JP2009224262A - バッテリコントローラの保護装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 バッテリを構成する一部の電池に異常をきたした場合であっても、バッテリの使用を継続可能なバッテリコントローラの保護装置を提供する。
【解決手段】 複数の電池セルによって構成されたバッテリと、前記複数の電池セルに接続する回路と、前記複数の電池セルと前記回路との接続／遮断を行う切替手段と、前記切替手段を制御する制御手段と、前記複数の電池セルそれぞれの異常を検出する異常検出手段と、前記バッテリに対する衝撃を検出する衝撃検出手段とを備え、前記制御手段は、前記衝撃検出手段により衝撃が検出された場合、前記複数の電池セルのうち、異常のある電池セルと前記回路とを遮断することとした。
【選択図】 図２

Description

本発明は、衝突時にバッテリの保護を行うバッテリコントローラの保護装置の技術分野に関する。

従来、車両のバッテリ装置が受ける衝撃力を加速度センサで検出し、異常を予測して回路を遮断することでバッテリコントローラの保護を行う技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。また、電池回路内に火薬を設け、衝突時に爆発させてバッテリと他のコントローラやインバータを接続する回路を遮断することにより、機器の保護を行う技術が開示されている（例えば、特許文献２参照）。
特開平１１−４０２０５号公報 特開平７−５９２０２号公報

しかしながら特許文献１の技術にあっては、バッテリを構成する電池のうち１つが異常と検出された場合でもバッテリそのものの回路を遮断するため、他の電池が正常であってもバッテリを使用することができない、という問題があった。また、特許文献２の技術にあっては、回路自体を爆破するため再度回路を使用することができない。

本発明は上記問題に着目してなされたもので、その目的とするところは、バッテリを構成する一部の電池に異常をきたした場合であっても、バッテリの使用を継続可能なバッテリコントローラの保護装置を提供することにある。

上述の目的を達成するため、本発明では、複数の電池セルによって構成されたバッテリと、前記複数の電池セルに接続する回路と、前記複数の電池セルと前記回路との接続／遮断を行う切替手段と、前記切替手段を制御する制御手段と、前記複数の電池セルそれぞれの異常を検出する異常検出手段と、前記バッテリに対する衝撃を検出する衝撃検出手段とを備え、前記制御手段は、前記衝撃検出手段により衝撃が検出された場合、前記複数の電池セルのうち、異常のある電池セルと前記回路とを遮断することとした。

よって、バッテリを構成する一部の電池に異常をきたした場合であっても、バッテリの使用を継続可能なバッテリコントローラの保護装置を提供できる。

以下に、本発明のバッテリコントローラの保護装置の実施の形態を、実施例に基づいて説明する。

［システム構成］
実施例１につき説明する。図１は本願バッテリコントローラの保護装置の制御ブロック図である。バッテリコントローラの保護装置は制御ユニットＣ／ＵとバッテリユニットＢ／Ｕ（バッテリユニット）から構成される。

制御ユニットＣ／Ｕにはマイコン１０が設けられ、ホトカプラ１１および電池セル監視ＡＳＩＣ２０を介してバッテリユニットＢ／Ｕ内のリレー３０に接続する。バッテリユニットＢ／Ｕには複数の電池セル４０が設けられ、リレー３０により接続／遮断される。

リレー３０はマイコン１０の指令に基づき電池セル監視ＡＳＩＣ２０により駆動され、電池セル４０を接続／遮断する。また、バッテリユニットＢ／Ｕには電圧センサ４１、電流センサ４２、および温度センサ４３が設けられ、それぞれ入力インターフェース１２を介して検出値をマイコン１０に出力する。

また、バッテリユニットＢ／Ｕには加速度センサ等のショックセンサ５０が設けられ、入力インターフェース１２を介して車両の衝撃を検出してマイコン１０に出力する。さらに、バッテリユニットＢ／Ｕには冷却ファン６０が設けられ、入出力インターフェース１３を介してマイコン１０に接続する。

マイコン１０は電源回路１４を介してバッテリ電源１５と接続し、また入力インターフェース１２を介してイグニッション電源１６からイグニッション信号を受け取る。

リレー３０はマイコン１０からの指令に基づき電池セル監視ＡＳＩＣ２０により駆動され、電池セル４０と回路７０とを接続／遮断する。電池セル監視ＡＳＩＣ２０は電池セル４０と同じ数設けられ、複数の電池セル４０と回路７０とをそれぞく独立に接続／遮断可能である。

［異常時バッテリ継続使用制御］
図２は車両が受けた衝撃により複数の電池セル４０のうち一部に異常をきたした場合、回路７０自体を遮断してしまうとその後のバッテリユニットＢ／Ｕが使用できなくなるため、各電池セル４０ごとに設けられた電池セル監視ＡＳＩＣ２０によってリレー３０を制御することにより、回路７０との接続／遮断を行う。

ステップＳ１０１では、ショックセンサ５０の検出値に基づきマイコン１０によって規定異常の衝撃があるかどうかが判断され、ＹＥＳであればステップＳ１０２へ移行し、ＮＯであればステップＳ１０９へ移行する。

ステップＳ１０２では電圧センサ４１、電流センサ４２の検出値に基づき、回路７０の電圧、電流異常またはいずれかの電池セル４０に異常があるかどうかが判断され、ＹＥＳであればステップＳ１０３へ移行し、ＮＯであればステップＳ１０９へ移行する。

ステップＳ１０３では全ての電池セル４０を回路７０に対し遮断し、ステップＳ１０４へ移行する。

ステップＳ１０４では温度センサ４３の検出値に基づき異常温度かどうかが判断され、ＹＥＳであればステップＳ１０５へ移行し、ＮＯであればステップＳ１０８へ移行する。

ステップＳ１０５では冷却ファン６０をＯＮしてファンの回転数制御を行い、ステップＳ１０６へ移行する。

ステップＳ１０６では冷却ファン６０を駆動開始してから所定時間経過したかどうかが判断され、ＹＥＳであればステップＳ１０７へ移行し、ＮＯであればステップＳ１０９へ移行する。

ステップＳ１０７では温度センサ４３の検出温度が下がったかどうかが判断され、ＹＥＳであればステップＳ１０８へ移行し、ＮＯであればステップＳ１０５へ戻る。

ステップＳ１０８では電池セル監視ＡＳＩＣ２０により各電池セル４０の異常の有無を診断する自己診断を行い、ステップＳ１０９へ移行する。

ステップＳ１０９では、フェールセーフ動作（異常のない電池セル４０のみを回路７０に接続する）が可能かどうかが判断され、ＹＥＳであればステップＳ１１０へ移行し、ＮＯであればステップＳ１０１に戻る。

ステップＳ１１０ではフェールセーフ動作（異常のない電池セル４０のみを回路７０に接続する）を行い、制御を終了する。

衝突時の保護装置としてショックセンサ５０の検出値に基づき衝撃を検出し、かつバッテリユニットＢ／Ｕの異常電圧／電流または電池セル４０の異常が検出された場合、電池セル４０ごとに設けられたリレー３０によって電池セル４０と回路７０とを遮断する。

これにより全ての電池セル４０を回路７０に対し一旦遮断（オープン）する。その後、異常温度が検出された場合は、冷却ファン６０を用いて通常使用可能温度まで下げる。

電池セル監視ＡＳＩＣ２０を用いて電池セル４０ごとに自己診断を行い、正常な電池セル４０の電圧で最低限走行のみを可能と判断された場合、異常と検出された電池セル４０を遮断したまま正常な電池セル４０のみを回路７０に接続し、バッテリユニットＢ／Ｕを継続して使用可能とするものである。

［実施例１の効果］
（１）複数の電池セル４０によって構成されたバッテリユニットＢ／Ｕと、
複数の電池セル４０に接続する回路７０と、
複数の電池セル４０と回路７０との接続／遮断を行うリレー３０と、
リレー３０を制御する電池セル監視ＡＳＩＣ２０と、
複数の電池セル４０それぞれの異常を検出するマイコン１０と、
バッテリユニットＢ／Ｕに加わる衝撃を検出する衝撃検出手段を備え、
電池セル監視ＡＳＩＣ２０は、衝撃検出手段により衝撃が検出された場合、複数の電池セル４０のうち、異常のある電池セル４０と回路７０とを遮断することとした。

これにより、バッテリを構成する一部の電池に異常をきたした場合であっても、バッテリの使用を継続可能なバッテリコントローラの保護装置を提供することができる。

（２）電池セル監視ＡＳＩＣ２０は、衝撃が検出された場合、複数の電池セル４０の全てを一旦遮断した後、正常な電池セル４０と回路７０とを接続することにより、異常のある電池セル４０と回路７０とを遮断することとした。

衝撃印加時に全ての電池セル４０が一旦遮断されるため、電池セル４０に異常をきたした場合であっても、回路７０に接続する他の機器に与える影響を最小限に抑制することができる。

（３）衝撃検出手段は、バッテリユニットＢ／Ｕに設けられたショックセンサ５０であることとした。

これにより、バッテリユニットＢ／Ｕに印加される衝撃を確実に検出することができる。

実施例２につき説明する。基本構成は実施例１と同様である。実施例１ではショックセンサ５０により衝撃を検出したが、実施例２ではショックセンサ５０を省略し、エアバックに設けられたエアバック展開検出センサ８０によって車両に加わる衝撃を検出する点で異なる。

［実施例２におけるシステム構成］
図３は実施例２におけるシステム構成である。実施例１との変更点は、ショックセンサ５０を省略し、変わりに入力インターフェース１２を介してエアバック展開検出センサ８０をマイコン１０に接続する点である。その他は実施例１の図１と同様である。

［実施例２における異常時バッテリ継続使用制御］
図４は実施例２における異常時バッテリ継続使用制御処理のフローチャートである。

ステップＳ２０１ではエアバック展開検出センサ８０からの展開信号がＯＮ（展開）であるかどうかが判断され、ＹＥＳであれば衝撃印加ありとしてステップＳ２０２へ移行し、ＮＯであれば衝撃印加なしとしてステップＳ２０９へ移行する。

ステップＳ２０２〜ステップＳ２１０は、図２のステップＳ１０２〜Ｓ１１０と同様である。
実施例２では、衝撃の検出をエアバック展開検出センサ８０で行っている。このようにエアバック装置における展開判断をバッテリユニットＢ／Ｕに加わる衝撃検出手段として用いてもよい。

［実施例２の効果］
（４）バッテリユニットＢ／Ｕは車両に搭載され、
衝撃検出手段は、エアバックの展開を検出するエアバック展開検出センサ８０であることとした。

これにより、ショックセンサを用いずに衝撃を検出し、部品点数を削減してコストを削減することができる。

（他の実施例）
以上、実施例に基づいて説明してきたが、本発明の具体的な構成は実施例に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても、本発明に含まれる。

本願は、車両用であるが、その他移動体への利用は容易である。

本願バッテリコントローラの保護装置の制御ブロック図である。 異常時におけるバッテリ継続使用制御処理のフローチャートである。 実施例２におけるシステム構成である。 実施例２における異常時バッテリ継続使用制御処理のフローチャートである。

符号の説明

１０ マイコン
１１ ホトカプラ
１２ 入力インターフェース
１３ 入出力インターフェース
１４ 電源回路
１５ バッテリ電源
２０ 電池セル監視ＡＳＩＣ
３０ リレー
４０ 電池セル
４１ 電圧センサ
４２ 電流センサ
４３ 温度センサ
５０ ショックセンサ
６０ 冷却ファン
７０ 回路
８０ エアバック展開検出センサ
Ｂ／Ｕ バッテリユニット
Ｃ／Ｕ 制御ユニット

Claims (4)

1. 複数の電池セルによって構成されたバッテリユニットと、
   前記複数の電池セルに接続し、負荷へ電源供給を行う回路と、
   前記複数の電池セルと前記回路との接続／遮断を行う切替手段と、
   前記切替手段を制御する制御手段と、
   前記複数の電池セルそれぞれの異常を検出する異常検出手段と、
   前記バッテリユニットに加わる衝撃を検出する衝撃検出手段と
   を備え、
   前記制御手段は、前記衝撃検出手段により衝撃が検出された場合、前記複数の電池セルのうち、異常のある電池セルと前記回路とを遮断すること
   を特徴とするバッテリコントローラの保護装置。
2. 請求項１に記載のバッテリコントローラの保護装置において、
   前記制御手段は、前記衝撃が検出された場合、前記複数の電池セルの全てを一旦遮断した後、正常な電池セルと前記回路とを接続することにより、異常のある電池セルと前記回路とを遮断すること
   を特徴とするバッテリコントローラの保護装置。
3. 請求項１または請求項２に記載のバッテリコントローラの保護装置において、
   前記衝撃検出手段は、前記バッテリユニットに設けられたショックセンサであること
   を特徴とするバッテリコントローラの保護装置。
4. 請求項１または請求項２に記載のバッテリコントローラの保護装置において、
   前記バッテリユニットは、車両に搭載されるバッテリであって、
   前記衝撃検出手段は、エアバックの展開を検出するエアバック展開検出センサであること
   を特徴とするバッテリコントローラの保護装置。
   
   

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