JP2000195566A - Voltage measuring device for battery pack - Google Patents
Voltage measuring device for battery packInfo
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
- G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
- G01R31/396—Acquisition or processing of data for testing or for monitoring individual cells or groups of cells within a battery
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、例えば電動自転車,電
動車椅子,電動スクータ等にエネルギー源として使用さ
れるNi−Cd,Ni−MH,リチウムイオン等の充電
式電池を備えた電池パックの電圧計測装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a battery pack having a rechargeable battery such as Ni-Cd, Ni-MH or lithium ion used as an energy source in an electric bicycle, an electric wheelchair, an electric scooter or the like. It relates to a measuring device.
【0002】[0002]
【従来の技術】多数のセル電池を直列接続してなる充電
式電池を備えた電池パックでは各セル電池が全て同じ性
能を示すわけではない。このような多数のセル電池を、
充電式電池全体の電圧で管理しながら充放電を繰り返し
て使うと、この充放電がセル電池毎の性能に更に差を生
じさせ、セル電池の劣化を加速するように働く場合があ
る。この問題を回避するにはセル電池毎の電圧計測が必
要となってくる。しかしながらセル電池毎の電圧を計測
するためにセル電池毎に分圧抵抗を負荷として設ける
と、電圧計測によって更に消費電力が増加することとな
ってしまう。2. Description of the Related Art In a battery pack provided with a rechargeable battery formed by connecting a large number of cell batteries in series, not all cell batteries exhibit the same performance. Such a large number of cell batteries,
If charge and discharge are repeatedly used while being controlled by the voltage of the entire rechargeable battery, the charge and discharge may cause a further difference in the performance of each cell battery, and may act to accelerate the deterioration of the cell battery. In order to avoid this problem, it is necessary to measure the voltage of each cell battery. However, if a voltage dividing resistor is provided as a load for each cell battery in order to measure the voltage for each cell battery, power consumption will further increase due to the voltage measurement.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】上記消費電力を低減す
るために分圧抵抗値を大きくして分圧抵抗を流れる電流
値を小さくすることが考えられるが、このようにすると
セル分圧計測回路側の入力インピーダンスの大きさがネ
ックとなり正確な電圧測定ができないという問題が生じ
る。逆に電圧測定精度を確保しようとすると、ワンチッ
プマイコンに内蔵されたA/Dコンバータは入力インピ
ーダンスが低いため外部側の分圧抵抗はそれより相当低
い値にせざるを得ず消費電流が無視できないという問題
が発生する。In order to reduce the power consumption, it is conceivable to increase the voltage-dividing resistance to decrease the current flowing through the voltage-dividing resistor. A problem arises in that the magnitude of the input impedance on the side becomes a bottleneck, preventing accurate voltage measurement. Conversely, when trying to ensure voltage measurement accuracy, the A / D converter built into the one-chip microcomputer has a low input impedance, so the external voltage dividing resistor must be considerably lower than that, and the current consumption cannot be ignored. The problem occurs.
【0004】本発明は、上記問題に鑑みてなされたもの
で、精度の高い電圧測定ができ、また、分圧計測回路の
消費電流を低減できる電池パックを提供することを課題
としている。[0004] The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to provide a battery pack which can measure a voltage with high accuracy and reduce the current consumption of a voltage division measuring circuit.
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】図7に示すように、請求
項1の発明は、多数のセル電池23a〜23gを接続し
てなる充電式電池23を備えた電池パック18の電圧計
測装置において、上記セル電池毎に設けた分圧抵抗53
a〜53g, 54a〜54gによりセル分圧Ea〜Eg
を計測するセル分圧計測回路51と、上記各分圧抵抗毎
に介設されたセル電池用スイッチング素子52a〜52
gと、セル分圧が計測されるセル電池用スイッチング素
子を当該セル電池のセル分圧計測時のみオンするセル電
池用スイッチング素子制御手段110とを備えたことを
特徴としている。As shown in FIG. 7, the invention of claim 1 relates to a voltage measuring device for a battery pack 18 provided with a rechargeable battery 23 formed by connecting a number of cell batteries 23a to 23g. A voltage dividing resistor 53 provided for each of the cell batteries.
a-53g, 54a-54g and cell partial pressure Ea-Eg
And a cell battery switching element 52a-52 interposed for each of the above-mentioned voltage dividing resistors.
g, and a cell battery switching element control means 110 that turns on the cell battery switching element whose cell partial pressure is to be measured only when measuring the cell partial pressure of the cell battery.
【0006】請求項2の発明は、請求項1において、上
記セル分圧計測回路51は上記計測されたセル分圧を時
分割処理により出力するアナログマルチプレクサー素子
39を備えていることを特徴としている。A second aspect of the present invention is characterized in that, in the first aspect, the cell partial pressure measuring circuit 51 includes an analog multiplexer element 39 for outputting the measured cell partial pressure by time division processing. I have.
【0007】請求項3の発明は、請求項2において、上
記マルチプレクサー素子39用電源制御素子42aを設
け、上記セル分圧計測時のみ該マルチプレクサー用電源
制御素子をオンするマルチプレクサー用電源制御素子制
御手段111を備えたことを特徴としている。According to a third aspect of the present invention, in the second aspect, the power supply control element for the multiplexer element 39 is provided, and the power supply control element for the multiplexer is turned on only when the cell voltage is measured. It is characterized by having element control means 111.
【0008】[0008]
【発明の作用効果】請求項1の発明に係る電池パックの
電圧計測装置によれば、セル電池毎に設けた分圧抵抗毎
にセル電池用スイッチング素子52a〜52gを介設
し、セル分圧が計測されるセル電池用スイッチング素子
をセル電圧計測時のみオンしてセル分圧を計測するよう
にしたので、セル電池毎に分圧を計測することができる
とともに、分圧抵抗に常時電流が流れることがない分だ
け消費電流を減少できる。According to the voltage measuring device for a battery pack according to the first aspect of the present invention, the cell voltage switching elements 52a to 52g are provided for each voltage dividing resistor provided for each cell battery, and the cell voltage is divided. The cell voltage is measured by turning on the cell battery switching element only when measuring the cell voltage, so that the cell voltage can be measured for each cell battery, and the current always flows through the voltage dividing resistor. The current consumption can be reduced by the amount that does not flow.
【0009】請求項2の発明によれば、計測されたセル
分圧をアナログマルチプレクサー素子39により時分割
処理により出力するようにしたので、簡単な構成で多数
のセル分圧測定ができる。According to the second aspect of the present invention, the measured cell partial pressure is output by the analog multiplexer element 39 by time division processing, so that a large number of cell partial pressures can be measured with a simple configuration.
【0010】請求項3の発明によれば、マルチプレクサ
ー素子39用電源制御素子42aを設け、セル分圧計測
時のみ該電源制御素子をオンするようにしたので、上記
マルチプレクサー素子39の消費電力を減らすことがで
きる。According to the third aspect of the present invention, the power control element a for the multiplexer element 39 is provided, and the power control element is turned on only at the time of measuring the cell partial voltage. Can be reduced.
【0011】[0011]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を添付図
面に基づいて説明する。図1ないし図6は、本発明の一
実施形態による電池パックの電圧計測装置を説明するた
めの図であり、図1は上記電池パックが着脱自在に搭載
された電動補助自転車の側面図、図2は主に上記電池パ
ックの構成を説明するための図、図3は上記電池パック
の構成を説明するための図、図4は上記電池パック内の
シャント抵抗挿入部を示す図、図5は上記電池パックに
おける時間経過に伴なう放電電圧, 電池残容量, 放電容
量の変化を示す特性図、図6はCPUの機能説明図であ
る。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. 1 to 6 are views for explaining a battery pack voltage measuring device according to an embodiment of the present invention. FIG. 1 is a side view of an electric assisted bicycle on which the battery pack is detachably mounted. 2 is a diagram mainly illustrating the configuration of the battery pack, FIG. 3 is a diagram illustrating the configuration of the battery pack, FIG. 4 is a diagram illustrating a shunt resistor insertion portion in the battery pack, and FIG. FIG. 6 is a characteristic diagram showing changes in discharge voltage, remaining battery capacity, and discharge capacity with time in the battery pack, and FIG. 6 is an explanatory diagram of functions of a CPU.
【0012】図において、1は非車載の充電装置17に
より充電される電池パック18が着脱自在に搭載された
電動補助自転車であり、該電動補助自転車1の車体フレ
ーム2はヘッドパイプ3と、該ヘッドパイプ3から車体
後方斜め下方に延びるダウンチューブ4と、該ダウンチ
ューブ4の後端から上方に略起立して延びるシートチュ
ーブ5と、上記ダウンチューブ4の後端から後方に略水
平に延びる左, 右一対のチェーンステー6と、該両チェ
ーンステー6の後端部と上記シートチューブ5の上端部
とを結合する左, 右一対のシートステー7と、上記ヘッ
ドパイプ3とシートチューブ5とを接続するトップチュ
ーブ11とを備えている。In FIG. 1, reference numeral 1 denotes an electric assist bicycle on which a battery pack 18 charged by a non-vehicle charging device 17 is detachably mounted. The body frame 2 of the electric assist bicycle 1 has a head pipe 3 and A down tube 4 extending obliquely downward from the head pipe 3 to the rear of the vehicle body, a seat tube 5 extending substantially upright from the rear end of the down tube 4, and a left side extending substantially horizontally rearward from the rear end of the down tube 4 A pair of right and left chain stays 6, a pair of left and right seat stays 7 connecting the rear ends of the two chain stays 6 and the upper end of the seat tube 5, and the head pipe 3 and the seat tube 5; And a top tube 11 to be connected.
【0013】上記ヘッドパイプ3にはフロントフォーク
8が左右に回動可能に枢支されている。該フロントフォ
ーク8の下端には前輪9が軸支されており、上端には操
向ハンドル10が固着されている。また上記シートチュ
ーブ5の上端にはサドル12が装着されている。さらに
上記チェーンステー6の後端には後輪13が軸支されて
いる。なお、図示していないが、上記操向ハンドル10
の中央には速度メータ等を備えた計器パネル(不図示)
が設けられている。A front fork 8 is pivotally supported on the head pipe 3 so as to be rotatable left and right. A front wheel 9 is pivotally supported at the lower end of the front fork 8, and a steering handle 10 is fixed at the upper end. A saddle 12 is attached to the upper end of the seat tube 5. Further, a rear wheel 13 is pivotally supported at the rear end of the chain stay 6. Although not shown, the steering handle 10
In the center of the instrument panel (not shown) equipped with a speed meter etc.
Is provided.
【0014】上記車体フレーム2の下端部には、クラン
ク軸16の両端突出部に取り付けられたクランクアーム
16aを介してペダル16bに入力されたペダル踏力
(人力)と、内蔵する電動モータ(不図示)からの人力
の大きさに比例した補助動力との合力を出力するパワー
ユニット15が搭載されている。すなわちペダル踏力の
大きさがモータ駆動指令となる。このパワーユニット1
5からの出力はチェーン50を介して上記後輪13に伝
達される。At the lower end of the body frame 2, a pedal depression force (manual force) input to a pedal 16b via a crank arm 16a attached to a projection at both ends of the crank shaft 16, and a built-in electric motor (not shown) ) Is mounted with a power unit 15 that outputs a resultant force with an auxiliary power proportional to the magnitude of the human power. That is, the magnitude of the pedal depression force is the motor drive command. This power unit 1
5 is transmitted to the rear wheel 13 via a chain 50.
【0015】なお、本実施形態自転車1は外部からモー
タ駆動指令を入力するための自走レバー14をも備えて
おり、該自走レバー14を操作することにより、ペダル
16bに入力することなく電動モータからの動力のみで
走行することも可能となっている。The bicycle 1 of the present embodiment also includes a self-propelled lever 14 for inputting a motor drive command from the outside. By operating the self-propelled lever 14, the bicycle 1 can be driven without inputting to the pedal 16b. It is also possible to run only with the power from the motor.
【0016】また上記電動モータ等の電源となる電池パ
ック18は上記シートチューブ5の後面に沿うように、
かつ左,右のシートステー7,7に挟まれるように車体
に対して着脱自在に搭載されている。そして上記電池パ
ック18に設けられた充電口18aに上記充電装置17
の充電プラグ19が差し込み自在となっており、該充電
口18a内に配設されたコネクタ22a,22bに上記
充電プラグ19内のコネクタ21a, 21bが接続され
る。なお、20はコンセント(図示せず)に接続される
プラグである。The battery pack 18 serving as a power source for the electric motor or the like is arranged along the rear surface of the seat tube 5 so as to extend along the rear surface.
And it is detachably mounted on the vehicle body so as to be sandwiched between the left and right seat stays 7,7. The charging device 17 is inserted into a charging port 18a provided in the battery pack 18.
Of the charging plug 19 is connected to the connectors 22a and 22b provided in the charging port 18a. In addition, 20 is a plug connected to an outlet (not shown).
【0017】また、上記電池パック18内には、複数の
単電池(セル電池)23a〜23gを直列に接続してな
る充電式電池23が収納されており、該充電式電池23
にはセル電池の温度を検出するサーミスタ24と、電池
温度が異常上昇したときには充電停止を行なう温度ヒュ
ーズ25とが装着されている。The battery pack 18 contains a rechargeable battery 23 formed by connecting a plurality of unit cells (cell batteries) 23a to 23g in series.
Is provided with a thermistor 24 for detecting the temperature of the cell battery and a thermal fuse 25 for stopping charging when the battery temperature rises abnormally.
【0018】そして上記電池パック18内には、上記充
電式電池23に上記充電装置17を接続するための充電
経路、具体的には図2に二点鎖線で示すように上記充電
口18a内のコネクタ22aから充電式電池23を経て
コネクタ22bに至る経路が設けられており、該充電経
路の途中には、上記充電装置17からの充電電流の上記
充電式電池23への供給, 停止を行なう充電用スイッチ
ング素子としての充電FET26と、整流ダイオード2
7とが設けられている。上記FET26の駆動は、CP
U29により制御される出力ドライバ28で行われる。In the battery pack 18, a charging path for connecting the charging device 17 to the rechargeable battery 23, specifically, as shown by a two-dot chain line in FIG. A path is provided from the connector 22a to the connector 22b via the rechargeable battery 23, and in the middle of the charging path, charging is performed for supplying and stopping the charging current from the charging device 17 to the rechargeable battery 23. FET 26 as switching element for rectifier diode 2
7 are provided. The driving of the FET 26 is performed by CP
This is performed by the output driver 28 controlled by U29.
【0019】また、上記充電経路には、上記電池パック
18に上記充電装置17が接続されたことを検出し、上
記CPU29に伝達する充電アダプタ接続電圧信号入力
回路30と、充電電流が過大のとき充電式電池23への
電流供給を停止する充電ヒューズ31とが設けられてい
る。The charging path includes a charging adapter connection voltage signal input circuit 30 for detecting that the charging device 17 is connected to the battery pack 18 and transmitting the charging signal to the CPU 29, and a charging current when the charging current is excessive. A charging fuse 31 for stopping current supply to the rechargeable battery 23 is provided.
【0020】上記CPU29には、該CPU29による
処理周期を設定する水晶発信子32と、上記充電式電池
23の残容量を表示するLED(残容量表示部)33
と、該残容量の表示を外部操作より指示する残量表示ス
イッチ34とが接続されている。なお、Gは電池パック
内制御回路の基準グランドである。The CPU 29 has a crystal oscillator 32 for setting a processing cycle of the CPU 29 and an LED (remaining capacity display section) 33 for displaying the remaining capacity of the rechargeable battery 23.
And a remaining amount display switch 34 for instructing the display of the remaining capacity from an external operation. G is a reference ground of the control circuit in the battery pack.
【0021】上記充電式電池23の正極と上記電池パッ
ク18の出力コネクタ35aとの間には、上記電池23
からの放電電流値が過大のとき放電を停止する放電ヒュ
ーズ36が設けられている。なお、電池パック18の出
力コネクタ35a, 35bには、上記電動モータを備え
るパワーユニット15の電源入力コネクタ(不図示)が
接続される。Between the positive electrode of the rechargeable battery 23 and the output connector 35a of the battery pack 18, the battery 23
There is provided a discharge fuse 36 for stopping the discharge when the discharge current value from is excessive. A power input connector (not shown) of the power unit 15 including the electric motor is connected to the output connectors 35a and 35b of the battery pack 18.
【0022】また、上記出力コネクタ35bと、上記複
数のセル電池23a〜23gの最下位のセル電池23g
の負極との間には、出力電流値を求めるためのシャント
抵抗37が挿入接続されている。該シャント抵抗37と
セル電池23gとの接続点が、後述する上記各セル電池
23a〜23gの電圧監視の基準グランドGに設定され
ている。Further, the output connector 35b and a lowermost cell battery 23g of the plurality of cell batteries 23a to 23g.
A shunt resistor 37 for obtaining an output current value is inserted and connected between the negative electrode and the negative electrode. A connection point between the shunt resistor 37 and the cell battery 23g is set to a reference ground G for monitoring the voltage of each of the cell batteries 23a to 23g described later.
【0023】また、上記出力コネクタ35a, 35bの
間にはシリアル通信コネクタ38が設けられており、該
コネクタ38は上記CPU29に接続されている。そし
て、上記CPU29は、上記シリアル通信コネクタ38
を介して、上記出力コネクタ35a, 35bに接続され
るパワーユニット15に所定の指示信号を出力すること
で、充電式電池23からの出力電流値を該パワーユニッ
ト15に制御させる放電制御手段として機能している。A serial communication connector 38 is provided between the output connectors 35a and 35b, and the connector 38 is connected to the CPU 29. The CPU 29 is connected to the serial communication connector 38.
Outputs a predetermined instruction signal to the power unit 15 connected to the output connectors 35a and 35b via the power connector 35, thereby functioning as a discharge control means for controlling the output current value from the rechargeable battery 23 to the power unit 15. I have.
【0024】そして上記充電式電池23と中間電圧入力
切替制御回路部39との間には、上記セル電池23a〜
23gの各電圧(分圧)を計測するセル分圧計測回路5
1が設けられている。このセル分圧計測回路51は、図
3に示すように、各セル電池23a〜23g間と上記基
準グランドGとの間に、スイッチング素子52a〜52
gと、第1分圧抵抗53a〜53g,及び第2分圧抵抗
54a〜54gとを介設したものであり、該各第1,第
2分圧抵抗間の電圧(分圧)Ea〜Egが上記中間電圧
入力切替制御回路部39に入力される。Between the rechargeable battery 23 and the intermediate voltage input switching control circuit 39, the cell batteries 23a to 23a are connected.
Cell partial pressure measuring circuit 5 for measuring each voltage (divided voltage) of 23 g
1 is provided. As shown in FIG. 3, the cell partial pressure measuring circuit 51 includes switching elements 52a to 52g between the cell batteries 23a to 23g and the reference ground G.
g, first voltage dividing resistors 53a to 53g, and second voltage dividing resistors 54a to 54g, and voltages (voltage division) Ea to Eg between the first and second voltage dividing resistors. Is input to the intermediate voltage input switching control circuit 39.
【0025】上記各スイッチング素子52a〜52gに
は、上記CPU(スイッチング素子制御手段)29によ
りオンオフ制御されるFETが採用されており、上記分
圧を計測する間のみ、順次オンする。例えば、まずスイ
ッチング素子52aのみをオンして全セル電池23a〜
23g全体の電圧Eaを計測し、次にスイッチング素子
52bのみをオンしてセル電池23b〜23gの電圧E
bを計測し、以下順次スイッチング素子52cのみ,5
2dのみ・・・をオンし、最後にスイッチング素子52
gのみをオンしてセル電池23g1個の電圧Egを計測
する。Each of the switching elements 52a to 52g employs an FET which is turned on and off by the CPU (switching element control means) 29, and is sequentially turned on only during the measurement of the partial pressure. For example, first, only the switching element 52a is turned on and all the cell batteries 23a to 23a to
The voltage Ea of the entire cell 23b to 23g is measured by measuring only the voltage Ea of the entire cell 23g and then turning on only the switching element 52b.
b, and then only the switching element 52c is sequentially
2d only is turned on, and finally the switching element 52
g alone is turned on, and the voltage Eg of one cell 23g is measured.
【0026】また上記セル電池毎入力切替制御回路部3
9は、上記基準グランドGと上記各セル電池23a〜2
3gの正極との間に介設された第1,第2分圧抵抗間の
検出電圧Ea〜Egが入力され、その中の所定の1つの
データ(電圧値)を選択して上記CPU29に出力する
ように構成されてアナログマルチプレクサ素子として機
能しており、該検出電圧に基づいて上記CPU29によ
り選択された各セル電池毎の電圧が求められる。The above-mentioned input switching control circuit unit 3 for each cell battery.
Reference numeral 9 denotes the reference ground G and each of the cell batteries 23a to 23-2.
Detected voltages Ea to Eg between the first and second voltage dividing resistors interposed between the positive electrode and the 3 g positive electrode are input, and a predetermined one of the data (voltage value) is selected and output to the CPU 29. And a function as an analog multiplexer element, and a voltage for each cell battery selected by the CPU 29 is obtained based on the detected voltage.
【0027】また上記シャント抵抗37の両端には、該
抵抗の両端電圧を検出するシャント抵抗電圧検出回路4
0が接続されており、該検出されたシャント抵抗37の
両端電圧はCPU29に入力され、該CPU29により
上記両端電圧の変化に基づいて出力電流値が求められ
る。A shunt resistor voltage detecting circuit 4 for detecting a voltage between both ends of the shunt resistor 37 is provided at both ends of the shunt resistor 37.
0 is connected, the detected voltage across the shunt resistor 37 is input to the CPU 29, and the CPU 29 obtains an output current value based on the change in the voltage across the shunt resistor 37.
【0028】また上記電池パック18内には、上記サー
ミスタ24からの温度情報が入力されて、上記CPU2
9に向けて電池温度を出力する温度入力回路41と、上
記中間電圧入力切替制御回路部39, シャント抵抗電圧
検出回路40,温度入力回路41の各電源を制御する入
力信号回路電源制御部42, 43とが設けられている。Temperature information from the thermistor 24 is input into the battery pack 18 so that the CPU 2
9, a temperature input circuit 41 that outputs the battery temperature toward the power supply 9, an input signal circuit power supply control unit 42 that controls each power supply of the intermediate voltage input switching control circuit unit 39, the shunt resistance voltage detection circuit 40, and the temperature input circuit 41. 43 are provided.
【0029】上記セル電池23aの正側からの電源電流
が整流素子44を介して、またセル電池23e,23d
間からの電源電流が電源保持回路46,整流素子47を
介して電源安定化回路45を通り、上記入力信号回路電
源制御部42, 43、及び上記CPU29に入力されて
いる。また、上記電源電流は、システムリセット回路部
48を通り、上記CPU29にリセット信号の出力時に
入力される。なお、該リセット信号は論理回路49を介
して、上記電源保持回路47にも入力される。The power supply current from the positive side of the cell battery 23a is supplied via the rectifier 44 to the cell batteries 23e and 23d.
A power supply current from between passes through a power supply stabilization circuit 45 via a power supply holding circuit 46 and a rectifying element 47 and is input to the input signal circuit power supply control units 42 and 43 and the CPU 29. The power supply current passes through the system reset circuit unit 48 and is input to the CPU 29 when a reset signal is output. The reset signal is also input to the power holding circuit 47 via the logic circuit 49.
【0030】上記入力信号回路電源制御部42,43は
上記CPU29内のマルチプレクサ電源制御素子制御手
段111により制御されてスイッチング素子として機能
し、上記中間電圧入力切替制御回路部39, シャント抵
抗電圧検出回路40,温度入力回路41を、演算処理を
行う時点のみ間欠的にオンするようになっている。The input signal circuit power control sections 42 and 43 are controlled by the multiplexer power control element control means 111 in the CPU 29 to function as switching elements, and include the intermediate voltage input switching control circuit section 39 and the shunt resistance voltage detection circuit. The temperature input circuit 41 and the temperature input circuit 41 are intermittently turned on only at the time of performing the arithmetic processing.
【0031】ここで上記シャント抵抗37には、図4に
示すように、充電時には放電時とは逆向きの電圧が発生
する。本実施形態では、シャント抵抗電圧検出回路40
を構成する半導体の逆方向耐圧に対して充分許容できる
よう、使用電流範囲に合わせたシャント抵抗を選定する
必要があり、10mΩに設定されている。Here, as shown in FIG. 4, a voltage in the shunt resistor 37 is generated at the time of charging in a direction opposite to that at the time of discharging. In the present embodiment, the shunt resistance voltage detection circuit 40
It is necessary to select a shunt resistor according to the working current range so as to be sufficiently tolerable against the reverse breakdown voltage of the semiconductor constituting the semiconductor device, and is set to 10 mΩ.
【0032】一方、上記電池パック18を上記電動補助
自転車1に搭載して走行に使用する際には、上記充電式
電池23の電池種別や上記充電装置17のメーカ名, 充
電容量(4〜9. 4Ah)等が該電池パック18のCP
U29に入力される。また、放電時には、残量警告時間
とその判定時間、最終放電電圧とその判定時間、アンバ
ランス電圧、放電過電流、自己放電量等が監視される。
さらにまた、充電時には、充電開始可能最低電圧、最低
充電時間、充電可能温度範囲、アンバランス電圧、充電
過電流とその判定時間、充電終了容量等が監視される。On the other hand, when the battery pack 18 is mounted on the battery-assisted bicycle 1 and used for traveling, the battery type of the rechargeable battery 23, the maker name of the charging device 17, the charging capacity (4 to 9) 4Ah) is the CP of the battery pack 18.
It is input to U29. At the time of discharging, the remaining amount warning time and its determination time, the final discharge voltage and its determination time, unbalanced voltage, discharge overcurrent, self-discharge amount, and the like are monitored.
Furthermore, at the time of charging, the minimum chargeable voltage, the minimum charge time, the chargeable temperature range, the unbalanced voltage, the charge overcurrent and its determination time, the charge end capacity, and the like are monitored.
【0033】上記充電装置17を用いて充電する際に
は、まずDC電源の立ち上がりが充電アダプタ接続電圧
信号入力回路30により検出されると上記充電装置17
が接続されたと判定される。そして、充電の開始条件を
充足している否かの判定が行われ、電池温度taが、適
正範囲であれば、充電が開始される。また、有効な充電
が行なわれているかどうかの判別として、所定の電流値
Ich0が、適正範囲であれば有効充電としてLED3
3により残容量表示が行なわれる。また、充電計測とし
て、学習容量が有効容量に達するまで残量レジスタの残
容量が+1される。なお、充電回数カウンタは+150
0以上はカウントされないようになっている。そして、
残量レジスタの残存容量が学習容量の有効容量に達する
と充電は停止される。When charging using the charging device 17, first, when the rising of the DC power supply is detected by the charging adapter connection voltage signal input circuit 30, the charging device 17 is charged.
Is determined to be connected. Then, it is determined whether or not the charging start condition is satisfied. If the battery temperature ta is within an appropriate range, charging is started. If the predetermined current value Ich0 is within an appropriate range, it is determined that the effective charge is being performed.
3 displays the remaining capacity. In addition, as the charge measurement, the remaining capacity of the remaining amount register is incremented by one until the learning capacity reaches the effective capacity. Note that the charging counter is +150
Values greater than zero are not counted. And
When the remaining capacity of the remaining amount register reaches the effective capacity of the learning capacity, charging is stopped.
【0034】また、上記充電式電池23の放電が開始さ
れ出力電流が流れると、放電レジスタが+1され、残量
レジスタが−1され、残量レジスタ=学習容量の時は放
電レジスタがリセットされる。なお、上記放電レジスタ
は残量レジスタ=0でも+1される。When the discharge of the rechargeable battery 23 is started and the output current flows, the discharge register is incremented by 1, the remaining amount register is decreased by 1, and the discharging register is reset when the remaining amount register = learning capacity. . Note that the discharge register is incremented by one even if the remaining amount register = 0.
【0035】最終放電電圧,アンバランス電圧が検出さ
れた時は放電抑制データが用いられ、LED33が表示
されず、温度を参照して放電レートが調整される。ま
た、時間の経過にともない上記放電レートに応じて残量
レジスタが−1され、放電レジスタが+1される。ま
た、上記LED33が、放電終止電圧の検出で点滅さ
れ、最終放電電圧検出で消灯される。When the final discharge voltage and the unbalanced voltage are detected, the discharge suppression data is used, the LED 33 is not displayed, and the discharge rate is adjusted with reference to the temperature. Further, as time passes, the remaining amount register is decremented by -1 and the discharge register is incremented by +1 according to the discharge rate. The LED 33 is turned on and off when the discharge end voltage is detected, and is turned off when the final discharge voltage is detected.
【0036】次に、図5に基づいて、本実施形態の電池
パック18における電池の残容量計測、即ち充電時にお
ける満充電までに供給すべき充電容量の学習動作を説明
する。Next, the operation of measuring the remaining capacity of the battery in the battery pack 18 of the present embodiment, that is, the operation of learning the charge capacity to be supplied until the battery is fully charged will be described with reference to FIG.
【0037】充電(1)が開始されると、残容量特性線
bに示すように、電池残容量が増加し、時刻t1で初期
容量に達すると満充電となり、記憶されていた放電容量
がリセットされ、上記充電(1)が完了とされる。When the charging (1) is started, the remaining battery capacity increases as shown by a remaining capacity characteristic line b, and when the battery reaches the initial capacity at time t1, the battery is fully charged, and the stored discharge capacity is reset. Then, the charging (1) is completed.
【0038】そして、時間t3で電池パック18が使用
開始されて放電(1)が開始されると、残容量特性線b
に示すように電池残容量が初期容量から減少し始め、放
電容量特性線cに示すように、放電容量が増加し始め
る。時刻t4で、電圧特性線aに示すように電池電圧が
放電終止電圧まで低下すると、上記時刻t1における満
充電時からこの放電終止電圧検出時まで放電容量Aの学
習が行われる。When the battery pack 18 is started to be used at time t3 and discharge (1) is started, the remaining capacity characteristic line b
, The remaining battery capacity starts to decrease from the initial capacity, and the discharge capacity starts to increase as shown by the discharge capacity characteristic line c. At time t4, as shown by the voltage characteristic line a, when the battery voltage decreases to the discharge end voltage, the learning of the discharge capacity A is performed from the time of full charge at the time t1 to the time of detection of the discharge end voltage.
【0039】次に、時刻t5で充電(2)が開始される
と、電圧特性線aに示すように電池電圧が上昇し、残容
量特性線bに示すように電池残容量が増加し、また放電
容量特性線cに示すように、記憶されていた放電容量値
が0にリセットされ、上記放電(1)における放電容量
Aにより充電(2)における満充電容量値がA´に更新
される。Next, when charging (2) is started at time t5, the battery voltage rises as shown by the voltage characteristic line a, and the battery remaining capacity increases as shown by the remaining capacity characteristic line b. As shown by the discharge capacity characteristic line c, the stored discharge capacity value is reset to 0, and the full charge capacity value in charge (2) is updated to A 'by the discharge capacity A in discharge (1).
【0040】時刻t6で電池残容量が上記A´に達する
と、上記充電(2)が停止される。このように時刻t6
における満充電時の電池残容量として上記時刻t5にお
ける学習残容量の更新により設定された電池残容量A´
が用いられる。When the remaining battery capacity reaches A 'at time t6, the charging (2) is stopped. Thus, at time t6
The remaining battery capacity A 'set by updating the remaining learning capacity at the time t5 as the remaining battery capacity at the time of full charge in.
Is used.
【0041】なお、電池パック18を走行に使用してい
ない場合にも、上記充電式電池23は自己放電(1)
し、電圧特性線aに示すように電圧が低下し、残容量特
性線bに示すように電池残容量が減少し、放電容量特性
線cに示すように放電容量が増加する。Even when the battery pack 18 is not used for traveling, the rechargeable battery 23 is capable of self-discharging (1).
Then, the voltage decreases as indicated by the voltage characteristic line a, the remaining battery capacity decreases as indicated by the remaining capacity characteristic line b, and the discharge capacity increases as indicated by the discharge capacity characteristic line c.
【0042】このように、上記時間t5において、記憶
していた残容量値をリセットするとともに、放電(1)
の処理において放電終止電圧まで放電した後に学習容量
を更新して、特性線cに示す放電(1)の処理における
放電容量Aを、特性線bに示す次回の充電(2)の処理
における満充電までの充電容量A´としたので、適正な
充電容量を設定することができ、過充電を防止すること
ができる。As described above, at the time t5, the stored remaining capacity value is reset and the discharge (1) is performed.
The learning capacity is updated after discharging to the discharge end voltage in the processing of (1), and the discharge capacity A in the processing of the discharge (1) shown by the characteristic line c is changed to the full charge in the next charging (2) processing shown by the characteristic line b. Since the charging capacity A ′ is set up to this, an appropriate charging capacity can be set, and overcharging can be prevented.
【0043】そして上記充電においては、充電装置17
からの充電電流の充電式電池23への供給,停止を電池
パック18内に配設されたスイッチング素子26で行う
ようにしたので、充電装置の容量等に充電の可否が左右
されることがなく、使用可能の充電装置の制約を低減で
きる。In the above charging, the charging device 17
The supply and the stop of the charging current from the battery to the rechargeable battery 23 are performed by the switching element 26 disposed in the battery pack 18, so that whether or not the charging is possible is not affected by the capacity of the charging device. Thus, restrictions on usable charging devices can be reduced.
【0044】また、CPU29により記憶されている充
電式電池23の残容量、換言すれば放電容量に基づいて
スイッチング素子26を制御することにより充電量,充
電時間等を管理するようにしたので、放電容量に見合っ
た充電を行なうことができ、電池温度や電圧等の物理状
態の変化で充電管理を行なった場合のような過充電を回
避でき、電池に無理が掛からず、電池寿命を延長でき
る。Further, by controlling the switching element 26 based on the remaining capacity of the rechargeable battery 23 stored in the CPU 29, in other words, on the basis of the discharge capacity, the amount of charge, the charging time and the like are managed. Charging according to the capacity can be performed, overcharging can be avoided as in the case where charge management is performed based on changes in the physical state such as battery temperature and voltage, and the battery can be extended without overloading the battery.
【0045】また本実施形態では、複数の充電式電池2
3a〜23g毎に第1分圧抵抗53a〜53g,及び第
2分圧抵抗54a〜54gを設け、該各抵抗53a〜5
3g, 54a〜54g毎にスイッチング素子52a〜5
2gを設けて、当該セル電池の分圧を計測する間だけ当
該セル電池用のスイッチング素子をオンするようにした
ので、上記分圧計測部51による電池の消耗を低減する
ことができる。In this embodiment, a plurality of rechargeable batteries 2
First voltage dividing resistors 53a to 53g and second voltage dividing resistors 54a to 54g are provided for every 3a to 23g.
3g, switching elements 52a-5 every 54a-54g
Since 2 g is provided and the switching element for the cell battery is turned on only while measuring the partial pressure of the cell battery, the consumption of the battery by the partial pressure measuring unit 51 can be reduced.
【0046】また、上記計測されたセル分圧を中間電圧
入力切替制御回路部39により時分割処理により出力す
るようにしたので、1つの回路部39で多数のセル分圧
計測をすることができる。Further, since the measured cell voltage is output by the intermediate voltage input switching control circuit section 39 by time division processing, one circuit section 39 can measure a large number of cell voltage divisions. .
【0047】また、上記中間電圧入力切替制御回路部3
9を、入力信号回路電源制御部(1)42により、分圧
計測時のみONするようにしたので、消費電力をより一
層低減することができる。The intermediate voltage input switching control circuit 3
9 is turned ON only by the input signal circuit power supply control unit (1) 42 at the time of measuring the divided voltage, so that the power consumption can be further reduced.
【0048】また本実施形態では、最下位電池23gの
マイナス側にシャント抵抗37を挿入して、この挿入点
を電圧監視の基準グランドGとしたので、図2, 3に示
すように、放電電流値は、上記基準グランドGからみる
とプラス側に計測されることとなるため、上記セル電圧
計測回路51におけるセル電圧の計測精度を向上でき
る。In this embodiment, the shunt resistor 37 is inserted on the minus side of the lowest battery 23g, and this insertion point is used as the reference ground G for voltage monitoring. Therefore, as shown in FIGS. Since the value is measured on the plus side when viewed from the reference ground G, the measurement accuracy of the cell voltage in the cell voltage measurement circuit 51 can be improved.
【0049】即ち、放電電流値を求めるためのシャント
抵抗37のプラス側を基準グラントとした場合、シャン
ト抵抗37の両端電圧の分だけ常に変動誤差が生じセル
電圧計測精度が低下する。特に大電流を出力している場
合ほどセル電池の負荷が大きくなるから電圧計測を正確
に行うことが望まれるが、むしろ上記両端電圧の分誤差
が大きくなる。本実施形態では、大きな放電電流値はセ
ル電圧の計測と切り離した構成で計測されることとな
り、セル電圧の計測にはまったく影響を与えないので、
セル電圧の計測精度を向上できる。That is, when the plus side of the shunt resistor 37 for calculating the discharge current value is used as the reference ground, a fluctuation error always occurs by the voltage between both ends of the shunt resistor 37, and the cell voltage measurement accuracy is reduced. In particular, when a large current is output, the load on the cell battery increases. Therefore, it is desirable to accurately measure the voltage. In the present embodiment, a large discharge current value is measured in a configuration separated from the measurement of the cell voltage, and does not affect the measurement of the cell voltage at all.
Measurement accuracy of the cell voltage can be improved.
【0050】また、上記シャント抵抗37の電流値がシ
ャント電圧測定回路51の逆方向耐圧以下となるよう
に、上記シャント抵抗値を設定したので、上記シャント
電圧測定回路51を保護することができる。Since the shunt resistance value is set so that the current value of the shunt resistor 37 is equal to or less than the reverse breakdown voltage of the shunt voltage measurement circuit 51, the shunt voltage measurement circuit 51 can be protected.
【0051】また、上記シャント抵抗電圧検出回路40
を、上記シャント電圧測定時のみ間欠的にオンするよう
にしたので、その分消費電力を減少できる。The shunt resistance voltage detection circuit 40
Are intermittently turned on only when the shunt voltage is measured, so that the power consumption can be reduced accordingly.
【図1】本発明の電池パックを車載した電動補助自転車
の側面図である。FIG. 1 is a side view of an electric assisted bicycle on which a battery pack of the present invention is mounted.
【図2】上記電池パックの構成を説明するための図であ
る。FIG. 2 is a diagram for explaining a configuration of the battery pack.
【図3】上記電池パックの構成を説明するための図であ
る。FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of the battery pack.
【図4】上記電池パック内のシャント抵抗挿入部を示す
図である。FIG. 4 is a view showing a shunt resistor insertion portion in the battery pack.
【図5】上記電池パックにおける充放電による時間経過
に伴なう電池電圧, 電池残容量, 放電容量の変化を示す
特性図である。FIG. 5 is a characteristic diagram showing changes in battery voltage, remaining battery capacity, and discharge capacity over time due to charging and discharging in the battery pack.
【図6】上記電池パック内のCPUの機能を示す図であ
る。FIG. 6 is a diagram showing functions of a CPU in the battery pack.
【図7】本発明のクレーム構成図である。FIG. 7 is a diagram showing the configuration of the claims of the present invention.
18 電池パック 23 充電式電池 23a〜23g セル電池 29 CPU(セル用,マルチプレクサー用スイッチン
グ素子制御手段) 39 アナログマルチプレクサー素子 51 電圧計測装置, セル分圧計測回路 52a〜52g スイッチング素子 53a〜53g, 54a〜54g 分圧抵抗Reference Signs List 18 Battery pack 23 Rechargeable battery 23a to 23g Cell battery 29 CPU (switching element control means for cell and multiplexer) 39 Analog multiplexer element 51 Voltage measuring device, cell partial pressure measuring circuit 52a to 52g Switching element 53a to 53g, 54a-54g Voltage dividing resistor
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2G016 CA00 CB12 CB13 CB21 CB31 CC04 CC06 CC07 CC12 CC14 CC15 CC27 CC28 CD09 CD14 CE02 5G003 AA01 BA03 CA06 CA11 CB01 CC02 DA07 EA05 EA06 EA09 FA06 GA01 GC05 5H030 AA03 AA04 AS06 AS08 BB26 FF42 FF43 FF44 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 2G016 CA00 CB12 CB13 CB21 CB31 CC04 CC06 CC07 CC12 CC14 CC15 CC27 CC28 CD09 CD14 CE02 5G003 AA01 BA03 CA06 CA11 CB01 CC02 DA07 EA05 EA06 EA09 FA06 GA01 GC05 5H030 AA03 AA04 AS06 FF43 FF44
Claims (3)
池を備えた電池パックの電圧計測装置において、上記セ
ル電池毎に設けた分圧抵抗によりセル分圧を計測するセ
ル分圧計測回路と、上記各分圧抵抗毎に介設されたスイ
ッチング素子と、セル分圧が計測されるセル電池用スイ
ッチング素子を当該セル電池のセル分圧計測時のみオン
するセル電池用スイッチング素子制御手段とを備えたこ
とを特徴とする電池パックの電圧計測装置。1. A voltage measuring device for a battery pack having a rechargeable battery connected to a large number of cell batteries, wherein a cell partial pressure measuring circuit for measuring a cell partial pressure by a voltage dividing resistor provided for each of the cell batteries. A switching element interposed for each of the voltage dividing resistors, and a cell battery switching element control unit that turns on the cell battery switching element whose cell voltage is measured only when measuring the cell voltage of the cell battery. A voltage measuring device for a battery pack, comprising:
路は上記計測されたセル分圧を時分割処理により出力す
るアナログマルチプレクサー素子を備えていることを特
徴とする電池パックの電圧計測装置。2. The voltage measuring device for a battery pack according to claim 1, wherein the cell partial pressure measuring circuit includes an analog multiplexer element for outputting the measured cell partial pressure by time division processing. .
ー素子用電源制御素子を設け、上記セル分圧計測時のみ
該マルチプレクサー用電源制御素子をオンするマルチプ
レクサー用電源制御素子制御手段を備えたことを特徴と
する電池パックの電圧計測装置。3. The multiplexer power supply control device according to claim 2, further comprising: the multiplexer power supply control device, wherein the multiplexer power supply control device turns on the multiplexer power supply control device only when the cell voltage is measured. A voltage measuring device for a battery pack.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10374099A JP2000195566A (en) | 1998-12-28 | 1998-12-28 | Voltage measuring device for battery pack |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10374099A JP2000195566A (en) | 1998-12-28 | 1998-12-28 | Voltage measuring device for battery pack |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000195566A true JP2000195566A (en) | 2000-07-14 |
Family
ID=18503261
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10374099A Withdrawn JP2000195566A (en) | 1998-12-28 | 1998-12-28 | Voltage measuring device for battery pack |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2000195566A (en) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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-
1998
- 1998-12-28 JP JP10374099A patent/JP2000195566A/en not_active Withdrawn
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