JP2000338205A - 電池監視回路 - Google Patents

電池監視回路

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JP2000338205A
JP2000338205A JP11151052A JP15105299A JP2000338205A JP 2000338205 A JP2000338205 A JP 2000338205A JP 11151052 A JP11151052 A JP 11151052A JP 15105299 A JP15105299 A JP 15105299A JP 2000338205 A JP2000338205 A JP 2000338205A
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達哉 町
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Abstract

(57)【要約】 【課題】簡素な回路構成でかつ電池温度変化に対する追
従性に優れた電池監視回路を提供すること。 【解決手段】電池2の端子電圧Vを降圧する抵抗分圧回
路30の一方の抵抗器(近接側抵抗器ともいう)R1を
電池2に近接して配置し、他方の抵抗器(遠隔側抵抗器
ともいう)R2を遠隔に配置する。これにより、この抵
抗分圧回路30が出力する分圧は、電池温度による近接
側抵抗器R1の抵抗値変化により変動し、その結果、電
池の端子電圧Vと温度とに関連する状態量をこの抵抗分
圧回路30で計測することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電池の状態を監視
する電池監視回路に関する。
【0002】
【従来の技術】たとえば電気自動車用の電池では、その
充電時又は放電時に端子電圧や電池温度をモニタして過
充電、過放電の防止、電池の信頼性の低下の防止を図っ
ている。たとえば電気自動車の電池などの端子電圧は、
通常の電池監視回路の動作電圧よりも高圧であるため、
電池の端子電圧を抵抗分圧回路で分圧して制御部に入力
するのが通常であり、また、電池温度は電池の外周面に
サーミスタなどの温度センサを貼り付け、その抵抗変化
を検出して電池温度をモニタしていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の電池監視回路では、端子電圧検出回路と電池温
度検出回路と必要とし、回路構成が複雑となった。ま
た、電池温度を検出する温度センサは電池から電気的に
絶縁して設けられる必要があるため、温度センサを電池
から電気絶縁する絶縁材が両者間の伝熱抵抗を増大さ
せ、その結果、電池温度が急速に上昇する場合などにお
いて温度センサの検出温度の追従性が低下するという不
具合があった。
【0004】本発明は上記問題点に鑑みなされたもので
あり、簡素な回路構成でかつ電池温度変化に対する追従
性に優れた電池監視回路を提供することを、その目的と
している。
【0005】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載した本発
明の電池監視回路によれば、電池の端子電圧を降圧する
抵抗分圧回路の一方の抵抗器(近接側抵抗器ともいう)
を電池に近接して配置し、他方の抵抗器(遠隔側抵抗器
ともいう)を遠隔に配置する。これにより、この抵抗分
圧回路が出力する分圧は、電池温度による近接側抵抗器
の抵抗値変化により変動し、その結果、電池の端子電圧
と温度とに関連する状態量をこの抵抗分圧回路で計測す
ることができる。
【0006】なお、一例において、抵抗分圧回路から出
力される上記分圧(状態量)は、温度と端子電圧との両
方に関連して変動するパラメータとして電池の制御たと
えば電池の充電制御に直接用いられる。この場合、サー
ミスタなどの温度センサを含む温度検出回路を省略で
き、回路を簡素化することができる。その他、温度検出
回路をなすブリッジ回路の一部を端子電圧検出用の分圧
回路で構成することにより、このブリッジ回路から電池
の端子電圧と温度と分離して計測することができる。こ
の場合、温度検出回路を構成するブリッジ回路の一部を
端子電圧検出用の抵抗分圧回路で代用することができる
ので、回路を簡素化することができる。
【0007】更に、本発明によれば、温度センサをなす
抵抗分圧回路の近接側抵抗器の一端は、良熱伝導性のブ
スバーなどの導電材料を経由してあるいは直接に電池の
正極端子(負極端子でもよい)に接続することができ
る。このため、近接側抵抗器と電池内部との間の伝熱抵
抗を小さくでき、電池内部の温度変化に対して追従性に
優れた電池温度検出回路を得ることができる。
【0008】
【発明を実施するための態様】本発明の電池監視回路の
具体例として、二電源型電気自動車用電源装置に用いる
降圧型DC−DCコンバータ装置を以下の実施例を参照
して説明する。
【0009】
【実施例1】(全体回路構成の説明)この降圧型DC−
DCコンバータ装置の回路構成を図1を参照して説明す
る。この降圧型DC−DCコンバータ装置は、電気自動
車の走行エネルギー蓄電用の主バッテリ1から、補機及
び制御装置給電用の補機バッテリ2に電圧変換して給電
し、補機バッテリ2を必要レベルまで充電するためのも
のであって、3は平滑コンデンサ、4は4個のMOSト
ランジスタ4aをブリッジ接続してなるインバータ回
路、6は降圧トランス、7はスナバ回路、8は全波整流
用の2個のダイオード(整流素子)、9はチョークコイ
ル10及び平滑コンデンサ11からなる平滑回路、12
は集積化された制御回路である。
【0010】主バッテリ1の高位端は入力端子14を通
じてブスバー13に接続され、主バッテリ1の低位端は
入力端子16を通じてブスバー15に接続されている。
平滑コンデンサ3はブスバー13、15間に接続され、
ブスバー13はインバータ回路4の高位直流入力端をな
す上アーム側の一対のMOSトランジスタ4aのドレイ
ン電極端子に接続され、ケーブル15はインバータ回路
4の低位直流入力端をなす下アーム側の一対のMOSト
ランジスタ4aのソース電極端子に接続されている。な
お、インバータ回路4の各MOSトランジスタ4aのゲ
ート電極は入力電圧を増幅するバッファ回路20を通じ
て制御回路12からの制御電圧を受け取る。
【0011】インバータ回路4の一対の交流出力端子は
降圧トランス6の一次コイルの両端に接続されている。
降圧トランス6は、同一方向に巻装され、互いに直列接
続された2つの二次コイル61,62を有し、二次コイ
ル61の一端は外部に延設されてブスバー(半波整流ラ
イン)17をなし、二次コイル62の一端は外部に延設
されてブスバー(半波整流ライン)18をなす。ブスバ
ー17は、一対のダイオード8の一方のアノード電極端
子に接続され、ブスバー18は、一対のダイオード8の
他方のアノード電極端子に接続されている。
【0012】降圧トランス6の両二次コイル61,62
の直列接続点(中点)をなす中間端子6aは、ブスバー
(接地ライン)19、接地端子(低位直流出力端)21
を通じて補機バッテリ6の低位端に接続されている。両
ダイオード8のカソード電極端子は、全波整流ライン2
4を通じてチョークコイル10の一端(高位直流出力
端)に接続され、チョークコイル10の他端25は、ブ
スバー26、出力端子27を通じて補機バッテリ2の高
位端に接続されている。
【0013】スナバ回路7は、それぞれ抵抗素子とコン
デンサとを直列接続してなる等価回路で等価されるCR
ハイパスフィルタであって、一対のダイオード8の両ア
ノード電極端子間に接続されている。 (動作説明)制御回路12は、図示しないその入力端子
への充電指令の入力により補機バッテリ2の電圧が所定
値に達するまでインバータ回路4の各MOSトランジス
タ4aを断続して降圧トランス6の一次コイルに矩形波
交流電圧を印加させる。
【0014】降圧トランス6の二次コイル61,62に
生じた二次電圧は単相全波整流回路をなす一対のダイオ
ード8,8で整流され、これにより全波整流ライン24
と接地用ブスバー(接地ライン)19との間に生じた全
波整流電圧は、平滑回路9で平滑されて補機バッテリ2
に印加される。平滑コンデンサ3はインバータ回路4の
断続動作による主バッテリ1の放電電流の変動を低減
し、スナバ回路7はCRハイパスフィルタとして高周波
サージ電圧を吸収する。 (電池監視回路構成の説明)この実施例の要部をなす電
池監視回路について以下に説明する。
【0015】この電池監視回路は、抵抗器R1、R2、
R3、R3からなるブリッジ回路(抵抗分圧回路)30
と、このブリッジ回路30の出力電圧ΔV(=V1−V
2)を処理する制御回路(電池監視部)12とからな
る。抵抗器R1、R2は互いに直列接続されて抵抗分圧
回路を構成しており、抵抗器(近接側抵抗器)R1は補
機バッテリ2にできるかぎり近接配置され、その一端は
補機バッテリ2の高位端すなわち正極端子にできるだけ
近接して接続されている。抵抗器R2の一端は補機バッ
テリ2の低位端すなわち負極端子に接続されている。
【0016】抵抗器R3、R4は互いに直列接続されて
抵抗分圧回路を構成しており、抵抗器R3の一端は補機
バッテリ2の高位端に接続され、抵抗器R4の一端は補
機バッテリ2の低位端すなわち負極端子に接続されてい
る。抵抗器R1、R2の接続点及び抵抗器R3、R4の
接続点はこのブリッジ回路の出力端をなし、前者は出力
電圧V1を、後者は出力電圧V2を出力する。なお、こ
の実施例では、抵抗器R1とR3とは同じ抵抗値のもの
を採用し、抵抗器R2とR4とは同じ抵抗値のものを採
用する。
【0017】制御回路12は、出力電圧V2を補機バッ
テリ2の端子電圧として受け取り、それをA/D変換し
てデジタル電圧信号V2とする。また、出力電圧V1を
補機バッテリ2の温度・電圧信号電圧として受け取り、
それをA/D変換してデジタル温度・電圧信号V1とす
る。すなわち、信号V1は端子電圧の増大により増加
し、電池温度の上昇による抵抗器R1の抵抗値増加によ
り低下する。
【0018】更に、制御回路12は、上記両デジタル温
度信号の差ΔVを検出し、これをデジタル温度信号Tと
する。すなわち、このデジタル温度信号Tは補機バッテ
リ2の端子電圧変動に影響されず、電池温度のみにより
変化する。すなわち、この実施例によれば高精度のブリ
ッジ式温度検出回路30の一部を端子電圧検出回路とし
て共用しているので、回路構成を複雑化することなく電
池温度を高精度に検出することができる。
【0019】また、温度センサとして動作する抵抗器R
1は補機バッテリ2の高位電極端子に直結することがで
き、電池温度の変化に良好に追従することができる。な
お、上記実施例では、出力電圧V1、V2をそれぞれ異
なるA/D変換器でA/D変換したが、一つのA/D変
換器で時間順次にA/D変換することができることはも
ちろんである。
【0020】
【実施例2】他の実施例の電池監視回路について図1を
参照して以下に説明する。この実施例の電池監視回路
は、図1に示す実施例1において、抵抗器R3、R3を
省略したものであり、したがって回路30は単独の抵抗
分圧回路なる。ただし、この実施例では、高圧側の抵抗
器R1を遠隔側抵抗器とし、低圧側の抵抗器R2を近接
側抵抗器とする。
【0021】制御回路12は、出力電圧V1を補機バッ
テリ2の温度・電圧信号電圧として受け取り、それをA
/D変換してデジタル温度・電圧信号V1とする。すな
わち、出力電圧V1は端子電圧の増大により増加し、電
池温度の上昇による抵抗器R1の抵抗値増加により低下
する。いま、遠隔側抵抗器R1の抵抗値をr1、近接側
抵抗器R2の抵抗値をr2、電池電圧をVとすれば、V
1=(r2/(r1+r2))Vとなる。
【0022】電池温度を高温となると、近接側抵抗器R
2の抵抗値r2が増加して出力電圧V1は増加する。制
御回路R2は、この主バッテリ1による補機バッテリ2
の充電時において、補機バッテリ2の上記電圧V1が所
定電圧に達した時点で充電を終了させる動作を行うもの
とする。
【0023】結局、電池温度が高い場合には、制御回路
12には実際の端子電圧Vよりも大きい値が入力されて
充電電圧が下がるので、高温時に充電を持続して電池が
過熱するなどの問題を回避することができる。また、上
記実施例では、デジタル回路又はマイコン回路を用いた
が、抵抗分圧を用いてアナログ回路(たとえばオペアン
プ回路など)を用いて、この分圧が高い場合に直流出力
電圧を低下させ、この分圧が低い場合に直流出力電圧を
増加させるように、フィードバック制御を行ってもよい
ことはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の電池監視回路を採用するDC−DC
コンバータ装置の一実施例を示す回路図である。
【符号の説明】
2は補機バッテリ(電池)、30は抵抗分圧回路、R
1、R2、R3、R4は抵抗器、12は制御回路(電池
監視部)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01M 10/48 H01M 10/48 P 301 301

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】互いに直列接続された一対の抵抗器を有し
    て電池の両端間に接続され、前記両抵抗器の一方は前記
    電池に近接配置され、前記両抵抗器の他方は前記電池か
    ら遠隔配置される抵抗分圧回路と、 前記両抵抗器の他方の両端の電圧を計測して前記電池の
    端子電圧及び温度に関連する状態を判断する電池監視部
    と、 を備えることを特徴とする電池監視回路。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2019049476A (ja) * 2017-09-11 2019-03-28 トヨタ自動車株式会社 電源電圧検出装置

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KR101268942B1 (ko) 2013-03-29 2013-05-29 주식회사 제파텍 전지의 내부저항 측정 회로
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