24a and 24b, and the bypass switch 25 include mechanical switches such as relays, MOS-FETs, IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors), and GTO thyristors (Gate Turn Off). Any electrical switch using a semiconductor element such as a thyristor can be used. In consideration of switching time, contact resistance, contact loss at the time of switching, contact deterioration degree, and the like, it is preferable to use an electrical switch, and it is more preferable to use a MOS-FET that is a switch of a semiconductor element.

ヒューズ27は、充放電電流経路上に設けられ、異常な電流等によりヒューズ27の周囲の温度が所定の温度に達した際に溶解することにより、電流経路を流れる充放電電流を遮断する。また、ヒューズ27は、充放電制御部22からの制御に基づき、周囲の温度が上昇することにより溶断されるようになっている。   The fuse 27 is provided on the charge / discharge current path, and melts when the temperature around the fuse 27 reaches a predetermined temperature due to an abnormal current or the like, thereby blocking the charge / discharge current flowing through the current path. Further, the fuse 27 is blown when the ambient temperature rises based on the control from the charge / discharge control unit 22.

次に、統合制御部11による電池ユニット10,10,・・・の制御について、図3に示す統合制御部11の状態遷移図を参照して説明する。統合制御部11は、電池ユニット10,10,・・・から供給された満充電信号および完放電信号に基づき電池ユニット10,10,・・・の充放電を制御する。   Next, control of the battery units 10, 10,... By the integrated control unit 11 will be described with reference to the state transition diagram of the integrated control unit 11 shown in FIG. The integrated control unit 11 controls charging / discharging of the battery units 10, 10,... Based on the full charge signal and the complete discharge signal supplied from the battery units 10, 10,.

シーケンスSEQ1において、統合制御部11が起動され、処理がシーケンスSEQ2に移行する。シーケンスSEQ2では、統合制御部11が初期化され、それぞれの電池ユニット10から満充電信号や完放電信号を受け取り、電池ユニット10の充放電状態を監視する。全ての電池ユニット10が満充電状態である場合、または充電器が接続されていない場合には、処理がシーケンスSEQ3に移行する。また、全ての電池ユニット10が完放電状態であり、且つ充電器が接続されていない場合には、処理がシーケンスSEQ5に移行する。さらに、上述の場合以外の場合、例えば、充電器が接続され、且つ満充電状態でない電池ユニット10が1つ以上存在する場合には、処理がシーケンスSEQ4に移行する。   In sequence SEQ1, the integrated control unit 11 is activated, and the process proceeds to sequence SEQ2. In sequence SEQ2, the integrated control unit 11 is initialized, receives a full charge signal and a complete discharge signal from each battery unit 10, and monitors the charge / discharge state of the battery unit 10. If all the battery units 10 are fully charged, or if no charger is connected, the process proceeds to sequence SEQ3. If all the battery units 10 are in a completely discharged state and no charger is connected, the process proceeds to sequence SEQ5. Further, in cases other than those described above, for example, when there is one or more battery units 10 that are connected to a charger and are not fully charged, the process proceeds to sequence SEQ4.

シーケンスSEQ3において、統合制御部11は、全ての電池ユニット10に対して放電命令を送信する。充電器が接続され、且つ満充電状態でない電池ユニット10が1つ以上存在し、且つ放電電流が流れていない場合には、処理がシーケンスSEQ4に移行する。また、全ての電池ユニット10が完放電状態である場合には、処理がシーケンスSEQ5に移行する。さらに、上述の場合以外の場合、例えば、全ての電池ユニット10が満充電状態である場合や、放電電流が流れている場合には、シーケンスSEQ3の処理が継続され、それぞれの電池ユニット10に対してそのまま放電命令が送信される。   In sequence SEQ <b> 3, the integrated control unit 11 transmits a discharge command to all the battery units 10. If there is one or more battery units 10 that are connected to the charger and are not fully charged, and no discharge current is flowing, the process proceeds to sequence SEQ4. If all the battery units 10 are in a fully discharged state, the process proceeds to sequence SEQ5. Furthermore, in cases other than those described above, for example, when all the battery units 10 are fully charged or when a discharge current is flowing, the processing of sequence SEQ3 is continued, and each battery unit 10 is The discharge command is transmitted as it is.

シーケンスSEQ4において、統合制御部11は、全ての電池ユニット10に対して充電命令を送信する。満充電状態でない電池ユニット10が1つ以上存在し、且つ充電器が接続されている場合には、シーケンスSEQ4の処理が継続され、それぞれの電池ユニット10に対してそのまま充電命令が送信される。また、充電器が切り離され、且つ全ての電池ユニット10が完放電状態である場合には、処理がシーケンスSEQ5に移行する。さらに、上述の場合以外の場合、例えば、全ての電池ユニット10が満充電状態である場合や、充電器が切り離され、且つ満充電状態でない電池ユニット10が1つ以上存在する場合には、処理がシーケンスSEQ3に移行する。   In sequence SEQ <b> 4, the integrated control unit 11 transmits a charging command to all the battery units 10. When one or more battery units 10 that are not fully charged exist and a charger is connected, the process of sequence SEQ4 is continued, and a charge command is transmitted to each battery unit 10 as it is. If the charger is disconnected and all the battery units 10 are completely discharged, the process proceeds to sequence SEQ5. Further, in cases other than those described above, for example, when all the battery units 10 are in a fully charged state, or when one or more battery units 10 that are not fully charged are present, the charger is disconnected. Shifts to sequence SEQ3.

シーケンスSEQ5において、統合制御部11は、全ての電池ユニット10に対して充放電命令を解除する。充電器が接続された場合には、処理がシーケンスSEQ4に移行する。また、上述の場合以外の場合、例えば充電器が接続されていない場合には、シーケンスSEQ5の処理が継続され、全ての電池ユニット10に対する充放電命令を解除する。   In sequence SEQ <b> 5, the integrated control unit 11 releases the charge / discharge command for all the battery units 10. When the charger is connected, the process proceeds to sequence SEQ4. Further, in cases other than the above case, for example, when a charger is not connected, the processing of sequence SEQ5 is continued and the charge / discharge command for all the battery units 10 is released.

このように、統合制御部11は、それぞれの電池ユニット10,10,・・・から供給される満充電信号および完放電信号と、充電器の接続状態とに基づき、それぞれの電池ユニット10,10,・・・に対して充放電を行うための命令を出力し、電池ユニット10,10,・・・の充放電を制御することができる。   As described above, the integrated control unit 11 determines the battery units 10, 10 based on the full charge signal and the complete discharge signal supplied from the battery units 10, 10,. ,..., A command for charging / discharging can be output, and charging / discharging of the battery units 10, 10,.

次に、充放電制御部22による充放電の制御について、図4に示す充放電制御部22の状態遷移図を参照して説明する。充放電制御部22は、統合制御部11からの命令とセルブロック21の充放電状態に基づき、電池ユニット10に設けられた各スイッチを制御して、セルブロック21の充放電を行うようにしている。   Next, charge / discharge control by the charge / discharge control unit 22 will be described with reference to a state transition diagram of the charge / discharge control unit 22 shown in FIG. The charge / discharge control unit 22 controls each switch provided in the battery unit 10 based on the command from the integrated control unit 11 and the charge / discharge state of the cell block 21 to charge / discharge the cell block 21. Yes.

シーケンスSEQ11では、充放電制御部22が初期化され、所定時間毎に電池セル40,40,・・・の電圧や、充放電電流の測定が行われる。また、充放電制御部22は、測定された電池セル40,40,・・・の電圧や充放電電流等に基づき、電池ユニット10が故障しているかどうかの故障診断を行う。故障診断の結果、正常である場合には、処理がシーケンスSEQ12に移行する。一方、故障を検出した場合には、統合制御部11に対してエラー信号を出力し、処理がシーケンスSEQ19に移行する。   In sequence SEQ11, the charge / discharge control unit 22 is initialized, and the voltage of the battery cells 40, 40,... And the charge / discharge current are measured every predetermined time. Further, the charge / discharge control unit 22 performs failure diagnosis as to whether or not the battery unit 10 has failed based on the measured voltage, charge / discharge current, etc. of the battery cells 40, 40,. If the result of failure diagnosis is normal, the process proceeds to sequence SEQ12. On the other hand, when a failure is detected, an error signal is output to the integrated control unit 11, and the process proceeds to sequence SEQ19.

シーケンスSEQ12では、充放電制御部22は、充電制御スイッチ(C−SW)23aおよび23b、放電制御スイッチ(D−SW)24aおよび24b、バイパススイッチ(B−SW)25を全てOFFにするように制御し、セルブロック21に対する充放電を停止して、待機状態となる。   In sequence SEQ12, the charge / discharge control unit 22 turns off all the charge control switches (C-SW) 23a and 23b, the discharge control switches (D-SW) 24a and 24b, and the bypass switch (B-SW) 25. The charging and discharging of the cell block 21 is stopped, and a standby state is entered.

統合制御部11から充電が命令され、且つ各電池セル40,40,・・・が完放電状態である場合には、処理がシーケンスSEQ13に移行する。統合制御部11から充電が命令され、各電池セル40,40,・・・が満充電状態または完放電状態でない場合には、処理がシーケンスSEQ14に移行する。統合制御部11から充電が命令され、且つ各電池セル40,40,・・・が満充電状態である場合には、処理がシーケンスSEQ15に移行する。   When charging is instructed from the integrated control unit 11 and each of the battery cells 40, 40,... Is in a fully discharged state, the process proceeds to sequence SEQ13. When charging is instructed from the integrated control unit 11 and each of the battery cells 40, 40,... Is not fully charged or completely discharged, the process proceeds to sequence SEQ14. When charging is instructed from the integrated control unit 11 and each of the battery cells 40, 40,... Is fully charged, the process proceeds to sequence SEQ15.

また、統合制御部11から放電が命令され、且つ各電池セル40,40,・・・が満充電状態である場合には、処理がシーケンスSEQ16に移行する。統合制御部11から放電が命令され、各電池セル40,40,・・・が満充電状態または完放電状態でない場合には、処理がシーケンスSEQ17に移行する。統合制御部11から放電が命令され、且つ各電池セル40,40,・・・が完放電状態である場合には、処理がシーケンスSEQ18に移行する。   Further, when discharging is instructed from the integrated control unit 11 and each of the battery cells 40, 40,... Is fully charged, the process proceeds to sequence SEQ16. When discharge is instructed from integrated control unit 11 and each battery cell 40, 40,... Is not fully charged or completely discharged, the process proceeds to sequence SEQ17. When discharge is commanded from the integrated control unit 11 and each battery cell 40, 40,... Is in a complete discharge state, the process proceeds to sequence SEQ18.

シーケンスSEQ13では、充放電制御部22は、充電制御スイッチ23aおよび23bをONするように制御するとともに、放電制御スイッチ24aおよび24b、バイパススイッチ25をOFFにするように制御して、充電を待機する。充電電流が検出された場合には、処理がシーケンスSEQ14に移行する。また、統合制御部11からの充電命令が解除された場合には、処理がシーケンスSEQ12に移行する。上述の場合以外の場合には、シーケンスSEQ13の処理が継続される。   In sequence SEQ13, the charge / discharge control unit 22 controls the charge control switches 23a and 23b to be turned on, and controls the discharge control switches 24a and 24b and the bypass switch 25 to be turned off to wait for charging. . If the charging current is detected, the process proceeds to sequence SEQ14. When the charging command from the integrated control unit 11 is canceled, the process proceeds to sequence SEQ12. In cases other than those described above, the processing of sequence SEQ13 is continued.

シーケンスSEQ14では、充放電制御部22は、充電制御スイッチ23aおよび23bをONにするように制御するとともに、放電制御スイッチ24aおよび24b、バイパススイッチ25をOFFにするように制御して、セルブロック21に対して充電を行う。なお、この場合、セルブロック21に対して充電が行われているため、統合制御部11に対して、満充電信号は出力されない。電池セル40,40,・・・の電圧が満充電電圧に達した場合には、処理がシーケンスSEQ15に移行する。また、統合制御部11からの充電命令が解除された場合には、処理がシーケンスSEQ12に移行する。上述の場合以外の場合には、シーケンスSEQ14の処理が継続され、セルブロック21の充電が行われる。   In the sequence SEQ14, the charge / discharge control unit 22 controls the charge control switches 23a and 23b to be turned on, and controls the discharge control switches 24a and 24b and the bypass switch 25 to be turned off. Charge the battery. In this case, since the cell block 21 is charged, a full charge signal is not output to the integrated control unit 11. When the voltage of battery cells 40, 40,... Reaches the fully charged voltage, the process proceeds to sequence SEQ15. When the charging command from the integrated control unit 11 is canceled, the process proceeds to sequence SEQ12. In cases other than those described above, the sequence SEQ14 is continued and the cell block 21 is charged.

シーケンスSEQ15では、充放電制御部22は、充電制御スイッチ23aおよび23b、放電制御スイッチ24aおよび24b、バイパススイッチ25を全てOFFにするように制御するとともに、統合制御部11に対して満充電信号を出力し、セルブロック21の充電を停止する。統合制御部11からの充電命令が解除された場合には、処理がシーケンスSEQ12に移行する。また、上述の場合以外の場合には、シーケンスSEQ15の処理が継続される。   In sequence SEQ15, the charge / discharge control unit 22 controls all the charge control switches 23a and 23b, the discharge control switches 24a and 24b, and the bypass switch 25 to be turned off, and sends a full charge signal to the integrated control unit 11. Output, and the charging of the cell block 21 is stopped. When the charge command from integrated control unit 11 is canceled, the process proceeds to sequence SEQ12. In cases other than those described above, the processing of sequence SEQ15 is continued.

シーケンスSEQ16では、充放電制御部22は、放電制御スイッチ24aおよび24bをONにするように制御するとともに、充電制御スイッチ23aおよび23b、バイパススイッチ25をOFFにするように制御して、放電を待機する。放電電流が検出された場合には、処理がシーケンスSEQ17に移行する。また、統合制御部11からの放電命令が解除された場合には、処理がシーケンスSEQ12に移行する。上述の場合以外の場合には、シーケンスSEQ16の処理が継続される。   In sequence SEQ16, the charge / discharge control unit 22 controls the discharge control switches 24a and 24b to be turned on, and controls the charge control switches 23a and 23b and the bypass switch 25 to be turned off to wait for discharge. To do. When the discharge current is detected, the process proceeds to sequence SEQ17. When the discharge command from the integrated control unit 11 is canceled, the process proceeds to sequence SEQ12. In cases other than those described above, the processing of sequence SEQ16 is continued.

シーケンスSEQ17では、充放電制御部22は、放電制御スイッチ24aおよび24bをONにするように制御するとともに、充電制御スイッチ23aおよび23b、バイパススイッチ25をOFFにするように制御して、セルブロック21から放電を行う。なお、この場合、セルブロック21から放電が行われているため、統合制御部11に対して、完放電信号は出力されない。電池セル40,40,・・・の電圧が完放電電圧以下となった場合には、処理がシーケンスSEQ18に移行する。また、統合制御部11からの放電命令が解除された場合には、処理がシーケンスSEQ12に移行する。上述の場合以外の場合には、シーケンスSEQ17の処理が継続される。   In sequence SEQ17, the charge / discharge control unit 22 controls the discharge control switches 24a and 24b to be turned on, and controls the charge control switches 23a and 23b and the bypass switch 25 to be turned off. To discharge. In this case, since the discharge is performed from the cell block 21, no complete discharge signal is output to the integrated control unit 11. When the voltage of battery cells 40, 40,... Becomes equal to or lower than the complete discharge voltage, the process proceeds to sequence SEQ18. When the discharge command from the integrated control unit 11 is canceled, the process proceeds to sequence SEQ12. In cases other than those described above, the processing of sequence SEQ17 is continued.

シーケンスSEQ18では、充放電制御部22は、充電制御スイッチ23aおよび23b、放電制御スイッチ24aおよび24b、バイパススイッチ25を全てOFFにするように制御するとともに、統合制御部11に対して完放電信号を出力し、セルブロック21の放電を停止する。統合制御部11からの放電命令が解除された場合には、処理がシーケンスSEQ12に移行する。また、上述の場合以外の場合には、シーケンスSEQ18の処理が継続される。   In sequence SEQ18, the charge / discharge control unit 22 controls the charge control switches 23a and 23b, the discharge control switches 24a and 24b, and the bypass switch 25 to be all OFF, and sends a complete discharge signal to the integrated control unit 11. Output, and the discharge of the cell block 21 is stopped. When the discharge command from the integrated control unit 11 is canceled, the process proceeds to sequence SEQ12. In cases other than the above case, the processing of sequence SEQ18 is continued.

シーケンスSEQ19では、充放電制御部22は、充電制御スイッチ23aおよび23b、放電制御スイッチ24aおよび24bをOFFにするように制御するとともに、バイパススイッチ25をONにするように制御して、セルブロック21の充放電を停止し、故障したセルブロック21をバイパスする。また、充放電制御部22は、統合制御部11に対してエラー信号を出力する。   In the sequence SEQ19, the charge / discharge control unit 22 controls the charge control switches 23a and 23b and the discharge control switches 24a and 24b to be turned off, and controls the bypass switch 25 to be turned on, thereby controlling the cell block 21. Charging / discharging is stopped, and the failed cell block 21 is bypassed. In addition, the charge / discharge control unit 22 outputs an error signal to the integrated control unit 11.

なお、セルブロック21の充放電が行われている間でも、充放電制御部22は、所定時間毎に電池セル40,40,・・・の電圧や充放電電流を測定してセルブロック21の故障診断を行い、故障と判断した場合には、処理がシーケンスSEQ19に移行する。   Even during charging / discharging of the cell block 21, the charging / discharging control unit 22 measures the voltage and charging / discharging current of the battery cells 40, 40,... If a failure diagnosis is performed and it is determined that a failure has occurred, the process proceeds to sequence SEQ19.

このように、充放電制御部22は、それぞれの電池セル40,40,・・・の電圧と、充放電電流を所定時間毎に測定することにより、セルブロック21に対する充放電を制御することができる。   In this way, the charge / discharge control unit 22 can control charging / discharging of the cell block 21 by measuring the voltage of each battery cell 40, 40,... And the charging / discharging current every predetermined time. it can.

上述したように、この発明の実施の一形態では、直列および/または並列に接続された電池セル40,40,・・・をセルブロック毎に分割し、それぞれの電池ユニット10,10,・・・が、充電の際には並列接続となり、放電の際には直列接続となるように切り替えている。したがって、充電の際には、電池ユニット10、10、・・が並列接続されるため、低電圧の電源を用いて充電することができる。また、放電の際には、電池ユニット10、10、・・が直列接続されるため、高電圧を確保して放電電流を小さくすることができるので、線路抵抗による熱損失を軽減することができる。   As described above, in the embodiment of the present invention, the battery cells 40, 40,... Connected in series and / or in parallel are divided into cell blocks, and the respective battery units 10, 10,. -However, it is switched so that it is connected in parallel when charging, and is connected in series when discharging. Therefore, since the battery units 10, 10,... Are connected in parallel at the time of charging, charging can be performed using a low voltage power source. Further, since the battery units 10, 10,... Are connected in series at the time of discharge, a high voltage can be secured and the discharge current can be reduced, so that heat loss due to line resistance can be reduced. .

さらに、この電池パックは、複数に分割された電池ユニットで構成されているため、それぞれの電池ユニット内に設けられたセルブロック21に用いられる電池セル40,40,・・・の満充電電圧がそろっていれば、電池ユニット毎に異なる容量の電池セルを用いることができる。   Further, since this battery pack is composed of a plurality of divided battery units, the full charge voltage of the battery cells 40, 40,... Used for the cell block 21 provided in each battery unit is high. If it has, the battery cell of a different capacity | capacitance for every battery unit can be used.

さらにまた、放電の際に、従来は、直列接続された複数の電池ユニット10,10,・・・のうちいずれかの電池ユニット10が放電終止電圧に達すると放電が停止されてしまい、残りの電池ユニットから放電することができなかったが、この発明の実施の一形態では、放電経路にセルブロックをバイパスさせるための経路を設け、セルブロックが完放電したり故障して放電が停止した際に、セルブロックをバイパスさせることができるようにしているため、残りの電池ユニットで放電し続けることができる。   Furthermore, when discharging, conventionally, when any one of a plurality of battery units 10, 10,... Connected in series reaches a discharge end voltage, the discharge is stopped, and the remaining Although it was not possible to discharge from the battery unit, in one embodiment of the present invention, a path for bypassing the cell block was provided in the discharge path, and when the cell block was completely discharged or failed and the discharge stopped In addition, since the cell block can be bypassed, the remaining battery units can continue to be discharged.

また、複数の電池ユニットが分割されて設けられているため、故障した電池ユニットや劣化した電池ユニットの単体交換を容易に行うことができる。   In addition, since the plurality of battery units are provided separately, it is possible to easily replace a failed battery unit or a deteriorated battery unit.

以上、この発明の実施の一形態について説明したが、この発明は、上述したこの発明の実施の一形態に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。   The embodiment of the present invention has been described above. However, the present invention is not limited to the embodiment of the present invention described above, and various modifications and applications can be made without departing from the gist of the present invention. Is possible.

この発明の実施の一形態による電池パックの一例の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of an example of the battery pack by one Embodiment of this invention. 電池ユニットの一例の構成を示す略線図である。It is a basic diagram which shows the structure of an example of a battery unit. 統合制御部による電池ユニットの制御の一例を示す状態遷移図である。It is a state transition diagram which shows an example of control of the battery unit by an integrated control part. 充放電制御部による充放電制御の一例を示す状態遷移図である。It is a state transition diagram which shows an example of the charging / discharging control by a charging / discharging control part.

符号の説明Explanation of symbols

1 電池パック
10 電池ユニット
11 統合制御部
12 充電器
13 負荷
21 セルブロック
22 充放電制御部
23a、23b 充電制御スイッチ
24a、24b 放電制御スイッチ
25 バイパススイッチ
26 電流検出抵抗
27 ヒューズ
28a 充電正極端子
28b 充電負極端子
29a 放電正極端子
29b 放電負極端子
30 制御端子
40 電池セル
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Battery pack 10 Battery unit 11 Integrated control part 12 Charger 13 Load 21 Cell block 22 Charge / discharge control part 23a, 23b Charge control switch 24a, 24b Discharge control switch 25 Bypass switch 26 Current detection resistance 27 Fuse 28a Charging positive terminal 28b Charging Negative terminal 29a Discharge positive terminal 29b Discharge negative terminal 30 Control terminal 40 Battery cell

Claims (5)

直列および並列に接続される複数の電池ユニットと、
上記複数の電池ユニットに対する充放電を制御する第1の制御部と
を有し、
上記複数の電池ユニットは、
1または複数の二次電池の電池セルが直列および/または並列に接続されたセルブロックと、
上記セルブロックの充放電状態を検出し、該検出結果を上記第1の制御部に供給し、上記第1の制御部による上記検出結果に応じた命令を受け取り、該命令に基づき上記セルブロックに対する充放電を制御する第2の制御部と、
上記第2の制御部による制御に基づきON/OFFされる充電制御スイッチと、
上記第2の制御部による制御に基づきON/OFFされる放電制御スイッチと
を有し、
上記第1の制御部は、
上記検出結果に基づき上記複数の電池ユニットの充放電状態を判断し、上記複数の電池ユニットの少なくとも1つの電池ユニットが満充電状態でない場合に、該電池ユニットに対して充電命令を供給し、
上記複数の電池ユニットが全て満充電状態である場合に、上記複数の電池ユニットに対して放電命令を供給し、
上記第2の制御部は、
上記第1の制御部からの充電命令に基づき上記充電制御スイッチをONにするとともに、上記放電制御スイッチをOFFにして、上記複数の電池ユニットを並列に接続し、
上記第1の制御部からの放電命令に基づき上記放電制御スイッチをONにするとともに、上記充電制御スイッチをOFFにして、上記複数の電池ユニットを直列に接続する
ことを特徴とする電池パック。
A plurality of battery units connected in series and in parallel;
A first control unit that controls charging / discharging of the plurality of battery units,
The plurality of battery units are
A cell block in which battery cells of one or more secondary batteries are connected in series and / or in parallel;
The charge / discharge state of the cell block is detected, the detection result is supplied to the first control unit, an instruction corresponding to the detection result by the first control unit is received, and the cell block is received based on the instruction. A second control unit for controlling charging and discharging;
A charge control switch that is turned ON / OFF based on the control by the second control unit;
A discharge control switch that is turned ON / OFF based on control by the second control unit,
The first controller is
Based on the detection result, the charging / discharging state of the plurality of battery units is determined. When at least one battery unit of the plurality of battery units is not fully charged, a charging command is supplied to the battery unit,
When the plurality of battery units are all fully charged, a discharge command is supplied to the plurality of battery units,
The second controller is
While turning on the charge control switch based on a charge command from the first control unit, turning off the discharge control switch, connecting the plurality of battery units in parallel,
A battery pack comprising: turning on the discharge control switch based on a discharge command from the first control unit; turning off the charge control switch; and connecting the plurality of battery units in series.
請求項1に記載の電池パックにおいて、
上記第2の制御部は、
充電の際に、上記検出の結果、上記電池セルの電圧が満充電を示す満充電電圧となった場合に、上記充電制御スイッチをOFFにして、上記電池セルに対する充電を停止する
ことを特徴とする電池パック。
The battery pack according to claim 1,
The second controller is
When charging, when the voltage of the battery cell becomes a full charge voltage indicating full charge as a result of the detection, the charge control switch is turned off to stop charging the battery cell. Battery pack.
請求項1に記載の電池パックにおいて、
上記電池ユニットは、
上記第2の制御部による制御に基づきON/OFFされるバイパススイッチをさらに有し、
上記第1の制御部は、
上記検出結果に基づき、上記複数の電池ユニットが全て完放電状態である場合には、上記複数の電池ユニットに対して過放電保護命令を送信し、
上記第2の制御部は、
上記第1の制御部から過放電保護命令を受信した場合に、上記バイパススイッチをONにするとともに、上記充電制御スイッチおよび上記放電制御スイッチをOFFにして、上記セルブロックからの放電を停止するように制御する
ことを特徴とする電池パック。
The battery pack according to claim 1,
The battery unit is
A bypass switch that is turned ON / OFF based on control by the second control unit;
The first controller is
Based on the detection result, when all of the plurality of battery units are completely discharged, an overdischarge protection command is transmitted to the plurality of battery units,
The second controller is
When an overdischarge protection command is received from the first control unit, the bypass switch is turned on and the charge control switch and the discharge control switch are turned off to stop the discharge from the cell block. A battery pack characterized by being controlled.
請求項3に記載の電池パックにおいて、
上記第2の制御部は、
放電の際に、上記検出の結果、上記電池セルの電圧が完放電を示す完放電電圧となった場合に、上記放電制御スイッチをOFFにするとともに、上記バイパススイッチをONにして、上記電池セルからの放電を停止する
ことを特徴とする電池パック。
The battery pack according to claim 3,
The second controller is
At the time of discharging, when the voltage of the battery cell becomes a complete discharge voltage indicating complete discharge as a result of the detection, the discharge control switch is turned off, the bypass switch is turned on, and the battery cell is turned on. A battery pack characterized by stopping the discharge from the battery pack.
直列および並列に接続される複数の電池ユニット内に設けられた、1または複数の電池セルが直列および/または並列に接続されたセルブロックの充放電状態を第2の制御部で検出する検出ステップと、
上記検出結果に基づき上記複数の電池ユニットに対する充放電を制御する第1の制御部から上記複数の電池ユニットに対して充放電命令を供給する供給ステップと、
上記第1の制御部による上記充放電命令に基づき上記セルブロックに対する充放電を上記第2の制御部で制御する制御ステップと
を有し、
上記供給ステップでは、
上記検出結果に基づき上記複数の電池ユニットの充放電状態を判断し、上記複数の電池ユニットの少なくとも1つの電池ユニットが満充電状態でない場合に、上記第1の制御部から該電池ユニットに対して充電命令を供給し、
上記複数の電池ユニットが全て満充電状態である場合に、上記第1の制御部から上記複数の電池ユニットに対して放電命令を供給し、
上記制御ステップでは、
上記第1の制御部からの充電命令に基づき、上記第2の制御部による制御に応じてON/OFFされる充電制御スイッチをONにするとともに、上記第2の制御部による制御に応じてON/OFFされる放電制御スイッチをOFFにして、上記複数の電池ユニットを並列に接続し、
上記第1の制御部からの放電命令に基づき上記放電制御スイッチをONにするとともに、上記充電制御スイッチをOFFにして、上記複数の電池ユニットを直列に接続する
ことを特徴とする制御方法。
A detection step in which the second control unit detects a charge / discharge state of a cell block provided in a plurality of battery units connected in series and in parallel, in which one or a plurality of battery cells are connected in series and / or in parallel. When,
A supply step of supplying a charge / discharge command to the plurality of battery units from a first control unit that controls charge / discharge of the plurality of battery units based on the detection result;
A control step of controlling charging / discharging of the cell block by the second control unit based on the charge / discharge command by the first control unit,
In the above supply step,
Based on the detection result, charge / discharge states of the plurality of battery units are determined, and when at least one battery unit of the plurality of battery units is not fully charged, the first control unit applies to the battery units. Supply charging instructions,
When the plurality of battery units are all fully charged, a discharge command is supplied from the first control unit to the plurality of battery units,
In the above control step,
Based on the charging command from the first control unit, the charging control switch that is turned on / off according to the control by the second control unit is turned ON, and turned on according to the control by the second control unit The discharge control switch to be turned off is turned off, and the plurality of battery units are connected in parallel,
A control method comprising: turning on the discharge control switch based on a discharge command from the first control unit; turning off the charge control switch; and connecting the plurality of battery units in series.
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