JP2014182088A - Battery monitoring device - Google Patents
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Abstract
【課題】故障耐性の向上を図ることが可能な電池監視装置を提供する。
【解決手段】1または隣接するN個の電池セル10を検出セルとして、検出セル毎のセル電圧を検出するセル電圧検出回路21と、隣接する2以上の検出セルを検出ブロックとして、検出ブロック毎のブロック電圧を検出するブロック電圧検出回路22と、セル電圧検出線Lcの断線を検出する断線検出手段23aと、検出セルに電圧異常が生じているか否かを判定する電圧異常判定手段23bと、を備える。そして、電圧異常判定手段23bは、断線検出手段23aにてセル電圧検出線Lcの断線が検出された際に、セル電圧検出回路21にて検出したセル電圧に基づいて検出ブロックのブロック電圧の推定値を算出し、当該推定値とブロック電圧検出回路22の検出値との差に基づいて、断線したセル電圧検出線Lcに接続された検出セルに電圧異常が生じているか否かを判定する。
【選択図】図3A battery monitoring device capable of improving fault tolerance is provided.
SOLUTION: One or N adjacent battery cells 10 are used as detection cells, a cell voltage detection circuit 21 that detects a cell voltage for each detection cell, and two or more adjacent detection cells are used as detection blocks, and each detection block is detected. A block voltage detection circuit 22 that detects a block voltage of the cell, a disconnection detection means 23a that detects a disconnection of the cell voltage detection line Lc, a voltage abnormality determination means 23b that determines whether or not a voltage abnormality has occurred in the detection cell, Is provided. The voltage abnormality determination means 23b estimates the block voltage of the detection block based on the cell voltage detected by the cell voltage detection circuit 21 when the disconnection of the cell voltage detection line Lc is detected by the disconnection detection means 23a. A value is calculated, and based on the difference between the estimated value and the detection value of the block voltage detection circuit 22, it is determined whether or not a voltage abnormality has occurred in the detection cell connected to the disconnected cell voltage detection line Lc.
[Selection] Figure 3
Description
本発明は、複数個の電池セルを直列に接続して構成された組電池の電圧状態を監視する電池監視装置に関する。 The present invention relates to a battery monitoring device that monitors a voltage state of an assembled battery configured by connecting a plurality of battery cells in series.
従来、各電池セルのセル電圧の検出結果に基づいて過充電や過放電といった電池セルの電圧異常を検出する電池監視装置において、セル電圧を検出する電圧検出線の断線を検出するものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。なお、電圧検出線の断線は、電池セルの両端を短絡させた場合のセル電圧の検出結果、および短絡させていない場合のセル電圧の検出結果に基づいて判定可能である。 Conventionally, in a battery monitoring device that detects battery cell voltage abnormality such as overcharge or overdischarge based on the detection result of the cell voltage of each battery cell, one that detects disconnection of a voltage detection line that detects the cell voltage has been proposed. (For example, refer to Patent Document 1). The disconnection of the voltage detection line can be determined based on the detection result of the cell voltage when both ends of the battery cell are short-circuited and the detection result of the cell voltage when not short-circuited.
ところで、特許文献1では、電池監視装置にて電圧検出線に断線が生じた際、各電池セルのセル電圧が検出できないことから、組電池からの電力供給や組電池の充電を禁止または制限するようにしている。
By the way, in
この場合、各電池セルの電圧状態が正常な電圧範囲内であり、組電池を使用しても問題が生じない状況であっても、組電池の使用が一律に禁止または制限されてしまう。このように、従来技術の電池監視装置は、故障耐性に欠けるといった課題がある。 In this case, even if the voltage state of each battery cell is within a normal voltage range and no problem occurs even if the assembled battery is used, the use of the assembled battery is uniformly prohibited or restricted. Thus, the battery monitoring device of the prior art has a problem that it lacks fault tolerance.
本発明は上記点に鑑みて、故障耐性の向上を図ることが可能な電池監視装置を提供することを目的とする。 An object of this invention is to provide the battery monitoring apparatus which can aim at the improvement of fault tolerance in view of the said point.
本発明は、複数個の電池セル(10)を直列に接続して構成された組電池(1)の電圧状態を監視する電池監視装置を対象としている。 The present invention is directed to a battery monitoring device that monitors a voltage state of an assembled battery (1) configured by connecting a plurality of battery cells (10) in series.
上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明では、1または隣接するN(=正の整数)個の電池セルを検出セルとして、検出セル毎のセル電圧を検出するセル電圧検出回路(21)と、隣接する2以上の検出セルを検出ブロックとして、検出ブロック毎のブロック電圧を検出するブロック電圧検出回路(22)と、検出セルの電極端子とセル電圧検出回路との間のセル電圧検出線(Lc)の断線を検出する断線検出手段(23a)と、検出セルのセル電圧が所定の適正電圧範囲外となる電圧異常が生じているか否かを判定する電圧異常判定手段(23b)と、を備え、電圧異常判定手段は、断線検出手段にてセル電圧検出線の断線が検出された際に、セル電圧検出回路にて検出したセル電圧に基づいて検出ブロックのブロック電圧の推定値を算出すると共に、ブロック電圧の推定値とブロック電圧検出回路にて検出したブロック電圧との差に基づいて、断線したセル電圧検出線に接続された検出セルに電圧異常が生じているか否かを判定することを特徴としている。 In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, a cell voltage detection circuit for detecting a cell voltage for each detection cell, using one or adjacent N (= positive integer) battery cells as detection cells. 21), two or more adjacent detection cells as detection blocks, a block voltage detection circuit (22) for detecting a block voltage for each detection block, and a cell voltage between the electrode terminal of the detection cell and the cell voltage detection circuit Disconnection detection means (23a) for detecting disconnection of the detection line (Lc), and voltage abnormality determination means (23b) for determining whether or not a voltage abnormality that causes the cell voltage of the detection cell to be outside a predetermined appropriate voltage range has occurred. The voltage abnormality determination means estimates the block voltage of the detection block based on the cell voltage detected by the cell voltage detection circuit when the disconnection of the cell voltage detection line is detected by the disconnection detection means. And whether or not a voltage abnormality has occurred in the detection cell connected to the disconnected cell voltage detection line based on the difference between the estimated value of the block voltage and the block voltage detected by the block voltage detection circuit. It is characterized by judging.
これによれば、セル電圧検出線が断線したとしても、断線したセル電圧検出線に接続された検出セルの電圧異常を検出することができ、検出セルの電池異常が生じていない場合には組電池の使用を継続できる。従って、電池監視装置の故障耐性の向上を図ることができる。 According to this, even if the cell voltage detection line is disconnected, it is possible to detect a voltage abnormality in the detection cell connected to the disconnected cell voltage detection line. You can continue to use the battery. Therefore, the fault tolerance of the battery monitoring device can be improved.
なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係の一例を示すものである。 In addition, the code | symbol in the parenthesis of each means described in this column and the claim shows an example of a correspondence relationship with the specific means described in the embodiment described later.
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following embodiments, the same or equivalent parts are denoted by the same reference numerals in the drawings.
(第1実施形態)
第1実施形態について説明すると、本実施形態では、ハイブリッド自動車や電気自動車等の車両に搭載される組電池1に、本発明の電池監視装置2を適用している。
(First embodiment)
Describing the first embodiment, in this embodiment, the
組電池1は、車両走行用の駆動力を発生させる駆動機器を主として、車載された各種電気機器へ給電する車載高圧バッテリを構成している。本実施形態の組電池1および各種電気機器は、組電池1と電気機器との間の接続を導通状態および遮断状態に切り替える図示しないSMR(システムメインリレー)を介して接続されている。なお、SMRがオフされると、組電池1からの電力供給や組電池1の充電ができなくなる。従って、SMRは、組電池1の使用を禁止する使用禁止手段として機能する。
The assembled
図1に示すように、組電池1は、リチウムイオン電池等の二次電池からなる電池セル10を複数個(例えば、100個)電気的に直列に接続したものである。本実施形態の組電池1は、充放電の最小単位である各電池セル10を所定数単位(本例では5つ単位)でグループ化した複数の電池ブロックCBで構成されている。なお、便宜上、図1では、複数の電池ブロックのうち、代表的な2つの電池ブロックCBi、CBi+1を図示している。
As shown in FIG. 1, the assembled
電池監視装置2は、組電池1の電圧状態を監視する装置であって、主たる構成要素として、セル電圧検出回路21、ブロック電圧検出回路22、および制御装置23を備えている。
The
セル電圧検出回路21は、1または隣接するN個(=正の整数:全セル数よりも少ない数)の電池セル10を検出セルとして、検出セル毎の電圧を検出する回路であり、複数のセル電圧検出線Lcを介して、各検出セルの両端の電極端子に接続されている。具体的には、本実施形態のセル電圧検出回路21は、1個の電池セル10を検出セルとして、電池セル10毎の電圧(セル電圧)を検出するように構成されている。
The cell
本実施形態のセル電圧検出回路21は、各電池ブロックCBに対応して設けられた複数の監視IC(監視部)211で構成されている。各監視IC211は、後述する制御装置23からの制御信号に応じて、対応する電池ブロックCBの検出セルの電圧検出等を行う集積回路である。なお、各監視IC211は、対応する電池ブロックCBからの給電により作動するように構成されている。
The cell
本実施形態の各監視IC211は、フォトカプラ等の絶縁部(図示略)を介して制御装置23に接続されている。この絶縁部は、組電池1側(高電圧系)と制御装置23側(低電圧系)との間の絶縁性を確保する絶縁手段である。なお、各監視IC211と制御装置23との間の信号伝達は、デイジチェーン方式により行う構成としてもよい。
Each monitoring IC 211 in this embodiment is connected to the
本実施形態の各監視IC211は、対応する電池ブロックCBの検出セル毎に電圧を検出するセル電圧検出部211a、断線検出用の短絡部211b等で構成されている。
Each
具体的には、セル電圧検出部211aは、検出セルの電圧を所定周期でサンプリングしてデジタル信号に変換して出力するAD変換方式の電圧検出回路であり、図示しないマルチプレクサ、オペアンプ、AD変換器等で構成されている。なお、マルチプレクサは、各検出セルのうち、いずれか1つの両端子をオペアンプの一対の入力端子に選択的に接続する切替手段である。オペアンプは、マルチプレクサにより選択された検出セルの両端子間の電位差に応じたアナログ信号を出力する差動増幅回路であり、オペアンプから出力されたアナログ信号は、AD変換器にてデジタル信号に変換される。
Specifically, the cell
また、短絡部211bは、後述する制御装置23の断線検出処理時に、各検出セルの両端の電極端子を短絡させる短絡回路であり、各検出セルの両端の電極端子を短絡させる短絡スイッチ、所定の抵抗値を有する抵抗器の直列接続体で構成されている。なお、短絡スイッチは、制御装置23からの制御信号に応じて作動が制御される。
Moreover, the
ブロック電圧検出回路22は、隣接する2以上の検出セルを検出ブロックとして、検出ブロック毎の電圧を検出する回路であり、複数のブロック電圧検出線Lbを介して、各検出ブロックの両端の電極端子に接続されている。具体的には、ブロック電圧検出回路22は、電池ブロックCBを検出ブロックとして、電池ブロックCB単位で電圧を検出するように構成されている。
The block
本実施形態のブロック電圧検出回路22は、フライングキャパシタ方式の電圧検出回路で構成されており、図示しないキャパシタ、キャパシタに検出ブロックの両端電圧を入力する入力部、キャパシタに蓄えられた電圧を検出する検出部等で構成されている。
The block
ここで、ブロック電圧検出回路22は、セル電圧検出回路21よりも組電池1の電池電圧の監視数が少ないので、セル電圧検出回路21に比べて、簡素な回路構成で実現することができる。なお、キャパシタは、組電池1側(高電圧系)と制御装置23側(低電圧系)との間の絶縁性を確保する絶縁手段としての機能を果たす。
Here, the block
続いて、電池監視装置2の電子制御部を構成する制御装置23について説明する。本実施形態の制御装置23は、CPU、記憶手段を構成する各種メモリ等からなるマイクロコンピュータ、およびその周辺機器で構成され、メモリに記憶された制御プログラムに従って各種処理を実行するように構成されている。
Then, the
制御装置23は、各電圧検出回路21、22や組電池1における充放電を制御すると共に、各電圧検出回路21、22の検出結果に基づいて、各検出セルの電圧異常やセル電圧検出線Lcの断線等の各種異常を検出するように構成されている。
The
本実施形態の制御装置23は、各電圧検出回路21、22に対して電圧検出を指示する制御信号を出力し、各電圧検出回路21、22の検出結果(電圧値)を取得可能に構成されている。
The
また、本実施形態の制御装置23は、各セル電圧検出線Lcの断線を検出する断線検出処理を実行するように構成されている。具体的には、制御装置23では、短絡部211bの短絡スイッチのオンオフを切り替えた際のセル電圧検出部211aの検出結果に基づいて、各セル電圧検出線Lcが生じているか否かを判定する。例えば、制御装置23では、短絡部211bの短絡スイッチのオンオフを切り替えた際のセル電圧検出部211aの検出結果が、いずれも断線時の電圧範囲内となる場合、その検出セルに接続されたセル電圧検出線Lcが断線していると判定すればよい。
In addition, the
さらに、本実施形態の制御装置23は、各電圧検出回路21、22の検出結果に基づいて、各検出セルのセル電圧が適正電圧範囲外となる電圧異常(過放電や過充電)が生じているか否かを判定する過充放電判定処理を実行するように構成されている。
Furthermore, the
具体的には、本実施形態の制御装置23は、セル電圧検出線Lcが断線していない正常時には、セル電圧検出回路21にて検出した各検出セルのセル電圧が適正電圧範囲(例えば、0.7V〜4.1)内であるか否かを判定する。例えば、制御装置23では、検出セルのセル電圧が適正電圧範囲を下回っている場合に過放電と判定し、適正電圧範囲を上回っている場合に過充電と判定する。
Specifically, when the cell voltage detection line Lc is not disconnected, the
ここで、断線検出処理において、セル電圧検出線Lcの断線が検出された場合、断線したセル電圧検出線Lcに接続された検出セルのセル電圧を、セル電圧検出回路21で検出できず、過充放電判定処理を実行できなくなってしまう。
Here, in the disconnection detection process, when the disconnection of the cell voltage detection line Lc is detected, the cell voltage of the detection cell connected to the disconnected cell voltage detection line Lc cannot be detected by the cell
そこで、本実施形態の制御装置23は、セル電圧検出線Lcの断線の有無に応じて、過充放電判定処理の内容を変更している。本実施形態の制御装置23は、セル電圧検出線Lcの断線が検出された際に、セル電圧検出回路21の検出結果、およびブロック電圧検出回路22の検出結果に基づいて、断線したセル電圧検出線Lcに接続された検出セルに電圧異常が生じているか否かを判定する。なお、セル電圧検出線Lcの断線が検出された際の過放電判定処理の具体的内容については後述する。
Therefore, the
ここで、本実施形態では、制御装置23における断線検出処理を実行する構成が断線検出手段23aを構成し、制御装置23における過放電判定処理を実行する構成が電圧異常判定手段23bを構成している。
Here, in this embodiment, the configuration for executing the disconnection detection process in the
次に、電池監視装置2の制御装置23が実行する一連の制御処理の一例について、図2に示すフローチャートを用いて説明する。なお、図2に示す制御ルーチンは、車両全体の制御を司る上位制御装置からの指令信号や、制御装置23の内部に規定された制御スケジュールにより実行される。
Next, an example of a series of control processes executed by the
まず、各検出セルのセル電圧Vcを検出する検出処理を実行する(S10)。この処理では、セル電圧検出回路21を構成する各監視IC211に対してセル電圧Vcの検出を指示する制御信号を出力し、各監視IC211から各検出セルのセル電圧Vcの検出結果を取得する。
First, a detection process for detecting the cell voltage Vc of each detection cell is executed (S10). In this process, a control signal instructing the detection of the cell voltage Vc is output to each monitoring
続いて、各検出ブロックのブロック電圧Vbを検出する検出処理を実行する(S20)。この処理では、ブロック電圧検出回路22に対してブロック電圧Vbの検出を指示する制御信号を出力し、ブロック電圧検出回路22から各検出ブロックのブロック電圧Vbの検出結果を取得する。
Then, the detection process which detects the block voltage Vb of each detection block is performed (S20). In this process, a control signal that instructs the block
続いて、各セル電圧検出線Lcの断線検出処理を実行する(S30)。この処理では、各監視IC211に対して、短絡スイッチのオンオフの切り替え、および短絡スイッチのオンオフを切り替えた際のセル電圧Vcの検出を指示する制御信号を出力する。そして、各監視IC211から短絡スイッチのオンオフを切り替えた際の各検出セルのセル電圧Vcを取得し、取得したセル電圧Vcが、断線時の電圧範囲内であるか否かを判定する。この判定処理の結果、セル電圧Vcが断線時の電圧範囲内となった場合、その検出セルに接続されたセル電圧検出線Lcが断線していると判断する。
Then, the disconnection detection process of each cell voltage detection line Lc is performed (S30). In this process, a control signal is output to each monitoring
続いて、断線検出処理で各セル電圧検出線Lcの断線を検出したか否かを判定する(S40)。この結果、各セル電圧検出線Lcの断線を検出していないと判定された場合、セル電圧検出回路21にて各検出セルのセル電圧Vcを検出可能であることから、通常時の過充放電判定処理を実行する(S50)。この処理では、セル電圧検出回路21にて検出した各検出セルのセル電圧が適正電圧範囲(本例では、0.7V〜4.1)内であるか否かを判定し、当該範囲外となる場合に電圧異常と判定する。なお、検出セルのセル電圧が適正電圧範囲を下回っている場合に過放電と判定し、適正電圧範囲を上回っている場合に過充電と判定する。
Subsequently, it is determined whether or not the disconnection of each cell voltage detection line Lc is detected in the disconnection detection process (S40). As a result, when it is determined that the disconnection of each cell voltage detection line Lc has not been detected, the cell
一方、ステップS40の判定処理にて、セル電圧検出線Lcの断線を検出したと判定された場合、断線したセル電圧検出線Lcに接続された検出セルのセル電圧Vcをセル電圧検出回路21にて検出できないことから、断線時の過充放電判定処理を実行する(S60)。
On the other hand, when it is determined in step S40 that the disconnection of the cell voltage detection line Lc has been detected, the cell voltage Vc of the detection cell connected to the disconnected cell voltage detection line Lc is supplied to the cell
この処理では、断線していない正常なセル電圧検出線Lcに接続された検出セルについて、前述の通常時の過充放電判定処理と同様の処理を実行し、断線したセル電圧検出線Lcに接続された検出セルについて、通常時の過充放電判定処理と異なる処理を実行する。 In this process, the detection cell connected to the normal cell voltage detection line Lc that is not disconnected is subjected to the same process as the above-described normal overcharge / discharge determination process and connected to the disconnected cell voltage detection line Lc. For the detected cells, a process different from the normal overcharge / discharge determination process is executed.
以下、断線したセル電圧検出線Lcに接続された検出セルの過充放電判定処理について、図3のフローチャートを用いて説明する。 Hereinafter, the overcharge / discharge determination processing of the detection cell connected to the disconnected cell voltage detection line Lc will be described with reference to the flowchart of FIG.
まず、断線したセル電圧検出線Lcに接続された検出セルを含む検出ブロックにおいて、断線したセル電圧検出線Lcに接続された検出セルを除く各検出セルのセル電圧の平均値Vavgを算出する(S61)。なお、断線したセル電圧検出線Lcに接続された検出セルを除く各検出セルのセル電圧の平均値Vavgは、断線していないセル電圧検出線Lcに接続された各検出セルのセル電圧の平均値Vavgである。 First, in a detection block including a detection cell connected to the disconnected cell voltage detection line Lc, an average value Vavg of cell voltages of the detection cells excluding the detection cell connected to the disconnected cell voltage detection line Lc is calculated ( S61). The average cell voltage Vavg of each detection cell excluding the detection cell connected to the disconnected cell voltage detection line Lc is the average cell voltage of each detection cell connected to the non-disconnected cell voltage detection line Lc. The value Vavg.
そして、ステップS61にて算出した平均値Vavgから断線したセル電圧検出線Lcに接続された検出セルを含む検出ブロックのブロック電圧の推定値Vestを算出する(S62)。本実施形態では、ステップS61の処理で算出した平均値Vavgに対して、検出ブロックを構成する検出セルのセル数を乗じた値をブロック電圧の推定値Vestとして算出する。 Then, an estimated value Vest of the block voltage of the detection block including the detection cell connected to the disconnected cell voltage detection line Lc is calculated from the average value Vavg calculated in step S61 (S62). In the present embodiment, a value obtained by multiplying the average value Vavg calculated in the process of step S61 by the number of detection cells constituting the detection block is calculated as an estimated value Vest of the block voltage.
ここで、断線したセル電圧検出線Lcに接続された検出セルのセル電圧が過放電となっている場合、検出ブロックの推定値Vestは、ブロック電圧検出回路22にて検出したブロック電圧Vbよりも大きくなる(Vest>Vb)。
Here, when the cell voltage of the detection cell connected to the disconnected cell voltage detection line Lc is overdischarged, the estimated value Vest of the detection block is higher than the block voltage Vb detected by the block
そして、検出ブロックの推定値Vestからブロック電圧Vbを減算した減算値(Vest−Vb)は、断線したセル電圧検出線Lcに接続された検出セルのセル電圧と各検出セルの平均値Vavgとの差となる。 The subtracted value (Vest−Vb) obtained by subtracting the block voltage Vb from the estimated value Vest of the detection block is the cell voltage of the detection cell connected to the disconnected cell voltage detection line Lc and the average value Vavg of each detection cell. It makes a difference.
このため、検出ブロックの推定値Vestからブロック電圧Vbを減算した減算値(Vest−Vb)と、過放電判定閾値とを比較することで、断線したセル電圧検出線Lcに接続された検出セルの過放電となっているか否かを判定することができる。なお、過放電判定閾値は、各検出セルの平均値Vavgから適正電圧範囲の下限値(本例では0.7)を減算した値に設定すればよい。 For this reason, by comparing a subtraction value (Vest−Vb) obtained by subtracting the block voltage Vb from the estimated value Vest of the detection block and the overdischarge determination threshold, the detection cell connected to the disconnected cell voltage detection line Lc is compared. It can be determined whether or not an overdischarge has occurred. The overdischarge determination threshold value may be set to a value obtained by subtracting the lower limit value (0.7 in this example) of the appropriate voltage range from the average value Vavg of each detection cell.
一方、断線したセル電圧検出線Lcに接続された検出セルのセル電圧が過充電となっている場合、検出ブロックの推定値Vestは、ブロック電圧検出回路22にて検出したブロック電圧Vbよりも小さくなる(Vest<Vb)。
On the other hand, when the cell voltage of the detection cell connected to the disconnected cell voltage detection line Lc is overcharged, the estimated value Vest of the detection block is smaller than the block voltage Vb detected by the block
そして、ブロック電圧Vbから検出ブロックの推定値Vestを減算した減算値(Vb−Vest)は、断線したセル電圧検出線Lcに接続された検出セルのセル電圧と各検出セルの平均値Vavgとの差となる。 The subtracted value (Vb−Vest) obtained by subtracting the estimated value Vest of the detection block from the block voltage Vb is the cell voltage of the detection cell connected to the disconnected cell voltage detection line Lc and the average value Vavg of each detection cell. It makes a difference.
このため、ブロック電圧Vbから検出ブロックの推定値Vestを減算した減算値(Vb−Vest)と、過充電判定閾値とを比較することで、断線したセル電圧検出線Lcに接続された検出セルの過放電となっているか否かを判定することができる。なお、過充電判定閾値は、適正電圧範囲の上限値(本例では4.1)から各検出セルの平均値Vavgを減算した値に設定すればよい。 For this reason, the subtraction value (Vb−Vest) obtained by subtracting the estimated value Vest of the detection block from the block voltage Vb is compared with the overcharge determination threshold value, thereby detecting the detection cell connected to the disconnected cell voltage detection line Lc. It can be determined whether or not an overdischarge has occurred. The overcharge determination threshold value may be set to a value obtained by subtracting the average value Vavg of each detection cell from the upper limit value (4.1 in this example) of the appropriate voltage range.
これらを鑑みて、本実施形態では、ブロック電圧の推定値Vestとブロック電圧検出回路22にて検出したブロック電圧Vbとの差に基づいて、断線したセル電圧検出線Lcに接続された検出セルに電圧異常が生じているか否かを判定する。
In view of these, in the present embodiment, based on the difference between the block voltage estimated value Vest and the block voltage Vb detected by the block
具体的には、まず、検出ブロックの推定値Vestからブロック電圧Vbを減算した減算値(Vest−Vb)が、過放電判定閾値(=Vavg−0.7)より大きいか否かを判定する(S63)。 Specifically, first, it is determined whether or not a subtraction value (Vest−Vb) obtained by subtracting the block voltage Vb from the estimated value Vest of the detection block is larger than the overdischarge determination threshold (= Vavg−0.7) ( S63).
この結果、検出ブロックの推定値Vestからブロック電圧Vbを減算した減算値が、過放電判定閾値より大きいと判定された場合には、断線したセル電圧検出線Lcに接続された検出セルの電圧異常フラグを過放電に設定する(S64)。 As a result, when it is determined that the subtraction value obtained by subtracting the block voltage Vb from the estimated value Vest of the detection block is larger than the overdischarge determination threshold, the voltage abnormality of the detection cell connected to the disconnected cell voltage detection line Lc The flag is set to overdischarge (S64).
ここで、電圧異常フラグは、断線したセル電圧検出線Lcに接続された検出セルに電圧異常が生じた際に、組電池1の使用の禁止(例えば、SMRオフ)を上位制御装置に伝えるためのフラグである。従って、ステップS64にて電圧異常フラグが過充電に設定されることで、組電池1の使用が禁止される。
Here, the voltage abnormality flag is used to notify the host controller of the prohibition of use of the assembled battery 1 (for example, SMR off) when a voltage abnormality occurs in the detection cell connected to the disconnected cell voltage detection line Lc. Flag. Therefore, the use of the assembled
一方、前述の減算値が、過放電判定閾値以下と判定された場合には、さらに、ブロック電圧Vbから検出ブロックの推定値Vestを減算した減算値が過充電判定閾値(=4.1−Vavg)より大きいか否かを判定する(S65)。 On the other hand, if it is determined that the subtraction value is equal to or less than the overdischarge determination threshold, the subtraction value obtained by subtracting the estimated value Vest of the detection block from the block voltage Vb is an overcharge determination threshold (= 4.1-Vavg). ) Is determined (S65).
この結果、ブロック電圧Vbから検出ブロックの推定値Vestを減算した減算値が、過放電判定閾値より大きいと判定された場合には、断線したセル電圧検出線Lcに接続された検出セルの電圧異常フラグを過充電に設定する(S66)。これにより、組電池1の使用が禁止される。
As a result, if it is determined that the subtraction value obtained by subtracting the estimated value Vest of the detection block from the block voltage Vb is larger than the overdischarge determination threshold, the voltage abnormality of the detection cell connected to the disconnected cell voltage detection line Lc The flag is set to overcharge (S66). Thereby, use of the assembled
一方、ブロック電圧Vbから検出ブロックの推定値Vestを減算した減算値が、過充電判定閾値以下と判定された場合には、断線したセル電圧検出線Lcに接続された検出セルの電圧異常フラグを正常に設定する(S67)。この場合、セル電圧検出線Lcに断線が生じている場合でも組電池1の使用が継続可能となる。
On the other hand, if the subtraction value obtained by subtracting the estimated value Vest of the detection block from the block voltage Vb is determined to be equal to or less than the overcharge determination threshold, the abnormal voltage flag of the detection cell connected to the disconnected cell voltage detection line Lc is set. Set normally (S67). In this case, the use of the assembled
以上説明した本実施形態では、セル電圧検出線Lcの断線が検出された際に、セル電圧検出回路21にて検出したセル電圧Vcに基づいて検出ブロックのブロック電圧の推定値Vestを算出する。そして、当該ブロック電圧の推定値Vestとブロック電圧検出回路22にて検出したブロック電圧Vbとの差に基づいて、断線したセル電圧検出線Lcに接続された検出セルに電圧異常が生じているか否かを判定する構成としている。
In the present embodiment described above, when the disconnection of the cell voltage detection line Lc is detected, the block voltage estimated value Vest of the detection block is calculated based on the cell voltage Vc detected by the cell
これによれば、セル電圧検出線Lcが断線したとしても、断線したセル電圧検出線Lcに接続された検出セルの電圧異常を検出することができ、検出セルの電池異常が生じていない場合には組電池1の使用を継続できる。従って、電池監視装置の故障耐性の向上を図ることができる。
According to this, even when the cell voltage detection line Lc is disconnected, the voltage abnormality of the detection cell connected to the disconnected cell voltage detection line Lc can be detected, and the battery abnormality of the detection cell has not occurred. Can continue to use the
(第2実施形態)
次に、第2実施形態について説明する。なお、本実施形態では、第1実施形態と同様または均等な部分についての説明を省略、または簡略化して説明する。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment will be described. In the present embodiment, description of the same or equivalent parts as in the first embodiment will be omitted or simplified.
本実施形態では、図4に示すように、組電池1を6つの電池セル10単位でグループ化した複数の電池ブロックCBで構成すると共に、セル電圧検出回路21を、隣接する2個の電池セル10を検出セルとして、検出セル毎の電圧を検出する回路としている。なお、便宜上、図4では、複数の電池ブロックのうち、代表的な1つの電池ブロックCBiを図示している。
In the present embodiment, as shown in FIG. 4, the assembled
本実施形態の制御装置23では、各電圧検出回路21、22の検出結果に基づいて、隣接する2個の電池セル10毎に過放電および過充電といった電圧異常が生じているか否かを判定する過充放電判定処理を実行する。
In the
具体的には、本実施形態の制御装置23は、セル電圧検出線Lcが断線していない正常時には、セル電圧検出回路21にて検出した各検出セルのセル電圧が適正電圧範囲(例えば、1.4V〜8.2)内であるか否かを判定する。例えば、制御装置23では、検出セルのセル電圧が適正電圧範囲を下回っている場合に過放電と判定し、適正電圧範囲を上回っている場合に過充電と判定する。
Specifically, when the cell voltage detection line Lc is not disconnected, the
また、セル電圧検出線Lcの断線が検出された場合、各電圧検出回路21、22の検出結果に基づいて、断線したセル電圧検出線Lcに接続された検出セルに電圧異常が生じているか否かを判定する。
When a disconnection of the cell voltage detection line Lc is detected, whether or not a voltage abnormality has occurred in the detection cell connected to the disconnected cell voltage detection line Lc based on the detection results of the
この処理では、例えば、断線したセル電圧検出線Lcに接続された検出セルを含む検出ブロックにおいて、断線したセル電圧検出線Lcに接続された検出セルを除く各検出セルのセル電圧の平均値Vavgを算出する。そして、ブロック電圧Vbから検出ブロックの推定値Vestを減算した減算値(Vb−Vest)と、過放電判定閾値や過充電判定閾値とを比較して、断線したセル電圧検出線Lcに接続された検出セルに電圧異常が生じているか否かを判定する。 In this process, for example, in the detection block including the detection cell connected to the disconnected cell voltage detection line Lc, the average value Vavg of the cell voltages of each detection cell excluding the detection cell connected to the disconnected cell voltage detection line Lc. Is calculated. Then, the subtraction value (Vb−Vest) obtained by subtracting the estimated value Vest of the detection block from the block voltage Vb is compared with the overdischarge determination threshold value and the overcharge determination threshold value, and connected to the disconnected cell voltage detection line Lc. It is determined whether a voltage abnormality has occurred in the detection cell.
ここで、本実施形態では、隣接する2個の電池セル10を検出セルとしているので、各検出セルのセル電圧は、第1実施形態で説明した検出セルの約2倍の電圧となる。このため、過放電判定閾値は、各検出セルの平均値Vavgの半分である0.5×Vavgから適正電圧範囲の下限値(例えば、0.7)を減算した値に設定すればよい。また、過充電判定閾値は、適正電圧範囲の上限値(例えば、4.1)から各検出セルの平均値Vavgの半分である0.5×Vavgを減算した値に設定すればよい。
Here, in the present embodiment, since two
その他の構成および作動は、第1実施形態と同様である。従って、本実施形態によれば、第1実施形態と同様に、セル電圧検出線Lcが断線したとしても、断線したセル電圧検出線Lcに接続された検出セルの電圧異常を検出することができ、検出セルの電池異常が生じていない場合には組電池1の使用を継続できる。
Other configurations and operations are the same as those in the first embodiment. Therefore, according to the present embodiment, similarly to the first embodiment, even if the cell voltage detection line Lc is disconnected, it is possible to detect the voltage abnormality of the detection cell connected to the disconnected cell voltage detection line Lc. When the battery abnormality of the detection cell does not occur, the use of the assembled
(他の実施形態)
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。例えば、以下のように種々変形可能である。
(Other embodiments)
As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to the above-mentioned embodiment, In the range described in the claim, it can change suitably. For example, various modifications are possible as follows.
(1)上述の各実施形態では、セル電圧検出回路21における検出セルを1つまたは隣接する2個の電池セル10とし、ブロック電圧検出回路22における検出ブロックを電池ブロックCBとする例について説明したが、これに限定されない。ブロック電圧検出回路22における検出ブロックが隣接する2つ以上の検出セルであれば、例えば、セル電圧検出回路21における検出セルを3個以上の電池セル10としてもよい。
(1) In each of the above-described embodiments, the example in which the detection cell in the cell
(2)上述の各実施形態では、検出ブロックを構成する検出セルのうち、断線していないセル電圧検出線Lcに接続された検出セルのセル電圧の平均電圧、および検出ブロックのセル数からブロック電圧の推定値Vestを算出する例について説明したが、これに限定されない。例えば、検出ブロックを構成する検出セルのうち、断線していないセル電圧検出線Lcに接続された各検出セルのうち、代表的な1つの検出セルのセル電圧、および検出ブロックのセル数からブロック電圧の推定値Vestを算出するようにしてもよい。 (2) In each of the above-described embodiments, among the detection cells constituting the detection block, the block is determined based on the average voltage of the detection cells connected to the cell voltage detection line Lc that is not disconnected and the number of detection block cells. Although the example which calculates the estimated value Vest of a voltage was demonstrated, it is not limited to this. For example, among the detection cells constituting the detection block, among the detection cells connected to the cell voltage detection line Lc that is not disconnected, the block is determined based on the cell voltage of one representative detection cell and the number of detection block cells. The estimated voltage Vest may be calculated.
(3)上述の各実施形態の如く、制御装置23にて過放電および過充電の双方を判定することが望ましいが、過放電および過充電のいずれか一方を判定するようにしてもよい。
(3) Although it is desirable to determine both overdischarge and overcharge by the
(4)上述の各実施形態では、制御装置23が検出セルの電圧異常を検出した際に、上位制御装置に対して組電池1の使用の禁止を伝える電圧異常フラグを設定する例について説明したが、これに限定されない。例えば、制御装置23が各検出セルの電圧異常を検出した際に、直接SMRをオフして、組電池1の使用を禁止するようにしてもよい。また、制御装置23が各検出セルの電圧異常を検出した際に、その旨を上位制御装置に報知するだけでもよい。
(4) In each of the above-described embodiments, an example has been described in which when the
(5)上述の各実施形態では、セル電圧検出回路21を複数の監視IC211で構成する例について説明したが、これに限定されず、例えば、単一の集積回路で構成したり、集積回路以外で構成したりしてもよい。
(5) In each of the above-described embodiments, the example in which the cell
(6)上述の各実施形態では、ブロック電圧検出回路22を、キャパシタを用いてブロック電圧を検出するフライングキャパシタ方式の電圧検出回路で構成する例について説明したが、これに限定されない。例えば、ブロック電圧検出回路22を、フライングキャパシタ方式以外の電圧検出回路で構成してもよい。
(6) In each of the above-described embodiments, the example in which the block
(7)上述の各実施形態では、車両に搭載された組電池1に、本発明の電池監視装置2を適用する例を説明したが、車両以外に用いられる組電池1に適用してもよい。
(7) In each of the above-described embodiments, the example in which the
(8)上述の各実施形態は、互いに無関係なものではなく、組み合わせが明らかに不可な場合を除き、適宜組み合わせが可能である。 (8) The above-described embodiments are not irrelevant to each other, and can be appropriately combined unless the combination is clearly impossible.
(9)上述の各実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。 (9) In each of the above-described embodiments, the elements constituting the embodiment are not necessarily essential unless explicitly stated as essential and clearly considered essential in principle. Needless to say.
(10)上述の各実施形態において、実施形態の構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されない。 (10) In each of the above-described embodiments, when numerical values such as the number, numerical value, quantity, range, etc. of the constituent elements of the embodiment are mentioned, the specific number is clearly specified when clearly indicated as essential. It is not limited to the specific number except when limited to.
(11)上述の各実施形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に特定の形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その形状、位置関係等に限定されない。 (11) In each of the above-described embodiments, when referring to the shape, positional relationship, etc. of the component, etc., unless otherwise specified, and in principle limited to a specific shape, positional relationship, etc. It is not limited to shape, positional relationship, and the like.
1 組電池
10 電池セル
21 セル電圧検出回路
22 ブロック電圧検出回路
23 制御装置
23a 断線検出手段
23b 電圧異常判定手段
DESCRIPTION OF
Claims (5)
1または隣接するN(=正の整数)個の電池セルを検出セルとして、前記検出セル毎のセル電圧を検出するセル電圧検出回路(21)と、
隣接する2以上の前記検出セルを検出ブロックとして、前記検出ブロック毎のブロック電圧を検出するブロック電圧検出回路(22)と、
前記検出セルの電極端子と前記セル電圧検出回路との間のセル電圧検出線(Lc)の断線を検出する断線検出手段(23a)と、
前記検出セルのセル電圧が所定の適正電圧範囲外となる電圧異常が生じているか否かを判定する電圧異常判定手段(23b)と、を備え、
前記電圧異常判定手段は、前記断線検出手段にて前記セル電圧検出線の断線が検出された際に、前記セル電圧検出回路にて検出した前記セル電圧に基づいて前記検出ブロックのブロック電圧の推定値を算出すると共に、前記ブロック電圧の推定値と前記ブロック電圧検出回路にて検出した前記ブロック電圧との差に基づいて、断線した前記セル電圧検出線に接続された前記検出セルに前記電圧異常が生じているか否かを判定することを特徴とする電池監視装置。 A battery monitoring device for monitoring a voltage state of an assembled battery (1) configured by connecting a plurality of battery cells (10) in series,
A cell voltage detection circuit (21) for detecting a cell voltage for each of the detection cells, using one or adjacent N (= positive integer) battery cells as detection cells;
A block voltage detection circuit (22) for detecting a block voltage for each detection block, using two or more adjacent detection cells as detection blocks;
Disconnection detecting means (23a) for detecting disconnection of a cell voltage detection line (Lc) between the electrode terminal of the detection cell and the cell voltage detection circuit;
Voltage abnormality determining means (23b) for determining whether or not a voltage abnormality that causes the cell voltage of the detection cell to be outside a predetermined appropriate voltage range has occurred,
The voltage abnormality determination means estimates the block voltage of the detection block based on the cell voltage detected by the cell voltage detection circuit when the disconnection of the cell voltage detection line is detected by the disconnection detection means. The voltage abnormality is calculated in the detection cell connected to the disconnected cell voltage detection line based on a difference between the estimated value of the block voltage and the block voltage detected by the block voltage detection circuit. A battery monitoring device for determining whether or not a battery has occurred.
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