JP2007010588A - Electric power source unit for vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車両用の電源装置に関し、とくに電池を複数の電池ブロックで構成して、過放電状態の電池ブロックを検出する判別装置を備える電源装置に関する。 The present invention relates to a power supply device for a vehicle, and more particularly, to a power supply device including a determination device configured to detect a battery block in an overdischarge state by configuring a battery with a plurality of battery blocks.
車両用の電源装置は、多数の素電池を直列に接続して出力電圧を高くしている。車両を駆動するモーターへの出力を大きくするためである。この電源装置は、電池を複数のブロックに分離し、ブロック単位で電池の状態を検出しながら、すなわち過充電や過放電を防止するように充放電をコントロールしている。電池の過充電や過放電が電池を著しく劣化させて、寿命を短くするからである。電源装置は、たとえば、5〜6個の素電池を直列に接続して電池モジュールとし、さらに複数の電池モジュールを直列に接続して、出力電圧を200〜300Vと高くしている。この電源装置は、ひとつの電池モジュールをひとつのブロックとして、電池の過放電や過充電を検出して、充放電をコントロールしている。 The power supply device for a vehicle increases the output voltage by connecting a large number of unit cells in series. This is to increase the output to the motor that drives the vehicle. This power supply device separates the battery into a plurality of blocks, and controls charging / discharging so as to prevent overcharging and overdischarging while detecting the state of the battery in units of blocks. This is because battery overcharge and overdischarge significantly deteriorate the battery and shorten the life. In the power supply device, for example, 5 to 6 unit cells are connected in series to form a battery module, and a plurality of battery modules are connected in series to increase the output voltage to 200 to 300V. This power supply device controls overcharge / discharge by detecting overdischarge and overcharge of a battery with one battery module as one block.
ところで、電池の過放電を防止するために、単位時間(dt)における電池電圧の低下量(dV/dt)を検出する技術は開発されている(特許文献1参照)。特許文献1の公報に記載される警告装置は、鉛蓄電池の端子電圧を検出する電圧検出手段と、この検出値を採り込んで、その検出値の単位時間当たりの変化を順次算出してゆく演算手段と、その演算値を基準値と比較する比較手段と、演算手段による演算値が基準値以上となった時点で警告を発生する警告手段を備えている。この警報装置は、電池電圧の低下量を検出して過放電を防止する。ただ、この装置は、電池全体の電圧を検出するので、電池を複数のブロックに分割し、各々の電池の過放電を検出することはできない。このため、多数の素電池を直列に接続している車両用の電源装置においては、特定の電池の過放電を検出できない。
By the way, in order to prevent overdischarge of the battery, a technique for detecting a decrease amount (dV / dt) of the battery voltage per unit time (dt) has been developed (see Patent Document 1). The warning device described in the gazette of
電池を複数のブロックで構成し、特定の電池ブロックの異常を検出する装置も開発されている(特許文献2及び3参照)。特許文献2の公報に記載されるバッテリ制御装置は、不具合電池検出手段を備える。不都合検出手段は、異常電池検出後において、過充電時に内部抵抗が大きい電池、すなわち過充電時に通常電池の電圧変化量との電圧変化量の差が、電池特性から求めた定数よりも大きい場合に、リーク不具合電池であると判定する。また、過充電時に内部抵抗が大きくならない電池を微小短絡電池と判定する。その理由は、リーク不具合電池では、内部抵抗が上昇しているため、充電時は電池電圧が大きくなり、放電時は電池電圧が小さくなり、また、微小短絡電池では、容量減少のため放電時に電池電圧が小さくなるが、充電時は大きくならないためである。
An apparatus has been developed in which a battery is composed of a plurality of blocks and an abnormality of a specific battery block is detected (see
さらに、特許文献3の公報には、複数の素電池を並列に接続した並列ブロックを複数ブロック直列に接続した組電池の異常診断装置が記載される。この装置は、組電池の各並列ブロックの電圧を検出する電圧検出手段と、組電池の所定容量の放電または充電前後の各並列ブロックの電圧変化量に基づいて、各並列ブロック内の並列接続セルの異常を判定する異常判定手段とを備える。
特許文献1ないし3の公報には、電池の電圧変化量(dV/dt)を検出して異常を判定する技術が記載される。さらに、複数の電池ブロックからなる電池は、各々の電池ブロックの電圧変化を、各々の電池ブロックの平均電圧の変化に比較して、過放電ブロックをより確実に検出できる。しかしながら、平均電圧を基準として、電圧変化量から電池ブロックの過放電を検出する装置においても、電池ブロックの過放電を確実に検出するのは極めて難しい。電圧変化量(dV/dt)が小さい状態で、電池ブロックの過放電を検出する必要があるからである。
また、電池ブロックの過放電は、全ての電池ブロックの平均電圧と、各々の電池ブロックの電圧との電圧偏差から判定することもできる。しかしながら、この装置も、電池ブロックの過放電を確実に判定するのは難しい。以下、その理由を図1に基づいて詳述する。この図は、放電される各電池ブロックの電圧変化を示すグラフである。このグラフは、過放電ブロックの電圧変化を鎖線Aで示し、正常に電池ブロックの電圧変化を実線で示し、さらに、全ての電池ブロックの平均電圧の変化を太線で示している。このグラフにおいて、一点鎖線Bは、電池ブロックの平均電圧と過放電ブロックの電圧との差電圧、すなわち電圧偏差(=電圧差)を示している。このグラフに示す電池ブロックは、過放電ブロックの電圧偏差がわずかに0.1Vにしかならない。すなわち、0.1Vの電圧偏差から、電池ブロックの過放電を検出する必要がある。このように、極めて小さい電圧偏差から過放電を検出すると、過放電の正確な判定が難しく、また、判定回路を構成する部品精度を極めて高くする必要があって、製造コストが高くなる欠点がある。 Further, overdischarge of the battery block can be determined from a voltage deviation between the average voltage of all the battery blocks and the voltage of each battery block. However, this device is also difficult to reliably determine overdischarge of the battery block. Hereinafter, the reason will be described in detail with reference to FIG. This figure is a graph showing the voltage change of each battery block to be discharged. In this graph, the voltage change of the overdischarge block is indicated by a chain line A, the voltage change of the battery block is normally indicated by a solid line, and the change of the average voltage of all the battery blocks is indicated by a bold line. In this graph, an alternate long and short dash line B indicates a difference voltage between the average voltage of the battery block and the voltage of the overdischarge block, that is, a voltage deviation (= voltage difference). In the battery block shown in this graph, the voltage deviation of the overdischarge block is only 0.1V. That is, it is necessary to detect overdischarge of the battery block from a voltage deviation of 0.1V. As described above, when overdischarge is detected from a very small voltage deviation, it is difficult to accurately determine overdischarge, and it is necessary to increase the accuracy of parts constituting the determination circuit, resulting in high manufacturing costs. .
本発明は、このような欠点を解決することを目的に開発されたものである。本発明の重要な目的は、過放電ブロックを検出する部品精度を高くすることなく、電池ブロックの過放電を確実に高い精度で検出して、電池ブロックの過放電を有効に防止して、電池の寿命を長くできる車両用の電源装置を提供することにある。 The present invention has been developed for the purpose of solving such drawbacks. An important object of the present invention is to reliably detect battery block overdischarge with high accuracy without increasing the accuracy of parts for detecting the overdischarge block, and effectively prevent overdischarge of the battery block. An object of the present invention is to provide a power supply device for a vehicle that can extend the service life of the vehicle.
本発明の車両用の電源装置は、前述の目的を達成するために以下の構成を備える。電源装置は、複数の電池ブロックからなる電池1と、過放電状態にある電池ブロックを検出する判別装置2とを備える。判別装置2は、各々の電池ブロックの電圧を検出する電圧検出回路4と、この電圧検出回路4で検出された各々の電池ブロックの電圧から、過放電状態にある電池ブロックを検出する過放電判定回路4とを備える。
The vehicle power supply device of the present invention has the following configuration in order to achieve the above-described object. The power supply device includes a
過放電判定回路4は、全電池ブロックの単位時間における基準電圧変化量(dV/dt)を検出すると共に、各々の電池ブロックの特定時間におけるモジュール電圧変化量(dVn/dt)を検出し、基準電圧変化量(dV/dt)とモジュール電圧変化量(dVn/dt)の差を積分して、電圧変化積分値(Σ{dV/dt−dVn/dt})を演算し、この電圧変化積分値(Σ{dV/dt−dVn/dt})から電池ブロックの過放電を判定する。
The
本発明の請求項2の電源装置は、過放電判定回路4が、全電池ブロックの基準電圧変化量(dV/dt)として、全電池ブロックの電圧の平均値の単位時間における平均電圧変化量(dVave/dt)を演算する。この電源装置は、電池ブロックの過放電電池ブロックを間違いなく検出できる。
In the power supply device according to
本発明の請求項3の電源装置は、過放電判定回路4が、全電池ブロックの基準電圧変化量(dV/dt)として、全電池ブロックの電圧の最高値の単位時間における最高電圧変化量(dVmax/dt)を演算する。この電源装置は、電池ブロックの電圧変化積分値(Σ{dV/dt−dVn/dt})が大きくなるので、電池ブロックの過放電を速やかに検出できる。
In the power supply device according to
さらに、本発明の請求項4の電源装置は、過放電判定回路4が、全電池ブロックの基準電圧変化量(dV/dt)として、全電池ブロックの電圧の最高値と最低値の間にある中間電圧の単位時間における中間電圧変化量(dVmed/dt)を演算する。
Furthermore, in the power supply device according to
本発明の請求項5の電源装置は、過放電判定回路4が、電圧変化積分値(Σ{dV/dt−dVn/dt})をしきい値に複数回比較して、電池ブロックの過放電を判定する。この電源装置は、誤検出を防止しながら、電池ブロックの過放電を検出できる。
In the power supply device according to
本発明の請求項6の電源装置は、過放電判定回路4が、電圧変化積分値(Σ{dV/dt−dVn/dt})を、充電状態と放電状態で異なるしきい値に比較して、電池ブロックの過放電を判定する。この電源装置は、電池を充電し、あるいは放電する両方の状態で、過放電される電池ブロックを判別できる。
In the power supply device according to
本発明の請求項7の電源装置は、判別装置が、充電状態で電圧が上昇し、または放電状態で電圧が低下する電池ブロックに限って、電圧変化積分値をしきい値に比較するので、故障した電池ブロックを識別して、正常に動作する電池ブロックの過放電を検出できる。
In the power supply device according to
さらに、本発明の請求項8の電源装置は、判別装置が電池モジュールの温度を検出する温度検出回路6を備え、過放電判定回路4は、電池モジュールの温度によって変化するしきい値を記憶しており、演算される電圧変化積分値(Σ{dV/dt−dVn/dt})をしきい値に比較して電池ブロックの過放電を検出する。この電源装置は、温度が変化する電池ブロックの過放電をより正確に判別できる。
Furthermore, the power supply device according to
本発明の電源装置は、電池ブロックの過放電を確実に高い精度で検出できる特徴がある。それは、本発明の電源装置に装備される判別装置が、各々の電池ブロックの電圧を電圧検出回路で検出し、検出された各々の電池ブロックの電圧から、全電池ブロックの単位時間における基準電圧変化量(dV/dt)と、各々の電池ブロックの特定時間におけるモジュール電圧変化量(dVn/dt)を検出し、基準電圧変化量とモジュール電圧変化量の差を積分して、電圧変化積分値(Σ{dV/dt−dVn/dt})を演算し、この電圧変化積分値(Σ{dV/dt−dVn/dt})から電池ブロックの過放電を判定するからである。 The power supply device of the present invention has a feature that can reliably detect overdischarge of the battery block with high accuracy. The determination device equipped in the power supply device of the present invention detects the voltage of each battery block by the voltage detection circuit, and the reference voltage change in the unit time of all the battery blocks from the detected voltage of each battery block. The amount (dV / dt) and the module voltage change amount (dVn / dt) at a specific time of each battery block are detected, the difference between the reference voltage change amount and the module voltage change amount is integrated, and the voltage change integrated value ( This is because Σ {dV / dt−dVn / dt}) is calculated, and overdischarge of the battery block is determined from this voltage change integral value (Σ {dV / dt−dVn / dt}).
本発明の電源装置が、電池ブロックの過放電を正確に検出できることは、図1と図4から明白となる。図1の一点鎖線Bは、過放電電池モジュールの電圧と、全電池モジュールの平均電圧(dVave)との電圧偏差を示す。この図から明らかなように、電池モジュールと全電池モジュールとの電圧偏差は小さく、この電圧偏差から電池モジュールの過放電を正確に判別するのは難しい。本発明の電源装置は、図4の一点鎖線Cで示す電圧変化積分値(Σ{dV/dt−dVn/dt})から電池ブロックにある電池モジュールの過放電を判別する。電圧変化積分値(Σ{dV/dt−dVn/dt})は、基準電圧変化量(dV/dt)とモジュール電圧変化量(dVn/dt)と差を時間で積分した値である。過放電される電池モジュールの電圧変化積分値(Σ{dV/dt−dVn/dt})は、図の一点鎖線Cで示すように、時間が経過するにしたがって次第に大きくなり、たとえば、2.4msec後の電圧変化積分値(Σ{dV/dt−dVn/dt})は、図1の一点鎖線Bで示す電圧偏差の2倍にも大きくなる。 It is apparent from FIGS. 1 and 4 that the power supply device of the present invention can accurately detect overdischarge of the battery block. 1 indicates a voltage deviation between the voltage of the overdischarge battery module and the average voltage (dVave) of all the battery modules. As is clear from this figure, the voltage deviation between the battery modules and all the battery modules is small, and it is difficult to accurately determine overdischarge of the battery module from this voltage deviation. The power supply apparatus of the present invention determines overdischarge of the battery module in the battery block from the voltage change integral value (Σ {dV / dt−dVn / dt}) indicated by the one-dot chain line C in FIG. The voltage change integral value (Σ {dV / dt−dVn / dt}) is a value obtained by integrating the difference between the reference voltage change amount (dV / dt) and the module voltage change amount (dVn / dt) with time. The voltage change integral value (Σ {dV / dt−dVn / dt}) of the overdischarged battery module gradually increases as time passes, as shown by a dashed line C in the figure, for example, 2.4 msec. The subsequent voltage change integral value (Σ {dV / dt−dVn / dt}) is twice as large as the voltage deviation indicated by the one-dot chain line B in FIG.
本発明の電源装置は、以上のように、過放電される電池ブロックで大きくなる電圧変化積分値から、電池ブロックの過放電を判別するので、確実に正確に、しかも判別装置を構成する部品精度を高くすることなく検出できる特徴が実現される。また、電池ブロックの過放電を正確に、しかも速やかに検出できるので、電池の過放電を有効に防止しながら充放電して、電池の寿命を長くできる特徴を実現する。 As described above, the power supply device of the present invention discriminates overdischarge of the battery block from the voltage change integral value that becomes large in the overdischarged battery block, so that the component accuracy that constitutes the discrimination device reliably and accurately A feature that can be detected without increasing the value is realized. In addition, since overdischarge of the battery block can be detected accurately and promptly, the battery can be charged and discharged while effectively preventing overdischarge of the battery, thereby realizing a feature that can extend the life of the battery.
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するための車両用の電源装置を例示するものであって、本発明は電源装置を以下のものに特定しない。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. However, the following embodiment exemplifies a power supply device for a vehicle for embodying the technical idea of the present invention, and the present invention does not specify the power supply device as follows.
さらに、この明細書は、特許請求の範囲を理解しやすいように、実施例に示される部材に対応する番号を、「特許請求の範囲」および「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付記している。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。 Further, in this specification, in order to facilitate understanding of the scope of claims, numbers corresponding to the members shown in the examples are indicated in the “claims” and “means for solving problems” sections. It is added to the members. However, the members shown in the claims are not limited to the members in the embodiments.
図2の車両用の電源装置は、複数の電池ブロックM1、M2、・・・Mnからなる走行用の電池1と、電池ブロックの過放電を検出する判別装置2とを備える。判別装置2は、電池の電圧を電池ブロックM1、M2、・・・Mnの単位で検出する電圧検出回路3と、この電圧検出回路3で検出された各々の電池モジュールの電圧、すなわち電池ブロックの電圧から過放電状態の電池ブロックを検出する過放電判定回路4と、過放電判定回路4が特定の電池ブロックを過放電と判定すると、このことを、走行用の電池1の充放電を制御する電池電子制御装置(図示せず)に出力するインターフェース回路5とを備える。
2 includes a traveling
さらに、この電源装置の判別装置2は、電池モジュールの温度を検出する温度検出回路6と、充放電の電流を検出する電流検出回路7とを備える。過放電判定回路4は、温度検出回路6から入力される電池モジュールの温度信号と、電流検出回路7から入力される電池モジュールの充放電電流から、電池の充放電できる最大電流を演算し、演算された最大電流をインターフェース回路5を介して車両の電池制御装置に出力する。
Furthermore, the
走行用の電池1は、複数の素電池を直列に接続して電池モジュールとし、複数の電池モジュールを直列に接続して出力電圧を高くしている。電源装置は、ひとつの電池モジュールをひとつの電池ブロックとし、あるいは、直列に接着している複数の電池モジュールをひとつの電池ブロックとして、電圧検出回路3で電圧を検出する。ひとつの電池モジュールをひとつの電池ブロックとする電源装置は、電池モジュールを電池ブロックとするので、電池ブロックの電圧は電池モジュールの電圧となる。したがって、この電源装置は、電池モジュールと電池ブロックとが同義語となる。以下、電池ブロックを電池モジュールとする実施例を詳述する。
In the
走行用の電池1は、50個の電池モジュールを直列に接続している。ただし、走行用の電池は、50個より少なく、あるいは50個よりも多くの電池モジュールを直列に接続することもできる。ひとつの電池モジュールをひとつの電池ブロックとする電源装置は、各々の電池モジュールの電圧を判別装置2の電圧検出回路3で検出する。各々の電池モジュールは、5個のニッケル水素電池を直列に接続している。この電池モジュールを50個直列に接続する走行用の電池1は、全体で250個のニッケル水素電池を直列に接続して、出力電圧を300Vとする。電池モジュールは、必ずしも5個の電池を直列に接続するものではなく、たとえば、4個以下、あるいは6個以上の二次電池を直列に接続することもできる。さらに、電池モジュールは、1個の二次電池であっても良い。また、二次電池にはリチウムイオン二次電池やニッケルカドミウム電池など、充電できる他の全ての電池を使用できる。
The
判別装置2は、各々の電池モジュールの電圧を検出する電圧検出回路3と、この電圧検出回路3で検出した電圧から、電池モジュールの過放電、いいかえると電池ブロックの過放電を判定する過放電判定回路4を備える。判別装置2が、電池ブロックの過放電を判定する状態を、図3と図4に基づいて説明する。図3は各々の電池モジュールの電圧が放電されるにしたがって低下する状態を示すグラフである。この図は、全電池モジュールの平均電圧(Vave)と、過放電となる検査対称電池モジュールの電圧変化を右の図に示している。この図に示すように、過放電となる検査対称電池モジュールは、放電されるにしたがって電圧が急激に低下する。
The discriminating
図3と図4で示すように、各々の電池モジュールの電圧を検出するために、判別装置2の電圧検出回路3は、一定のサンプリング周期で、各々の電池モジュールの電圧を検出する。電圧検出回路3は、入力側に設けたマルチプレクサを切り換えて、各々の電池モジュールの電圧を順番に検出する。順番に電池モジュールの電圧を検出するサンプリング周期は、たとえば1msec〜100msecとする。電圧検出回路3で検出される電池モジュールの電圧は、過放電判定回路4に入力される。電池モジュールの電圧は、電圧検出回路3に内蔵されるA/Dコンバータ(図示せず)でデジタル信号に変換されて過放電判定回路4に入力される。過放電判定回路4は、入力される各々の電池モジュールの電圧の変化から、全電池ブロックの単位時間における基準電圧変化量(dV/dt)を検出する。
As shown in FIGS. 3 and 4, in order to detect the voltage of each battery module, the
基準電圧変化量(dV/dt)は、好ましくは、全電池ブロックの電圧の平均値の単位時間における平均電圧変化量(dVave/dt)である。ただ、基準電圧変化量(dV/dt)は、全電池ブロックの電圧の最高値の単位時間における最高電圧変化量(dVmax/dt)とすることもできる。さらに、基準電圧変化量(dV/dt)は、全電池ブロックの電圧の最高値と最低値の間にある中間電圧の単位時間における中間電圧変化量(dVmed/dt)とすることもできる。中間電圧変化量(dVmed/dt)は、たとえば平均電圧変化量(dVave/dt)に特定の係数を掛けて演算され、あるいは平均電圧変化量(dVave/dt)と最高電圧変化量(dVmax/dt)を加算平均して演算され、あるいはまた、最高電圧変化量(dVmax/dt)に1以下の係数を掛けて演算される。 The reference voltage change amount (dV / dt) is preferably an average voltage change amount (dVave / dt) in a unit time of an average value of voltages of all battery blocks. However, the reference voltage change amount (dV / dt) may be the maximum voltage change amount (dVmax / dt) per unit time of the maximum value of the voltage of all the battery blocks. Further, the reference voltage change amount (dV / dt) may be an intermediate voltage change amount (dVmed / dt) in a unit time of an intermediate voltage between the highest value and the lowest value of the voltages of all the battery blocks. The intermediate voltage change amount (dVmed / dt) is calculated, for example, by multiplying the average voltage change amount (dVave / dt) by a specific coefficient, or the average voltage change amount (dVave / dt) and the maximum voltage change amount (dVmax / dt). ) Are averaged, or alternatively, the maximum voltage change amount (dVmax / dt) is multiplied by a coefficient of 1 or less.
判別装置2の過放電判定回路4は、さらに各々の電池モジュールの単位時間における変化量であるモジュール電圧変化量(dVn/dt)を検出する。また、過放電判定回路4は、基準電圧変化量(dV/dt)とモジュール電圧変化量(dVn/dt)の差を積分して、電圧変化積分値(Σ{dV/dt−dVn/dt})を検出する。
The
基準電圧変化量(dV/dt)を平均電圧変化量(dVave/dt)とする装置は、平均電圧変化量(dVave/dt)とモジュール電圧変化量(dVn/dt)の差を積分して、電圧変化積分値(Σ{dVave/dt−dVn/dt})を検出する。基準電圧変化量(dV/dt)を最高電圧変化量(dVmax/dt)とする装置は、最高電圧変化量(dVmax/dt)とモジュール電圧変化量(dVn/dt)の差を積分して、電圧変化積分値(Σ{dVmax/dt−dVn/dt})を検出する。 An apparatus that uses the reference voltage change amount (dV / dt) as the average voltage change amount (dVave / dt) integrates the difference between the average voltage change amount (dVave / dt) and the module voltage change amount (dVn / dt), A voltage change integral value (Σ {dVave / dt−dVn / dt}) is detected. An apparatus that uses the reference voltage change amount (dV / dt) as the maximum voltage change amount (dVmax / dt) integrates the difference between the maximum voltage change amount (dVmax / dt) and the module voltage change amount (dVn / dt), A voltage change integral value (Σ {dVmax / dt−dVn / dt}) is detected.
過放電判定回路4は、演算された電圧変化積分値(Σ{dV/dt−dVn/dt})を、あらかじめメモリ(図示せず)に記憶しているしきい値に比較し、電圧変化積分値(Σ{dV/dt−dVn/dt})がしきい値よりも大きい電池モジュールを過放電と判定する。
The
判別装置2が電池モジュールの過放電を判定するフローチャートを、図5ないし図10に示す。
判別装置2は、図5のフローチャートで示すようにして、以下のステップで電池モジュールの過放電を判定する。
[n=1のステップ]
電圧検出回路3が所定のサンプリング周期で電池モジュールの電圧(V1〜Vn)を検出する。
[n=2のステップ]
過放電判定回路4は、検出された各々の電池モジュールから、全ての電池モジュールの平均電圧(Vave)を検出する。
[n=3、4のステップ]
過放電判定回路4は、単位時間に電池モジュールの平均電圧が変化する平均電圧変化量(dVave/dt)を基準電圧変化量(dV/dt)として、検出、演算する。
各電池モジュール電圧Vnの時間変化量(dVn/dt)を、検出、演算する。
[n=5、6のステップ]
各電池モジュール別に、検出された基準電圧変化量(dV/dt)である平均電圧変化量(dVave/dt)から、電池モジュール電圧Vnの時間変化量(dVn/dt)をひく。そして、この差の値が、しきい値1に比較され、しきい値1以下であると判定される電池モジュールは、各電池モジュール間のバラツキ程度、あるいは、測定誤差程度の変化量として過放電でないと判定されて、n=1のステップにループする。n=6にて、過放電でないことより、差の積分値(=加算値)をゼロとする。しきい値1は、過放電判定回路4のメモリにあらかじめ記憶されている。
[n=7のステップ]
過放電判定回路4は、基準電圧変化量(dV/dt)の平均電圧変化量(dVave/dt)がしきい値1よりも小さくない、いいかえると大きい(過放電直前状態とみなす)と判定される電池モジュールの電圧変化積分値(Σ{dVave/dt−dVn/dt})を演算する。
[n=8のステップ]
過放電判定回路4は、電圧変化積分値(Σ{dVave/dt−dVn/dt})をしきい値2に比較する。しきい値2は過放電判定回路4のメモリに記憶されている。
[n=9〜11のステップ]
過放電判定回路4は、電圧変化積分値(Σ{dVave/dt−dVn/dt})がしきい値2よりも大きいと判定する電池モジュールを過放電と判定する。電池モジュールが過放電と判定されると、この情報はインターフェース回路5を介して車両の電池制御装置に伝送される。n=1に戻る。
電圧変化積分値(Σ{dVave/dt−dVn/dt})がしきい値2より大きくないと判定される電池モジュールは、過放電でないと判定される。n=1に戻る。
Flow charts for determining the overdischarge of the battery module by the
As shown in the flowchart of FIG. 5, the
[Step of n = 1]
The
[Step of n = 2]
The
[Steps n = 3, 4]
The
A time change amount (dVn / dt) of each battery module voltage Vn is detected and calculated.
[Steps n = 5, 6]
For each battery module, the time change amount (dVn / dt) of the battery module voltage Vn is subtracted from the average voltage change amount (dVave / dt), which is the detected reference voltage change amount (dV / dt). The battery module in which the difference value is compared with the
[Step n = 7]
The
[Step n = 8]
The
[Steps n = 9 to 11]
The
The battery module determined that the voltage change integral value (Σ {dVave / dt−dVn / dt}) is not larger than the
以上の判別装置2は、基準電圧変化量(dV/dt)を平均電圧変化量(dVave/dt)として、電池モジュールの過放電を判定する。判別装置2は、基準電圧変化量(dV/dt)を最高電圧変化量(dVmax/dt)として、電池モジュールの過放電を検出することができる。この判別装置2は、図6のフローチャートで示すようにして、以下のステップで電池モジュールの過放電を判定する。
[n=1のステップ]
電圧検出回路3が所定のサンプリング周期で電池モジュールの電圧(V1〜Vn)を検出する。
[n=2のステップ]
過放電判定回路4は、検出された各々の電池モジュールから、全ての電池モジュールの最高電圧(Vmax)を検出する。
[n=3、4のステップ]
過放電判定回路4は、単位時間に電池モジュールの平均電圧が変化する最高電圧変化量(dVmax/dt)を基準電圧変化量(dV/dt)として、検出、演算する。
各電池モジュール電圧Vnの時間変化量(dVn/dt)を、検出、演算する。
[n=5、6のステップ]
各電池モジュール別に、検出された基準電圧変化量(dV/dt)である最高電圧変化量(dVmax/dt)から、電池モジュール電圧Vnの時間変化量(dVn/dt)をひく。そして、この差の値が、しきい値3に比較され、しきい値3以下であると判定される電池モジュールは、各電池モジュール間のバラツキ程度、あるいは、測定誤差程度の変化量として過放電でないと判定されて、n=1のステップにループする。n=6にて、過放電でないことより、差の積分値(=加算値)をゼロとする。しきい値3は、過放電判定回路4のメモリにあらかじめ記憶されている。
[n=7のステップ]
過放電判定回路4は、基準電圧変化量(dV/dt)の最高電圧変化量(dVmax/dt)がしきい値3よりも小さくない、いいかえると大きい(過放電直前状態とみなす)と判定される電池モジュールの電圧変化積分値(Σ{dVmax/dt−dVn/dt})を演算する。
[n=8のステップ]
過放電判定回路4は、電圧変化積分値(Σ{dVmax/dt−dVn/dt})をしきい値4に比較する。しきい値4は過放電判定回路4のメモリに記憶されている。
[n=9〜11のステップ]
過放電判定回路4は、電圧変化積分値(Σ{dVmax/dt−dVn/dt})がしきい値4よりも大きいと判定する電池モジュールを過放電と判定する。電池モジュールが過放電と判定されると、この情報はインターフェース回路5を介して車両の電池制御装置に伝送される。n=1に戻る。
電圧変化積分値(Σ{dVmax/dt−dVn/dt})がしきい値4より大きくないと判定される電池モジュールは、過放電でないと判定される。n=1に戻る。
The
[Step of n = 1]
The
[Step of n = 2]
The
[Steps n = 3, 4]
The
A time change amount (dVn / dt) of each battery module voltage Vn is detected and calculated.
[Steps n = 5, 6]
For each battery module, the time variation (dVn / dt) of the battery module voltage Vn is subtracted from the maximum voltage variation (dVmax / dt), which is the detected reference voltage variation (dV / dt). The battery module in which the difference value is compared with the
[Step n = 7]
The
[Step n = 8]
The
[Steps n = 9 to 11]
The
The battery module determined that the voltage change integral value (Σ {dVmax / dt−dVn / dt}) is not larger than the
判別装置2は、図7に示すように、図5または図6のn=8のステップにおいて、演算された電圧変化積分値(Σ{dV/dt−dVn/dt})を複数回しきい値5に比較して、電池モジュールの過放電を判別することもできる。この判別装置2は、図7のフローチャートに示すように、図5または図6のn=8のステップに続いて、電圧変化積分値(Σ{dV/dt−dVn/dt})を3回しきい値5に比較するn=8’のステップで電池モジュールの過放電を判定する。この判別装置2は、より確実に電池モジュールの過放電を検出できる。
As shown in FIG. 7, the
判別装置2は、図8のフローチャートで示すように、電池モジュールの充電と放電を識別し、充電と放電とで別々の電圧変化積分値(Σ{dV/dt−dVn/dt})を演算して、電池モジュールの過放電を判定することもできる。このフローチャートは、以下のステップで電池モジュールの過放電を判定する。
As shown in the flowchart of FIG. 8, the discriminating
[n=1〜7のステップ]
このステップは、図5または図6と同じとする。
[n=8のステップ]
このステップで、電池モジュールの充電と放電を判別する。電池モジュールの充電と放電は、充電電流が流れているか、あるいは放電電流が流れているかで判別できる。
[n=9、10のステップ]
電池モジュールが充電されていると、電圧変化積分値(Σ{dVmax/dt−dVn/dt})をしきい値6に比較し、電池モジュールが放電している電圧変化積分値(Σ{dVmax/dt−dVn/dt})をしきい値7に比較する。しきい値6は、充電している電池モジュールの過放電を判別する値として、またしきい値7は放電している電池モジュールの過放電を判別する値として、過放電判定回路4のメモリにあらかじめ記憶させている。
[n=11〜13のステップ]
過放電判定回路4は、充電している電池モジュールの電圧変化積分値(Σ{dVmax/dt−dVn/dt})がしきい値6よりも大きいと電池モジュールを過放電と判定する。電池モジュールが過放電と判定されると、この情報はインターフェース回路5を介して車両の電池制御装置に伝送される。
また、過放電判定回路4は、放電している電池モジュールの電圧変化積分値(Σ{dVmax/dt−dVn/dt})がしきい値7よりも大きいと電池モジュールを過放電と判定して、インターフェース回路5を介して車両の電池制御装置に伝送される。
過放電判定回路4は、充電している電池モジュールの電圧変化積分値(Σ{dVmax/dt−dVn/dt})がしきい値6よりも大きくなく、または放電している電池モジュールの電圧変化積分値(Σ{dVmax/dt−dVn/dt})がしきい値7よりも大きくないと、過放電でないと判定される。
[Steps n = 1-7]
This step is the same as in FIG. 5 or FIG.
[Step n = 8]
In this step, charging and discharging of the battery module are determined. The charging and discharging of the battery module can be determined based on whether a charging current is flowing or a discharging current is flowing.
[N = 9, 10 steps]
When the battery module is charged, the voltage change integral value (Σ {dVmax / dt−dVn / dt}) is compared with the
[Steps n = 11-13]
The
The
The
以上の判別装置2は、基準電圧変化量(dV/dt)を最高電圧変化量(dVmax/dt)として、電池モジュールの過放電を判別するが、基準電圧変化量(dV/dt)を平均電圧変化量(dVave/dt)として電池モジュールの過放電を判別することもできる。
The
図9のフローチャートは、判別装置2の過放電判定回路4が、充電状態で電圧が上昇し、または放電状態で電圧が低下する電池ブロックに限って、電圧変化積分値をしきい値に比較して電池モジュールの過放電を判別する。このフローチャートによると、充電しているにもかかわらず、電圧が低下する電池モジュール、あるいは放電しているにもかかわらず、電圧が上昇する電池モジュールを異常な電池モジュールとして過放電の判別対称から外す。この判別装置は、各々の電池モジュールの電圧を検出し、さらに電池モジュールの充放電を識別し、充電している電池モジュールの電圧が上昇するか、あるいは放電している電池モジュールの電圧が低下するかを判別した後、電池モジュールの過放電を判別を開始する。
In the flowchart of FIG. 9, the
図10のフローチャートは、電池モジュールの温度によって、電圧変化積分値(Σ{dV/dt−dVn/dt})を比較するしきい値を変化させる。この判別装置は、以下のフローチャートで電池モジュールの過放電を検出する。
[n=1〜7のステップ]
このステップは、図5または図6と同じとする。
[n=8のステップ]
このステップで、過放電判定回路4は、電池モジュールからしきい値8を求める。過放電判定回路4は、温度からしきい値8を特定する関数をメモリに記憶しており、あるいは温度からしきい値8を特定するテーブルを記憶している。
[n=9のステップ]
過放電判定回路4は、電圧変化積分値(Σ{dVmax/dt−dVn/dt})をしきい値8に比較する。
[n=10〜12のステップ]
過放電判定回路4は、電池モジュールの電圧変化積分値(Σ{dVmax/dt−dVn/dt})がしきい値8よりも大きいと電池モジュールを過放電と判定する。電池モジュールが過放電と判定されると、この情報はインターフェース回路5を介して車両の電池制御装置に伝送される。
過放電判定回路4は、電池モジュールの電圧変化積分値(Σ{dVmax/dt−dVn/dt})がしきい値8よりも大きくないと、過放電でないと判定される。
In the flowchart of FIG. 10, the threshold value for comparing the voltage change integral value (Σ {dV / dt−dVn / dt}) is changed according to the temperature of the battery module. This discrimination device detects overdischarge of the battery module in the following flowchart.
[Steps n = 1-7]
This step is the same as in FIG. 5 or FIG.
[Step n = 8]
In this step, the
[Step n = 9]
The
[Steps n = 10-12]
The
If the voltage change integral value (Σ {dVmax / dt−dVn / dt}) of the battery module is not larger than the
以上の判別装置2は、基準電圧変化量(dV/dt)を最高電圧変化量(dVmax/dt)として、電池モジュールの過放電を判別するが、基準電圧変化量(dV/dt)を平均電圧変化量(dVave/dt)として電池モジュールの過放電を判別することもできる。
The
1…電池
2…判別装置
3…電圧検出回路
4…過放電判定回路
5…インターフェース回路
6…温度検出回路
7…電流検出回路
DESCRIPTION OF
Claims (8)
判別装置(2)が、各々の電池ブロックの電圧を検出する電圧検出回路(3)と、この電圧検出回路(3)で検出された各々の電池ブロックの電圧から、全電池ブロックの単位時間における基準電圧変化量(dV/dt)を検出すると共に、各々の電池ブロックの特定時間におけるモジュール電圧変化量(dVn/dt)を検出し、基準電圧変化量(dV/dt)とモジュール電圧変化量(dVn/dt)の差を積分して、電圧変化積分値(Σ{dV/dt−dVn/dt})を演算し、この電圧変化積分値(Σ{dV/dt−dVn/dt})から電池ブロックの過放電を判定する過放電判定回路(4)とを備える車両用の電源装置。 A power supply device for a vehicle comprising a battery (1) comprising a plurality of battery blocks, and a determination device (2) for detecting a battery block in an overdischarge state,
The discrimination device (2) detects the voltage of each battery block from the voltage detection circuit (3) and the voltage of each battery block detected by the voltage detection circuit (3). The reference voltage change amount (dV / dt) is detected, and the module voltage change amount (dVn / dt) at a specific time of each battery block is detected. The reference voltage change amount (dV / dt) and the module voltage change amount ( dVn / dt) is integrated to calculate a voltage change integral value (Σ {dV / dt−dVn / dt}), and from this voltage change integral value (Σ {dV / dt−dVn / dt}) A vehicle power supply apparatus comprising an overdischarge determination circuit (4) for determining overdischarge of a block.
The discrimination device (2) includes a temperature detection circuit (6) that detects the temperature of the battery block, and the overdischarge determination circuit (4) stores a threshold value that varies depending on the temperature of the battery block, and is calculated. 2. The vehicle power supply device according to claim 1, wherein overdischarge of the battery block is detected by comparing a voltage change integral value (Σ {dV / dt−dVn / dt}) with a threshold value.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN102893169A (en) * | 2010-11-16 | 2013-01-23 | 古河电气工业株式会社 | Method and apparatus for detecting state of electrical storage device |
CN114683963A (en) * | 2021-11-23 | 2022-07-01 | 北京新能源汽车股份有限公司 | Battery safety early warning method, device and equipment |
JP2022532105A (en) * | 2019-09-11 | 2022-07-13 | エルジー エナジー ソリューション リミテッド | Battery diagnostic equipment and method |
US11965936B2 (en) | 2019-09-11 | 2024-04-23 | Lg Energy Solution, Ltd. | Battery diagnosis apparatus and method |
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2005
- 2005-07-01 JP JP2005194450A patent/JP2007010588A/en active Pending
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