JP2005224071A - Battery controller - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、特に複数の温度センサを有する電池制御装置に関するものである。 The present invention particularly relates to a battery control device having a plurality of temperature sensors.
近年の組電池を搭載したハイブリッド車両等の電池制御装置においては、組電池の充電状態を逐次把握するためや組電池の異常を監視するために、組電池の温度を検出している(例えば、特許文献1、特許文献2及び特許文献3参照)。そして、組電池の温度を正確に検出するためには、組電池の温度のみではなく組電池が搭載される周囲の温度を検出することがある。さらに、組電池の温度として、組電池を構成する複数の電池モジュールの何れか複数の電池モジュールの温度を用いることがある。この場合、温度センサを複数個の電池モジュール及び周囲温度測定位置に配設する。
In a battery control device such as a hybrid vehicle equipped with a recent assembled battery, the temperature of the assembled battery is detected in order to sequentially grasp the state of charge of the assembled battery or to monitor the abnormality of the assembled battery (for example,
このように複数の温度センサを用いた電池制御装置は、複数の温度センサと組電池を制御するマイクロコンピュータとの間に、ドライブ回路,フィルタ回路及びサージ吸収回路をそれぞれ介在している。すなわち、従来の電池制御装置は、ドライブ回路,フィルタ回路及びサージ吸収回路を温度センサの数と同じ数だけ用いていた。ここで、ドライブ回路とは、温度センサにドライブ電圧を印加する回路である。フィルタ回路は、RC回路からなるローパスフィルタであって、例えばドライブ回路から伝達されるノイズを除去する。特に、ハイブリッド車両においては、インバータ等による高周波ノイズが発生しやすいため、電池制御装置にはフィルタ回路が必要とされる。サージ吸収回路は、サージ電圧を吸収するための回路である。このサージ吸収回路は、マイクロコンピュータに大きな電圧が印加されることによる故障を防止するために設けている。
複数個の温度検出を行う際、従来の回路では各々に配設したドライブ回路、フィルタ回路及びサージ吸収回路が、抵抗値や容量差によってバラツキが有り、結果として誤差となって現れる。この影響として、ドライブ回路のインピーダンスによる誤差は、温度誤差として検出され、電池内部抵抗誤差となり、組電池の充電状態を示す残容量SOC(State of charge)の誤差として蓄積されてしまう。なお、フィルタ回路の容量差は、時間的に冗長性を持たす事によって吸収できる。 When detecting a plurality of temperatures, in the conventional circuit, the drive circuit, the filter circuit, and the surge absorption circuit arranged in each circuit vary depending on the resistance value and the capacitance difference, and as a result, an error appears. As an effect of this, an error due to the impedance of the drive circuit is detected as a temperature error, becomes a battery internal resistance error, and is accumulated as an error of a remaining capacity SOC (State of charge) indicating a charged state of the assembled battery. Note that the difference in capacitance of the filter circuit can be absorbed by providing temporal redundancy.
また、近年、特に車両を構成する各装置の小型化の要請が高まっている。そして、電池制御装置も同様である。しかし、組電池の温度精度を向上させるために複数の温度センサを用いた従来の電池制御装置は、温度センサ毎にドライブ回路,フィルタ回路及びサージ吸収回路を設けているために、大型化している。 In recent years, there has been an increasing demand for miniaturization of devices that constitute vehicles. The same applies to the battery control device. However, the conventional battery control device using a plurality of temperature sensors to improve the temperature accuracy of the assembled battery is increased in size because a drive circuit, a filter circuit, and a surge absorption circuit are provided for each temperature sensor. .
本発明は、このような事情に鑑みて為されたものであり、温度誤差の改善、小型化及び低コスト化、さらには低消費電力化を図ることができる電池制御装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a battery control device capable of improving temperature error, downsizing and cost reduction, and further reducing power consumption. And
そこで、本発明者はこの課題を解決すべくマルチプレクサを利用することを思いつき、本発明を完成するに至った。 Therefore, the present inventor has come up with the idea of using a multiplexer to solve this problem, and has completed the present invention.
すなわち、本発明の第1の電池制御装置は、複数の電池モジュールを直列接続して構成される組電池の温度を検出する複数の温度センサと、一端側が前記温度センサに接続され前記温度センサにドライブ電圧を印加するドライブ回路部と、前記ドライブ回路部の他端側に接続されノイズを除去するフィルタ回路部と、前記ドライブ回路部及び前記フィルタ回路部を介して前記温度センサに接続され前記温度センサから入力された温度信号に基づき前記組電池を制御するマイクロコンピュータと、を備えた電池制御装置において、さらに、入力側が複数の前記温度センサ側に切替可能に接続され出力側が前記ドライブ回路部及び前記フィルタ回路部のうち少なくとも何れか一方を介して前記マイクロコンピュータに接続されたマルチプレクサを備えたことを特徴とする(請求項1)。 That is, the first battery control device of the present invention includes a plurality of temperature sensors that detect the temperature of a battery pack configured by connecting a plurality of battery modules in series, and one end side connected to the temperature sensor. A drive circuit unit for applying a drive voltage; a filter circuit unit connected to the other end of the drive circuit unit for removing noise; and the temperature sensor connected to the temperature sensor via the drive circuit unit and the filter circuit unit And a microcomputer that controls the assembled battery based on a temperature signal input from a sensor, and further, an input side is switchably connected to the plurality of temperature sensors, and an output side is the drive circuit unit and A multiplexer connected to the microcomputer via at least one of the filter circuit units; Characterized in that had example (claim 1).
つまり、第1の電池制御装置の特徴的な構成は、マルチプレクサを採用すると共に、マルチプレクサの出力側とマイクロコンピュータとの間にドライブ回路部及びフィルタ回路部のうち少なくとも何れか一方を配設したことである。 That is, the characteristic configuration of the first battery control device employs a multiplexer, and at least one of the drive circuit unit and the filter circuit unit is disposed between the output side of the multiplexer and the microcomputer. It is.
本発明の第2の電池制御装置は、複数の電池モジュールを直列接続して構成される組電池の温度を検出する複数の温度センサと、一端側が前記温度センサに接続され前記温度センサにドライブ電圧を印加するドライブ回路部と、前記ドライブ回路部の他端側に接続されノイズを除去するフィルタ回路部と、前記ドライブ回路部及び前記フィルタ回路部を介して前記温度センサに接続され前記温度センサから入力された温度信号に基づき前記組電池を制御するマイクロコンピュータと、を備えた電池制御装置において、さらに、入力側が前記ドライブ回路部及び前記フィルタ回路部のうち少なくとも何れか一方を介して複数の前記温度センサ側に切替可能に接続され出力側が前記マイクロコンピュータ側に接続されたマルチプレクサと、前記マルチプレクサの出力側と前記マイクロコンピュータとの間に配設されサージ電圧を吸収するサージ吸収回路部と、を備えたことを特徴とする(請求項4)。 The second battery control device of the present invention includes a plurality of temperature sensors for detecting the temperature of a battery pack configured by connecting a plurality of battery modules in series, and one end side connected to the temperature sensor, and a drive voltage applied to the temperature sensor. A drive circuit unit for applying noise, a filter circuit unit for removing noise connected to the other end of the drive circuit unit, and the temperature sensor connected to the temperature sensor via the drive circuit unit and the filter circuit unit. And a microcomputer that controls the assembled battery based on the input temperature signal, and further includes a plurality of the input side via at least one of the drive circuit unit and the filter circuit unit. A multiplexer which is switchably connected to the temperature sensor side and whose output side is connected to the microcomputer side; A surge absorbing circuit for absorbing arranged to surge voltage between the output side of the muxes and the microcomputer, characterized by comprising a (claim 4).
つまり、第2の電池制御装置の特徴的な構成は、マルチプレクサを採用すると共に、マルチプレクサの出力側とマイクロコンピュータとの間にサージ吸収回路部を配設したことである。なお、第2の電池制御装置は、ドライブ回路部及びフィルタ回路部のうち何れか一方は、マルチプレクサの入力側に配設されている。 That is, the characteristic configuration of the second battery control device is that a multiplexer is employed and a surge absorption circuit section is disposed between the output side of the multiplexer and the microcomputer. In the second battery control device, either the drive circuit unit or the filter circuit unit is disposed on the input side of the multiplexer.
本発明の第3の電池制御装置は、上記第1の電池制御装置と第2の電池制御装置とを組み合わせた装置である。すなわち、第3の電池制御装置は、上記第1の電池制御装置に対して、さらに、前記マルチプレクサの出力側と前記マイクロコンピュータとの間に配設されサージ電圧を吸収するサージ吸収回路部を備えたことを特徴とする(請求項2)。 The third battery control device of the present invention is a device that combines the first battery control device and the second battery control device. In other words, the third battery control device further includes a surge absorption circuit portion that is disposed between the output side of the multiplexer and the microcomputer to absorb the surge voltage with respect to the first battery control device. (Claim 2).
つまり、第3の電池制御装置の特徴的な構成は、マルチプレクサを採用すると共に、マルチプレクサの出力側とマイクロコンピュータとの間にドライブ回路部及びフィルタ回路部の少なくとも何れか一方とサージ吸収回路部とを配設したことである。 That is, the characteristic configuration of the third battery control device employs a multiplexer, and between the output side of the multiplexer and the microcomputer, at least one of the drive circuit section and the filter circuit section, and the surge absorption circuit section. Is arranged.
本発明の第1及び第3の電池制御装置によれば、マルチプレクサを用いることにより、ドライブ回路部及びフィルタ回路部、若しくは、フィルタ回路部を1つにすることができる。つまり、温度センサが複数であっても、従来の電池制御装置のように温度センサ毎にドライブ回路部及びフィルタ回路部を設けることがない。これは、マルチプレクサの入力側の接続を切り替えることにより、全ての温度センサとマイクロコンピュータとの間には、ドライブ回路部及びフィルタ回路部を介在させることができる。これにより、ドライブ回路部及びフィルタ回路部による特性を単一化できる。結果として、特にドライブ回路部のインピーダンスばらつきがなくなり温度検出誤差を少なくする事が可能となる。なお、本発明は新たにマルチプレクサを配設しているが、温度センサの数が増加すればするほど、電池制御装置の小型化及び低コスト化、さらには低消費電力化に貢献することになる。 According to the first and third battery control apparatuses of the present invention, the drive circuit unit and the filter circuit unit or the filter circuit unit can be made into one by using the multiplexer. That is, even if there are a plurality of temperature sensors, a drive circuit unit and a filter circuit unit are not provided for each temperature sensor as in the conventional battery control device. By switching the connection on the input side of the multiplexer, a drive circuit section and a filter circuit section can be interposed between all temperature sensors and the microcomputer. Thereby, the characteristic by a drive circuit part and a filter circuit part can be unified. As a result, there is no impedance variation in the drive circuit portion in particular, and temperature detection errors can be reduced. In the present invention, a multiplexer is newly provided. However, as the number of temperature sensors is increased, the battery control device is reduced in size and cost, and further contributes to lower power consumption. .
また、本発明の第2及び第3の電池制御装置によれば、マルチプレクサを用いることにより、サージ吸収回路部を1つにすることができる。つまり、温度センサが複数であっても、従来の電池制御装置のように温度センサ毎にサージ吸収回路部を設けることがない。これは、マルチプレクサの入力側の接続を切り替えることにより、全ての温度センサをマイクロコンピュータとの間には、サージ吸収回路部を介在させることができる。その結果、本発明の電池制御装置は、従来の電池制御装置に比べて、小型化及び低コスト化、さらには低消費電力化を図ることができる。 Moreover, according to the 2nd and 3rd battery control apparatus of this invention, a surge absorption circuit part can be united by using a multiplexer. That is, even if there are a plurality of temperature sensors, a surge absorption circuit section is not provided for each temperature sensor unlike the conventional battery control device. By switching the connection on the input side of the multiplexer, a surge absorption circuit section can be interposed between all temperature sensors and the microcomputer. As a result, the battery control device of the present invention can achieve a reduction in size and cost and a reduction in power consumption as compared with the conventional battery control device.
次に、実施形態を挙げ、本発明をより詳しく説明する。 Next, the present invention will be described in more detail with reference to embodiments.
第1の電池制御装置における前記マルチプレクサは、入力側にサージ電圧を吸収するサージ吸収回路部を内蔵するようにしてもよい(請求項3)。これにより、別途サージ電圧を吸収するための回路を形成する必要がないため、より小型化を図ることができる。なお、この場合のマルチプレクサに内蔵されたサージ吸収回路部は、マルチプレクサの入力の数分存在することになる。 The multiplexer in the first battery control device may incorporate a surge absorption circuit section that absorbs a surge voltage on the input side (Claim 3). As a result, it is not necessary to separately form a circuit for absorbing the surge voltage, so that the size can be further reduced. In this case, there are as many surge absorption circuit portions built in the multiplexer as the number of inputs of the multiplexer.
また、第1〜第3の電池制御装置における複数の前記温度センサは、複数の前記電池モジュールのうち少なくとも2以上の前記電池モジュールの温度をそれぞれ検出するようにしてもよい(請求項5)。組電池は大型なものであるので、例えば一端側に位置する電池モジュールと中央付近に位置する電池モジュールと他端側に位置する電池モジュールとでは温度が異なることがある。従って、組電池の温度を正確に検出するために、組電池の各部位の温度を測定することがある。つまり、本発明によれば、組電池の各部位に位置する電池モジュールに配設された複数の温度センサをマルチプレクサの入力側に接続することになる。これにより、電池制御装置の小型化を図りつつ、より正確に電池を制御することができる。 Further, the plurality of temperature sensors in the first to third battery control devices may detect temperatures of at least two or more of the battery modules among the plurality of battery modules. Since the assembled battery is large, for example, the battery module located on one end side, the battery module located near the center, and the battery module located on the other end side may have different temperatures. Therefore, in order to accurately detect the temperature of the assembled battery, the temperature of each part of the assembled battery may be measured. That is, according to the present invention, a plurality of temperature sensors arranged in the battery module located at each part of the assembled battery are connected to the input side of the multiplexer. Thereby, it is possible to control the battery more accurately while reducing the size of the battery control device.
また、第1〜第3の電池制御装置における複数の前記温度センサは、前記組電池の温度及び前記組電池の周囲温度をそれぞれ検出するようにしてもよい(請求項6)。組電池の温度は、組電池が配設された周囲の温度、例えば周囲の外気温等の影響を受ける。すなわち、周囲の温度が高い場合と低い場合とでは、組電池の温度が異なる。そこで、組電池の温度に加えて組電池の配設された周囲の温度を測定することにより、それぞれの温度環境下における組電池の制御を行うことができる。つまり、本発明によれば、組電池に配設された温度センサと周囲の温度を検出可能な位置に配設された温度センサとをマルチプレクサの入力側に接続する。なお、組電池の周囲の温度を検出する温度センサは、1つであってもよいし、複数であってもよい。周囲の温度を検出する温度センサを複数とすることにより、より正確に周囲温度を測定することができるので、結果として電池の制御をより正確に行うことができる。 The plurality of temperature sensors in the first to third battery control devices may detect the temperature of the assembled battery and the ambient temperature of the assembled battery, respectively (Claim 6). The temperature of the assembled battery is affected by the ambient temperature where the assembled battery is disposed, for example, the ambient outside air temperature. That is, the temperature of the assembled battery differs depending on whether the ambient temperature is high or low. Therefore, by measuring the ambient temperature where the assembled battery is disposed in addition to the temperature of the assembled battery, the assembled battery can be controlled in each temperature environment. That is, according to the present invention, the temperature sensor disposed in the assembled battery and the temperature sensor disposed at a position where the ambient temperature can be detected are connected to the input side of the multiplexer. In addition, the temperature sensor which detects the temperature around the assembled battery may be one or plural. By using a plurality of temperature sensors for detecting the ambient temperature, the ambient temperature can be measured more accurately, and as a result, the battery can be controlled more accurately.
また、第1〜第3の電池制御装置における前記温度センサとしては、例えば、サーミスタ、抵抗測温体又は熱電対などを用いることができる。 Moreover, as the temperature sensor in the first to third battery control devices, for example, a thermistor, a resistance temperature sensor, a thermocouple, or the like can be used.
次に、実施例を挙げて、本発明をより具体的に説明する。なお、以下の実施例は、ハイブリッド車両に搭載される組電池を制御する電池制御装置について説明する。 Next, an Example is given and this invention is demonstrated more concretely. In addition, the following example demonstrates the battery control apparatus which controls the assembled battery mounted in a hybrid vehicle.
(第1実施例)
第1実施例における電池制御装置の構成を図1に示す。図1に示すように、第1実施例における電池制御装置は、電池制御部1と、組電池2と、ハイブリッド制御装置3と、制御装置用電池4とから構成される。組電池2は、複数の電池モジュール21を直列接続して構成されており、ハイブリッド車両の電動発電機の駆動に用いられる。なお、この組電池2の電圧は、例えば200V以上の高電圧である。そして、この組電池2を構成する電池モジュール21のうち両端側の電池モジュール21及びほぼ中央付近の電池モジュール21の合計3カ所の電池モジュール21の表面側に温度センサ22が配設されている。この温度センサ22には、例えば、サーミスタを用いている。さらに、組電池2の周囲気温を検出可能な位置、例えば組電池2から僅かに離れた位置に温度センサ22が1個配設されている。すなわち、4個の温度センサ22を用いている。各々の温度センサ22は、測定する温度範囲は同じであるので、同じ特性のサーミスタを使用している。
(First embodiment)
The configuration of the battery control apparatus in the first embodiment is shown in FIG. As shown in FIG. 1, the battery control device in the first embodiment includes a
ハイブリッド制御装置3は、ハイブリッド車両のハイブリッド駆動を制御している。具体的には、電池制御部1からの出力信号及び他の制御装置からの出力信号などに基づき、エンジン制御及び電動発電機制御を行っている。制御装置用電池4は、組電池2とは別の電池であって、例えば電池制御部1等の制御装置に電源供給するための電池である。この制御装置用電池4の電圧は、例えば5Vや3.3V等である。
The
電池制御部1は、マルチプレクサ11と、ドライブ回路12と、フィルタ回路13と、サージ吸収回路14と、A/D回路15と、電流電圧検出回路16と、増幅回路17と、マイクロコンピュータ18と、通信ドライバ19と、電源回路20とから構成される。
The
マルチプレクサ11は、内部に複数のスイッチを有している。そして、各スイッチの入力側がそれぞれの温度センサ22に接続されている。一方、スイッチ全ての出力側は、後述するマイクロコンピュータ18側に接続されている。そして、マルチプレクサ11の各スイッチは、後述するマイクロコンピュータ18から出力される駆動指令信号に基づきON・OFF駆動する。これらのマルチプレクサ11の各スイッチは、何れか1つのスイッチが選択的にON駆動する。なお、本実施例においては、マイクロコンピュータ18から出力される駆動指令信号は、ON駆動するスイッチを順次切り替えている。つまり、第1の温度センサ22に接続されたスイッチ、第2の温度センサ22に接続されたスイッチ、第3の温度センサ22に接続されたスイッチ、第4の温度センサ22に接続されたスイッチの順にON駆動する。すなわち、選択されてON駆動したスイッチに接続されている温度センサ22がマイクロコンピュータ18と電気的に接続される。
The
サーミスタのドライブ回路(ドライブ回路部)12は、入力側(一端側)がマルチプレクサ11の出力側に接続され、出力側(他端側)がマイクロコンピュータ18側に接続されている。このドライブ回路12は、直列に接続されたプルアップ抵抗と平滑コンデンサとから構成される。このプルアップ抵抗の上流側には、後述する電源回路20に接続されており、電源回路20から電源が供給されている。平滑コンデンサの他端側は、アース接続されている。そして、プルアップ抵抗と平滑コンデンサとの中間点が、ドライブ回路12の入力側及び出力側となる。つまり、当該中間点が、マルチプレクサ11の出力側及びマイクロコンピュータ18側に接続されている。このように構成され接続されたドライブ回路12は、各温度センサ22にドライブ電圧を印加している。そして、ドライブ電圧を温度センサ22に印加することにより、各温度センサ22の出力信号(温度信号)をマイクロコンピュータ18に出力している。ただし、ドライブ電圧が印加される温度センサ22は、マルチプレクサ11のON駆動しているスイッチに接続された温度センサ22のみである。
The drive circuit (drive circuit section) 12 of the thermistor has an input side (one end side) connected to the output side of the
フィルタ回路(フィルタ回路部)13は、入力側(一端側)がドライブ回路12の出力側に接続され、出力側(他端側)がマイクロコンピュータ18側に接続されている。そして、このフィルタ回路13は、RC回路により、いわゆるローパスフィルタを構成している。ローパスフィルタを構成するフィルタ回路13により、ハイブリッド制御装置3等に搭載しているインバータ(図示せず)による高周波ノイズ等を除去することができる。このように構成され接続されることにより、温度センサ22から出力される出力信号がマイクロコンピュータ18に入力される前に、フィルタ回路13を通過する。つまり、温度センサ22から出力される出力信号からノイズを除去した出力信号が、マイクロコンピュータ18に入力される。
The filter circuit (filter circuit unit) 13 has an input side (one end side) connected to the output side of the
サージ吸収回路(サージ吸収回路部)14は、入力側(一端側)がフィルタ回路13の出力側に接続され、出力側(他端側)がマイクロコンピュータ18側に接続されている。そして、サージ吸収回路14は、複数のダイオードにより構成されており、このように構成することにより、電流の流れる方向を制限して、サージ電圧がマイクロコンピュータ18側に印加されるのを防止している。
The surge absorption circuit (surge absorption circuit section) 14 has an input side (one end side) connected to the output side of the
A/D回路15は、入力側がサージ吸収回路14の出力側に接続され、出力側がマイクロコンピュータ18に接続されている。つまり、ドライブ回路12,フィルタ回路13及びサージ吸収回路14を介して入力された温度センサ22からの出力信号をA/D変換している。
The A /
電流電圧検出回路16は、組電池2の電池電圧及び組電池2に流れる電流を検出して、電流信号及び電圧信号を生成する回路である。この電流電圧検出回路16は、電池モジュール21毎の電流及び電圧をも検出している。増幅回路17は、電流電圧検出回路16により生成された電流信号及び電圧信号を増幅する回路である。そして、増幅された電流信号及び電圧信号は、上述したA/D回路15に入力している。つまり、上述したA/D回路15は、温度センサ22から出力された出力信号,電流信号及び電圧信号を入力している。
The current /
マイクロコンピュータ18は、A/D回路15によるA/D変換された温度センサ22からの出力信号,電流信号及び電圧信号を入力して、組電池2の充電状態及び組電池2の異常状態を監視している。さらに、マイクロコンピュータ18は、マルチプレクサ11の各スイッチへの駆動指令信号を出力している。
The
通信ドライバ19は、マイクロコンピュータ18とハイブリッド制御装置3との通信を可能とするドライバである。すなわち、マイクロコンピュータ18により生成された各種信号がハイブリッド制御装置3へ出力すると共に、ハイブリッド制御装置3から出力された信号がマイクロコンピュータ18に出力する。電源回路20は、制御装置用電池4から供給された電流を電池制御部1を構成するマイクロコンピュータ18及び各回路に供給している。
The
次に、第1実施例における電池制御装置の温度検出誤差を少なくできる点について詳細に説明する。まず、説明を容易にするために、従来の電池制御装置について説明する。従来の電池制御装置を図3に示す。図3に示すように、従来の電池制御装置は、電池制御部5と、組電池2と、ハイブリッド制御装置3と、制御装置用電池4とから構成される。そして、電池制御部5は、ドライブ回路51と、フィルタ回路52と、サージ吸収回路53と、A/D回路15と、電流電圧検出回路16と、増幅回路17と、マイクロコンピュータ18と、通信ドライバ19と、電源回路20とから構成される。なお、上記第1実施例における電池制御装置と同一構成については同一符号を伏して説明を省略する。すなわち、第1実施例における電池制御装置と従来の電池制御装置との相違点は、ドライブ回路51と、フィルタ回路52と、サージ吸収回路53である。
Next, the point that the temperature detection error of the battery control device in the first embodiment can be reduced will be described in detail. First, for ease of explanation, a conventional battery control device will be described. A conventional battery control apparatus is shown in FIG. As shown in FIG. 3, the conventional battery control device includes a battery control unit 5, an assembled battery 2, a
ドライブ回路51は、温度センサ22毎にそれぞれ構成されている。すなわち、電池制御部5は、プルアップ抵抗及び平滑コンデンサから構成される個々のドライブ回路を温度センサ22と同数だけ有している。フィルタ回路52は、入力側が各ドライブ回路51にそれぞれ接続されている。すなわち、電池制御部5は、フィルタ回路52を構成する個々のフィルタ回路を温度センサ22と同数だけ有している。また、サージ吸収回路53は、入力側が各フィルタ回路52の出力側にそれぞれ接続されている。そして、サージ吸収回路53のそれぞれの出力側が、A/D回路15の入力側に接続されている。すなわち、電池制御部5は、サージ吸収回路53を構成する個々のサージ吸収回路を温度センサ22と同数だけ有している。
The
このような構成からなる従来の電池制御装置の温度検出誤差について図4〜図6を参照して説明する。図4は、温度センサ22であるサーミスタの抵抗温度特性を示す図である。図5は、マイクロコンピュータ18に入力される電圧Vadについて説明する回路図である。図6は、温度に対するマイクロコンピュータ18への入力電圧を示す図である。
A temperature detection error of the conventional battery control device having such a configuration will be described with reference to FIGS. FIG. 4 is a diagram illustrating a resistance temperature characteristic of the thermistor that is the
サーミスタの抵抗温度特性は、図4に示すように、温度に対してサーミスタの抵抗値が非直線的な関係になっている。すなわち、温度が上昇するにつれてサーミスタの抵抗値が減少する関係になっている。具体的には、例えば、温度が−50℃の場合にはサーミスタの抵抗値は約350kΩであり、温度が−30℃の場合にはサーミスタの抵抗値は約120kΩであり、温度が80℃の場合にはサーミスタの抵抗値は約1kΩである。ここで、一般的な自動車車室内機器の使用環境温度範囲である約−30℃〜約80℃の温度範囲においては、サーミスタの抵抗値が約120kΩ〜約1kΩまで変化している。 As shown in FIG. 4, the resistance temperature characteristic of the thermistor has a non-linear relationship between the resistance value of the thermistor and the temperature. That is, the thermistor resistance value decreases as the temperature rises. Specifically, for example, when the temperature is −50 ° C., the resistance value of the thermistor is about 350 kΩ, and when the temperature is −30 ° C., the thermistor resistance value is about 120 kΩ, and the temperature is 80 ° C. In this case, the resistance value of the thermistor is about 1 kΩ. Here, the resistance value of the thermistor changes from about 120 kΩ to about 1 kΩ in a temperature range of about −30 ° C. to about 80 ° C., which is a use environment temperature range of a general automobile interior device.
そして、マイクロコンピュータ18に入力される電圧Vadは、以下に示す数1に示すような関係式に基づき算出される。すなわち、マイクロコンピュータ18に入力される電圧Vadは、ドライブ回路のプルアップ抵抗Rtとサーミスタの抵抗R0の分圧抵抗により電源電圧が分圧された電圧となる。なお、A/D回路15内の抵抗は十分に大きいため、マイクロコンピュータ18の入力電圧にはほとんど影響しない。
The voltage Vad input to the
ここで、サーミスタの抵抗値Rtは上述したように自動車車室内機器の使用環境温度範囲において約120kΩ〜1kΩまでの範囲であり、ドライブ回路12,51のプルアップ抵抗の抵抗値R0は約5kΩである。従って、図6に示すように、温度が低い場合には、ドライブ回路12,51のプルアップ抵抗の抵抗値R0に対してサーミスタの抵抗値Rtが非常に大きいため、ドライブ回路12,51のプルアップ抵抗R0の影響がほとんどなく、マイクロコンピュータ18の入力電圧Vadは最大の5Vに近接している。一方、温度が高くなるほど、サーミスタの抵抗値Rtが減少して、ドライブ回路12,51のプルアップ抵抗R0の影響により、マイクロコンピュータ18の入力電圧Vadが低減している。
Here, the resistance value Rt of the thermistor is in the range of about 120 kΩ to 1 kΩ in the operating environment temperature range of the vehicle interior equipment as described above, and the resistance value R0 of the pull-up resistance of the
そして、従来の電池制御装置は、上述したように、温度センサ22毎にドライブ回路51を構成していたので、ドライブ回路51のプルアップ抵抗の抵抗値R0のバラツキにより、マイクロコンピュータ18の入力電圧Vadにバラツキが生じる。このマイクロコンピュータ18の入力電圧Vadのバラツキについて、図6の入力電圧Vadの最小値と最大値とにて示す。図6に示すように、ドライブ回路51のプルアップ抵抗の抵抗値R0が入力電圧Vadに影響を及ぼす範囲、すなわち温度が高い範囲において、マイクロコンピュータ18の入力電圧Vadのバラツキが大きくなっていることが分かる。
And since the conventional battery control apparatus comprised the
このように、従来の電池制御装置においては、各ドライブ回路51のプルアップ抵抗の抵抗値のバラツキによりマイクロコンピュータ18の入力電圧Vadに誤差が生じる結果、この入力電圧Vadに基づき算出する検出温度にも誤差が生じる。さらに、この検出温度の誤差により、組電池の充電状態を示す残容量SOCの誤差として蓄積されることにもなる。
Thus, in the conventional battery control device, an error occurs in the input voltage Vad of the
これに対して、本実施例における電池制御装置は、上述したように、複数の温度センサ22に対してドライブ回路12が単一化されているので、従来のようなドライブ回路毎51のプルアップ抵抗の抵抗値R0のバラツキが生じない。従って、図6に示すようなマイクロコンピュータ18の入力電圧Vadのバラツキが生じない。つまり、電池制御装置が検出する検出温度に誤差が低減することができ、さらに組電池の充電状態を示す残容量SOCの誤差も低減することができる。
On the other hand, in the battery control device according to the present embodiment, as described above, the
次に、第1実施例における電池制御装置の小型化等を図ることができる点について詳細に説明する。第1実施例における電池制御装置と上述した従来の電池制御装置とを比較して、電池制御装置の消費電力、大きさ及び製造コストについて検討する。なお、ここでは、上述したように、4個の温度センサ22を用いた場合について検討する。
Next, the point which can achieve size reduction etc. of the battery control apparatus in 1st Example is demonstrated in detail. The battery control device in the first embodiment and the above-described conventional battery control device are compared, and the power consumption, size, and manufacturing cost of the battery control device are examined. Here, as described above, the case where four
まずは、消費電力の相違部分について検討する。両者の相違部分に対応する第1実施例における電池制御装置の消費電力は、マルチプレクサ11の消費電力と1つのドライブ回路12への常時電圧印加による消費電力の合計となる。一方、両者の相違部分に対応する従来の電池制御装置の消費電力は、4つのドライブ回路12の消費電力の合計となる。ここで、ドライブ回路12への常時電圧印加による消費電流は約1mAであり、マルチプレクサ11の消費電流は約40μAと非常に僅かである。つまり、両者の相違部分に対応する第1実施例における電池制御装置の消費電流は約1mAであるのに対して、従来の電池制御装置の消費電流は約4mAである。従って、第1実施例における電池制御装置は、従来の電池制御装置に比べて約3mAを低減しており、低消費電力化を達成していることが分かる。
First, consider the differences in power consumption. The power consumption of the battery control device in the first embodiment corresponding to the difference between the two is the sum of the power consumption of the
次に、各装置の大きさの相違部分について検討する。両者の相違部分に対応する第1実施例における電池制御装置は、マルチプレクサ11と、1つのドライブ回路12と、1つのフィルタ回路13と、1つのサージ吸収回路14との合計となる。一方、両者の相違部分に対応する従来の電池制御装置は、4つのドライブ回路12と、4つのフィルタ回路13と、4つのサージ吸収回路14との合計となる。ここで、1つのドライブ回路12は、プルアップ抵抗と平滑コンデンサの2個の素子を要する。また、1つのフィルタ回路13は、抵抗とコンデンサの2個の素子を要する。また、1つのサージ吸収回路14は、2個のダイオードの素子を要する。つまり、両者の相違部分に対応する第1実施例における電池制御装置は、1つのマルチプレクサと6個の素子からなる。一方、両者の相違部分に対応する従来の電池制御装置は、24個の素子からなる。従って、第1実施例における電池制御装置は、従来の電池制御装置に対して、マルチプレクサ11を追加する代わりに、各回路の素子が合計18個削減している。
Next, the difference in the size of each device will be examined. The battery control device in the first embodiment corresponding to the difference between the two is the sum of the
ここで、より具体的な大きさについて検討する。各素子として3216サイズのものを用いる。すなわち、各素子は、3.2mm×1.6mmの矩形形状からなる。また、マルチプレクサ11は、8.5mm×6mmの矩形形状のものを用いる。そして、各素子及びマルチプレクサ11間は、1mmの隙間を設けるとする。そうすると、両者の相違部分に対応する第1実施例における電池制御装置の大きさは、(8.5+1)×(6+1)+(3.2+1)×(1.6+1)×6=132.02mm2となる。一方、両者の相違部分に対応する従来の電池制御装置の大きさは、(3.2+1)×(1.6+1)×24=262.08mm2となる。さらに、各素子間の配線を考慮すると、従来に比べて本実施例の電池制御装置はより簡略化できる。従って、他の回路等を考慮した場合の総合的な電池制御部の基板の大きさは、第1実施例の当該基板は従来の当該基板に比べて半分以下の面積にすることができる。
Here, a more specific size will be examined. Each element uses a 3216 size element. That is, each element has a rectangular shape of 3.2 mm × 1.6 mm. The
次に、各装置のコストについて検討する。各装置にかかるコストは、必要な素子の部品コストと、素子を基板上に実装させるコストと、その検査コスト等が存在する。つまり、ドライブ回路12、フィルタ回路13又はサージ吸収回路14を構成する抵抗、コンデンサ及びダイオードなどの素子の部品コスト及び実装・検査コストをそれぞれ1とした場合に、マルチプレクサの部品コストは抵抗などの素子の約10倍程度で、実装・検査コストは1である。そうすると、両者の相違部分に対応する第1実施例における電池制御装置コスト比は、(1×6+10)+(1×7)=23である。一方、両者の相違部分に対応する従来の電池制御装置のコスト比は、(1×24)+(1×24)=48である。このように、コストの面においても大きく低減することができることが分かる。
Next, the cost of each device is examined. The cost for each device includes a component cost of a necessary element, a cost for mounting the element on a substrate, and an inspection cost thereof. That is, when the component cost and the mounting / inspection cost of elements such as resistors, capacitors, and diodes constituting the
なお、第1実施例の電池制御装置においては、A/D回路15とマイクロコンピュータ18とは別個の構成をなしているが、これに限られるものではない。例えば、A/D回路を内蔵したマイクロコンピュータを用いてもよい。
In the battery control apparatus according to the first embodiment, the A /
(第2実施例)
第2実施例における電池制御装置の構成を図2に示す。図2に示すように、第2実施例における電池制御装置は、電池制御部6と、組電池2と、ハイブリッド制御装置3と、制御装置用電池4とから構成される。そして、電池制御部6は、マルチプレクサ31と、ドライブ回路12と、フィルタ回路13と、A/D回路15と、電流電圧検出回路16と、増幅回路17と、マイクロコンピュータ18と、通信ドライバ19と、電源回路20とから構成される。なお、第1実施例における電池制御装置と同一構成については同一符号を伏して説明を省略する。
(Second embodiment)
The configuration of the battery control device in the second embodiment is shown in FIG. As shown in FIG. 2, the battery control device in the second embodiment includes a battery control unit 6, an assembled battery 2, a
マルチプレクサ31は、サージ吸収回路311と、スイッチ部312とから構成される。つまり、このマルチプレクサ31は、入力側にサージ吸収回路311を内蔵したものである。具体的には、それぞれの温度センサ22がそれぞれのサージ吸収回路311の入力側に接続されている。そして、サージ吸収回路311の出力側がそれぞれのスイッチ部312の入力側に接続されている。そして、全てのスイッチ部312の出力側がドライブ回路12に接続されている。
The
サージ吸収回路(サージ吸収回路部)311は、第1実施例におけるサージ吸収回路14と同様に、複数のダイオードにより構成されている。このように構成することにより、電流の流れる方向を制限して、サージ電圧がマイクロコンピュータ18側に印加されるのを防止している。
The surge absorption circuit (surge absorption circuit section) 311 is composed of a plurality of diodes, like the
スイッチ部312の各スイッチは、マイクロコンピュータ18から出力される駆動指令信号に基づきON・OFF駆動する。スイッチ部312の各スイッチは、何れか1つのスイッチが選択的にON駆動する。なお、本実施例においては、マイクロコンピュータ18から出力される駆動指令信号は、ON駆動するスイッチを順次切り替えている。そして、フィルタ回路13の出力側がA/D回路15の入力側に接続されている。
Each switch of the
このように構成することにより、さらに低コスト化を図ることができる。つまり、サージ吸収回路311をマルチプレクサ31に内蔵したものを用いることにより、第1実施例の電池制御装置に対してサージ吸収回路を構成するダイオードの実装・検査コストを削減することができる。なお、第1実施例の電池制御装置におけるマルチプレクサ11に比べて第2実施例の電池制御装置におけるマルチプレクサ31はコスト高であるが、部品コスト及び実装・検査コストなどを総合的に考慮すると低コスト化を図ることができる。
With this configuration, the cost can be further reduced. That is, by using the
1,5,6:電池制御装置、 2:組電池、 3:ハイブリッド制御装置、 4:制御装置用電池、 11,31:マルチプレクサ、 12:ドライブ回路、 13:フィルタ回路、 14,311:サージ吸収回路 1, 5, 6: battery control device, 2: assembled battery, 3: hybrid control device, 4: control device battery, 11, 31: multiplexer, 12: drive circuit, 13: filter circuit, 14, 311: surge absorption circuit
Claims (6)
一端側が前記温度センサに接続され前記温度センサにドライブ電圧を印加するドライブ回路部と、
前記ドライブ回路部の他端側に接続されノイズを除去するフィルタ回路部と、
前記ドライブ回路部及び前記フィルタ回路部を介して前記温度センサに接続され前記温度センサから入力された温度信号に基づき前記組電池を制御するマイクロコンピュータと、
を備えた電池制御装置において、
さらに、入力側が複数の前記温度センサ側に切替可能に接続され出力側が前記ドライブ回路部及び前記フィルタ回路部のうち少なくとも何れか一方を介して前記マイクロコンピュータに接続されたマルチプレクサを備えたことを特徴とする電池制御装置。 A plurality of temperature sensors for detecting the temperature of the assembled battery configured by connecting a plurality of battery modules in series;
A drive circuit section having one end connected to the temperature sensor and applying a drive voltage to the temperature sensor;
A filter circuit unit connected to the other end of the drive circuit unit for removing noise;
A microcomputer connected to the temperature sensor via the drive circuit unit and the filter circuit unit and controlling the assembled battery based on a temperature signal input from the temperature sensor;
In a battery control device comprising:
And a multiplexer connected to the microcomputer via at least one of the drive circuit unit and the filter circuit unit on the input side, the input side being switchably connected to the plurality of temperature sensors. A battery control device.
一端側が前記温度センサに接続され前記温度センサにドライブ電圧を印加するドライブ回路部と、
前記ドライブ回路部の他端側に接続されノイズを除去するフィルタ回路部と、
前記ドライブ回路部及び前記フィルタ回路部を介して前記温度センサに接続され前記温度センサから入力された温度信号に基づき前記組電池を制御するマイクロコンピュータと、
を備えた電池制御装置において、
さらに、入力側が前記ドライブ回路部及び前記フィルタ回路部のうち少なくとも何れか一方を介して複数の前記温度センサ側に切替可能に接続され出力側が前記マイクロコンピュータ側に接続されたマルチプレクサと、
前記マルチプレクサの出力側と前記マイクロコンピュータとの間に配設されサージ電圧を吸収するサージ吸収回路部と、
を備えたことを特徴とする電池制御装置。 A plurality of temperature sensors for detecting the temperature of the assembled battery configured by connecting a plurality of battery modules in series;
A drive circuit section having one end connected to the temperature sensor and applying a drive voltage to the temperature sensor;
A filter circuit unit connected to the other end of the drive circuit unit for removing noise;
A microcomputer connected to the temperature sensor via the drive circuit unit and the filter circuit unit and controlling the assembled battery based on a temperature signal input from the temperature sensor;
In a battery control device comprising:
Furthermore, a multiplexer in which an input side is switchably connected to a plurality of the temperature sensor sides via at least one of the drive circuit unit and the filter circuit unit, and an output side is connected to the microcomputer side,
A surge absorbing circuit portion that is disposed between the output side of the multiplexer and the microcomputer and absorbs a surge voltage;
A battery control device comprising:
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