JP2001327091A - Abnormality detector of battery set - Google Patents

Abnormality detector of battery set

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JP2001327091A JP2000141004A JP2000141004A JP2001327091A JP 2001327091 A JP2001327091 A JP 2001327091A JP 2000141004 A JP2000141004 A JP 2000141004A JP 2000141004 A JP2000141004 A JP 2000141004A JP 2001327091 A JP2001327091 A JP 2001327091A
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雅弘 高田
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    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To detect abnormality of a plurality of battery cells connected in series accurately, without making the circuitry or software complicated. SOLUTION: A plurality of battery cells B connected in series are connected, respectively in parallel with cell voltage detection elements 50. Each cell voltage detection element 50 has voltage-current characteristics supplying a current which depends on the output voltage of a corresponding battery cell B. Sum of currents flowing through all cell voltage detection elements 50 is detected by an element current detecting means 60. The detected sum of currents is fed to a comparison decision means 90 which makes a decision for each battery cell B whether an abnormality is generated, by comparing the sum of currents with a reference value for detecting abnormality of the battery cell B.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、複数の電池セルを
直列に接続して構成された組電池における異常を発生す
るために使用される異常検出装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an abnormality detecting device used for generating an abnormality in a battery pack formed by connecting a plurality of battery cells in series.

【0002】[0002]

【従来の技術】環境問題、エネルギー問題を解決する低
公害車として、HEV、PEV、FCEVなどの電気自
動車が注目を集めている。電気自動車に搭載される高圧
電池は、モータの動力源となるとともに、回生により発
電された電力を貯蔵する機能を有している。
2. Description of the Related Art Electric vehicles such as HEV, PEV, FCEV and the like have attracted attention as low-pollution vehicles for solving environmental problems and energy problems. A high-voltage battery mounted on an electric vehicle serves as a power source for a motor and has a function of storing power generated by regeneration.

【0003】このような電気自動車用の高圧電池は、高
電圧を得るために、複数個の電池セルを直列に接続した
いわゆる組電池として使用される。組電池では、例えば
各電池セルの充電状態等を監視するために、各電池セル
の出力電圧を、それぞれ高精度に検出することが要求さ
れている。しかしながら、組電池には多数の電池セルが
使用されており、全ての電池セルの出力電圧を、それぞ
れ独立して検出するためには、回路構成が著しく複雑化
するという問題がある。
[0003] Such a high-voltage battery for an electric vehicle is used as a so-called assembled battery in which a plurality of battery cells are connected in series in order to obtain a high voltage. The assembled battery is required to detect the output voltage of each battery cell with high accuracy, for example, to monitor the state of charge of each battery cell. However, a large number of battery cells are used in the assembled battery, and there is a problem that the circuit configuration is significantly complicated in order to independently detect the output voltages of all the battery cells.

【0004】このために、直列接続された多数の電池セ
ルを、適当な個数の電池セルのブロックとして、各ブロ
ック単位の電圧がそれぞれ測定することが実施されてい
る。
[0004] For this purpose, it has been practiced to measure the voltage of each block by treating a large number of battery cells connected in series as blocks of an appropriate number of battery cells.

【0005】図5は、組電池における過充電及び過放電
の検出に使用される従来の異常検出装置の一例を示す回
路図である。多数の電池セルBを直列に接続して構成さ
れた組電池1は、インバータ2を介してモータジェネレ
ータ3に接続されることにより、主回路が構成されてい
る。組電池1を構成する各電池セルBは、適当数の電池
セルBによってそれぞれ構成されたn個のブロックにグ
ループ分けされている。
FIG. 5 is a circuit diagram showing an example of a conventional abnormality detecting device used for detecting overcharge and overdischarge in a battery pack. The assembled battery 1 configured by connecting a large number of battery cells B in series is connected to a motor generator 3 via an inverter 2 to form a main circuit. Each battery cell B constituting the assembled battery 1 is grouped into n blocks each constituted by an appropriate number of battery cells B.

【0006】ECU4では、組電池1を構成する多数個
の電池セルBの出力電圧が、電圧センサとしてのn個の
比較器C1〜Cnに、それぞれ入力されており、各比較
器C1〜Cnによって、n個のブロックの各出力電圧V
1〜Vnが、それぞれ検出される。各比較器C1〜Cn
によって検出された各出力電圧V1〜Vnは、ECU4
内に設けられた比較判定手段5に与えられている。
[0006] In the ECU 4, the output voltages of a large number of battery cells B constituting the battery pack 1 are input to n comparators C1 to Cn as voltage sensors, respectively. , N blocks of output voltage V
1 to Vn are respectively detected. Each of the comparators C1 to Cn
Output voltages V1 to Vn detected by ECU 4
Is provided to the comparison determination means 5 provided therein.

【0007】比較判定手段5では、入力された各ブロッ
クの出力電圧V1〜Vnが、過充電および過放電を検出
するために、予め設定された各判定基準値とそれぞれ比
較することにより、各ブロックにおける過充電および過
放電を検出する。比較判定手段5によって設定された各
判定基準値は一定でなく、組電池1からインバータ2に
電流が供給される主回路に設けられた電流検出器6によ
って検出される主回路電流値、および、温度センサ7に
よって検出される組電池1の温度データに基づいて変更
される。
The comparing and judging means 5 compares each of the input output voltages V1 to Vn of each block with each of predetermined judgment reference values in order to detect overcharge and overdischarge. Over-charge and over-discharge are detected. Each determination reference value set by the comparison determination means 5 is not constant, and a main circuit current value detected by a current detector 6 provided in a main circuit supplied with current from the battery pack 1 to the inverter 2, and It is changed based on the temperature data of the battery pack 1 detected by the temperature sensor 7.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】このような構成の従来
の異常検出装置では、組電池1を構成する多数個の電池
セルBそれぞれの出力電圧が、複数の電池セルによって
構成されたブロック単位で検出される。この場合は、検
出されるブロック単位の電圧が、ブロックを構成する電
池セルBの合計電圧値として測定される。従って、各電
池セルBのそれぞれの電圧を検出することができず、電
池セルBの検出精度が悪く、その結果、各電池セルBの
過充電および過放電を精度よく検出することができない
という問題がある。
In the conventional abnormality detecting device having such a configuration, the output voltage of each of a large number of battery cells B constituting the battery pack 1 is determined in units of blocks constituted by a plurality of battery cells. Is detected. In this case, the detected voltage of each block is measured as the total voltage value of the battery cells B constituting the block. Therefore, the respective voltages of the battery cells B cannot be detected, and the detection accuracy of the battery cells B is poor. As a result, overcharge and overdischarge of each battery cell B cannot be accurately detected. There is.

【0009】各電池セルBの過充電は、その寿命に著し
い悪影響を及ぼす。しかも、過充電によって、電池セル
Bは、異常な発熱が発生して、周囲の電池セルBに悪影
響を及ぼす。電池セルBの過放電も、電池寿命に著しい
悪影響を及ぼす。各電池セルBにおける過充電および過
放電を精度よく検出できないと、これらの悪影響によ
り、モータジェネレータの制御性が著しく低下し、電気
自動車に組電池が搭載されている場合には、電気自動車
の走行性が著しく低下することになる。
[0009] Overcharging of each battery cell B has a significant adverse effect on its life. In addition, due to overcharging, abnormal heat generation occurs in the battery cells B, which adversely affects the surrounding battery cells B. Overdischarging of the battery cell B also has a significant adverse effect on battery life. If overcharge and overdischarge in each of the battery cells B cannot be detected with high accuracy, these adverse effects significantly reduce the controllability of the motor generator. Properties will be significantly reduced.

【0010】各電池セルBの出力電圧をそれぞれ測定す
ることによって、過放電および過充電を精度よく検出す
ることができるが、そのためには、回路構成、ECUの
制御プログラムを実行するためのソフトウエアが著しく
複雑化するという問題がある。
[0010] By measuring the output voltage of each battery cell B, overdischarge and overcharge can be accurately detected. For this purpose, the circuit configuration and the software for executing the ECU control program are required. Is significantly complicated.

【0011】本発明は、このような従来の問題を解決す
るものであり、その目的は、回路構成、制御プログラム
を実行するためのソフトウエア等を複雑化させることな
く、高精度に異常を検出することができる組電池の異常
検出装置を提供することにある。
The present invention solves such a conventional problem, and an object of the present invention is to detect an abnormality with high accuracy without complicating a circuit configuration, software for executing a control program, and the like. It is an object of the present invention to provide a battery pack abnormality detecting device capable of performing the above-described steps.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明の組電池の異常検
出装置は、複数の電池セルが直列接続されて構成された
組電池における異常検出装置であって、組電池における
各電池セルの出力電圧に対応した電流が流れるように、
各電池セルに、それぞれ、並列接続された複数のセル電
圧検出素子と、これらセル電圧検出素子の全てに流れる
電流値の総和を検出する素子電流検出手段と、この素子
電流検出手段によって検出された電流値の総和を、いず
れかの電池セルにおいて異常が発生したものと判定され
る判定基準値と比較する比較判定手段と、を具備するこ
とを特徴とする。
An abnormality detecting apparatus for a battery pack according to the present invention is an abnormality detecting apparatus for a battery pack comprising a plurality of battery cells connected in series, and comprises an output of each battery cell in the battery pack. So that the current corresponding to the voltage flows
A plurality of cell voltage detection elements connected in parallel to each battery cell, element current detection means for detecting the sum of the current values flowing through all of these cell voltage detection elements, and the cell current detection means, respectively. Comparing means for comparing the sum of the current values with a reference value for determining that an abnormality has occurred in any of the battery cells.

【0013】前記比較判定手段は、前記素子電流検出手
段によって検出された電流値の総和を、各電池セルの過
充電を検出するための判定基準値と比較して、各電池セ
ルの過充電を検出する。
The comparing and judging means compares the sum of the current values detected by the element current detecting means with a judging reference value for detecting overcharging of each battery cell, and determines whether each battery cell is overcharged. To detect.

【0014】前記比較判定手段は、前記素子電流検出手
段によって検出された電流値の総和を、各電池セルの過
放電を検出するための判定基準値と比較して、各電池セ
ルの過放電を検出する。
The comparing and judging means compares the sum of the current values detected by the element current detecting means with a judging reference value for detecting the overdischarging of each battery cell, and judges the overdischarging of each battery cell. To detect.

【0015】前記比較判定手段は、各電池セルの温度お
よび組電池から出力された電流履歴に基づいて、前記判
定基準値を変更する。
The comparing and judging means changes the judging reference value based on the temperature of each battery cell and the current history output from the battery pack.

【0016】前記各セル電圧検出素子は、各電池セルの
出力電圧が第1の閾値電圧以上になると所定方向に電流
が流れ、第1の閾値電圧よりも低い第2の閾値電圧以下
になると逆方向に電流が流れる。
Each of the cell voltage detecting elements causes a current to flow in a predetermined direction when the output voltage of each battery cell exceeds the first threshold voltage, and reverses when the output voltage falls below a second threshold voltage lower than the first threshold voltage. Current flows in the direction.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施の形態を説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0018】図1は、本発明の組電池の異常検出装置の
実施の形態の一例を示す回路図である。この異常検出装
置は、HEV(ハイブリッド型電気自動車)に搭載され
る組電池10の過充電および過放電の検出に使用され
る。
FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of a battery pack abnormality detecting apparatus according to the present invention. This abnormality detection device is used for detecting overcharge and overdischarge of the battery pack 10 mounted on an HEV (hybrid electric vehicle).

【0019】組電池10は、複数の電池セルBを直列に
接続して構成されており、組電池10の電圧が、インバ
ータ20を介してモータジェネレータ30に与えられて
いる。インバータ20は、第1のECU(電子制御ユニ
ット)40によって制御される第2のECU100によ
って制御されており、第2のECU100は、第1のE
CU40から受け取る電池情報に基づいてインバータ2
0を制御し、モータジェネレータ30を所定の運転状態
とする。
The battery pack 10 is configured by connecting a plurality of battery cells B in series, and the voltage of the battery pack 10 is supplied to a motor generator 30 via an inverter 20. The inverter 20 is controlled by a second ECU 100 controlled by a first ECU (electronic control unit) 40, and the second ECU 100
Inverter 2 based on the battery information received from CU 40
0 to bring the motor generator 30 into a predetermined operating state.

【0020】本発明の異常検出装置は、組電池10の過
充電および過放電の検出に使用され、組電池10を構成
する1つの電池セルBにそれぞれ対応して設けられた各
セル電圧検出素子50を有している。各セル電圧検出素
子50は、各電池セルBに対してそれぞれ並列に接続さ
れており、各セル電圧検出素子50の検出結果に基づい
て、各電池セルBの電圧がそれぞれ検出される。
The abnormality detecting device of the present invention is used for detecting overcharge and overdischarge of the battery pack 10, and each cell voltage detecting element provided corresponding to one battery cell B constituting the battery pack 10. 50. Each cell voltage detecting element 50 is connected in parallel to each battery cell B, and the voltage of each battery cell B is detected based on the detection result of each cell voltage detecting element 50.

【0021】各セル電圧検出素子50は、対応する電池
セルBの出力電圧に応じた電流が流れる電圧−電流特性
を有するツエナーダイオード等によって構成されてお
り、本実施形態では、特に、図2に示すような電圧−電
流特性を有する構成とされている。すなわち、各セル電
圧検出素子50は、並列に接続された電池セルBの出力
電圧Vが、第1の閾値電圧V1以上のとき、その電池セ
ルBの出力電圧Vに対応した正方向の電流が流れ、その
電池セルBの出力電圧Vが、第1の閾値電圧V1よりも
小さな第2の閾値電圧V0以下になると、その電池セル
Bの出力電圧Vに対して逆方向に電流が流れる電圧−電
流特性を有している。
Each cell voltage detecting element 50 is constituted by a Zener diode or the like having a voltage-current characteristic in which a current according to the output voltage of the corresponding battery cell B flows. In this embodiment, in particular, FIG. It is configured to have the voltage-current characteristics as shown. That is, when the output voltage V of the battery cell B connected in parallel is equal to or higher than the first threshold voltage V1, the cell voltage detection element 50 outputs a positive current corresponding to the output voltage V of the battery cell B. When the output voltage V of the battery cell B falls below a second threshold voltage V0 smaller than the first threshold voltage V1, a voltage −in which a current flows in a direction opposite to the output voltage V of the battery cell B, − It has current characteristics.

【0022】図3(a)は、セル電圧検出素子50の具
体的構成を示す回路図である。このセル電圧検出素子5
0は、ショットキ−ダイオード51とトランジスタ52
との組み合わせて構成されており、ショットキーダイオ
ード51は、正極性のわずかな電圧が印加されても非導
通状態であるが、印加される電圧の極性が切り替わる
と、僅かの電圧(第2閾値電圧)V0によっても導通状
態に切り替わって、負極性に対応した方向に電流を流
す。
FIG. 3A is a circuit diagram showing a specific configuration of the cell voltage detecting element 50. This cell voltage detecting element 5
0 is a Schottky diode 51 and a transistor 52
The Schottky diode 51 is in a non-conducting state even when a slight positive voltage is applied. However, when the polarity of the applied voltage is switched, a small voltage (second threshold voltage) is applied. The voltage is switched to the conductive state by V0, and a current flows in a direction corresponding to the negative polarity.

【0023】トランジスタ52は、ショットキーダイオ
ード51と並列に接続された抵抗53および54の直列
回路における両抵抗53および54の接続点にベースが
接続されており、そのベースの電圧が所定の正極性の電
圧(第1閾値電圧)V1よりも大きくなると、ショット
キーダイオード51と並列になった電流IDの経路が導
通して、正極性の方向に電流IDが流れる。このような
構成のセル電圧検出素子50では、図3(b)に示すよ
うな2段階の閾値電圧V0およびV1の閾値電圧を有す
る電圧−電流特性となる。そして、このような電圧−電
流特性に、極性調整、ゲイン調整等を加えることによ
り、図2に示した2段階の閾値を有する電圧−電流特性
が実現される。
The base of the transistor 52 is connected to the connection point of the resistors 53 and 54 in the series circuit of the resistors 53 and 54 connected in parallel with the Schottky diode 51, and the voltage of the base is set to a predetermined positive polarity. (First threshold voltage) V1, the path of the current ID parallel to the Schottky diode 51 becomes conductive, and the current ID flows in the positive polarity direction. The cell voltage detection element 50 having such a configuration has a voltage-current characteristic having two-stage threshold voltages V0 and V1 as shown in FIG. 3B. Then, by adding polarity adjustment, gain adjustment, and the like to such voltage-current characteristics, the voltage-current characteristics having the two-step threshold shown in FIG. 2 are realized.

【0024】図1に示す異常検出装置には、1個の素子
電流検出器60が設けられている。素子電流検出器60
は、各セル電圧検出素子50に流れる電流値の総和を検
出するカレントトランスによって構成されている。カレ
ントトランスは、各セル電圧検出素子50に対して電流
IDがそれぞれ流れる各ラインを束ねた部分に、フロー
ティング状態でセットされており、各セル電圧検出素子
50に対してそれぞれ流れる電流値の総和を、電流信号
として検出するようになっている。
The abnormality detecting device shown in FIG. 1 is provided with one element current detector 60. Element current detector 60
Is constituted by a current transformer that detects the sum of the current values flowing through the respective cell voltage detection elements 50. The current transformer is set in a floating state at a portion where each line through which the current ID flows through each cell voltage detection element 50 is set in a floating state, and the sum of the current values flowing through each cell voltage detection element 50 is calculated. , As a current signal.

【0025】素子電流検出器60において、電流信号と
して検出された電流値の総和は、変換器61によって、
電圧信号に変化されて、ECU40内の比較判定手段9
0に入力される。
The sum of the current values detected as current signals by the element current detector 60 is calculated by the converter 61.
The signal is changed to a voltage signal,
Input to 0.

【0026】また、組電池10からインバータ20に供
給される電流が、主回路電流検出器70によって検出さ
れるようになっており、この主回路電流検出器70は、
組電池10からインバータ20に供給される主回路電流
を検出して、ECU40内の比較判定手段90に与えて
いる。
The current supplied from the battery pack 10 to the inverter 20 is detected by a main circuit current detector 70. The main circuit current detector 70
The main circuit current supplied from the battery pack 10 to the inverter 20 is detected and provided to the comparison determination means 90 in the ECU 40.

【0027】さらに、比較判定手段90には、組電池1
0における各電池セルBの温度をそれぞれ検出する各セ
ル温度センサ80の出力が与えられている。
Further, the comparison / determination means 90 includes the assembled battery 1
The output of each cell temperature sensor 80 for detecting the temperature of each battery cell B at 0 is provided.

【0028】比較判定手段90は、過充電を検出するた
めの第1比較器91と、過放電を検出するための第2比
較器92と、過充電についての第1の判定基準値および
過放電についての第2の判定基準値を生成する判定レベ
ル算出部93とを備えている。
The comparing and judging means 90 includes a first comparator 91 for detecting overcharge, a second comparator 92 for detecting overdischarge, a first judgment reference value for overcharge and an overdischarge. And a determination level calculation unit 93 that generates a second determination reference value for.

【0029】判定レベル算出部93は、各セル温度セン
サ80によって検出される各電池セルBの温度と、組電
池10からインバータ20に流れる電流の履歴に基づい
て、第1の判定基準値および第2の判定基準値をそれぞ
れ生成する。
The determination level calculating section 93 determines the first determination reference value and the first determination reference value based on the temperature of each battery cell B detected by each cell temperature sensor 80 and the history of the current flowing from the battery pack 10 to the inverter 20. 2 are generated.

【0030】判定レベル算出部93は、図4(a)およ
び(b)にそれぞれ示すグラフに基づいて、第1および
第2の判定基準値をそれぞれ生成する。
The judgment level calculation section 93 generates first and second judgment reference values based on the graphs shown in FIGS. 4A and 4B, respectively.

【0031】図4(a)は、過去100msecの間
に、過充電と見なされるセル電圧に与える主回路電流及
びセル温度の影響を示している。また、図4(b)は、
過去100msecの間に、過放電と見なされるセル電
圧に与える主回路電流及びセル温度の影響を示してい
る。図4(a)および(b)においては、主回路電流の
放電を(+)として表している。
FIG. 4A shows the influence of the main circuit current and the cell temperature on the cell voltage regarded as overcharged in the past 100 msec. FIG. 4 (b)
The graph shows the influence of the main circuit current and the cell temperature on the cell voltage considered as overdischarge during the past 100 msec. In FIGS. 4A and 4B, the discharge of the main circuit current is represented as (+).

【0032】過充電と見なすべき電池セルBの出力電圧
は、過去100msecの間の主回路電流が50A以上
の場合は、その主回路電流および電池セルBの温度の影
響を受けず、約1.63Vと一定であるが、過去100
msecの間の主回路電流が50Aより小さい場合は、
主回路電流および電池セルBの温度の影響を受け、最小
で約1.4Vまで低下する。同様に、過放電と見なすべ
き電池セルBの出力電圧は、過去100msecの間の
主回路電流が50A以上の場合は、その主回路電流およ
び電池セルBの温度の影響を受けず、約1Vと一定であ
るが、過去100msecの間の主回路電流が50Aよ
り小さい場合は、主回路電流および電池セルBの温度の
影響を受け、最大で約1.2Vまで上昇する。
The output voltage of the battery cell B to be regarded as overcharged is not affected by the main circuit current and the temperature of the battery cell B when the main circuit current during the past 100 msec is 50 A or more. It is constant at 63V, but the past 100
If the main circuit current during msec is less than 50A,
Under the influence of the main circuit current and the temperature of the battery cell B, the voltage drops to a minimum of about 1.4V. Similarly, when the main circuit current during the past 100 msec is 50 A or more, the output voltage of the battery cell B to be regarded as overdischarge is about 1 V without being affected by the main circuit current and the temperature of the battery cell B. It is constant, but when the main circuit current during the past 100 msec is smaller than 50 A, the voltage rises to about 1.2 V at the maximum under the influence of the main circuit current and the temperature of the battery cell B.

【0033】判定レベル算出部93は、このように図4
(a)および(b)に示すグラフに基づいて、主回路電
流検出器70および各セル温度センサ80出力信号か
ら、第1の判定基準値及び第2の判定基準値をそれぞれ
作成し、生成された第1の判定基準値及び第2の判定基
準値を、それぞれ第1比較器91および第2比較器92
にそれぞれ与える。
As described above, the judgment level calculation section 93
Based on the graphs shown in (a) and (b), a first determination reference value and a second determination reference value are created and generated from the main circuit current detector 70 and each cell temperature sensor 80 output signal, respectively. The first criterion value and the second criterion value obtained from the first comparator 91 and the second comparator 92, respectively.
Give to each.

【0034】第1比較器91に入力される第1の判定基
準値は、素子電流検出器60にて検出される電圧が、組
電池10のいずれか1つの電池セルBが過充電されるこ
とによる電流上昇にて生じる電圧に対応して設定されて
おり、また、第2比較器92に入力される第2の判定基
準値は、素子電流検出器60にて検出される電圧が、組
電池10のいずれか1つの電池セルBが過放電されるこ
とによる電流降下にて生じる電圧に対応して設定されて
いる。
The first criterion value input to the first comparator 91 is that the voltage detected by the element current detector 60 is such that one of the battery cells B of the battery pack 10 is overcharged. Is set in accordance with the voltage caused by the current rise due to the current. The second determination reference value input to the second comparator 92 is such that the voltage detected by the element current detector 60 is 10 is set in accordance with a voltage generated by a current drop due to overdischarge of any one of the battery cells B.

【0035】第1比較器91は、素子電流検出器60に
て検出された電流値の総和を、判定レベル算出部93か
ら入力された第1の判定基準値と比較し、電流値の総和
が第1の判定基準値を超えたときに過充電検出の信号を
出力する。また、第2比較器92は、素子電流検出器6
0にて検出された電流値の総和を、判定レベル算出部9
3から入力された第2の判定基準値と比較し、電流値の
総和が第2の判定基準値を下回ったときに過放電検出の
信号を出力する。
The first comparator 91 compares the sum of the current values detected by the element current detector 60 with the first judgment reference value input from the judgment level calculation unit 93, and determines the sum of the current values. An overcharge detection signal is output when the value exceeds the first determination reference value. Further, the second comparator 92 is connected to the element current detector 6
The sum of the current values detected at 0 is determined by the determination level calculation unit 9.
The second comparator outputs a signal of overdischarge detection when the sum of the current values is smaller than the second determination reference value.

【0036】このような構成の組電池の異常検出装置で
は、組電池10の各電池セルBの過充電および過放電
が、次のようにして、それぞれ検出される。
In the battery pack abnormality detecting device having such a configuration, overcharge and overdischarge of each battery cell B of the battery pack 10 are detected as follows.

【0037】組電池10内の各電池セルBの出力電圧
が、第1の閾値電圧V1と第2の閾値電圧V0との間に
あるとき、各セル電圧検出素子50の何れにも電流が流
れない。その結果、素子電流検出器60によって検出さ
れる電流値の総和は、0となる。従って、第1比較器9
1および第2比較器92の何れからも信号は出力されな
い。
When the output voltage of each battery cell B in the battery pack 10 is between the first threshold voltage V1 and the second threshold voltage V0, current flows to any of the cell voltage detecting elements 50. Absent. As a result, the sum of the current values detected by the element current detector 60 becomes zero. Therefore, the first comparator 9
No signal is output from either the first or second comparator 92.

【0038】これに対して、組電池10のいずれかの電
池セルBに過充電が発生すると、その電池セルBの出力
電圧のみが上昇する。この電圧上昇が、セル電圧検出素
子50に設定された第1の閾値電圧V1よりも大きくな
ると、その電池セルBに対応するセル電圧検出素子50
に対して電流が流れ、その電流が、素子電流検出器60
によって検出される。その結果、素子電流検出器60か
ら第1比較器91および第2比較器92への入力信号の
レベルが上昇し、第1比較器91における第1の判定基
準値よりも大きくなると、組電池10内のいずれかの電
池セルBに過充電が発生したものと判定して、第1比較
器91は、過充電検出信号が出力される。
On the other hand, when any of the battery cells B of the battery pack 10 is overcharged, only the output voltage of the battery cell B increases. When this voltage rise becomes larger than the first threshold voltage V1 set in the cell voltage detection element 50, the cell voltage detection element 50 corresponding to the battery cell B
Current flows to the element current detector 60.
Is detected by As a result, when the level of the input signal from the element current detector 60 to the first comparator 91 and the second comparator 92 increases and becomes larger than the first determination reference value in the first comparator 91, the battery pack 10 It is determined that one of the battery cells B has overcharged, and the first comparator 91 outputs an overcharge detection signal.

【0039】他方、組電池10内のいずれかの電池セル
Bに過放電が発生した場合は、その電池セルBの出力電
圧のみが低下する。この電圧低下が、第2の閾値電圧V
0よりも小さくなると、その電池セルBに対応するセル
電圧検出素子50には、過充電の発生時における電流方
向とは逆方向の電流が流れる。これにより、素子電流検
出器60によって検出される電流値が低下する。その結
果、素子電流検出器60から第2比較器92へ入力され
る信号の電圧レベルが降下し、第2比較器92に入力さ
れている第2の判定基準値よりも小さくなり、組電池1
0内のいずれかの電池セルBに過放電が発生したものと
判定して、第1比較器91は、過放電検出信号が出力さ
れる。
On the other hand, when any of the battery cells B in the battery pack 10 is overdischarged, only the output voltage of the battery cell B decreases. This voltage drop causes the second threshold voltage V
When it becomes smaller than 0, a current flows in the cell voltage detecting element 50 corresponding to the battery cell B in a direction opposite to the current direction at the time of overcharge. As a result, the current value detected by the element current detector 60 decreases. As a result, the voltage level of the signal input from the element current detector 60 to the second comparator 92 decreases and becomes lower than the second determination reference value input to the second comparator 92, and the battery pack 1
When it is determined that overdischarge has occurred in any of the battery cells B within 0, the first comparator 91 outputs an overdischarge detection signal.

【0040】このようにして、組電池10内のいずれか
の電池セルBに過充電あるいは過放電が発生したこと
が、ECU40にて検出される。しかも、全てのセル電
圧検出素子50に流れる電流値の総和に対する過充電に
よる電流上昇および過放電による電流降下に基づいて、
過充電および過放電をそれぞれ検出する構成であるため
に、組電池10における複数の電池セルBが同時に過充
電あるいは過放電が発生した場合にも、電池セルBが過
充電あるいは過放電であることをそれぞれ検出すること
ができる。
In this way, the ECU 40 detects that one of the battery cells B in the battery pack 10 has been overcharged or overdischarged. Moreover, based on the current rise due to overcharge and the current drop due to overdischarge with respect to the sum of the current values flowing through all the cell voltage detection elements 50,
Since the overcharge and the overdischarge are respectively detected, even when a plurality of battery cells B in the battery pack 10 are simultaneously overcharged or overdischarged, the battery cell B is overcharged or overdischarged. Can be respectively detected.

【0041】このように、本実施形態の組電池の異常検
出装置では、組電池10内の各電池セルBの各出力電圧
を個別に検出することなく、電池セルBの過充電および
過放電が、各電池セルB単位で検出することができる。
しかも、全ての電池セルBの出力電圧に対応する電流値
の総和を、素子電流検出器60の出力として第1のEC
U40内の比較判定手段90に出力しているために、E
CU40と接続される配線本数が増加するおそれがな
く、しかも、ECU40における制御の実行するための
ソフトウエアも複雑化するおそれがない。
As described above, in the battery pack abnormality detecting device of this embodiment, overcharging and overdischarging of the battery cell B can be performed without individually detecting each output voltage of each battery cell B in the battery pack 10. , Can be detected for each battery cell B.
Moreover, the sum of the current values corresponding to the output voltages of all the battery cells B is used as the output of the element current detector 60 as the first EC
E is output to the comparison determination means 90 in U40,
There is no risk that the number of wires connected to the CU 40 will increase, and there is no risk that software for executing the control in the ECU 40 will be complicated.

【0042】さらには、比較判定手段90は、判定レベ
ル算出部93により、直列接続された電池セルBの温度
と共に、電池セルBからインバータ20に流れた主回路
電流の電流履歴に基づいて、第1の判定基準値およびび
第2の判定基準値がそれぞれ設定されるために、各電池
セルBの過充電および過放電を、高精度で検出すること
ができる。なお、過充電および過放電の判定レベルの決
定方法は、図4に示すグラフに基づく方法に限定される
ものではなく、電池の特性に応じて、電流履歴に基づい
て決定する。
Further, the comparison / judgment means 90 uses the judgment level calculation section 93 to determine the temperature of the battery cells B connected in series and the current history of the main circuit current flowing from the battery cells B to the inverter 20. Since the first criterion value and the second criterion value are respectively set, overcharge and overdischarge of each battery cell B can be detected with high accuracy. The method of determining the overcharge and overdischarge determination levels is not limited to the method based on the graph shown in FIG. 4, but is determined based on the current history according to the characteristics of the battery.

【0043】また、各電圧検出素子50は、電池セルB
の出力電圧が第1の閾値電圧V1以上になることによ
り、所定方向に電流が流れ、第1の閾値電圧V1よりも
小さい第2の閾値電圧V0以下になることにより、逆方
向に電流が流れる構成になっているので、過充電および
過放電のいずれも、精度よく検出することができる。
Each of the voltage detecting elements 50 is a battery cell B
When the output voltage becomes equal to or higher than the first threshold voltage V1, the current flows in a predetermined direction, and when the output voltage becomes equal to or lower than the second threshold voltage V0 smaller than the first threshold voltage V1, the current flows in the reverse direction. With this configuration, both overcharge and overdischarge can be accurately detected.

【0044】[0044]

【発明の効果】本発明の組電池の異常検出装置は、この
ように、直列接続された複数の電池セルのそれぞれに、
電池セルの出力電圧に対応した電流が流れるセル電圧検
出素子を組み合わせ、セル電圧検出素子の全てに流れる
電流値の総和を、電池セルの異常検出のための判定基準
値と比較して電池セルの異常検出を行うように構成され
ているために、回路構成、制御を実行するためのソフト
ウエアを複雑化することなく、組電池を構成する複数の
電池セルそれぞれの異常を、高精度で検出することがで
きる。
As described above, the abnormality detecting apparatus for a battery pack according to the present invention includes a plurality of battery cells connected in series as described above.
Combining a cell voltage detection element through which a current corresponding to the output voltage of the battery cell flows, comparing the sum of the current values flowing through all of the cell voltage detection elements with a determination reference value for battery cell abnormality detection, Since it is configured to perform abnormality detection, the abnormality of each of a plurality of battery cells constituting the assembled battery can be detected with high accuracy without complicating the circuit configuration and software for executing the control. be able to.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の組電池の異常検出装置の実施の形態の
一例を示す構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram illustrating an example of an embodiment of a battery pack abnormality detection device according to the present invention.

【図2】その異常検出装置に使用されるセル電圧検出素
子の特性図である。
FIG. 2 is a characteristic diagram of a cell voltage detecting element used in the abnormality detecting device.

【図3】(a)は、そのセル電圧検出素子の具体的構成
を示す回路図、(b)は、そのセル電圧検出素子の特性
図である。
FIG. 3A is a circuit diagram showing a specific configuration of the cell voltage detection element, and FIG. 3B is a characteristic diagram of the cell voltage detection element.

【図4】(a)は、過充電と見なすべきセル電圧に与え
る主電流回路の電流履歴及びセル温度の影響を示すグラ
フ、(b)は、過放電と見なすべきセル電圧に与える主
電流回路の電流履歴及びセル温度の影響を示すグラフで
ある。
4A is a graph showing the influence of the current history of the main current circuit and the cell temperature on the cell voltage to be considered as overcharge, and FIG. 4B is a graph showing the main current circuit on the cell voltage to be considered as overdischarge. 6 is a graph showing the influence of the current history and the cell temperature of the present invention.

【図5】従来の組電池の異常検出装置の一例を示す構成
図である。
FIG. 5 is a configuration diagram showing an example of a conventional battery pack abnormality detection device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 組電池 20 インバータ 30 モータジェネレータ 40 ECU 50 セル電圧検出素子 60 素子電流検出器(素子電流検出手段) 70 主回路電流検出器 80 セル温度センサ 90 比較判定手段 91 第1比較器 92 第2比較器 93 判定レベル算出部 Reference Signs List 10 battery pack 20 inverter 30 motor generator 40 ECU 50 cell voltage detection element 60 element current detector (element current detection means) 70 main circuit current detector 80 cell temperature sensor 90 comparison and judgment means 91 first comparator 92 second comparator 93 Judgment level calculation unit

───────────────────────────────────────────────────── 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) H02J 7/00 H02J 7/00 S 302 302D 7/04 7/04 L 7/34 7/34 C (72)発明者 槙 一郎 静岡県湖西市境宿555番地 パナソニック イーブイエナジー株式会社内 Fターム(参考) 5G003 AA07 BA03 CA01 CA11 CA20 CB01 CC02 CC04 DA13 FA04 5H030 AA06 AS08 BB01 BB21 DD20 FF21 FF41 FF42 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) H02J 7/00 H02J 7/00 S 302 302D 7/04 7/04 L 7/34 7/34 C (72 ) Inventor Maki Ichiro 555 Sakaijuku, Kosai-shi, Shizuoka Prefecture F-term in Panasonic Eve Energy Co., Ltd. 5G003 AA07 BA03 CA01 CA11 CA20 CB01 CC02 CC04 DA13 FA04 5H030 AA06 AS08 BB01 BB21 DD20 FF21 FF41 FF42

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 複数の電池セルが直列接続されて構成さ
れた組電池における異常検出装置であって、 組電池における各電池セルの出力電圧に対応した電流が
流れるように、各電池セルに、それぞれ、並列接続され
た複数のセル電圧検出素子と、 これらセル電圧検出素子の全てに流れる電流値の総和を
検出する素子電流検出手段と、 この素子電流検出手段によって検出された電流値の総和
を、いずれかの電池セルにおいて異常が発生したものと
判定される判定基準値と比較する比較判定手段と、 を具備することを特徴とする組電池の異常検出装置。
1. An abnormality detection device for a battery pack comprising a plurality of battery cells connected in series, wherein a current corresponding to an output voltage of each battery cell in the battery pack flows through each battery cell. A plurality of cell voltage detection elements connected in parallel, an element current detection means for detecting the sum of the current values flowing through all of these cell voltage detection elements, and a sum of the current values detected by the element current detection means And a comparison determining means for comparing with a determination reference value for determining that an abnormality has occurred in any one of the battery cells.
【請求項2】 前記比較判定手段は、前記素子電流検出
手段によって検出された電流値の総和を、各電池セルの
過充電を検出するための判定基準値と比較して、各電池
セルの過充電を検出する請求項1に記載の組電池の異常
検出装置。
2. The comparing and judging means compares the total of the current values detected by the element current detecting means with a judging reference value for detecting overcharging of each battery cell, and judges whether each battery cell has an overcharge. 2. The abnormality detection device for an assembled battery according to claim 1, wherein the abnormality is detected.
【請求項3】 前記比較判定手段は、前記素子電流検出
手段によって検出された電流値の総和を、各電池セルの
過放電を検出するための判定基準値と比較して、各電池
セルの過放電を検出する請求項1に記載の組電池の異常
検出装置。
3. The comparing and judging means compares the sum of the current values detected by the element current detecting means with a judgment reference value for detecting overdischarge of each battery cell, The abnormality detecting device for an assembled battery according to claim 1, wherein the abnormality is detected.
【請求項4】 前記比較判定手段は、各電池セルの温度
および組電池から出力された電流履歴に基づいて、前記
判定基準値を変更する請求項2または3に記載の組電池
の異常検出装置。
4. The battery pack abnormality detecting device according to claim 2, wherein the comparison determination unit changes the determination reference value based on a temperature of each battery cell and a current history output from the battery pack. .
【請求項5】 前記各セル電圧検出素子は、各電池セル
の出力電圧が第1の閾値電圧以上になると所定方向に電
流が流れ、第1の閾値電圧よりも低い第2の閾値電圧以
下になると逆方向に電流が流れる請求項1に記載の組電
池の異常検出装置。
5. The cell voltage detecting element according to claim 1, wherein a current flows in a predetermined direction when an output voltage of each battery cell is equal to or higher than a first threshold voltage, and is equal to or lower than a second threshold voltage lower than the first threshold voltage. 2. The abnormality detection device for an assembled battery according to claim 1, wherein a current flows in a reverse direction.
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