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JP2004006190A - Battery pack system and method for measuring leakage current of battery pack system - Google Patents

Battery pack system and method for measuring leakage current of battery pack system Download PDF

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JP2004006190A
JP2004006190A JP2002196517A JP2002196517A JP2004006190A JP 2004006190 A JP2004006190 A JP 2004006190A JP 2002196517 A JP2002196517 A JP 2002196517A JP 2002196517 A JP2002196517 A JP 2002196517A JP 2004006190 A JP2004006190 A JP 2004006190A
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JP
Japan
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main switch
battery pack
load
control circuit
switch
Prior art date
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JP2002196517A
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Japanese (ja)
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Inventor
Fujio Matsui
松井 冨士夫
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Subaru Corp
Original Assignee
Fuji Heavy Industries Ltd
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Publication date
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Abstract

【課題】組電池システムにおける絶縁性を、システム稼働時に近い状態で検出することにより、検出精度の向上を図る。
【解決手段】複数の電池セルが直列に接続された組電池2と、モータ11と、組電池2とモータ11との間に設けられたメインスイッチ1a,1bと、メインスイッチ1a,1bの後段側において、モータ11と並列に接続されたキャパシタ8と、制御回路14とを有する。この制御回路14は、メインスイッチ1a,1bのオンまたはオフを制御する。また、制御回路14は、メインスイッチ1a,1bをオンからオフに切り替えた場合、キャパシタ8に蓄積された電荷により生じる電位差に基づいて、メインスイッチ1a,1bの後段側の回路系に関する絶縁性を評価する。
【選択図】図1
An object of the present invention is to improve the detection accuracy by detecting insulation in a battery pack system in a state close to when the system is operating.
A battery pack in which a plurality of battery cells are connected in series, a motor, main switches provided between the battery pack and the motor, and a rear stage of the main switches. On the side, a capacitor 8 connected in parallel with the motor 11 and a control circuit 14 are provided. The control circuit 14 controls on / off of the main switches 1a and 1b. Further, when the main switches 1a and 1b are switched from on to off, the control circuit 14 determines the insulation of the circuit system at the subsequent stage of the main switches 1a and 1b based on the potential difference caused by the electric charge accumulated in the capacitor 8. evaluate.
[Selection diagram] Fig. 1

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、組電池システムおよびその漏洩電流計測方法に係り、特に、組電池システムにおける絶縁性の評価に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、環境問題などから、ハイブリッド自動車や電気自動車等が注目されており、そのために各種の二次電池が開発されている。リチウムイオン二次電池は、エネルギー密度が高く、密閉性に優れ、かつ、メンテナンスフリーであるため、ハイブリッド自動車や電気自動車用のバッテリとして優れているが、大型のものは実用化されていない。そこで、複数個の小型の電池セルを直列または並列に接続することにより組電池化し、この組電池ユニットを用いて所望の電圧や容量を確保している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、組電池と負荷とを含む組電池システムでは、回路系における絶縁性の確保が重要となる。なぜなら、システムの回路系より電流が漏洩すると、組電池の消耗が促進されるからである。また、一般に、絶縁性は温度に依存しており、システムが高温になるほど絶縁性が低下する傾向がある。そのため、システム停止時はともかく、システム稼働時には高温になるため、絶縁性が大きく低下してしまう可能性がある。
【0004】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、組電池システムにおける絶縁性を、システム稼働時に近い状態で検出することにより、検出精度の向上を図ることである。
【0005】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するために、第1の発明は、複数の電池セルが直列に接続された組電池と、負荷と、前段に組電池が接続され、後段に負荷が接続されたメインスイッチと、メインスイッチの後段側において、負荷と並列に接続されたキャパシタと、制御回路とを有する組電池システムを提供する。この制御回路は、メインスイッチのオンまたはオフを制御する。また、制御回路は、メインスイッチをオンからオフに切り替えた場合、キャパシタに蓄積された電荷により生じる電位差に基づいて、メインスイッチの後段側の回路系に関する絶縁性を評価する。
【0006】
ここで、第1の発明において、制御回路は、メインスイッチの後段側の回路系に関する漏洩抵抗を第1の漏洩抵抗として計測することによって、絶縁性を評価することが好ましい。
【0007】
また、第1の発明において、メインスイッチと並列に設けられたプリ抵抗負荷スイッチをさらに設けてもよい。この場合、制御回路は、プリ抵抗負荷スイッチのオンまたはオフを制御する。また、制御回路は、メインスイッチをオフに設定し、かつ、プリ抵抗負荷スイッチをオンに設定する期間において、プリ抵抗負荷スイッチを一時的にオフに設定することによって、第2の漏洩抵抗を計測してもよい。この場合、制御回路は、第1の漏洩抵抗と第2の漏洩抵抗との大小を比較する。これにより、漏洩の原因が、システム稼働時の温度上昇に起因した絶縁性の低下によるものか否かが判断できる。
【0008】
第2の発明は、複数の電池セルが直列に接続され、所定の高電圧を発生させる組電池と、負荷と、前段に組電池が接続され、後段に負荷が接続されたメインスイッチと、メインスイッチの後段側において、負荷と並列に接続されたキャパシタと、メインスイッチのオンまたはオフを制御するとともに、メインスイッチをオンからオフに切り替えた場合、キャパシタに蓄積された電荷を高電圧電源として用いて、メインスイッチの後段側の回路系に関する絶縁性を評価する制御回路とを有する組電池システムを提供する。
【0009】
ここで、第2の発明において、制御回路は、電池電圧、漏洩電流、または、漏洩抵抗の少なくとも一つを含む高電圧電源情報を、メインスイッチの後段側より取得することが好ましい。
【0010】
また、第2の発明において、制御回路に対する電力は、高電圧電源とは別の電源であって、かつ、高電圧電源よりも低い低電圧電源より絶縁トランスを介して供給されることが望ましい。
【0011】
複数の電池セルが直列に接続された組電池と、負荷と、前段に組電池が接続され、後段に負荷が接続されたメインスイッチと、メインスイッチの後段側において、負荷と並列に接続されたキャパシタとを有する組電池システムの漏洩電流計測方法を提供する。この計測方法は、メインスイッチをオンからオフに切り替えるステップと、キャパシタに蓄積された電荷により生じる電位差を検出するステップと、電位差に基づいて、メインスイッチの後段側の回路系に関する漏洩電流を計測するステップとを有する。
【0012】
【発明の実施の形態】
図1は、ハイブリッド自動車に適用される組電池システムの構成図である。この組電池システムは、組電池ユニット9、キャパシタ8、インバータ10およびモータ11を主体に構成されている。組電池ユニット9と外部装置8,10,11とは、コネクタ15a,15bを介して接続されている。組電池ユニット9は、負荷に相当するモータ11に対して電力を供給する。車両の動力源となるモータ11は、図示しないコントローラによる制御下において、インバータ10によって出力が設定される。インバータ10は、組電池ユニット9から供給された直流電流を三相交流電流に変換する。モータ11は、三相交流モータであり、インバータ10から三相交流電流が供給される。また、キャパシタ8は、インバータ10およびモータ11に並列に接続されており、数千μF程度の大容量を有する。後述するように、イグニッションキーをオフからオンにした場合、すなわち、組電池システムの稼働初期の段階では、まず、このキャパシタ8がプリチャージされる。
【0013】
組電池ユニット9は、組電池2、各種スイッチ1,3,4、制御回路14および低電圧電源系5,6,7,13を主体に構成されている。組電池2は、複数の電池セルを直列に接続することによって、所定の高電圧を発生する。本実施形態では、マンガン系、コバルト系、ニッケル系等に代表されるリチウムイオン電池をラミネートシートで覆った薄板状のラミネートセルを用いている。
【0014】
組電池2の正極と正極側コネクタ15aとの間は、正極側配線16aによって接続されている。この配線16aには、メインスイッチ1aが設けられているとともに、このスイッチ1aと並列にプリ抵抗負荷スイッチ3aが設けられている。プリ抵抗負荷スイッチ3aは、スイッチと抵抗とを直列に接続した構造を有する。また、メインスイッチ1aの後段側(すなわちモータ11側)は、リレースイッチ4aを介して制御回路14と接続されている。
【0015】
一方、組電池2の負極と負極側コネクタ15bとの間は、負極側配線16bによって接続されている。この配線16bには、メインスイッチ1bが設けられているとともに、このスイッチ1bと並列にプリ抵抗負荷スイッチ3bが設けられている。プリ抵抗負荷スイッチ3bは、スイッチと抵抗とを直列に接続した構造を有する。また、メインスイッチ1bの後段側は、リレースイッチ4bを介して制御回路14と接続されている。
【0016】
制御回路14に対する電力は、低電圧電源系より供給される。この低電圧電源系は、前縁トランス6と、その一次側に設けられた装置7,13と、その二次側に設けられた装置5,12とで構成されている。低電圧電源13は、高電圧電源である組電池2とは別の電源であり、組電池2の電圧よりも低い電圧を有する。このような電源13としては、例えば、車両に搭載されたバッテリ(12V)を用いることができる。この電源13からの直流電圧は、所定の周波数でオン・オフを繰り返すスイッチング回路7で交流化された後、絶縁トランス6の一次側に供給される。また、絶縁トランス6の二次側に出力された交流電圧は、ブリッジ回路12において整流された後に、三端子レギュレータ5において直流化される。そして、この直流電圧(例えば5V)が、制御回路14用の電源電圧として、制御回路14に供給される。
【0017】
制御回路14は、メインスイッチ1、プリ抵抗負荷スイッチ3およびリレースイッチ4のオンまたはオフを制御する。具体的には、組電池システムが停止している状態では、全てのスイッチ1,3,4がオフになっている。これにより、組電池2は、その後段側の回路系と電気的に完全に分離される。つぎに、イグニッションキーをオフからオンにして組電池システムを始動させる場合、プリ抵抗負荷スイッチ3のみがオンになり、メインスイッチ1およびリレースイッチ4はオフのままである。システムの稼働初期においてメインスイッチ1をオンさせない理由は、過大なプリチャージ電流(大容量のキャパシタ8を最初に充電するのに必要な電流)が流れるのを防止するためである。この初期段階では、メインスイッチ1と並列に設けられたプリ抵抗負荷スイッチ4を用いて、その抵抗で電流を絞りながら、キャパシタ8のプリチャージを行う。そして、キャパシタ8がプリチャージが完了した後は、プリ抵抗負荷スイッチ4がオフして、メインスイッチ1がオンになる。システムの稼働時には、メインスイッチ1のみがオンし、メインスイッチ1の前段の組電池2と後段のモータ11とが電気的に接続される。イグニッションキーをオンからオフにして組電池システムを停止させる場合、リレースイッチ4のみがオンになり、メインスイッチ1およびリレースイッチ4はオフになる。
【0018】
また、制御回路14は、メインスイッチ1の後段側の回路系に関する絶縁性の評価も行う。イグニッションキーをオンからオフに切り替えた場合、その直後において、制御回路14は、メインスイッチ1をオンからオフに切り替えるとともに、リレースイッチ4をオフからオンに切り替える。メインスイッチ1をオフにすることで、メインスイッチ1の後段は、組電池2と電気的に分離される。ただし、キャパシタ8には、蓄積された電荷が残っているため、この蓄積電荷に応じた電位差(キャパシタ電圧)が、正極側の配線16aと負極側の配線16bとの間に生じる。制御回路14は、この電位差を検出することによって、システム停止直後におけるシステムの絶縁性を評価する。換言すれば、キャパシタ8に蓄積された電荷を高電圧電源として用いて、メインスイッチ1の後段側の回路系に関する絶縁性が検出・評価される。
【0019】
図2は、制御回路14の一部を構成するブリッジ回路の回路図である。このブリッジ回路は、5つの抵抗17a〜17eで構成されている。正極側のリレースイッチ4aの接点と負極側のリレースイッチ4bとの間には、2つの抵抗17a,17bが直列に設けられている。システム停止直後には、リレースイッチ4a,4bがオンするため、上述したキャパシタ電圧を2つの抵抗17a,17bで抵抗分割した電圧値がノードAの電圧となる。そして、ノードAの電圧に応じたアナログ値が、A/Dコンバータを介してデジタル化される。したがって、A/Dコンバータからの出力データは、キャパシタ電圧に応じて一義的に特定される。制御回路14は、このデジタル化された出力データに基づいて漏電抵抗を計測し、この漏電抵抗に基づいて、メインスイッチ1の後段側の回路系に関する絶縁性を評価する。
【0020】
例えば、漏電抵抗の経時的な変化率を算出することによって、絶縁性の低下の有無、換言すれば、漏洩電流の発生の有無を判断することができる。この場合、この変化率が所定値よりも大きい場合には、絶縁性が低下していると判断し、これが所定値以下の場合には、絶縁性が低下していないと判断する。また、システム停止時から所定時間(例えば5秒〜10秒程度)が経過した時点における漏洩抵抗の値に基づいて、絶縁性の低下の有無を判断してもよい。この場合、漏洩抵抗の値が所定値以下の場合には、絶縁性が低下していると判断し、これが所定値よりも大きい場合には、絶縁性が低下していないと判断する。さらに、図3のような漏電パターンに基づいて、絶縁性の低下を評価してもよい。
【0021】
このように、本実施形態によれば、組電池システムを停止させた直後に、組電池システムの絶縁性の評価、換言すれば、漏洩電流の計測を行うため、良好な精度を確保できるという効果がある。上述したように、システムの温度が上昇すると、これに起因してシステムの絶縁性が低下する傾向がある。したがって、低温状態において、メインスイッチ1の後段の回路系の絶縁性を精度よく評価することは困難である。そこで、本実施形態では、システム停止直後、すなわちシステム稼働時とほぼ同等の高温状態において、絶縁性を評価しているため、稼働状態における絶縁性を良好に検出・評価することが可能になる。
【0022】
また、リチウムイオン電池は、電池内部の漏洩電流が著しく小さく、長期間にわたってエネルギーを保存できるという特性を有する。メインスイッチ1の前段から信号や電源を得る場合には、長期保存時の過放電の要因となるのに対して、本実施形態のようにメインスイッチ1の後段から得る場合には、かかる過放電を回避できる。
【0023】
さらに、電池関係情報処理を高電圧系に配置することにより、信号のアイソレーション(分離)を簡略化で、コストの低減を図ることが可能になる。
【0024】
なお、制御回路14は、システム停止直後とともにシステム始動時においても、上述した算出手法に基づいて漏洩抵抗を計測してもよい。この場合、メインスイッチ1をオフにし、かつ、プリ抵抗負荷スイッチ3をオンに設定する期間(システム始動時)において、プリ抵抗負荷スイッチ3を一時的にオフに設定する。これにより、プリ抵抗負荷スイッチ3の後段の回路系は、組電池2と電気的に分離される。この状態で、制御回路14は、第2の漏洩抵抗を計測する。そして、システム停止直後(高温時)に計測した第1の漏洩抵抗と、システム起動時(低温時)に計測した第2の漏洩抵抗との大小を比較する。これにより、漏洩の原因が、システム稼働時の温度上昇に起因した絶縁性の低下によるものか否かが判断できる。具体的には、高温時の第1の漏洩抵抗と低温時の第2の漏洩抵抗との差が所定値以下の場合、漏洩が生じた原因が温度上昇以外の要因であると判断できる。また、高温時の第1の漏洩抵抗と低温時の第2の漏洩抵抗との差が所定値よりも大きい場合、漏洩が生じた原因が温度上昇にあると判断できる。
【0025】
また、上述した実施形態において、制御回路14は、キャパシタ電圧より漏洩抵抗を算出しているが、制御回路14は、電池電圧、漏洩電流、または、漏洩抵抗の少なくとも一つを含む高電圧電源情報を、メインスイッチ1の後段側より取得することも可能である。
【0026】
【発明の効果】
本発明によれば、システムを停止させた直後の状態で組電池システムにおける絶縁性を検出・評価することで、良好な精度を確保できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】組電池システムの構成図
【図2】制御回路の一部を構成するブリッジ回路の回路図
【図3】漏電パターンの説明図
【符号の説明】
1a,1b メインスイッチ
2 組電池
3a,3b プリ抵抗負荷スイッチ
4a,4b リレースイッチ
5 三端子レギュレータ
6 絶縁トランス
7 スイッチング回路
8 キャパシタ
9 組電池ユニット
10 インバータ
11 モータ
12 ブリッジ回路
13 低電圧電源
14 制御回路
15a,15b コネクタ
16a,16b 配線
17a〜17e 抵抗
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an assembled battery system and a method for measuring a leakage current of the assembled battery system, and more particularly to evaluation of insulation properties of the assembled battery system.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In recent years, hybrid vehicles, electric vehicles, and the like have attracted attention due to environmental issues and the like, and various secondary batteries have been developed for that purpose. Lithium ion secondary batteries are high in energy density, excellent in airtightness, and maintenance-free, and thus are excellent as batteries for hybrid vehicles and electric vehicles, but large-sized batteries have not been put to practical use. Therefore, a plurality of small battery cells are connected in series or in parallel to form a battery pack, and a desired voltage and capacity are secured using this battery pack unit.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in an assembled battery system including an assembled battery and a load, it is important to ensure insulation in a circuit system. This is because when current leaks from the circuit of the system, the consumption of the battery pack is promoted. In general, the insulation depends on the temperature, and the insulation tends to decrease as the temperature of the system increases. Therefore, the temperature is high when the system is operating, regardless of when the system is stopped, and there is a possibility that the insulation property is greatly reduced.
[0004]
The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to improve the detection accuracy by detecting insulation in a battery pack system in a state close to when the system is operating.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve such a problem, a first invention is directed to an assembled battery in which a plurality of battery cells are connected in series, a load, a main switch in which an assembled battery is connected to a preceding stage, and a load is connected to a succeeding stage, Provided is an assembled battery system including a capacitor connected in parallel with a load and a control circuit at a stage subsequent to a main switch. This control circuit controls on / off of the main switch. Further, when the main switch is switched from on to off, the control circuit evaluates the insulation of the circuit system on the subsequent stage of the main switch based on a potential difference caused by the electric charge stored in the capacitor.
[0006]
Here, in the first invention, it is preferable that the control circuit evaluates insulation by measuring a leakage resistance relating to a circuit system on the subsequent stage of the main switch as the first leakage resistance.
[0007]
Further, in the first aspect, a pre-resistive load switch provided in parallel with the main switch may be further provided. In this case, the control circuit controls on / off of the pre-resistive load switch. Also, the control circuit measures the second leakage resistance by temporarily turning off the pre-resistance load switch during a period in which the main switch is turned off and the pre-resistance load switch is turned on. May be. In this case, the control circuit compares the magnitude of the first leakage resistance with the magnitude of the second leakage resistance. This makes it possible to determine whether or not the cause of the leakage is a decrease in insulation due to a rise in temperature during operation of the system.
[0008]
According to a second aspect of the present invention, there is provided an assembled battery in which a plurality of battery cells are connected in series to generate a predetermined high voltage, a load, a main switch in which an assembled battery is connected in a preceding stage, and a load is connected in a succeeding stage, On the rear side of the switch, the capacitor connected in parallel with the load and the main switch are turned on or off, and when the main switch is switched from on to off, the charge stored in the capacitor is used as a high-voltage power supply. And a control circuit for evaluating the insulation of a circuit system on the subsequent stage of the main switch.
[0009]
Here, in the second invention, it is preferable that the control circuit obtains high-voltage power supply information including at least one of a battery voltage, a leakage current, and a leakage resistance from a downstream side of the main switch.
[0010]
Further, in the second aspect, it is desirable that the power to the control circuit is a power supply different from the high-voltage power supply and is supplied from the low-voltage power supply lower than the high-voltage power supply through the insulating transformer.
[0011]
A battery pack in which a plurality of battery cells are connected in series, a load, a main switch in which a battery pack is connected in a preceding stage, and a load is connected in a subsequent stage, and a main switch in which a load is connected in a subsequent stage are connected in parallel with the load. Provided is a method for measuring a leakage current of a battery pack system having a capacitor. This measuring method includes a step of switching a main switch from on to off, a step of detecting a potential difference caused by electric charges accumulated in a capacitor, and measuring a leakage current relating to a circuit system on a subsequent stage of the main switch based on the potential difference. And steps.
[0012]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
FIG. 1 is a configuration diagram of a battery pack system applied to a hybrid vehicle. This assembled battery system mainly includes an assembled battery unit 9, a capacitor 8, an inverter 10, and a motor 11. The battery pack unit 9 and the external devices 8, 10, 11 are connected via connectors 15a, 15b. The battery pack unit 9 supplies power to the motor 11 corresponding to a load. The output of the motor 11 serving as the power source of the vehicle is set by the inverter 10 under the control of a controller (not shown). The inverter 10 converts a DC current supplied from the battery pack unit 9 into a three-phase AC current. The motor 11 is a three-phase AC motor, and a three-phase AC current is supplied from the inverter 10. The capacitor 8 is connected in parallel to the inverter 10 and the motor 11, and has a large capacity of about several thousand μF. As will be described later, when the ignition key is turned on from off, that is, at the initial stage of operation of the battery pack system, first, the capacitor 8 is precharged.
[0013]
The assembled battery unit 9 mainly includes the assembled battery 2, various switches 1, 3, 4, the control circuit 14, and the low-voltage power supply systems 5, 6, 7, and 13. The assembled battery 2 generates a predetermined high voltage by connecting a plurality of battery cells in series. In the present embodiment, a thin-plate laminate cell in which a lithium-ion battery represented by a manganese-based, cobalt-based, nickel-based battery, or the like is covered with a laminate sheet is used.
[0014]
The positive electrode of the battery pack 2 and the positive connector 15a are connected by a positive wiring 16a. The wiring 16a is provided with a main switch 1a and a pre-resistive load switch 3a in parallel with the switch 1a. The pre-resistance load switch 3a has a structure in which a switch and a resistor are connected in series. The rear side of the main switch 1a (that is, the motor 11 side) is connected to the control circuit 14 via the relay switch 4a.
[0015]
On the other hand, the negative electrode of the battery pack 2 and the negative connector 15b are connected by a negative wiring 16b. The main switch 1b is provided on the wiring 16b, and a pre-resistance load switch 3b is provided in parallel with the switch 1b. The pre-resistance load switch 3b has a structure in which a switch and a resistor are connected in series. The rear side of the main switch 1b is connected to the control circuit 14 via the relay switch 4b.
[0016]
Power for the control circuit 14 is supplied from a low-voltage power supply system. This low-voltage power supply system includes a leading edge transformer 6, devices 7 and 13 provided on its primary side, and devices 5 and 12 provided on its secondary side. The low-voltage power supply 13 is a power supply different from the battery pack 2 that is a high-voltage power supply, and has a voltage lower than the voltage of the battery pack 2. As such a power supply 13, for example, a battery (12V) mounted on a vehicle can be used. The DC voltage from the power supply 13 is converted into AC by a switching circuit 7 that repeats ON / OFF at a predetermined frequency, and then supplied to the primary side of the insulating transformer 6. Further, the AC voltage output to the secondary side of the insulating transformer 6 is rectified in the bridge circuit 12 and then converted to DC in the three-terminal regulator 5. Then, this DC voltage (for example, 5 V) is supplied to the control circuit 14 as a power supply voltage for the control circuit 14.
[0017]
The control circuit 14 controls on / off of the main switch 1, the pre-resistive load switch 3, and the relay switch 4. Specifically, when the battery pack system is stopped, all the switches 1, 3, and 4 are off. As a result, the battery pack 2 is completely electrically separated from the subsequent circuit system. Next, when starting the battery pack system by turning the ignition key from off to on, only the pre-resistance load switch 3 is turned on, and the main switch 1 and the relay switch 4 are kept off. The reason why the main switch 1 is not turned on in the early stage of operation of the system is to prevent an excessive precharge current (current necessary for initially charging the large-capacity capacitor 8) from flowing. In this initial stage, the capacitor 8 is precharged by using the pre-resistance load switch 4 provided in parallel with the main switch 1 while reducing the current by the resistance. Then, after the precharging of the capacitor 8 is completed, the pre-resistive load switch 4 is turned off and the main switch 1 is turned on. During operation of the system, only the main switch 1 is turned on, and the assembled battery 2 at the preceding stage of the main switch 1 and the motor 11 at the subsequent stage are electrically connected. When the ignition key is turned off from on to stop the battery pack system, only the relay switch 4 is turned on, and the main switch 1 and the relay switch 4 are turned off.
[0018]
Further, the control circuit 14 also evaluates the insulation of the circuit system on the subsequent stage of the main switch 1. When the ignition key is switched from ON to OFF, immediately after that, the control circuit 14 switches the main switch 1 from ON to OFF and switches the relay switch 4 from OFF to ON. By turning off the main switch 1, the subsequent stage of the main switch 1 is electrically separated from the battery pack 2. However, since the accumulated charges remain in the capacitor 8, a potential difference (capacitor voltage) corresponding to the accumulated charges is generated between the positive wiring 16a and the negative wiring 16b. The control circuit 14 evaluates the insulation of the system immediately after the system is stopped by detecting the potential difference. In other words, the charge stored in the capacitor 8 is used as a high-voltage power supply, and the insulation of the circuit system on the subsequent stage of the main switch 1 is detected and evaluated.
[0019]
FIG. 2 is a circuit diagram of a bridge circuit forming a part of the control circuit 14. This bridge circuit includes five resistors 17a to 17e. Two resistors 17a and 17b are provided in series between the contact point of the positive-side relay switch 4a and the negative-side relay switch 4b. Immediately after the system is stopped, the relay switches 4a and 4b are turned on. Therefore, a voltage value obtained by dividing the above-described capacitor voltage by the two resistors 17a and 17b is the voltage of the node A. Then, an analog value corresponding to the voltage of the node A is digitized through an A / D converter. Therefore, output data from the A / D converter is uniquely specified according to the capacitor voltage. The control circuit 14 measures the leakage resistance based on the digitized output data, and evaluates the insulation of the circuit system on the downstream side of the main switch 1 based on the leakage resistance.
[0020]
For example, by calculating the rate of change of the leakage resistance over time, it is possible to determine whether or not the insulation property has decreased, in other words, whether or not a leakage current has occurred. In this case, if the rate of change is greater than a predetermined value, it is determined that the insulation is reduced, and if it is less than or equal to the predetermined value, it is determined that the insulation is not reduced. Alternatively, the presence or absence of a decrease in insulation may be determined based on the value of the leakage resistance at a point in time when a predetermined time (for example, about 5 seconds to about 10 seconds) has elapsed since the system was stopped. In this case, when the value of the leakage resistance is equal to or less than a predetermined value, it is determined that the insulation property is reduced. When the value is larger than the predetermined value, it is determined that the insulation property is not reduced. Further, a decrease in insulation may be evaluated based on a leakage pattern as shown in FIG.
[0021]
As described above, according to the present embodiment, immediately after stopping the battery pack system, the evaluation of the insulation of the battery pack system, in other words, the measurement of the leakage current is performed, so that good accuracy can be secured. There is. As described above, as the temperature of the system increases, the insulation of the system tends to decrease due to this. Therefore, it is difficult to accurately evaluate the insulation of the circuit system downstream of the main switch 1 in a low temperature state. Therefore, in the present embodiment, the insulation property is evaluated immediately after the system is stopped, that is, in a high temperature state substantially equal to that during the operation of the system, so that the insulation property in the operation state can be detected and evaluated well.
[0022]
In addition, the lithium ion battery has characteristics that the leakage current inside the battery is extremely small and energy can be stored for a long period of time. When a signal or power is obtained from the preceding stage of the main switch 1, it causes overdischarge during long-term storage. On the other hand, when obtained from the subsequent stage of the main switch 1 as in the present embodiment, such overdischarge occurs. Can be avoided.
[0023]
Further, by arranging battery-related information processing in a high-voltage system, it is possible to simplify signal isolation (separation) and reduce costs.
[0024]
Note that the control circuit 14 may measure the leakage resistance based on the above-described calculation method at the time of starting the system as well as immediately after the system is stopped. In this case, during a period in which the main switch 1 is turned off and the pre-resistive load switch 3 is turned on (at the time of starting the system), the pre-resistive load switch 3 is temporarily turned off. As a result, the circuit system at the subsequent stage of the pre-resistance load switch 3 is electrically separated from the battery pack 2. In this state, the control circuit 14 measures the second leakage resistance. Then, the magnitude of the first leakage resistance measured immediately after the system is stopped (at high temperature) and the magnitude of the second leakage resistance measured at the time of starting the system (low temperature) are compared. This makes it possible to determine whether or not the cause of the leakage is a decrease in insulation due to a rise in temperature during operation of the system. Specifically, when the difference between the first leakage resistance at high temperature and the second leakage resistance at low temperature is equal to or less than a predetermined value, it can be determined that the cause of the leakage is a factor other than the temperature rise. When the difference between the first leakage resistance at high temperature and the second leakage resistance at low temperature is larger than a predetermined value, it can be determined that the cause of the leakage is a rise in temperature.
[0025]
Further, in the above-described embodiment, the control circuit 14 calculates the leakage resistance from the capacitor voltage. However, the control circuit 14 calculates the high-voltage power supply information including at least one of the battery voltage, the leakage current, and the leakage resistance. Can be obtained from the subsequent stage of the main switch 1.
[0026]
【The invention's effect】
According to the present invention, good accuracy can be ensured by detecting and evaluating the insulation property of the battery pack system immediately after the system is stopped.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of an assembled battery system. FIG. 2 is a circuit diagram of a bridge circuit forming a part of a control circuit. FIG. 3 is an explanatory diagram of a leakage pattern.
1a, 1b Main switch 2 Battery pack 3a, 3b Pre-resistive load switch 4a, 4b Relay switch 5 Three-terminal regulator 6 Insulation transformer 7 Switching circuit 8 Capacitor 9 Battery pack unit 10 Inverter 11 Motor 12 Bridge circuit 13 Low voltage power supply 14 Control circuit 15a, 15b Connectors 16a, 16b Wirings 17a-17e Resistance

Claims (8)

組電池システムにおいて、
複数の電池セルが直列に接続された組電池と、
負荷と、
前段に前記組電池が接続され、後段に前記負荷が接続されたメインスイッチと、
前記メインスイッチの後段側において、前記負荷と並列に接続されたキャパシタと、
前記メインスイッチのオンまたはオフを制御するとともに、前記メインスイッチをオンからオフに切り替えた場合、前記キャパシタに蓄積された電荷により生じる電位差に基づいて、前記メインスイッチの後段側の回路系に関する絶縁性を評価する制御回路と
を有することを特徴とする組電池システム。
In the assembled battery system,
An assembled battery in which a plurality of battery cells are connected in series;
Load and
A main switch in which the battery pack is connected in the first stage and the load is connected in the second stage,
A capacitor connected in parallel with the load on a subsequent side of the main switch;
When the main switch is turned on or off and the main switch is switched from on to off, an insulation property related to a circuit system at a subsequent stage of the main switch is determined based on a potential difference caused by electric charges accumulated in the capacitor. And a control circuit for evaluating the following.
前記制御回路は、前記メインスイッチの後段側の回路系に関する漏洩抵抗を計測することによって、前記絶縁性を評価することを特徴とする請求項1に記載された組電池システム。2. The battery pack system according to claim 1, wherein the control circuit evaluates the insulation by measuring a leakage resistance of a circuit system on a subsequent stage of the main switch. 3. 前記メインスイッチと並列に設けられたプリ抵抗負荷スイッチをさらに有し、
前記制御回路は、前記プリ抵抗負荷スイッチのオンまたはオフを制御するとともに、前記メインスイッチをオフに設定し、かつ、前記プリ抵抗負荷スイッチをオンに設定する期間において、前記プリ抵抗負荷スイッチを一時的にオフに設定することによって、前記漏洩抵抗を計測することを特徴とする請求項2に記載された組電池システム。
A pre-resistive load switch provided in parallel with the main switch,
The control circuit controls on / off of the pre-resistive load switch, sets the main switch to off, and temporarily turns off the pre-resistive load switch during a period in which the pre-resistive load switch is set to on. 3. The battery pack system according to claim 2, wherein the leakage resistance is measured by setting the leakage resistance to off.
前記制御回路は、
前記メインスイッチをオンからオフに切り替えることによって計測された第1の漏電抵抗と、前記メインスイッチをオフに設定し、かつ、前記プリ抵抗負荷スイッチをオンに設定する期間において、前記プリ抵抗負荷スイッチを一時的にオフに設定することによって計測された第2の漏洩抵抗との大小を比較することを特徴とする請求項3に記載された組電池システム。
The control circuit includes:
A first leakage resistance measured by switching the main switch from on to off, and a period in which the main switch is set to off and the pre-resistive load switch is set to on. 4. The assembled battery system according to claim 3, wherein the magnitude is compared with the second leakage resistance measured by temporarily setting the second leakage resistance to OFF.
組電池システムにおいて、
複数の電池セルが直列に接続され、所定の高電圧を発生させる組電池と、
負荷と、
前段に前記組電池が接続され、後段に前記負荷が接続されたメインスイッチと、
前記メインスイッチの後段側において、前記負荷と並列に接続されたキャパシタと、
前記メインスイッチのオンまたはオフを制御するとともに、前記メインスイッチをオンからオフに切り替えた場合、前記キャパシタに蓄積された電荷を高電圧電源として用いて、前記メインスイッチの後段側の回路系に関する絶縁性を評価する制御回路と
を有することを特徴とする組電池システム。
In the assembled battery system,
A battery pack in which a plurality of battery cells are connected in series to generate a predetermined high voltage,
Load and
A main switch in which the battery pack is connected in the first stage and the load is connected in the second stage,
A capacitor connected in parallel with the load on a subsequent side of the main switch;
When the main switch is turned on or off and the main switch is switched from on to off, the electric charge accumulated in the capacitor is used as a high-voltage power supply to insulate the circuit on the subsequent stage of the main switch. A battery pack system comprising: a control circuit that evaluates performance.
前記制御回路は、電池電圧、漏洩電流、または、漏洩抵抗の少なくとも一つを含む高電圧電源情報を、前記メインスイッチの後段側より取得することを特徴とする請求項5に記載された組電池システム。The assembled battery according to claim 5, wherein the control circuit acquires high-voltage power supply information including at least one of a battery voltage, a leakage current, and a leakage resistance from a downstream side of the main switch. system. 前記制御回路に対する電力は、前記高電圧電源とは別の電源であって、かつ、前記高電圧電源よりも低い低電圧電源より絶縁トランスを介して供給されることを特徴とする請求項5または6の記載された組電池システム。The power supply to the control circuit is a power supply different from the high-voltage power supply, and is supplied from a low-voltage power supply lower than the high-voltage power supply via an insulating transformer. 6. The assembled battery system according to 6. 複数の電池セルが直列に接続された組電池と、負荷と、前段に前記組電池が接続され、後段に前記負荷が接続されたメインスイッチと、前記メインスイッチの後段側において、前記負荷と並列に接続されたキャパシタとを有する組電池システムの漏洩電流計測方法において、
前記メインスイッチをオンからオフに切り替えるステップと、
前記キャパシタに蓄積された電荷により生じる電位差を検出するステップと、
前記電位差に基づいて、前記メインスイッチの後段側の回路系に関する漏洩電流を計測するステップと
を有することを特徴とする組電池システムの漏洩電流計測方法。
A battery pack in which a plurality of battery cells are connected in series, a load, a main switch in which the battery pack is connected in a preceding stage, and the load is connected in a subsequent stage, and a load in parallel with the load in a stage subsequent to the main switch. A leakage current measurement method for a battery pack system having a capacitor connected to
Switching the main switch from on to off;
Detecting a potential difference caused by the charge stored in the capacitor;
Measuring a leakage current relating to a circuit system at a subsequent stage of the main switch based on the potential difference.
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