JP2004006138A - Battery pack system and fail-safe methodology of battery pack system - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、組電池システムおよび組電池システムのフェールセーフ方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、環境問題などから、ハイブリッド自動車や電気自動車等が注目されており、そのために各種の二次電池が開発されている。リチウムイオン二次電池は、エネルギー密度が高く、密閉性に優れ、かつ、メンテナンスフリーであるため、ハイブリッド自動車や電気自動車用のバッテリとして優れているが、大型のものは実用化されていない。そこで、複数個の小型の電池セルを直列または並列に接続することにより組電池化し、この組電池ユニットを用いて所望の電圧や容量を確保している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、この種の組電池ユニットを搭載した車両では、走行時にバッテリの故障が生じると、車が止まってしまう可能性がある。走行中に急に車を止めることは、危険な状態を招きかねない。
【0004】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、組電池ユニットが故障した場合において、フェールセーフを適切に機能させることで、安全性の確保を図ることである。
【0005】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するために、第1の発明は、車両の動力源となるモータの出力を設定するインバータと、組電池と、組電池とインバータとの間の電流経路を電気的に遮断可能なリレーとを有する組電池ユニットが複数並列に接続された組電池ユニット群と、記組電池ユニットが故障した場合に、故障した組電池ユニットが有するリレーを遮断状態に設定する制御部と有する組電池システムを提供する。
【0006】
ここで、第1の発明において、制御部は、故障した組電池ユニットの個数に応じて、モータの最大出力を制限する指示をインバータに出力してもよい。
【0007】
また、第2の発明は、組電池システムのフェールセーフ方法において、複数の組電池ユニットが並列に接続された組電池ユニット群を検出対象として、故障した組電池ユニットを検出する第1のステップと、故障した組電池ユニットを組電池システムから電気的に分離する第2のステップとを有する組電池システムのフェールセーフ方法を提供する。
【0008】
また、本発明において、故障した組電池ユニットの個数に応じて、車両の動力源となるモータの最大出力を制限する第3のステップをさらに有することが好ましい。
【0009】
【発明の実施の形態】
図1は、本実施形態に係る組電池システムの構成図である。組電池システムにおいて、車両の動力源となるモータ1は、インバータ2によって出力が設定される。このインバータ2には、モータ1に電力を供給する電力源となる組電池ユニット3が複数並列に接続されている。モータ1は、三相交流モータであり、インバータ2から三相交流電流が供給されている。このために、インバータ2は、組電池ユニット3群から供給された直流電流を三相交流電流に変換する。組電池ユニット3は、複数の組電池4とリレー5とで構成されている。この組電池4は、互いに重ね合わされた複数の電池セルを直列に接続して構成されている。リレー5は、組電池ユニット3が故障した場合に、組電池4とインバータ2との間の電流経路を電気的に遮断し、故障した組電池4を組電池システムから分離する。このリレー5の遮断状態は、マイクロコンピュータを主体として構成される制御部6からの出力信号によって制御される。
【0010】
制御部6には、各電池ユニット3の故障の有無を示す情報が、有線通信手段、例えば、コントローラエリアネットワーク(CAN)等を用いて入力される。この故障情報に基づいて、故障した組電池ユニット3の総数が特定される。また、インバータ2には、センサ7,8からのセンサ信号が入力されている。回転数センサ7は、モータ1に設けられており、このセンサ信号に基づいて、モータ1の回転数が算出される。電流センサ8は、モータ1の三相のそれぞれに設けられており、このセンサ信号に基づいて、モータ1に供給される三相の交流電流が検出される。インバータ2は、回転数センサ7によって検出された実回転数が目標回転数と一致するように、或いは、電流センサ8によって検出された実電流値が目標電流値と一致するように、モータ1の出力を設定する。
【0011】
制御部6は、故障した組電池ユニット3を電気的に切り離すために、その組電池ユニット3に対応するリレー5に対して、遮断状態を指示する信号を出力する。また、制御部6は、故障した組電池ユニット3の個数に応じて、インバータ2に対して、モータ1の最大出力の制限を指示する制御信号を出力する。
【0012】
具体的には、制御部6は、故障した組電池ユニット3の個数に応じて、ROMに格納された制御プログラミングに従い、モータ1の最大出力を制限する割合を計算する。図2は、本実施形態に係る制御ルーチンのフローチャートである。制御部6は、この制御ルーチンを所定の間隔(例えば、100ms)で繰り返し実行する。まず、ステップ1において、故障した組電池ユニット3が検出される。具体的には、各組電池ユニット3a〜3cからの故障情報により、故障した組電池ユニットに対応する故障状態指示フラグFa〜Fcが適宜「1」にセットされる。
【0013】
つぎに、ステップ2において、故障状態指示フラグFa〜Fcが「1」である個数が0より大きいか否かが判断される。故障状態指示フラグFa〜Fcは初期的には「0」にセットされている。したがって、このフラグFa〜Fcの全てが「0」の状態ではステップ2からステップ3に進み、初期設定通りの「通常モード」が維持される。「通常モード」と判断された場合、モータ1は、制御部6からの出力制限を受けることなく、最大出力で駆動することができる。
【0014】
これに対して、故障状態指示フラグFa〜Fcが「1」である個数が0より大きいと判断された場合、ステップ2からステップ4に進み、「フェールセーフモード」に設定される。「フェールセーフモード」と判断された場合、制御部6はフェールセーフを実行する。フェールセーフとして、故障した組電池ユニット3の個数に応じて、モータ1の最大出力を制限する。本実施形態において、故障状態指示フラグFa〜Fcが「1」である個数が1つの場合は、モータ1の最大出力が70%に制限される。また、故障状態指示フラグFa〜Fcが「1」である個数が2つの場合は、モータ1の最大出力が35%に制限される。さらに、故障状態指示フラグFa〜Fcが「1」である個数が3つの場合、すなわち、全ての組電池ユニット3a〜3cが故障している場合には、組電池システムが停止する。
【0015】
本実施形態のように、組電池ユニット3a〜3cを並列接続して使用する場合、例えば、組電池ユニット3bが故障するとリレー5bを遮断状態にし、この組電池ユニット3bを組電池システムから切り離す。これにより、組電池システム全体の安全を確保するとともに、組電池ユニット3a,3cによって最大出力を70%に制限した上で走行可能にする。また、この状態において、組電池ユニット3aの故障が加わった場合には、リレー5aも遮断状態にし、組電池ユニット3aも組電池システムから切り離す。そして、残り1つの組電池ユニット3cのみで走行できるように最大出力を35%に制限した上で走行可能にする。このように、故障した組電池ユニット3の個数に応じて、モータ1の最大出力を制限し、残りの組電池ユニット3によって最低限の走行性能を確保する。これにより、走行中の車を急停車を防止するとともに、安全な場所まで移動できるだけの最低限の走行性能を確保することができる。
【0016】
なお、本実施形態では、3つの組電池ユニット3を並列に接続した例を挙げたが、より大きな容量を確保するために、さらに多くの組電池ユニット3を並列に接続してもよい。
【0017】
【発明の効果】
このように、本発明によれば、組電池ユニットが故障した場合において、フェールセーフを適切に機能させることで、安全性の確保を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】組電池システムの構成図
【図2】本実施形態に係る制御ルーチンのフローチャート
【符号の説明】
1 モータ
2 インバータ
3a〜3c 組電池ユニット
4a〜4c 組電池
5a〜5c リレー
6 制御部
7 回転センサ
8 電流センサ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a battery pack system and a fail-safe method for a battery pack system.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In recent years, hybrid vehicles, electric vehicles, and the like have attracted attention due to environmental issues and the like, and various secondary batteries have been developed for that purpose. Lithium ion secondary batteries are high in energy density, excellent in airtightness, and maintenance-free, and thus are excellent as batteries for hybrid vehicles and electric vehicles, but large-sized batteries have not been put to practical use. Therefore, a plurality of small battery cells are connected in series or in parallel to form a battery pack, and a desired voltage and capacity are secured using this battery pack unit.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in a vehicle equipped with this kind of battery pack unit, if a battery failure occurs during traveling, the vehicle may stop. Stopping a car suddenly while driving can be dangerous.
[0004]
The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to ensure safety by appropriately operating a fail-safe when a battery pack unit fails.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve such a problem, a first invention is capable of electrically interrupting an inverter for setting an output of a motor serving as a power source of a vehicle, a battery pack, and a current path between the battery pack and the inverter. An assembled battery unit including a plurality of assembled battery units having a relay connected in parallel, and a control unit that sets a relay of the failed assembled battery unit to a cutoff state when the assembled battery unit fails. Provide system.
[0006]
Here, in the first invention, the control unit may output an instruction to limit the maximum output of the motor to the inverter according to the number of failed battery pack units.
[0007]
In a second aspect of the present invention, in the fail-safe method of the battery pack system, a first step of detecting a failed battery pack unit as a detection target for a battery pack unit group in which a plurality of battery pack units are connected in parallel; And a second step of electrically isolating the failed battery pack unit from the battery pack system.
[0008]
Further, in the present invention, it is preferable that the method further includes a third step of limiting the maximum output of the motor serving as the power source of the vehicle according to the number of failed battery units.
[0009]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
FIG. 1 is a configuration diagram of the battery pack system according to the present embodiment. In an assembled battery system, an output of a motor 1 serving as a power source of a vehicle is set by an inverter 2. A plurality of
[0010]
Information indicating whether or not each
[0011]
The
[0012]
Specifically, the
[0013]
Next, in step 2, it is determined whether or not the number of the failure state instruction flags Fa to Fc being "1" is greater than zero. The failure state instruction flags Fa to Fc are initially set to “0”. Therefore, when all of the flags Fa to Fc are “0”, the process proceeds from step 2 to
[0014]
On the other hand, when it is determined that the number of the failure state instruction flags Fa to Fc being “1” is greater than 0, the process proceeds from step 2 to
[0015]
When the battery pack units 3a to 3c are used in parallel as in this embodiment, for example, when the battery pack unit 3b fails, the relay 5b is turned off, and the battery pack unit 3b is disconnected from the battery pack system. As a result, the safety of the entire battery pack system is ensured, and the vehicle can run with the maximum output being limited to 70% by the battery pack units 3a and 3c. In this state, if a failure of the battery pack unit 3a is added, the relay 5a is also turned off, and the battery pack unit 3a is disconnected from the battery pack system. The maximum output is limited to 35% so that the vehicle can run only with the remaining one battery pack unit 3c, and then the vehicle can run. In this way, the maximum output of the motor 1 is limited according to the number of failed
[0016]
In the present embodiment, an example in which three
[0017]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, when the battery pack unit fails, the safety can be ensured by appropriately operating the fail-safe.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of an assembled battery system. FIG. 2 is a flowchart of a control routine according to the present embodiment.
REFERENCE SIGNS LIST 1 motor 2 inverters 3a to 3c battery pack units 4a to 4c battery packs 5a to 5c
Claims (4)
車両の動力源となるモータの出力を設定するインバータと、
組電池と、前記組電池と前記インバータとの間の電流経路を電気的に遮断可能なリレーとを有する組電池ユニットが複数並列に接続された組電池ユニット群と、
前記組電池ユニットが故障した場合に、当該故障した組電池ユニットが有する前記リレーを遮断状態に設定する制御部と
を有することを特徴とする組電池システム。In the assembled battery system,
An inverter for setting an output of a motor serving as a power source of the vehicle;
An assembled battery unit group in which a plurality of assembled battery units having a relay capable of electrically interrupting a current path between the assembled battery and the inverter are connected in parallel with each other,
A controller configured to set the relay of the failed battery unit to a cut-off state when the battery unit fails.
複数の組電池ユニットが並列に接続された組電池ユニット群を検出対象として、故障した組電池ユニットを検出する第1のステップと、
前記故障した組電池ユニットを組電池システムから電気的に分離する第2のステップと
を有することを特徴とする組電池システムのフェールセーフ方法。In the fail-safe method of the assembled battery system,
A first step of detecting a failed battery unit with a battery unit group in which a plurality of battery units are connected in parallel detected;
A second step of electrically separating the failed battery pack unit from the battery pack system.
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