JP2001324553A - 組電池の監視回路 - Google Patents

組電池の監視回路

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JP2001324553A
JP2001324553A JP2000142723A JP2000142723A JP2001324553A JP 2001324553 A JP2001324553 A JP 2001324553A JP 2000142723 A JP2000142723 A JP 2000142723A JP 2000142723 A JP2000142723 A JP 2000142723A JP 2001324553 A JP2001324553 A JP 2001324553A
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battery
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modules
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JP2000142723A
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Masaki Yugo
政樹 湯郷
Shoichi Toya
正一 遠矢
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Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Abstract

(57)【要約】 【目的】 簡単な構成にて、組電池における電池モジュ
ールの電池状態を検出する。 【構成】 複数の電池モジュールを直列接続してなる組
電池と、前記電池モジュールの各々に接続された電池状
態検出回路と、当該電池状態検出回路からの出力に基づ
いて前記電池モジュール及びまたは前記組電池の状態を
判定する電池状態判定回路とを備え、前記電池状態検出
回路の各々は、前記電池モジュールの電池電圧を検出す
る電圧検出器と、当該電圧検出器の出力をデジタル信号
に変換するA/D変換器と、当該A/D変換器のデジタ
ル信号を前記電池状態判定回路へ送信する送信回路とを
備えている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、複数の電池モジュ
ールを直列接続してなる組電池の監視装置に関する。
【0002】
【従来の技術】ニッケル水素電池はエネルギー密度、出
力密度、サイクル特性等の基本特性に優れており、電気
自動車等の電源としての実用化への開発が進んでいる。
電気自動車用として用いられる場合、所定の出力を得る
ためには50〜120Ah程度の電池容量と、100〜
350V程度の出力電圧が要求される。ニッケル水素電
池は1セル当りの出力電圧が1.2V程度であるため、
多数のセルを直列接続して所要の出力電圧を得ることに
なる。例えば、6セルを直列接続して1モジュールと
し、更にこれを32モジュール直列接続することによっ
て、192セルの組電池が構成され、約230Vの出力
電圧が得られる。
【0003】このような組電池においては、常に安定し
た出力を得るために電池の状態を監視しておく必要があ
る。かかる電池状態の監視は、組電池全体の出力電圧及
びまたは電池温度を検出するのが構成的にも簡単であ
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】この構成にあっては、
組電池を構成するモジュールやセルの1つが異常状態で
あっても、当該異常の存在を発見することは困難であっ
た。
【0005】そこで、特開平11−165540号公報
によれば、電池モジュール毎に電池電圧を検出する電圧
センサを設けた構成が記載されている。この構成におい
ては、組電池において各モジュール毎の状態を個別に検
出することができる。
【0006】しかし乍ら、当該先行技術にあっては、各
モジュール毎に設けられているのは単にモジュールの電
圧を検出するセンサであり、各センサの出力に基づく各
種演算は電池ECUにて集中的に行うようになっている
ため、電池ECUの負荷が多大となるなど、問題点が多
い。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の組電池の監視回
路は、複数の電池モジュールを直列接続してなる組電池
と、前記電池モジュールの各々に接続された電池状態検
出回路と、当該電池状態検出回路からの出力に基づいて
前記電池モジュール及びまたは前記組電池の状態を判定
する電池状態判定回路とを備え、前記電池状態検出回路
の各々は、前記電池モジュールの電池電圧を検出する電
圧検出器と、当該電圧検出器の出力をデジタル信号に変
換するA/D変換器と、当該A/D変換器のデジタル信
号を前記電池状態判定回路へ送信する送信回路とを備え
たことを特徴とするものである。
【0008】
【発明の実施の形態】図1は、電気自動車等に用いられ
る本発明の一実施例を示している。この組電池は複数の
電池モジュールM1、M2、・・・、Mxx及びMyy
を直列接続してなり、更に各電池モジュールは複数のセ
ル(6〜10セル)を直列接続したものから構成されて
いる。
【0009】電池モジュールM1、M2、・・・、Mx
x及びMyyには、電池状態検出回路1、2、・・・、
XX及びYYが接続されている。電池状態検出回路1、
2、・・・、XXは、全て同じ構成であり、電池モジュ
ールの電池電圧を検出する電圧検出器と、電池温度を検
出する温度検出器と、当該検出器の各々の出力をデジタ
ル信号に変換するA/D変換器と、当該A/D変換器の
デジタル信号を送信する送信回路を備えている。
【0010】電池状態検出回路YYは、前記の構成に加
えて、組電池に流れる電流を検出する電流検出器と、当
該電流検出器の検出電流に基づいて電池容量を演算する
演算器(具体的にはCPU)とを備えている。
【0011】バッテリECU101はCPUから構成さ
れており、電池状態検出回路1、2、・・・、XX及び
YYからの出力信号に基づいて各電池モジュールM1、
M2、・・・、Mxx及びMyyの状態を判定する。な
お、電池状態検出回路1、2、・・・、XX及びYYと
バッテリECU101との間は、2〜3線式のデジタル
信号線により接続されている。
【0012】なお、バッテリECU101は、電池状態
の判定結果を車側コントローラ201に送信する。
【0013】図2は本発明の動作を示すフローチャート
である。バッテリECU101は電池状態検出回路1に
対して当該検出回路1を示すID信号を送信する(ステ
ップS1)。電池状態検出回路1は当該ID信号に対応
して、電池モジュールM1の電池電圧及び電池温度に関
するデジタル信号を送信し(ステップS2)、バッテリ
ECU101はこれらデジタル信号を受信する(ステッ
プS3)。以後、バッテリECU101は、電池状態検
出回路2、・・・、XXに対して順次、同様にID信号
を送信し、これら検出回路2、・・・、XXからデジタ
ル信号を受信する。
【0014】更に、バッテリECU101は、電池状態
検出回路YYに対してID信号を送信する(ステップS
4)。電池状態検出回路YYは、ID信号の受信に対応
し、電池モジュールYYの電池電圧、電池温度と、組電
池に流れる電流、組電池全体の電池容量とを夫々示すデ
ジタル信号を送信し、バッテリECU101はこれを受
信する(ステップS5)。
【0015】図3は電池状態検出回路YYにおける動作
を示すフローチャートを示している。電池状態検出回路
YYは、電池モジュールYYの電池電圧、電池温度を検
出すると共に、組電池に流れる電流を検出し、当該検出
電流に基づいて組電池の電池容量(SOC)を計算して
いる。そして、バッテリECU101よりID信号を受
信すると、電池モジュールYYの電池電圧、電池温度
と、組電池に流れる電流、組電池全体の電池容量とを夫
々示すデジタル信号を送信する。
【0016】再び、図2に戻り、バッテリECU101
は、電池状態検出回路1、2、・・・、XX及びYYか
らの出力信号に基づいて、組電池にエラー(即ち、異常
状態)が発生しているか否かを判定する(ステップS
6)。当該エラー発生の有無の判断は、電池モジュール
M1、M2、・・・、Mxx及びMyyの各々の電池電
圧偏差が所定値(例えば、1V)以上ある場合、または
各々の電池温度偏差が所定値(例えば、10℃)以上あ
る場合に、エラー発生と判定する。そして、エラー発生
と判定した場合、エラー処理を行った(ステップS7)
後、バッテリECU101は車側コントローラ201に
エラー信号を送信して、処理を終了する。
【0017】ところで、本実施例において、組電池の充
電及び放電は、組電池の満充電容量の20%〜80%の
範囲内で行われるように制御される。従って、ステップ
S6において、エラーが発生していないと判定された場
合、バッテリECU101は、組電池の電池容量(SO
C)が所定の20%〜80%の範囲内になっているか否
かを判定する(ステップS9)。この判定は、電池状態
検出回路YYより送信される電池容量を示すデジタル信
号に基づいて行われる。なお、同判定は、当該電池容量
を示すデジタル信号に加えて、電池モジュールM1、M
2、・・・、Mxx及びMyyの電池電圧及び電池温度
も考慮して行っても良い。
【0018】即ち、バッテリECU101は組電池の電
池容量が20%及び80%であるときの電池モジュール
M1、M2、・・・、Mxx及びMyyの電池電圧を予
め記憶しておき、電池状態検出回路YYより送信される
電池容量が正しいか否かを判定するようにしても良い。
あるいは組電池の電池容量と電池モジュールの電池温度
の変化との相関関係を記憶しておき、当該相関関係に基
づいて、前記判定を行うようにしても良い。
【0019】組電池の電池容量が所定の20%〜80%
の範囲内になっていると、バッテリECU101は電池
容量等の信号を車側コントローラ201に送信する(ス
テップS10)。
【0020】ところで、本実施例では、前述したよう
に、組電池の充電及び放電は組電池の満充電容量の20
%〜80%の範囲内で行われるように制御される。かか
る制御は、電池状態検出回路YYの演算結果に基づいて
行われるが、当該演算には誤差が生じる。そこで、ステ
ップS9において、組電池の電池容量が所定の20%〜
80%の範囲から逸脱していると判断された場合、バッ
テリECU101は、電池容量の補正を行う(ステップ
S11)。
【0021】一般に、電池モジュールM1、M2、・・
・、Mxx及びMyyの電池電圧は、電池容量が20%
以下または80%以上になると、急激に変化(低下また
は上昇)する特性を有する。従って、バッテリECU1
01は電池容量と電池電圧との相関関係を記憶してお
き、電池状態検出回路1、2、・・・、XX及びYYか
ら送信された電池温度及び電池容量を示すデジタル信号
に基づいて、電池状態検出回路YYからの電池容量信号
を、正しい電池容量値に補正する。
【0022】こうして補正された電池容量は、車側コン
トローラ201に送信される(ステップS12)。
【0023】なお、ステップS1〜ステップS5におけ
る電池状態検出回路1、2、・・・、XX及びYYから
バッテリECU101へのデータ送信は、3〜4回繰り
返し行われ、その後のタイミングでバッテリECU10
1は、エラー処理、電池容量(SOC)の補正などを行
い、その結果を車側コントローラ201に送信する。以
後、この動作が繰り返し行われる。
【0024】
【発明の効果】本発明によれば、複数の電池モジュール
を直列接続してなる組電池と、前記電池モジュールの各
々に接続された電池状態検出回路と、当該電池状態検出
回路からの出力に基づいて前記電池モジュール及びまた
は前記組電池の状態を判定する電池状態判定回路とを備
え、前記電池状態検出回路の各々は、前記電池モジュー
ルの電池電圧を検出する電圧検出器と、当該電圧検出器
の出力をデジタル信号に変換するA/D変換器と、当該
A/D変換器のデジタル信号を前記電池状態判定回路へ
送信する送信回路とを備えたことを特徴としている。
【0025】従って、電池モジュール単位毎に同じ構成
の検出回路を設置しているため、電池もジュール数の増
減に関係なく、汎用性のあるシステムを構成することが
できる。また、検出回路は電池モジュールに近接して配
置することができるため、各種配線を短くして検出精度
を向上させることができると共に、組み立て性を上げる
ことができる。
【0026】また、検出回路からの信号をデジタル信号
にて送信するため、信号線の安全性及び信頼性を向上さ
せることができる。更には、電池状態判定回路における
負荷の低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示すブロック回路図
【図2】本発明の一実施例を示すフローチャート図
【図3】本発明の一実施例を示すフローチャート図
【符号の説明】
M1〜Mxx、Myy 電池モジュール 1〜XX、YY 電池状態検出回路 101 バッテリECU 201 車側コントローラ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2G016 CA03 CB11 CB12 CB13 CB21 CB31 CC01 CC04 CC13 CC16 CC27 5H030 AA08 AS08 FF22 FF42 FF44

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数の電池モジュールを直列接続してな
    る組電池と、前記電池モジュールの各々に接続された電
    池状態検出回路と、当該電池状態検出回路からの出力に
    基づいて前記電池モジュール及びまたは前記組電池の状
    態を判定する電池状態判定回路とを備え、前記電池状態
    検出回路の各々は、前記電池モジュールの電池電圧を検
    出する電圧検出器と、当該電圧検出器の出力をデジタル
    信号に変換するA/D変換器と、当該A/D変換器のデ
    ジタル信号を前記電池状態判定回路へ送信する送信回路
    とを備えたことを特徴とする組電池の監視回路。
  2. 【請求項2】 前記電池状態検出回路の各々は、電池温
    度を検出する温度検出器を備えたことを特徴とする請求
    項1の組電池の監視装置。
  3. 【請求項3】 前記電池状態検出回路の1つは、前記組
    電池に流れる電流を検出する電流検出器と、当該電流検
    出器の検出電流に基づいて電池容量を演算する演算器と
    を備えたことを特徴する請求項1または請求項2の組電
    池の監視装置。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100487970C (zh) * 2003-12-18 2009-05-13 武汉理工大学 一种基于can总线的多层分布式的电池管理系统
JP2010146991A (ja) * 2008-12-22 2010-07-01 Toshiba Corp 組電池システム
US7803877B2 (en) 2002-09-26 2010-09-28 L'oreal S.A. Block polymers and cosmetic compositions and processes comprising them
JP2013541314A (ja) * 2010-10-11 2013-11-07 エルジー・ケム・リミテッド バッテリーパックのマルチスレーブに対する順次id設定方法及びシステム

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