JP2007163148A - 二次電池のセル電圧検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電位の異なる複数の二次電池のセル電圧測定方法において、セル数の増加に伴い長い検出信号線の本数が増加し、大きな配線工数が必要となるという課題を有していた。
【解決手段】複数のセル電圧検出部と一つの電圧測定部が離れて設置され、セル電圧検出部は、検出動作後次のセル電圧検出に使用する検出タイミング信号を生成し、セル電圧検出動作を実施するセル電圧検出部へ前記検出タイミング信号を出力することにより、長い信号配線の本数が激減し、配線工数を削減できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数の電位の異なる二次電池のセル電圧検出方法に関するものである。

電源装置、特に停電時、主要負荷に一定時間の給電が可能な停電補償機能を有する装置に使用される二次電池は、通常高い電圧を必要とするため多数のセルを直列に接続して、使用される。又、二次電池の寿命、故障等の判定のため、セル電圧の測定が有効であるが、その測定は、セル間で高電位差が存在する状態における低電圧の測定という困難さを伴っている。この問題を解決するために従来よりセル電圧検出方法として、フライングキャパシタ方式が知られている（例えば、特開平１１−２４８７５５）。図７は、前記特許文献１に記載された従来のセル電圧検出方法を示すものである。

図７において、測定対象１０１に接続されたセル選択スイッチ１１１、１１２は、測定時にのみ閉じ、測定対象１０１の電圧を電圧保持用コンデンサ４に充電し、電圧保持用コンデンサ４が充電後開とし、電圧保持用コンデンサ４の電位を測定対象１０１の電位から切り離す構造となっている。又、電圧保持用コンデンサ４は、電圧測定部１と測定スイッチ２、３を通して接続されており、セル選択スイッチ１１１、１１２が閉の時には開となっている。電圧保持用コンデンサ４は、セル選択スイッチ１１１、１１２により測定対象１０１より切り離された後、測定スイッチ２、３が閉となり電圧測定部１に接続される。同様の操作を順次、測定対象１０２〜１０５に対して実施することにより、電位の異なる測定対象の電圧を時分割に測定可能となる。
特開平１１−２４８７５５号公報

しかしながら、前記従来の構成では、セル選択スイッチが二次電池から離れた場所に電圧測定部と一体で設置される場合、セルごとに接続された多数の長い検出ケーブルをセル選択スイッチまで配線しなければならなかった。この配線は、セル数に応じた本数が必要であり、２００本程度必要な場合もある。又、セル選択スイッチが二次電池近傍に設置される場合も同様に、電圧測定部からセル選択スイッチの数に応じた本数の長いセル選択制御信号線６１〜６６を配線する必要があり、いずれにしても配線工数が大きいという課題を有していた。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、配線を簡略化し、配線工数の少ないセル電圧検出方法を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明のセル電圧検出方法は、複数のセル電圧検出部と一つの電圧測定部が離れて設置され、セル電圧検出部は、検出動作後次のセル電圧検出に使用する検出タイミング信号を生成し、該当セル電圧の検出動作を実施するセル電圧検出部へ前記検出タイミング信号を出力する構成とする。

本発明によって、セル電圧検出部を二次電池の近傍に設置し、セルごとに接続された検出ケーブルを短くすることができ、検出タイミング信号も隣接するセル電圧検出部への配線となり、離れた電圧測定部までの配線が不要となるため、配線工数を少なくすることができる。

本発明のセル電圧検出方法によれば、セル電圧検出部を二次電池の近傍に設置し、セルごとに接続された検出ケーブルを短くすることができ、検出タイミング信号もセル電圧検出部間の配線となり、離れた電圧測定部までの配線が不要となるため、配線工数を少なくすることができる。

以下本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１におけるセル電圧検出方法のブロック図である。図１において、図７と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。

図１において、セル電圧検出部１１〜１５は、測定対象１０１〜１０５の各端子電圧を入力し、検出結果の信号をセル電圧検出出力線３０でオア接続することにより一括で電圧測定部１に出力する構成としている。セル電圧検出部１２〜１５の検出動作は、検出タイミング信号により実施し、該当検出タイミング信号は、隣接するセル電圧検出部１１〜１４に接続された検出タイミング信号線２１〜２４より入力する。又、セル電圧検出部１１〜１４は、検出動作完了後、次に検出動作をする検出タイミング信号を生成し、隣接するセル電圧検出部１２〜１５へ出力する構成としている。

かかる構成におけるセル電圧検出動作を以下に説明する。

各セル電圧検出部１１〜１５は、検出動作を実施していないときは、セル電圧検出出力信号線３０に対して信号出力をしない状態で待機している。まず、測定対象１０１に接続されたセル電圧検出部１１が一定期間検出動作を実施し、その検出信号を一定期間セル電圧検出出力線３０を通して電圧測定部１へ出力する。この時、他のセル電圧検出部１２〜１５は、検出動作を実施しておらず、セル電圧検出出力信号線３０には、セル電圧検出部１１からの検出信号のみ現れる。電圧測定部１は、セル電圧検出出力線３０からの入力を監視し、セル電圧検出部１１からの検出信号を入力した場合、測定対象１０１の測定信号として測定処理を実施する。セル電圧検出部１１は、検出動作が終了してから一定期間の経過後、次の測定対象１０２の測定を実施するための検出タイミング信号を生成し、検出タイミング信号線２１を通してセル電圧検出部１２へ出力する。検出タイミング信号を入力したセル電圧検出部１２は、セル電圧検出部１１と同様に一定期間検出動作を実施し、その検出信号を一定期間セル電圧検出出力線３０を通して電圧測定部１へ出力する。さらにセル電圧検出部１２は、セル電圧検出部１３へ検出タイミング信号を出力する。同様にしてセル電圧検出部１３〜１５まで検出動作を実施する。このように本発明によれば、検出タイミング信号のやり取りを隣接するセル電圧検出部と実施するだけでよく、電圧測定部１よりセル電圧検出部の全数に対して検出タイミング信号線を接続する必要がないため、配線工数を削減することができる。
（実施の形態２）
図２は、本発明の実施の形態２におけるセル電圧検出方法のブロック図である。図２において、図１および図７と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。

図２において、検出タイミング信号生成回路１２１〜１２５は、セル選択スイッチ１１１〜１１６を閉とする信号をセル選択制御信号線７１〜７５を通して一定期間出力し、セル選択制御信号を出力してから一定期間の経過後、さらに隣接する検出タイミング信号生成回路へ検出タイミング信号を検出タイミング信号線２１〜２４を通して出力する構成としている。

かかる構成によれば、実施の形態１と同様に、検出タイミング信号線の配線が、隣接するセル電圧検出部間でよく、従来例の図７における長いセル選択制御信号線６１〜６６の配線が不要となり、配線工数を削減することができる。
（実施の形態３）
図３は、本発明の実施の形態３におけるセル電圧検出方法のブロック図である。図３において、図１、図２および図７と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。

図３において電圧−パルス信号絶縁変換回路１３１〜１３５は、測定対象１０１〜１０５の端子電圧を入力し、電圧値に応じたパルス信号へ変換し、絶縁して出力する。電圧−パルス信号絶縁変換回路１３１〜１３５の出力は、オア接続でセル電圧検出出力線３０を通して電圧測定部１へ接続した構成としている。又、検出タイミング信号発生回路１４１〜１４５は、電圧−パルス信号絶縁変換回路１３１〜１３５へ検出タイミング信号を出力し、電圧−パルス信号絶縁変換回路１３１〜１３５の動作を制御する。さらに検出タイミング信号発生回路１４１〜１４４は、電圧−パルス信号絶縁変換回路１３１〜１３４の動作が終了してから一定期間の経過後、隣接する検出タイミング信号発生回路１４２〜１４５へ検出タイミング信号線２１〜２４を通して検出タイミング信号を出力する構成としている。

かかる構成によれば、実施の形態１と同様に電圧測定部１よりセル電圧検出部の全数に対して検出タイミング信号線を接続する必要がなく、かつセル電圧検出部の出力を容易にオア接続可能で、１系統のセル電圧検出出力線３０の配線のみでよく、配線工数を削減することができる。
（実施の形態４）
図４は、本発明の実施の形態４におけるセル電圧検出方法のブロック図である。図４において、図１〜図３および図７と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。

図４においてセル電圧検出部１１の検出タイミング信号は、電圧測定部１より検出タイミング信号線２０を通して入力する構成としている。

かかる構成によれば、電圧測定部１がセル電圧検出出力線３０より入力する時分割の検出信号の内、セル電圧検出部１１の検出信号であることが、明示的に判断可能となり、電圧検出部１の処理が簡略化可能となる。
（実施の形態５）
図５は、本発明の実施の形態５におけるセル電圧検出方法のブロック図である。図５において、図１〜図４および図７と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。

図５においてセル電圧検出部１５の検出タイミング信号線２５は、電圧測定部１に接続される構成としている。

かかる構成によれば、電圧測定部１は、検出タイミング信号線２５の信号を検出することにより、セル電圧検出部１１からセル電圧検出部１５までセル電圧検出動作が終了したことが容易に判断可能となり、電圧測定部１の測定処理が簡略化可能となる。
（実施の形態６）
図６は、本発明の実施の形態６におけるセル電圧検出方法のブロック図である。図６において、図１〜図５および図７と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。

図６においてセル電圧検出部１５の検出タイミング信号は、検出タイミング信号線２６を通してセル電圧検出部１１に接続される構成としている。

かかる構成によれば、セル電圧検出部１１は、検出タイミングをセル数に応じた間隔を開け生成する機能が不要で、検出タイミング信号線２６の信号を検出することにより、セル電圧検出を開始すればよく、処理の簡略化が可能となる。

なお、前記実施の形態１から６において、測定対象を１０１〜１０５の５個としたが、基本的には測定対象の数の制限はなく、同様の構成が可能である。又、１つセル電圧検出部で複数の測定対象の検出を実施しても同様の構成をとることができる。さらに実施の形態１から６までを組み合わせることも可能である。また、電圧測定部１に集められたデータは、既知のモデム等の伝達手段でサーバー等に集めデータ処理することにより活用すればよい。

本発明のセル電圧検出方法は、信号線の配線工数を削減することが可能となるため、複数の電位の異なる二次電池のセル電圧検出方法として有用である。

本発明の実施の形態１における構成を示すブロック図 本発明の実施の形態２における構成を示すブロック図 本発明の実施の形態３における構成を示すブロック図 本発明の実施の形態４における構成を示すブロック図 本発明の実施の形態５における構成を示すブロック図 本発明の実施の形態６における構成を示すブロック図 従来のセル電圧検出方法における構成を示すブロック図

符号の説明

１ 電圧測定部
２、３ 測定スイッチ
４ 電圧保持用コンデンサ
５ 測定スイッチ制御信号
６１〜６６、７１〜７５ セル選択制御信号線
１１〜１５ セル電圧検出部
２０〜２６ 検出タイミング信号線
３０、３０ａ、３０ｂ セル電圧検出出力線
１０１〜１０５ 測定対象
１１１〜１１６ セル選択スイッチ
１２１〜１２５、１４１〜１４５ 検出タイミング信号生成回路
１３１〜１３５ 電圧−パルス信号絶縁変換回路

Claims (6)

1. 電位の異なる複数の二次電池のセル電圧を時分割で測定する装置であって、複数のセル電圧検出部と一つの電圧測定部が離れて設置され、セル電圧検出部は、検出動作後次のセル電圧検出に使用する検出タイミング信号を生成し、該当セル電圧の検出動作を実施するセル電圧検出部へ前記検出タイミング信号を出力することを特徴とし、前記検出タイミング信号を入力したセル電圧検出部より、電圧測定部へ検出したセル電圧又は信号を送るセル電圧検出方法。
2. セル電圧検出部は、検出タイミング信号に応じてセル選択制御信号を生成し、二次電池の各セルと電圧保持用コンデンサとの間に接続されたセル選択スイッチを開閉することにより、電圧測定部の電圧保持用コンデンサを充電するフライングキャパシタ方式を構成する請求項１に記載のセル電圧検出方法。
3. セル電圧検出部は、検出タイミング信号がアクティブである間のみセル電圧をパルス信号に変換し、絶縁手段を介して出力する構造であり、前記セル電圧をパルス信号に変換した出力は、他のセル電圧検出部とオア接続で電圧測定部に入力される構成とした請求項１に記載のセル電圧検出方法。
4. 複数のセル電圧検出部全てがそれぞれ順に１回づつ検出を行う動作を検出サイクルとすると、検出サイクルごとの最初の検出タイミング信号は、電圧測定部が出力し、最初の検出を実施するセル電圧検出部が入力する構成とした請求項１、請求項２又は請求項３に記載のセル電圧検出方法。
5. 前記検出サイクルごとの最後に検出を実施するセル電圧検出部の検出タイミング信号出力は、電圧測定部に入力され、電圧測定部は、１回の検出サイクルの終了を判断することを特徴とする請求項１から４に記載のセル電圧検出方法。
6. 前記検出サイクルごとの最後に検出を実施するセル電圧検出部の検出タイミング信号出力は、検出サイクルごとの最初に検出を実施するセル電圧検出部に入力され、次の検出サイクルが開始することを特徴とする請求項１から５に記載のセル電圧検出方法。

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