JP2005114401A - Device and method for determining abnormality of battery pack - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、組電池を構成する複数の電池に異常が発生しているか否かを判定する装置および方法に関する。 The present invention relates to an apparatus and a method for determining whether or not an abnormality has occurred in a plurality of batteries constituting an assembled battery.
複数のセルにより構成された組電池の中で、異常セルを検出するために、各セルの電圧の平均値と各セル電圧との差を算出し、算出した電圧差が所定のしきい値以上であるセルを異常セルと判定する装置が知られている(特許文献1参照)。 In order to detect abnormal cells among assembled batteries composed of multiple cells, the difference between the average voltage of each cell and each cell voltage is calculated, and the calculated voltage difference is equal to or greater than a predetermined threshold value. An apparatus that determines a cell as an abnormal cell is known (see Patent Document 1).
しかしながら、従来の装置では、異常セルと判定されたセルを新品のセルと交換した場合に、継続して使用されているセルの内部抵抗と新品セルの内部抵抗が異なるため、セルの平均電圧と新品セルの電圧との差が所定のしきい値以上となって、新品のセルが異常セルと誤判定される可能性があった。 However, in the conventional apparatus, when a cell determined to be abnormal is replaced with a new cell, the internal resistance of the cell that is continuously used is different from the internal resistance of the new cell. There is a possibility that the difference between the voltage of the new cell and the voltage exceeds a predetermined threshold value, and the new cell is erroneously determined as an abnormal cell.
本発明による組電池の異常判定装置は、組電池を構成する複数の電池の最大電圧と最小電圧との電圧差と異常判定しきい値とに基づいて、異常電池の有無を判定するものであって、各電池の使用頻度に基づいて、異常判定しきい値を設定することを特徴とする。 An assembled battery abnormality determination device according to the present invention is configured to determine the presence or absence of an abnormal battery based on a voltage difference between a maximum voltage and a minimum voltage of a plurality of batteries constituting the assembled battery and an abnormality determination threshold value. The abnormality determination threshold value is set based on the usage frequency of each battery.
本発明による組電池の異常判定装置は、組電池を構成する複数の電池の使用頻度に基づいて、電池の異常を判定するための異常判定しきい値を設定するので、複数の電池のうち、交換された新品の電池が異常電池と誤判定されることを防ぐことができる。 The battery pack abnormality determination device according to the present invention sets an abnormality determination threshold for determining battery abnormality based on the use frequency of a plurality of batteries constituting the battery pack. It is possible to prevent the replaced new battery from being erroneously determined as an abnormal battery.
図1は、本発明による組電池の異常判定装置をハイブリッド電気自動車に適用した一実施の形態の構成を示す図である。図1では、強電ラインを太い実線で、弱電ラインを細い実線で、制御信号ラインを点線で示している。このハイブリッド電気自動車は、車両の走行駆動源として、エンジン1およびモータジェネレータ4(以下では、単にモータ4と呼ぶ)を備える。すなわち、エンジン1とモータ4の両方またはいずれか一方の駆動力が減速機6を介して、駆動輪17a,17bに伝達される。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an embodiment in which an assembled battery abnormality determination device according to the present invention is applied to a hybrid electric vehicle. In FIG. 1, the strong electric line is indicated by a thick solid line, the weak electric line is indicated by a thin solid line, and the control signal line is indicated by a dotted line. This hybrid electric vehicle includes an
一般に、電動機(モータ)は、電力を駆動力に変換して力行運転するものであるが、そのままの構造で駆動力を電力に逆変換して回生運転することが可能である。また、発電機(ジェネレータ)は、駆動力を電力に変換して発電運転(回生運転と同等)するものであるが、そのままの構造で電力を駆動力に逆変換して力行運転することが可能である。つまり、電動機(モータ)と発電機(ジェネレータ)とは基本的に同一構造であり、どちらも駆動(力行)と発電(回生)とが可能である。したがって、本明細書では、電気エネルギー(電力)を回転エネルギー(駆動力)に変換する電動機(モータ)の機能と、回転エネルギーを電気エネルギーに変換する発電機(ジェネレータ)の機能を合わせ持つ回転電機を、モータジェネレータまたは単にモータと呼ぶ。 Generally, an electric motor (motor) is a power running operation by converting electric power into driving force, but can be regenerated by reversely converting driving force into electric power with the same structure. In addition, the generator (generator) converts the driving force into electric power for power generation operation (equivalent to regenerative operation), but it can be converted to electric power for driving operation with the same structure. It is. That is, the electric motor (motor) and the generator (generator) basically have the same structure, and both can be driven (power running) and generated (regenerated). Therefore, in this specification, a rotating electrical machine having both the function of an electric motor (motor) that converts electrical energy (electric power) into rotational energy (driving force) and the function of a generator (generator) that converts rotational energy into electrical energy. Is called a motor generator or simply a motor.
モータジェネレータ3(以下では、単にモータ3と呼ぶ)は、エンジン2と連結されており、エンジン2の始動に用いられるとともに、エンジン2によって連れ回されて発電を行う。また、エンジン2は、動力分割機構30を介して、減速機6およびモータ4と接続されている。すなわち、エンジン2の駆動力は、動力分割機構30によって、駆動輪17a,17bとモータ4とに伝達される。モータ4は、上述したように、車両の駆動源として用いられるとともに、車両の減速時に回生運転を行うことにより発電を行う。なお、モータ3およびモータ4は、3相交流モータである。
The motor generator 3 (hereinafter simply referred to as the motor 3) is connected to the
インバータ5は、組電池1(強電バッテリ)に蓄えられている直流電力を3相交流電力に変換して、モータ4に供給してモータ4を駆動(力行)運転する。また、インバータ5は、モータ3またはモータ4が回生運転することにより発電する3相交流電力を直流電力に変換する。変換された直流電力は、組電池1の充電に用いられるとともに、DC/DCコンバータ7で降圧されて、12Vバッテリ8の充電にも用いられる。
The
なお、12Vバッテリ8に蓄えられている直流電力は、図示しない補機を駆動するために用いられるとともに、組電池1のSOCに応じて、DC/DCコンバータ7で昇圧されて、組電池1を充電する際にも用いられる。
The DC power stored in the
車両コントローラ9は、エンジン2、バッテリコントローラ10およびモータコントローラ11を制御して車両の走行を制御する。車両コントローラ9は、バッテリコントローラ9により、組電池を構成する複数のモジュール(単位電池)の中で、異常を示すモジュールが検出された時には、警告灯16を点灯させることにより、乗員に異常の発生を報知する。車両コントローラ9と、バッテリコントローラ10およびモータコントローラ11とは、車載通信線15により接続されており、様々な情報の授受を行う。
The
モータコントローラ11は、モータ3およびモータ4の運転モード、すなわち、力行運転モードおよび回生運転モードを制御するために、インバータ5を制御する。バッテリコントローラ10は、組電池1の充放電を制御するとともに、組電池1を構成する複数のモジュールのうち、異常が発生しているモジュールを検出する。バッテリコントローラ10の詳細な構成、および、モジュールの異常を検出する方法については、後述する。
The
電流センサ12は、組電池1からインバータ5に流れる放電電流、および、インバータ5から組電池1に流れる充電電流を検出し、バッテリコントローラ10に出力する。温度センサ13は、組電池1の表面に設けられ、組電池1の温度を検出して、バッテリコントローラ10に出力する。なお、組電池1の内部において温度差は生じないものとし、組電池1を構成する各モジュールの温度は等しいものとする。冷却ファン14は、組電池1の近傍に設けられており、バッテリコントローラ10からの指令に基づいて、組電池1を冷却する。
The
図2は、組電池1およびバッテリコントローラ10の詳細な構成を示す図である。組電池1は、20個のモジュールM1〜M20を直列に接続して構成されている。各モジュールM1〜M20は、それぞれ12個のセルを直列に接続して構成されており、例えば、モジュールM1は、セルs1〜s12により構成されている。各モジュールM1〜M20を構成するセルs1〜s240は、例えば、定格容量6.5(Ah)、定格電圧1.2(V)のニッケル水素電池である。
FIG. 2 is a diagram illustrating a detailed configuration of the assembled
バッテリコントローラ10は、電圧センサ20a〜20t、マルチプレクサ(MPX)21、A/Dコンバータ22、マイクロプロセッサ23(以下、MPU23と呼ぶ)、および、メモリ24を備える。電圧センサ20a〜20tは、モジュールM1〜M20ごとに設けられ、対応するモジュールM1〜M20の電圧をそれぞれ検出して、マルチプレクサ21に出力する。マルチプレクサ21は、電圧センサ20a〜20tにより検出された電圧値を順次、A/Dコンバータ22に出力する。
The
A/Dコンバータ22は、マルチプレクサ21から入力されたアナログデータである電圧値をデジタル値に変換して、MPU23に出力する。MPU23は、電圧センサ20a〜20tにより検出されたモジュール電圧のうちの最大電圧と最小電圧との差Vdを算出し、算出した電圧差Vdと、異常判定しきい値Vdmxとを比較することにより、電圧ばらつきの大きいモジュール、すなわち、異常モジュールの検出を行う。
The A /
また、MPU23は、各モジュールM1〜M20の使用頻度(充放電履歴)、すなわち、充放電量の積算値に基づいて、異常判定しきい値Vdmxを変更する。異常判定しきい値Vdmxの変更方法については、後述する図3に示すフローチャートを用いて説明する。メモリ24には、各モジュールM1〜M20の充放電履歴や、組電池1の温度と異常判定しきい値Vdmxの初期値Vdmx0との関係を示すテーブル等が記憶されている。
Further, the
図3は、MPU23により行われる異常モジュール検出プログラムの一実施の形態を示すフローチャートである。ステップS10から始まる処理は、例えば、修理工場において、異常と判定されたモジュールが新しいモジュールと交換されると開始される。 FIG. 3 is a flowchart showing an embodiment of an abnormal module detection program executed by the MPU 23. The process starting from step S10 is started when, for example, a module determined to be abnormal is replaced with a new module at a repair shop.
ステップS10では、交換されたモジュールの充放電履歴Asxをリセット(Asx=0)する。交換されたモジュールは、図示しない治具をMPU23と接続して、治具を用いて指定することにより特定される。MPU23は、メモリ24に記憶されている各モジュールM1〜M20の充放電履歴のうち、交換されたモジュールの充放電履歴Asxをリセットする。交換されたモジュールの充放電履歴Asxをリセットすると、ステップS20に進む。
In step S10, the charge / discharge history Asx of the replaced module is reset (Asx = 0). The replaced module is specified by connecting a jig (not shown) to the
ステップS20では、電流センサ12により検出される組電池1の充放電電流Iを取得するとともに、温度センサ13により検出される組電池1の温度を取得する。また、電圧センサ20a〜20tにより検出されて、マルチプレクサ21、A/Dコンバータ22を介してMPU23に入力される各モジュールM1〜M20の電圧V1〜V20を取得する。
In step S20, the charge / discharge current I of the assembled
ステップS20に続くステップS30では、ステップS20で検出された組電池1の充放電電流と、各モジュールM1〜M20の電圧V1〜V20とに基づいて、各モジュールM1〜M20の内部抵抗r1〜r20を算出する。
In step S30 following step S20, the internal resistances r1 to r20 of the modules M1 to M20 are determined based on the charge / discharge current of the assembled
図4は、各モジュールM1〜M20の内部抵抗r1〜r20を算出する方法について説明するための図である。MPU23は、電圧センサ20a〜20tにより検出されたモジュール電圧と、電流センサ12により検出された電流とを組み合わせた複数のデータに基づいて、直線回帰演算を行い、図4に示すような回帰直線を求める。この求めた回帰直線の傾きが内部抵抗となる。なお、内部抵抗は、充放電が繰り返し行われるにつれて、大きくなっていく。全てのモジュールM1〜M20の内部抵抗r1〜r20を算出してメモリ24に記憶させると、ステップS40に進む。
FIG. 4 is a diagram for explaining a method of calculating the internal resistances r1 to r20 of the modules M1 to M20. The
なお、回帰直線を算出するためには、充放電電流と電圧とを組み合わせたデータのうち、所定数の最新のデータを用いる。これらのデータは、メモリ24に記憶させておき、ステップS20において、新たなデータを1つ取得すると、古いデータを1つ削除する。
In order to calculate the regression line, a predetermined number of the latest data is used among the data obtained by combining the charge / discharge current and the voltage. These data are stored in the
ステップS40では、ステップS20で検出した組電池1の充放電電流Iに基づいて、次式(1)により、各モジュールM1〜M20の充放電履歴Asecを演算する。ただし、充放電電流Iは、1/10秒ごとに測定されるものとする。この充放電履歴Asecは、各モジュールM1〜M20がこれまでに行った充電および放電の量、すなわち、充放電量の積算値を意味しており、単位は[Ah]となる。
Asec=I/10+Asec …(1)
In step S40, based on the charging / discharging current I of the assembled
Asec = I / 10 + Asec (1)
また、交換されたモジュールの充放電履歴Asxは、次式(2)に基づいて算出される。
Asx=I/10+Asx …(2)
交換されたモジュールを含む全てのモジュールM1〜M20の充放電履歴Asec,Asxを算出すると、ステップS50に進む。
Further, the charge / discharge history Asx of the replaced module is calculated based on the following equation (2).
Asx = I / 10 + Asx (2)
When the charge / discharge histories Asec and Asx of all the modules M1 to M20 including the replaced module are calculated, the process proceeds to step S50.
ステップS50では、組電池1が無負荷に近い状態であることを確認するために、ステップS20で検出した充放電電流Iが次式(3)の関係を満たした状態で所定時間T1(秒)継続したか否かを判定する。
−0.5<I<0.5 …(3)
In step S50, in order to confirm that the assembled
-0.5 <I <0.5 (3)
ステップS50において、式(3)の関係を満たす状態が所定時間T1継続していないと判定すると、ステップS20に戻り、再び、組電池1の充放電電流I、組電池の温度、モジュール電圧V1〜V20を計測する。一方、式(3)の関係を満たす状態が所定時間T1継続したと判定すると、ステップS60に進む。
If it is determined in step S50 that the state satisfying the relationship of expression (3) does not continue for the predetermined time T1, the process returns to step S20, and again, the charge / discharge current I of the assembled
ステップS60では、ステップS20で取得した各モジュールM1〜M20の電圧V1〜V20のうちの最大電圧と最小電圧との差Vdを算出する。この電圧差Vdは、モジュールM1〜M20の電圧ばらつきのうちの最大値を意味する。電圧差Vdを算出すると、ステップS70に進む。 In step S60, the difference Vd between the maximum voltage and the minimum voltage among the voltages V1 to V20 of the modules M1 to M20 acquired in step S20 is calculated. This voltage difference Vd means the maximum value among the voltage variations of the modules M1 to M20. When the voltage difference Vd is calculated, the process proceeds to step S70.
ステップS70では、後述するステップS80において異常判定しきい値Vdmxを算出するために用いる変数Kを次式(4)に基づいて算出する。ただし、r_maxは、ステップS30で算出した各モジュールM1〜M20の内部抵抗r1〜r20のうち、最大の値を示す内部抵抗である。また、r_minは最小の値を示す内部抵抗であり、モジュールを交換した直後では、交換したモジュールの内部抵抗である。なお、Aは定数である。
K=A×(r_max−r_min) …(4)
In step S70, the variable K used for calculating the abnormality determination threshold value Vdmx in step S80 described later is calculated based on the following equation (4). However, r_max is an internal resistance indicating the maximum value among the internal resistances r1 to r20 of the modules M1 to M20 calculated in step S30. Also, r_min is an internal resistance indicating the minimum value, and immediately after the module is replaced, it is the internal resistance of the replaced module. A is a constant.
K = A × (r_max−r_min) (4)
変数Kを算出するとステップS80に進む。ステップS80では、次式(5)により、異常判定しきい値Vdmxを算出する。
Vdmx=K×(Asmx−Asx)×Vdmx0 …(5)
ただし、Asmxは、ステップS40で算出した各モジュールM1〜M20の充放電履歴Asecのうち、最大値を示すものである。また、Vdmx0は、異常判定しきい値Vdmxの初期値であり、ステップS20で検出した組電池1の温度と、メモリ24に記憶されているテーブルとに基づいて算出する。メモリ24に記憶されているテーブルを図5に示す。
When the variable K is calculated, the process proceeds to step S80. In step S80, the abnormality determination threshold value Vdmx is calculated by the following equation (5).
Vdmx = K × (Asmx−Asx) × Vdmx0 (5)
However, Asmx shows the maximum value among the charging / discharging log | history Asec of each module M1-M20 calculated by step S40. Vdmx0 is an initial value of the abnormality determination threshold value Vdmx, and is calculated based on the temperature of the assembled
式(5)に示すように、異常判定しきい値Vdmxは、各モジュールM1〜M20の充放電履歴Asecのうち、最大の値を示すAsmxと、交換されたモジュールの充放電履歴Asxの差に基づいて算出される。これにより、交換された新品モジュールと交換されていないモジュールの充放電履歴の差が大きいほど、異常判定しきい値Vdmxは大きい値に設定されるので、新品モジュールが異常モジュールと誤判定されるのを防ぐことができる。 As shown in Expression (5), the abnormality determination threshold value Vdmx is a difference between Asmx indicating the maximum value among the charge / discharge histories Asec of the modules M1 to M20 and the charge / discharge history Asx of the replaced module. Calculated based on As a result, the larger the difference in charge / discharge history between the replaced new module and the non-replaced module, the larger the abnormality determination threshold value Vdmx is set. Therefore, the new module is erroneously determined as an abnormal module. Can be prevented.
このAsmxとAsxとの差は、新たにモジュールが交換される等しない限り、充放電が繰り返し行われても原則として変わらない。しかし、各モジュールM1〜M20の充放電が繰り返し行われると、交換された新品モジュールの内部抵抗と、交換されていないモジュールの内部抵抗との差は小さくなる。 In principle, the difference between Asmx and Asx does not change even if charging and discharging are repeated unless a new module is replaced. However, when charging / discharging of each module M1-M20 is repeatedly performed, the difference between the internal resistance of the replaced new module and the internal resistance of the module not replaced is reduced.
すなわち、モジュールの内部抵抗は、ある程度大きい値になると、それ以上は大きくならないという特性があるので、交換されたモジュールと交換されていないモジュールとの内部抵抗の差は、モジュールの交換直後には大きいが、充放電が繰り返し行われるにつれて小さくなる。従って、電圧ばらつきの大きい異常モジュールを確実に検出するためには、内部抵抗の差が小さくなるに従って異常判定しきい値Vdmxを小さくする必要がある。 In other words, since the internal resistance of the module does not increase any more when the value becomes large to some extent, the difference in internal resistance between the replaced module and the module not replaced is large immediately after the module replacement. However, it becomes smaller as charging / discharging is repeatedly performed. Therefore, in order to reliably detect an abnormal module having a large voltage variation, it is necessary to decrease the abnormality determination threshold value Vdmx as the difference in internal resistance decreases.
上述したように、モジュールの充放電が繰り返し行われても、(Asmx−Asx)の値は原則として変わらないため、モジュールの内部抵抗の差に基づいて算出される変数K(ステップS70で算出)を用いて、異常判定しきい値Vdmxを補正している。これにより、モジュールの使用頻度が高くなるほど、異常判定しきい値Vdmxが小さくなるように設定される。 As described above, even if the module is repeatedly charged and discharged, the value of (Asmx−Asx) does not change in principle. Therefore, the variable K is calculated based on the difference in the internal resistance of the module (calculated in step S70). Is used to correct the abnormality determination threshold value Vdmx. Thus, the abnormality determination threshold value Vdmx is set to be smaller as the module usage frequency is higher.
ステップS80において異常判定しきい値Vdmxを算出すると、ステップS90に進む。ステップS90では、ステップS60で算出した電圧差VdがステップS90で算出した異常判定しきい値Vdmxより大きい状態が所定時間T2(秒)以上の間、継続したか否かを判定する。Vd>Vdmxの状態が所定時間T2以上継続していないと判定すると、異常モジュールは存在しないと判定して、ステップS20に戻り、ステップS20以降の処理を再び行う。一方、Vd>Vdmxの状態が所定時間T2以上継続したと判定すると、異常モジュールが存在すると判定して、ステップS100に進む。なお、所定時間T2以上継続したか否かを判定するのは、瞬間的な電圧変動やノイズによる影響を避けるためである。 When the abnormality determination threshold value Vdmx is calculated in step S80, the process proceeds to step S90. In step S90, it is determined whether or not the state in which the voltage difference Vd calculated in step S60 is greater than the abnormality determination threshold value Vdmx calculated in step S90 continues for a predetermined time T2 (seconds) or longer. If it is determined that the state of Vd> Vdmx has not continued for the predetermined time T2 or more, it is determined that there is no abnormal module, the process returns to step S20, and the processes after step S20 are performed again. On the other hand, if it is determined that the state of Vd> Vdmx has continued for the predetermined time T2 or more, it is determined that there is an abnormal module, and the process proceeds to step S100. Note that it is determined whether or not it has continued for a predetermined time T2 or more in order to avoid instantaneous voltage fluctuations and noise.
ステップS100では、異常モジュールが存在することを示す異常フラグをメモリ24にセットして、ステップS110に進む。この異常フラグは、例えば、修理工場において、車両に発生した異常の種類を判別する際に用いられる。ステップS110では、組電池1の入出力制限を0kWに設定する。これにより、組電池1の充電および放電が禁止される。組電池1の入出力制限を0kWに設定し、その旨を知らせる信号を車両コントローラ9に送信すると、ステップS120に進む。
In step S100, an abnormality flag indicating that an abnormal module exists is set in the
ステップS120において、車両コントローラ9は、警告灯16を点灯させて、異常の発生を乗員に報知する。警告灯16を点灯させると、図3に示すフローチャートの処理は、終了する。この後、例えば、修理工場にて、異常モジュールを新品モジュールに交換する作業が行われる。
In step S120, the
上述したように、一実施の形態における組電池の異常判定装置は、組電池を構成するモジュールの最大電圧と最小電圧との電圧差と、異常判定しきい値とに基づいて、モジュールの異常を判定する装置であって、各モジュールの使用頻度(充放電量の積算値)に基づいて、異常判定しきい値を設定する。これにより、複数のモジュールのうち、交換された新品のモジュールが異常モジュールと誤判定されることを防ぐことができる。 As described above, the battery pack abnormality determination device according to the embodiment determines the module abnormality based on the voltage difference between the maximum voltage and the minimum voltage of the modules constituting the battery pack and the abnormality determination threshold value. An apparatus for determination, wherein an abnormality determination threshold value is set based on the use frequency (integrated value of charge / discharge amount) of each module. Thereby, it can prevent that the new module replaced | exchanged among several modules is misjudged as an abnormal module.
一実施の形態における組電池の異常判定装置によれば、充放電量の積算値が大きいほど、すなわち、モジュールの使用頻度が高くなるほど、異常判定しきい値を小さく設定するので、異常モジュールを確実に検出することができる。すなわち、各モジュールの充放電量の積算値とともに、各モジュールの内部抵抗に基づいて、異常判定しきい値を設定することにより、異常モジュールの有無を的確に判定することができる。 According to the battery pack abnormality determination device according to the embodiment, the abnormality determination threshold is set to be smaller as the integrated value of the charge / discharge amount is larger, that is, as the frequency of use of the module is higher. Can be detected. That is, it is possible to accurately determine the presence or absence of an abnormal module by setting the abnormality determination threshold based on the integrated value of the charge / discharge amount of each module and the internal resistance of each module.
また、一実施の形態における組電池の異常判定装置によれば、モジュールの最大電圧と最小電圧との電圧差が異常判定しきい値より大きい状態が所定時間継続すると、異常モジュールが存在すると判定するので、瞬間的な電圧変動やノイズの影響によって、異常の無いモジュールが異常であると誤判定されるのを防ぐことができる。 Further, according to the assembled battery abnormality determination device in one embodiment, when a state where the voltage difference between the maximum voltage and the minimum voltage of the module is larger than the abnormality determination threshold value continues for a predetermined time, it is determined that an abnormal module exists. Therefore, it can be prevented that a module having no abnormality is erroneously determined to be abnormal due to an instantaneous voltage fluctuation or noise.
本発明は、上述した一実施の形態に限定されることはない。例えば、上述した一実施の形態では、複数のセルにより構成されるモジュールM1〜M20の異常を判定する場合について説明したが、セルs1〜s240単位で異常の有無を判定するようにしてもよい。この場合、異常判定しきい値を算出する式(5)において、Asmxは各セルs1〜s240の充放電履歴のうち最大値を示すものとなり、Asxは交換したセルの充放電履歴となる。また、式(4)により変数Kを算出するために、各セルs1〜s240の内部抵抗を算出するようにすればよい。 The present invention is not limited to the embodiment described above. For example, in the above-described embodiment, the case where the abnormality of the modules M1 to M20 configured by a plurality of cells is determined has been described. However, the presence or absence of the abnormality may be determined in units of cells s1 to s240. In this case, in Expression (5) for calculating the abnormality determination threshold, Asmx indicates the maximum value among the charge / discharge histories of the cells s1 to s240, and Asx is the charge / discharge history of the replaced cell. Further, in order to calculate the variable K by the equation (4), the internal resistance of each of the cells s1 to s240 may be calculated.
図3に示すフローチャートのステップS10において、交換したモジュールは、図示しない治具を用いて指定することにより特定した。しかし、各モジュールM1〜M20の内部抵抗を算出し、算出した内部抵抗のうち、最も小さい内部抵抗を有するモジュールを交換したモジュールと判定するようにしてもよい。 In step S10 of the flowchart shown in FIG. 3, the replaced module is specified by specifying it using a jig (not shown). However, the internal resistances of the modules M1 to M20 may be calculated, and among the calculated internal resistances, the module having the smallest internal resistance may be determined as the replaced module.
組電池1は、ハイブリッド電気自動車に搭載されるものとして説明したが、電気自動車に搭載されるものでもよいし、車両以外の他の用途に用いられる組電池でもよい。また、組電池1を構成するセルおよびモジュールの数や、セルの種類により本発明が限定されることもない。
The assembled
異常判定しきい値Vdmxを算出する際に用いた変数Kは、モジュールの最大内部抵抗と最小内部抵抗の差に基づいて算出したが、モジュールの満充電容量の最大値と最小値との差に基づいて算出してもよいし、モジュールの劣化率に基づいて算出してもよい。 The variable K used to calculate the abnormality determination threshold value Vdmx is calculated based on the difference between the maximum internal resistance and the minimum internal resistance of the module, but the difference between the maximum value and the minimum value of the full charge capacity of the module. It may be calculated on the basis of the deterioration rate of the module.
上述した一実施の形態では、各モジュールM1〜M20の電圧のうち、最大電圧と最小電圧との差Vdが異常判定しきい値Vdmxより大きい状態が所定時間T2以上継続すると、異常モジュールが存在すると判定した(図3のフローチャートのステップS90)。この所定時間T2をモジュールの温度に基づいた変数として、モジュールの温度が低いほど小さい値としてもよい。 In the above-described embodiment, when a difference Vd between the maximum voltage and the minimum voltage among the voltages of the modules M1 to M20 is greater than the abnormality determination threshold value Vdmx for a predetermined time T2 or longer, an abnormal module is present. Determination was made (step S90 in the flowchart of FIG. 3). The predetermined time T2 may be a variable based on the module temperature, and may be set to a smaller value as the module temperature is lower.
特許請求の範囲の構成要素と一実施の形態の構成要素との対応関係は次の通りである。すなわち、電圧センサ20a〜0tが電圧検出手段を、MPU23が電圧差算出手段、しきい値設定手段および判定手段を、電流センサ12およびMPU23が使用頻度検出手段をそれぞれ構成する。なお、本発明の特徴的な機能を損なわない限り、各構成要素は上記構成に限定されるものではない。
The correspondence between the constituent elements of the claims and the constituent elements of the embodiment is as follows. That is, the
1…組電池
2…エンジン
3…モータジェネレータ
4…モータジェネレータ
5…インバータ
6…減速機
7…DC/DCコンバータ
8…12Vバッテリ
9…車両コントローラ
10…バッテリコントローラ
11…モータコントローラ
12…電流センサ
13…温度センサ
14…冷却ファン
15…通信線
16…警告灯
17a,17b…車輪
20a〜20t…電圧センサ
21…マルチプレクサ
22…A/Dコンバータ
23…マイクロプロセッサ
24…メモリ
30…動力分割機構
M1〜M20…モジュール
s1〜s240…セル
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記複数の電池の電圧をそれぞれ検出する電圧検出手段と、
前記電圧検出手段により検出された複数の電圧に基づいて、最大電圧と最小電圧との電圧差を算出する電圧差算出手段と、
前記複数の電池の使用頻度をそれぞれ検出する使用頻度検出手段と、
前記使用頻度検出手段により検出された使用頻度に基づいて、異常判定を行うためのしきい値(以下、異常判定しきい値と呼ぶ)を設定する異常判定しきい値設定手段と、
前記異常判定しきい値設定手段により設定された異常判定しきい値と、前記電圧差算出手段により算出された電圧差とに基づいて、前記組電池を構成する電池に異常が発生しているか否かを判定する判定手段とを備えることを特徴とする組電池の異常判定装置。 In an abnormality determination device for an assembled battery composed of a plurality of batteries,
Voltage detecting means for detecting the voltages of the plurality of batteries,
Voltage difference calculating means for calculating a voltage difference between the maximum voltage and the minimum voltage based on the plurality of voltages detected by the voltage detecting means;
Usage frequency detection means for detecting the usage frequency of each of the plurality of batteries;
An abnormality determination threshold value setting means for setting a threshold value for performing abnormality determination (hereinafter referred to as an abnormality determination threshold value) based on the usage frequency detected by the usage frequency detection means;
Whether an abnormality has occurred in the battery constituting the assembled battery based on the abnormality determination threshold set by the abnormality determination threshold setting means and the voltage difference calculated by the voltage difference calculation means An abnormality determination device for an assembled battery, comprising: determination means for determining whether or not.
前記使用頻度検出手段は、前記複数の電池の充放電量の積算値をそれぞれ算出することにより、前記複数の電池の使用頻度を検出することを特徴とする組電池の異常判定装置。 In the assembled battery abnormality determination device according to claim 1,
The assembled battery abnormality determination device, wherein the usage frequency detection means detects the usage frequency of the plurality of batteries by respectively calculating integrated values of charge / discharge amounts of the plurality of batteries.
前記複数の電池の内部抵抗を算出する内部抵抗算出手段をさらに備え、
前記異常判定しきい値設定手段は、前記使用頻度検出手段により検出された使用頻度、および、前記内部抵抗算出手段により算出された内部抵抗に基づいて、前記異常判定しきい値を設定することを特徴とする組電池の異常判定装置。 In the assembled battery abnormality determination device according to claim 1 or 2,
An internal resistance calculating means for calculating internal resistances of the plurality of batteries;
The abnormality determination threshold value setting means sets the abnormality determination threshold value based on the use frequency detected by the use frequency detection means and the internal resistance calculated by the internal resistance calculation means. A battery pack abnormality determination device as a feature.
前記異常判定しきい値設定手段は、前記使用頻度検出手段により検出される使用頻度が高いほど、前記異常判定しきい値を小さい値に設定することを特徴とする組電池の異常判定装置。 In the assembled battery abnormality determination device according to any one of claims 1 to 3,
The abnormality determination device for an assembled battery, wherein the abnormality determination threshold value setting unit sets the abnormality determination threshold value to a smaller value as the use frequency detected by the use frequency detection unit is higher.
前記判定手段は、前記電圧差算出手段により算出された電圧差が前記異常判定しきい値設定手段により設定された異常判定しきい値より大きい場合に、異常が発生している電池が存在すると判定することを特徴とする組電池の異常判定装置。 In the assembled battery abnormality determination device according to any one of claims 1 to 4,
The determination means determines that there is a battery in which an abnormality has occurred when the voltage difference calculated by the voltage difference calculation means is greater than the abnormality determination threshold set by the abnormality determination threshold setting means. An abnormality determination device for an assembled battery, characterized in that:
前記判定手段は、前記電圧差算出手段により算出された電圧差が前記異常判定しきい値設定手段により設定された異常判定しきい値より大きい状態が所定時間継続すると、前記異常が発生している電池が存在すると判定することを特徴とする組電池の異常判定装置。 In the assembled battery abnormality determination device according to claim 5,
The determination means has the abnormality when the voltage difference calculated by the voltage difference calculation means is larger than the abnormality determination threshold set by the abnormality determination threshold setting means for a predetermined time. An apparatus for determining an abnormality of an assembled battery, characterized in that a battery is present.
前記組電池を構成する複数の電池は、セルまたは複数のセルにより構成されるモジュールであることを特徴とする組電池の異常判定装置。 In the assembled battery abnormality determination device according to any one of claims 1 to 6,
The assembled battery abnormality determination device, wherein the plurality of batteries constituting the assembled battery is a cell or a module composed of a plurality of cells.
前記複数の電池の電圧をそれぞれ検出し、
前記検出された複数の電圧に基づいて、最大電圧と最小電圧との電圧差を算出し、
前記複数の電池の使用頻度をそれぞれ検出し、
前記検出された使用頻度に基づいて、異常判定を行うための異常判定しきい値を設定し、
前記異常判定しきい値と前記電圧差とに基づいて、前記組電池を構成する電池に異常が発生しているか否かを判定することを特徴とする組電池の異常判定方法。 In an abnormality determination method for an assembled battery composed of a plurality of batteries,
Detecting the voltage of each of the plurality of batteries,
Based on the plurality of detected voltages, a voltage difference between the maximum voltage and the minimum voltage is calculated,
Detecting the usage frequency of each of the plurality of batteries,
Based on the detected use frequency, set an abnormality determination threshold for performing abnormality determination,
An assembled battery abnormality determination method, comprising: determining whether an abnormality has occurred in a battery constituting the assembled battery based on the abnormality determination threshold value and the voltage difference.
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Cited By (22)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006337155A (en) * | 2005-06-01 | 2006-12-14 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Battery-monitoring device |
JP2007018868A (en) * | 2005-07-07 | 2007-01-25 | Nissan Motor Co Ltd | Voltage variation control device |
JP2007018761A (en) * | 2005-07-05 | 2007-01-25 | Ricoh Co Ltd | Charging system device of secondary battery |
JP2008189065A (en) * | 2007-02-01 | 2008-08-21 | Sanyo Electric Co Ltd | Electric source device for vehicle |
JP2008232988A (en) * | 2007-03-23 | 2008-10-02 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Power storage device |
JP2009508783A (en) * | 2005-09-24 | 2009-03-05 | エーリコン テクスティル ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング ウント コンパニー コマンディートゲゼルシャフト | Method of operating the working site of a textile machine that manufactures a twill roll package |
KR101003444B1 (en) | 2007-11-16 | 2010-12-28 | 어드밴스 스마트 인더스트리얼 리미티드 | Lithium-ion battery alarm protection apparatus and method |
US7945402B2 (en) | 2006-02-03 | 2011-05-17 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Monitoring apparatus for secondary battery |
JP2013118757A (en) * | 2011-12-02 | 2013-06-13 | Nissan Motor Co Ltd | Battery pack control device |
JP2013188100A (en) * | 2012-03-12 | 2013-09-19 | Mitsubishi Motors Corp | Charge/discharge control device of battery pack |
JP2016102674A (en) * | 2014-11-27 | 2016-06-02 | 三菱自動車工業株式会社 | Battery pack abnormality determination device |
JP2016122542A (en) * | 2014-12-24 | 2016-07-07 | 本田技研工業株式会社 | Failure determination method for power storage device |
CN106505676A (en) * | 2016-11-21 | 2017-03-15 | 许继电源有限公司 | Battery power discharge control method and control device based on cascade energy accumulation current converter |
KR101745194B1 (en) | 2015-12-04 | 2017-06-08 | 현대자동차주식회사 | Method for detecting abnormal cell in battery |
JP2018037273A (en) * | 2016-08-31 | 2018-03-08 | トヨタ自動車株式会社 | Abnormality detection device of battery pack |
WO2020026663A1 (en) * | 2018-08-03 | 2020-02-06 | 株式会社Gsユアサ | Inspection device, inspection method, inspection program, and battery pack system |
JP6841950B1 (en) * | 2020-03-05 | 2021-03-10 | 日本たばこ産業株式会社 | Controller for aspirator |
JP2021158717A (en) * | 2020-03-25 | 2021-10-07 | 日立Astemo株式会社 | Voltage detection device |
WO2023075244A1 (en) * | 2021-10-28 | 2023-05-04 | 주식회사 엘지에너지솔루션 | Battery management device and operation method thereof |
WO2023188962A1 (en) * | 2022-03-29 | 2023-10-05 | 日立建機株式会社 | Battery diagnostic system |
CN117147958A (en) * | 2023-08-23 | 2023-12-01 | 广东电网有限责任公司佛山供电局 | Method and device for discriminating electricity larceny based on real-time electricity utilization monitoring |
US12004571B2 (en) | 2020-03-05 | 2024-06-11 | Japan Tobacco Inc. | Inhalation device with a controller capable of exchanging an atomizer |
-
2003
- 2003-10-03 JP JP2003345528A patent/JP4457626B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (27)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006337155A (en) * | 2005-06-01 | 2006-12-14 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Battery-monitoring device |
JP2007018761A (en) * | 2005-07-05 | 2007-01-25 | Ricoh Co Ltd | Charging system device of secondary battery |
JP2007018868A (en) * | 2005-07-07 | 2007-01-25 | Nissan Motor Co Ltd | Voltage variation control device |
JP2009508783A (en) * | 2005-09-24 | 2009-03-05 | エーリコン テクスティル ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング ウント コンパニー コマンディートゲゼルシャフト | Method of operating the working site of a textile machine that manufactures a twill roll package |
US7945402B2 (en) | 2006-02-03 | 2011-05-17 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Monitoring apparatus for secondary battery |
JP2008189065A (en) * | 2007-02-01 | 2008-08-21 | Sanyo Electric Co Ltd | Electric source device for vehicle |
JP2008232988A (en) * | 2007-03-23 | 2008-10-02 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Power storage device |
KR101003444B1 (en) | 2007-11-16 | 2010-12-28 | 어드밴스 스마트 인더스트리얼 리미티드 | Lithium-ion battery alarm protection apparatus and method |
JP2013118757A (en) * | 2011-12-02 | 2013-06-13 | Nissan Motor Co Ltd | Battery pack control device |
JP2013188100A (en) * | 2012-03-12 | 2013-09-19 | Mitsubishi Motors Corp | Charge/discharge control device of battery pack |
JP2016102674A (en) * | 2014-11-27 | 2016-06-02 | 三菱自動車工業株式会社 | Battery pack abnormality determination device |
JP2016122542A (en) * | 2014-12-24 | 2016-07-07 | 本田技研工業株式会社 | Failure determination method for power storage device |
KR101745194B1 (en) | 2015-12-04 | 2017-06-08 | 현대자동차주식회사 | Method for detecting abnormal cell in battery |
JP2018037273A (en) * | 2016-08-31 | 2018-03-08 | トヨタ自動車株式会社 | Abnormality detection device of battery pack |
CN106505676A (en) * | 2016-11-21 | 2017-03-15 | 许继电源有限公司 | Battery power discharge control method and control device based on cascade energy accumulation current converter |
CN106505676B (en) * | 2016-11-21 | 2019-05-24 | 许继电源有限公司 | Battery power discharge control method and control device based on cascade energy accumulation current converter |
WO2020026663A1 (en) * | 2018-08-03 | 2020-02-06 | 株式会社Gsユアサ | Inspection device, inspection method, inspection program, and battery pack system |
JP2020020732A (en) * | 2018-08-03 | 2020-02-06 | 株式会社Gsユアサ | Inspection device and method for inspection |
JP7035891B2 (en) | 2018-08-03 | 2022-03-15 | 株式会社Gsユアサ | Inspection equipment, inspection method |
JP6841950B1 (en) * | 2020-03-05 | 2021-03-10 | 日本たばこ産業株式会社 | Controller for aspirator |
JP2021136938A (en) * | 2020-03-05 | 2021-09-16 | 日本たばこ産業株式会社 | Controller for suction device |
US12004571B2 (en) | 2020-03-05 | 2024-06-11 | Japan Tobacco Inc. | Inhalation device with a controller capable of exchanging an atomizer |
JP2021158717A (en) * | 2020-03-25 | 2021-10-07 | 日立Astemo株式会社 | Voltage detection device |
JP7316967B2 (en) | 2020-03-25 | 2023-07-28 | 日立Astemo株式会社 | voltage detector |
WO2023075244A1 (en) * | 2021-10-28 | 2023-05-04 | 주식회사 엘지에너지솔루션 | Battery management device and operation method thereof |
WO2023188962A1 (en) * | 2022-03-29 | 2023-10-05 | 日立建機株式会社 | Battery diagnostic system |
CN117147958A (en) * | 2023-08-23 | 2023-12-01 | 广东电网有限责任公司佛山供电局 | Method and device for discriminating electricity larceny based on real-time electricity utilization monitoring |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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