JP2011211879A - Battery pack monitoring device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複数の二次電池からなる組電池の監視装置に関する。 The present invention relates to an assembled battery monitoring device including a plurality of secondary batteries.
電気自動車やハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）においては、動力源としてモータが用いられ、そのモータの電力源としてリチウム電池などの二次電池、及び燃料電池などの単体（以後、単電池と言う）を多数直列に接続してなる組電池が使用される。 In an electric vehicle and a hybrid electric vehicle (HEV), a motor is used as a power source, and a secondary battery such as a lithium battery and a single unit such as a fuel cell (hereinafter referred to as a single battery) are used as a power source for the motor. A battery pack connected in series is used.
特に、リチウム二次電池においては、過充電や過放電に弱く、定められた使用範囲内の電圧で使用しなければ、材料が分解して容量が著しく低下したり、異常に発熱したりして使用不能となる恐れがある。 In particular, lithium secondary batteries are vulnerable to overcharge and overdischarge, and if they are not used at a voltage within the specified operating range, the material will decompose and the capacity will decrease significantly, or abnormal heating will occur. May become unusable.
したがって、リチウム二次電池を組電池として使用する場合には、組電池を構成する単電池に過充電や過放電が発生しないように、各単電池の電圧のバラツキを十分に抑えるとともに、各単電池の電圧のバラツキを正確に検出することが求められている。 Therefore, when a lithium secondary battery is used as an assembled battery, voltage variation of each single battery is sufficiently suppressed so that overcharge and overdischarge do not occur in the single battery constituting the assembled battery, and each single battery is configured. There is a need to accurately detect battery voltage variations.
従来の水溶性の電解液を用いる鉛電池、ニッケル電池等の単電池で構成される組電池の場合、単電池間のバラツキがある程度解消（均等充電）される性質を有するので、単電池の両端電圧を監視して、この両端電圧が所定の電圧範囲に収まるように充放電制御することで単電池の過放電や過充電を防止できた。 In the case of a battery pack composed of conventional cells such as a lead battery and a nickel battery using a water-soluble electrolyte, the variation between the cells is eliminated to some extent (equal charge). By monitoring the voltage and controlling the charge and discharge so that the voltage between both ends is within a predetermined voltage range, overdischarge and overcharge of the unit cell could be prevented.
しかしながら、有機系の電解液を用いて構成されたリチウム電池を単電池とする組電池においては、そのような制御では均等充電がされず、単電池間のバラツキは拡大し、単電池の過充電や過放電が進行してしまい、使用不可能な状態に到るほどの性能劣化を引き起こしてしまうことが知られている。 However, in an assembled battery in which a lithium battery composed of an organic electrolyte is used as a single battery, even charging is not performed under such control, and the variation between the single batteries is widened, resulting in overcharging of the single battery. It is known that the overdischarge progresses and the performance is deteriorated so that it cannot be used.
そのため、たとえば、特許文献１に記載されているように、従来のリチウム電池を単電池とする組電池の充電状態検出部に対し、フライングキャパシタ方式と呼ばれる、各単電池の基準電位を接地電位に固定して同相電圧相違の影響を受けないようした構成の組電池の監視装置がある。 Therefore, for example, as described in Patent Document 1, the reference potential of each unit cell, which is called a flying capacitor method, is set to the ground potential with respect to a charge state detection unit of a battery pack using a conventional lithium battery as a unit cell. There is an assembled battery monitoring device configured to be fixed and not affected by the difference in common-mode voltage.
このフライングキャパシタ方式は、各単電池を充電するキャパシタの接続先を変える複数のスイッチからなるサンプリングスイッチ部の寄生容量の影響を軽減し、高精度で各単電池の電圧を検出することを特徴としている。 This flying capacitor method is characterized by reducing the influence of the parasitic capacitance of the sampling switch part consisting of a plurality of switches that change the connection destination of the capacitor that charges each unit cell, and detecting the voltage of each unit cell with high accuracy. Yes.
この従来の電圧検出装置について図面を用いて説明する。図８は従来の電圧検出装置の構成を示す。 This conventional voltage detection apparatus will be described with reference to the drawings. FIG. 8 shows the configuration of a conventional voltage detection device.
単電池Ｂ１乃至Ｂｎにより組電池Ｂが構成され、この組電地Ｂには、セル選択スイッチＳＵ及びＳＬが接続されている。セル選択スイッチＳＵ及びＳＬは、単セルＢ１乃至Ｂｎのうち特定の一つの単電池を選択するスイッチである。セル選択スイッチＳＵ及びＳＬの出力は、サンプリングスイッチＳＰＬＵ及びＳＰＬＬ、トランスファスイッチＴＲＮＳＵ及びＴＲＮＳＬを介して、電圧検出器ＡＭＰに入力する。電圧検出器ＡＭＰの出力はコントローラＣＯＮＴに入力する。さらに、サンプリングスイッチＳＰＬＵ及びＳＰＬＬとトランスファスイッチＴＲＮＳＵ及びＴＲＮＳＬとの間にキャパシタＣが並列接続している。キャパシタＣは、セル選択スイッチＳＵ及びＳＬにより選択された単電池により充電される。 The assembled battery B is constituted by the cells B1 to Bn, and the cell selection switches SU and SL are connected to the assembled battery ground B. The cell selection switches SU and SL are switches that select a specific single cell from the single cells B1 to Bn. The outputs of the cell selection switches SU and SL are input to the voltage detector AMP via the sampling switches SPLU and SPLL and the transfer switches TRNSU and TRNSL. The output of the voltage detector AMP is input to the controller CONT. Further, a capacitor C is connected in parallel between the sampling switches SPLU and SPLL and the transfer switches TRNSU and TRNSL. The capacitor C is charged by a single cell selected by the cell selection switches SU and SL.
この構成においては、例えば、組電池の単電池Ｂ１の電圧を測定する場合、セル選択スイッチＳＬ及びＳＵにより単電池Ｂ１を選択し、サンプリングスイッチＳＰＬＬとサンプリングスイッチＳＰＬＵを同時に閉じ、キャパシタＣに単電池Ｂ１の電圧を充電する。 In this configuration, for example, when measuring the voltage of the unit cell B1 of the assembled battery, the unit cell B1 is selected by the cell selection switches SL and SU, the sampling switch SPLL and the sampling switch SPLU are simultaneously closed, and the unit cell is connected to the capacitor C. Charge the voltage of B1.
次に、サンプリングスイッチＳＰＬＬとサンプリングスイッチＳＰＬＵを同時に開放する。そして、次に、トランスファスイッチＴＲＮＳＬを閉じ、キャパシタＣの低電位側が接地電位に遷移した後に、若干遅れてスイッチＴＲＮＳＵを閉じ、このときのキャパシタＣの充電電圧を電圧検出器ＡＭＰで検出し、その後、トランスファスイッチＴＲＮＳＬとスイッチＴＲＮＳＵを同時に開放する。 Next, the sampling switch SPLL and the sampling switch SPLU are simultaneously opened. Then, after the transfer switch TRNSL is closed and the low potential side of the capacitor C transitions to the ground potential, the switch TRNSU is closed with a slight delay, and the charging voltage of the capacitor C at this time is detected by the voltage detector AMP. The transfer switch TRNSL and the switch TRNSU are opened simultaneously.
そして、この動作を単電池Ｂ２乃至単電池Ｂｎまでの全てについて順次行い、過充電、過放電の有無を検出するようにしている。 And this operation | movement is performed sequentially about all the cell B2 thru | or cell Bn, and the presence or absence of overcharge and overdischarge is detected.
一方、特許文献２には、単電池間の電圧ばらつきを補正する技術が開示されている。特許文献２ではバッテリ内部に電圧検出回路を持ち、各単電池の電圧検出を行う。 On the other hand, Patent Document 2 discloses a technique for correcting voltage variations between single cells. In Patent Document 2, a voltage detection circuit is provided inside the battery, and the voltage of each single cell is detected.
この電圧検出の結果を受け、平均電圧よりも高い電圧になっている単電池の電荷をスイッチと抵抗を介して放電させることにより、電圧を平均値に揃える。このように各単電池の電圧を平均値に揃えることで、電圧ばらつきの補正を行う。 In response to the result of the voltage detection, the voltage of the unit cell having a voltage higher than the average voltage is discharged through the switch and the resistor, so that the voltage is made uniform. In this way, the voltage variation is corrected by aligning the voltages of the individual cells to the average value.
特許文献１においては、過充電、過放電の有無を検出するには、全ての単電池との比較を行っているため、各種スイッチの開閉等のエネルギーの消費が大きい。 In Patent Document 1, in order to detect the presence / absence of overcharge and overdischarge, comparison with all single cells is performed, so that energy consumption such as opening / closing of various switches is large.
特許文献２においては、電圧ばらつきを補正するときに、抵抗を介して放電するため、エネルギーをロスしている。 In Patent Document 2, energy is lost due to discharge through a resistor when correcting voltage variation.
本発明は上述した課題を解決するためになされたものであり、エネルギーの消費（スイッチの開閉）が少なく、過充電、過放電の有無を検出することができ、また、エネルギーのロスが少なく、電圧ばらつきを補正することのできる組電池の監視装置を得ることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and consumes less energy (switch opening and closing), can detect the presence or absence of overcharge and overdischarge, and has little energy loss. An object of the present invention is to obtain an assembled battery monitoring device capable of correcting voltage variations.
本発明の態様による組電池の監視装置は、直列接続された複数の単電池を有する組電池に並列接続された少なくとも一つのキャパシタと、前記複数の単電池から１つにセルを選択するセル選択スイッチと、選択された単電池と前記キャパシタとの間に挿入されたサンプリングスイッチと、前記キャパシタの電圧を検出する電圧検出回路と、前記キャパシタと前記電圧検出回路との間に挿入されたトランスファスイッチと、前記セル選択スイッチの動作順序及び前記単電池の電圧を記憶するメモリと、前記電圧検出回路により検出された電圧に基づき前記セル選択スイッチの動作順序を変え、前記セル選択スイッチの開閉動作の制御を行うコントローラとを具備する組電池の監視装置である。 An assembled battery monitoring apparatus according to an aspect of the present invention includes at least one capacitor connected in parallel to an assembled battery having a plurality of single cells connected in series, and cell selection for selecting one of the plurality of single cells. A switch, a sampling switch inserted between the selected unit cell and the capacitor, a voltage detection circuit for detecting the voltage of the capacitor, and a transfer switch inserted between the capacitor and the voltage detection circuit And a memory for storing the operation order of the cell selection switch and the voltage of the unit cell, and changing the operation order of the cell selection switch based on the voltage detected by the voltage detection circuit, The battery pack monitoring apparatus includes a controller that performs control.
本発明によれば、エネルギーの消費（スイッチの開閉）が少なく、過充電、過放電の有無を検出することができ、また、エネルギーのロスが少なく、電圧ばらつきを補正することのできる組電池の監視装置を提供することができる。 According to the present invention, an assembled battery that consumes less energy (switch opening and closing), can detect the presence or absence of overcharge and overdischarge, has little energy loss, and can correct voltage variations. A monitoring device can be provided.
以下、本発明の第１実施形態に係る組電池の監視装置について、図面を参照して説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る組電池の監視装置の構成図である。 Hereinafter, an assembled battery monitoring apparatus according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration diagram of a battery pack monitoring apparatus according to the first embodiment of the present invention.
単電池Ｂ１乃至Ｂｎにより組電池Ｂが構成され、この組電地Ｂには、セル選択スイッチＳＵ及びＳＬが接続されている。セル選択スイッチＳＵ及びＳＬは、単電池Ｂ１乃至Ｂｎのうち特定の一つの単電池を選択するスイッチである。セル選択スイッチＳＵ及びＳＬの出力は、サンプリングスイッチＳＰＬＵ及びＳＰＬＬ、トランスファスイッチＴＲＮＳＵ及びＴＲＮＳＬを介して、電圧検出器ＡＭＰに入力する。電圧検出器ＡＭＰの出力はコントローラＣＯＮＴに入力する。さらに、サンプリングスイッチＳＰＬＵ及びＳＰＬＬとトランスファスイッチＴＲＮＳＵ及びＴＲＮＳＬとの間にキャパシタＣが並列接続している。キャパシタＣは、セル選択スイッチＳＵ及びＳＬにより選択された単電池により充電される。コントローラＣＯＮＴは、各セル選択スイッチＳＵ、ＳＬ、サンプリングスイッチＳＰＬＬ、ＳＰＬＵ、トランスファスイッチＴＲＮＳＵ、ＴＲＮＳＬの開放制御を行う。さらに、コントローラＣＯＮＴには、メモリＭが接続されている。 The assembled battery B is constituted by the cells B1 to Bn, and the cell selection switches SU and SL are connected to the assembled battery ground B. The cell selection switches SU and SL are switches for selecting one specific single cell from the single cells B1 to Bn. The outputs of the cell selection switches SU and SL are input to the voltage detector AMP via the sampling switches SPLU and SPLL and the transfer switches TRNSU and TRNSL. The output of the voltage detector AMP is input to the controller CONT. Further, a capacitor C is connected in parallel between the sampling switches SPLU and SPLL and the transfer switches TRNSU and TRNSL. The capacitor C is charged by a single cell selected by the cell selection switches SU and SL. The controller CONT controls the opening of each cell selection switch SU, SL, sampling switch SPLL, SPLU, transfer switch TRNSU, TRNSL. Further, a memory M is connected to the controller CONT.
メモリＭは、セル選択スイッチＳＵ、ＳＬの選択順序及び各単電池の電圧を記憶している。コントローラＣＯＮＴは、検出された単電池電圧に基づきセル選択スイッチＳＵ、ＳＬの選択順序を変更し、セル選択スイッチＳＵ、ＳＬのオンオフタイミングの制御を行う。 The memory M stores the selection order of the cell selection switches SU and SL and the voltage of each unit cell. The controller CONT changes the selection order of the cell selection switches SU and SL based on the detected unit cell voltage, and controls the on / off timing of the cell selection switches SU and SL.
上述のとおり構成された本実施形態の作用について説明する。 The operation of the present embodiment configured as described above will be described.
図２は、セル選択スイッチ、サンプリングスイッチ、トランスファスイッチの動作状態を示した図である。セル選択スイッチＳＵ、ＳＬは、時刻ｔ０からｔ２の間は単電池Ｂ１を選択し、時刻ｔ２からｔ３の間は単電池Ｂｎを選択し、時刻ｔ３からｔ４の間は単電池Ｂ２を選択する。サンプリングスイッチＳＰＬＵ、ＳＰＬＬは、時刻ｔ０からｔ１の間は閉じ、時刻ｔ１からｔ２の間は開放する。トランスファスイッチＴＲＮＳＵ、ＴＲＮＳＬは、時刻ｔ０からｔ１の間は開放し、時刻ｔ１からｔ２の間は閉じる。図２から明らかなように、サンプリングスイッチＳＰＬＵ、ＳＰＬＬが閉じているときは、トランスファスイッチＴＲＮＳＵ、ＴＲＮＳＬは開放している。 FIG. 2 is a diagram illustrating operation states of the cell selection switch, the sampling switch, and the transfer switch. The cell selection switches SU and SL select the unit cell B1 between the times t0 and t2, select the unit cell Bn between the times t2 and t3, and select the unit cell B2 between the times t3 and t4. Sampling switches SPLU and SPLL are closed between times t0 and t1, and are opened between times t1 and t2. The transfer switches TRNSU and TRNSL are opened from time t0 to t1, and are closed from time t1 to t2. As is apparent from FIG. 2, when the sampling switches SPLU and SPLL are closed, the transfer switches TRNSU and TRNSL are open.
まず、単電池の電圧測定が行われる。 First, the voltage of the single cell is measured.
電池の単電池Ｂ１の電圧を測定する場合について説明する。 A case where the voltage of the battery cell B1 is measured will be described.
セル選択スイッチＳＬとＳＵが単電池Ｂ１を選択し、サンプリングスイッチＳＰＬＵ、ＳＰＬＬを同時に閉じ、キャパシタＣに単電池Ｂ１の電圧を充電する（時刻ｔ０）。 The cell selection switches SL and SU select the single battery B1, close the sampling switches SPLU and SPLL simultaneously, and charge the capacitor C with the voltage of the single battery B1 (time t0).
次に、サンプリングスイッチＳＰＬＵ、ＳＰＬＬを同時に開放する（時刻ｔ１）。そして、次に、トランスファスイッチＴＲＮＳＬを閉じ、キャパシタＣの低電位側が接地電位に遷移した後に、若干遅れてスイッチＴＲＡＮＳＵを閉じ、このときのキャパシタＣの充電電圧を電圧検出回路ＡＭＰで検出する（時刻ｔ１から時刻ｔ２の間）。その後、スイッチＴＲＡＮＳＬ、ＴＲＡＮＳＵを同時に開放する（時刻ｔ２）。他の単電池Ｂ２、Ｂｎについても同様にそれぞれの充電電圧を検出する。 Next, the sampling switches SPLU and SPLL are simultaneously opened (time t1). Then, after the transfer switch TRNSL is closed and the low potential side of the capacitor C transits to the ground potential, the switch TRANSU is closed with a slight delay, and the charging voltage of the capacitor C at this time is detected by the voltage detection circuit AMP (time). between t1 and time t2). Thereafter, the switches TRANSL and TRANSU are simultaneously opened (time t2). The respective charging voltages are similarly detected for the other unit cells B2 and Bn.
電圧検出回路ＡＭＰで検出された各単電池の電圧を、メモリＭに記憶する。 The voltage of each single cell detected by the voltage detection circuit AMP is stored in the memory M.
また、単電池の電圧測定の順序は、メモリＭに記憶されたセル選択スイッチの順序で行われる。図２は、一例で単電池Ｂ１、Ｂｎ、Ｂ２の順で繰り返して電圧測定を行うことを示している。 In addition, the order of voltage measurement of the unit cells is performed in the order of the cell selection switches stored in the memory M. FIG. 2 shows that voltage measurement is repeatedly performed in the order of the unit cells B1, Bn, and B2, for example.
電圧測定の順序は、可変でありコントローラＣＯＮＴが変更し、その順序をメモリＭに記憶する。 The order of voltage measurement is variable and is changed by the controller CONT, and the order is stored in the memory M.
本実施形態では、単電池の電圧が高い順とする。この順序は、単電池の電圧の高い順序とし、検出した単電池の電圧と、１つ前の順序のメモリＭに記憶された単電池の電圧とを比較し、検出した単電池の電圧が高い場合は、１つ前の単電池と順序を入れ替えて、メモリＭに記憶する。以上により、電圧の高い順に、電圧の検出を行うことになる。 In this embodiment, it is assumed that the cell voltage is in descending order. This order is the order of the cell voltage, and the detected cell voltage is compared with the voltage of the cell stored in the memory M in the previous order, and the detected cell voltage is high. In this case, the order is changed with the previous unit cell and stored in the memory M. As described above, the voltage is detected in descending order of voltage.
従って、充電時は過充電となる可能性が高い最高電圧（順番が最初）の単電池の電圧を、放電時は過放電となる可能性が高い最低電圧（順番が最後）の単電池の電圧を優先的に監視することができる。 Therefore, the voltage of the cell with the highest voltage (order is first) that is likely to be overcharged during charging, and the voltage of the cell with the lowest voltage (order is last) that is likely to be overdischarged during discharging Can be preferentially monitored.
本実施形態によれば、検出された電圧に基づきセル選択スイッチＳＵ、ＳＬの動作順序を変え、電圧検出する順番を随時変更することにより、過充放電の可能性の高い単電池を監視することにより、早期に過放電を検出することができる。 According to the present embodiment, by monitoring the cells that are likely to be overcharged / discharged by changing the operation order of the cell selection switches SU and SL based on the detected voltage and changing the voltage detection order as needed. Therefore, overdischarge can be detected at an early stage.
さらに、上述したように、単電池の電圧が高い順序にすると、まず最高電圧の単電池の電圧検出時にキャパシタＣの電圧となる。次に２番目の単電池の電圧となるがこの場合、キャパシタＣの電圧の方が高いので、キャパシタＣから２番目の単電池へ電荷が移動する。これを３番目以降も繰り返す。 Further, as described above, when the cell voltages are arranged in the order of high voltage, the voltage of the capacitor C is first detected when the voltage of the highest cell voltage is detected. Next, the voltage of the second unit cell is obtained. In this case, since the voltage of the capacitor C is higher, the charge moves from the capacitor C to the second unit cell. Repeat this for the third and subsequent times.
これにより、キャパシタＣを用いて単電池電圧をバランスさせるようにしたので、セルバランスでのエネルギーのロスを小さくすることができる。 Thereby, since the cell voltage is balanced using the capacitor C, the energy loss in the cell balance can be reduced.
次に、本発明の第２実施形態に係る組電池の監視装置について、図３を用いて説明する。図３中、図１に記載ものと同じ構成については、同一符合を付して、説明を省略する。 Next, an assembled battery monitoring apparatus according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 3, the same components as those described in FIG.
本実施形態では、上述の第１実施形態の構成に加えて、キャパシタＣの電荷を放電する抵抗Ｒと、キャパシタＣの電荷の放電スイッチＳＷＲとが設けられ、コントローラＣＯＮＴは、放電スイッチＳＷＲのオンオフタイミングの制御を行う。 In this embodiment, in addition to the configuration of the first embodiment described above, a resistor R for discharging the charge of the capacitor C and a discharge switch SWR for the charge of the capacitor C are provided, and the controller CONT turns on / off the discharge switch SWR. Control the timing.
上述のとおり構成された本実施形態の作用について説明する。 The operation of the present embodiment configured as described above will be described.
図４は、セル選択スイッチ、サンプリングスイッチ、トランスファスイッチの動作状態を示した図である。セル選択スイッチＳＵ、ＳＬは、時刻ｔ０からｔ２の間は単電池Ｂ１を選択し、時刻ｔ２からｔ３の間は単電池Ｂｎを選択し、時刻ｔ３からｔ４の間は単電池Ｂ２を選択する。本実施形態では、単電池の選択順序は、単電池の電圧の高い順序である。すなわち、単電池Ｂ１、Ｂｎ、Ｂ２の順で電圧が高いものである。 FIG. 4 is a diagram illustrating operation states of the cell selection switch, the sampling switch, and the transfer switch. The cell selection switches SU and SL select the unit cell B1 between the times t0 and t2, select the unit cell Bn between the times t2 and t3, and select the unit cell B2 between the times t3 and t4. In the present embodiment, the selection order of the unit cells is the order in which the unit cell voltages are high. That is, the voltage is higher in the order of the cells B1, Bn, B2.
サンプリングスイッチＳＰＬＵ、ＳＰＬＬは、時刻ｔ０からｔ１の間は閉じ、時刻ｔ１からｔ２の間は開放する。トランスファスイッチＴＲＮＳＵ、ＴＲＮＳＬは、時刻ｔ０からｔ１の間は開放し、時刻ｔ１からｔ２の間は閉じる。図４から明らかなように、サンプリングスイッチＳＰＬＵ、ＳＰＬＬが閉じているときは、トランスファスイッチＴＲＮＳＵ、ＴＲＮＳＬは開放している。 Sampling switches SPLU and SPLL are closed between times t0 and t1, and are opened between times t1 and t2. The transfer switches TRNSU and TRNSL are opened from time t0 to t1, and are closed from time t1 to t2. As is apparent from FIG. 4, when the sampling switches SPLU and SPLL are closed, the transfer switches TRNSU and TRNSL are open.
まず、単電池の電圧測定が行われる。 First, the voltage of the single cell is measured.
電池の単電池Ｂ１の電圧を測定する場合について説明する。 A case where the voltage of the battery cell B1 is measured will be described.
セル選択スイッチＳＬとＳＵが単電池Ｂ１を選択し、サンプリングスイッチＳＰＬＵ、ＳＰＬＬを同時に閉じ、キャパシタＣに単電池Ｂ１の電圧を充電する（時刻ｔ０）。 The cell selection switches SL and SU select the single battery B1, close the sampling switches SPLU and SPLL simultaneously, and charge the capacitor C with the voltage of the single battery B1 (time t0).
次に、サンプリングスイッチＳＰＬＵ、ＳＰＬＬを同時に開放する（時刻ｔ１）。そして、次に、トランスファスイッチＴＲＮＳＬを閉じ、キャパシタＣの低電位側が接地電位に遷移した後に、若干遅れてスイッチＴＲＡＮＳＵを閉じ、このときのキャパシタＣの充電電圧を電圧検出回路ＡＭＰで検出する（時刻ｔ１から時刻ｔ２の間）。その後、スイッチＴＲＡＮＳＬ、ＴＲＡＮＳＵを同時に開放する（時刻ｔ２）。他の単電池Ｂ２、Ｂｎについても同様にそれぞれの充電電圧を検出する。 Next, the sampling switches SPLU and SPLL are simultaneously opened (time t1). Then, after the transfer switch TRNSL is closed and the low potential side of the capacitor C transits to the ground potential, the switch TRANSU is closed with a slight delay, and the charging voltage of the capacitor C at this time is detected by the voltage detection circuit AMP (time). between t1 and time t2). Thereafter, the switches TRANSL and TRANSU are simultaneously opened (time t2). The respective charging voltages are similarly detected for the other unit cells B2 and Bn.
電圧検出回路ＡＭＰで検出された各単電池の電圧を、メモリＭに記憶する。 The voltage of each single cell detected by the voltage detection circuit AMP is stored in the memory M.
本実施形態では、最低電圧の単電池Ｂ２を電圧検出した後（時刻ｔ４）に、放電スイッチＳＷＲをオンし、キャパシタＣの電荷を放電する。その後の最高電圧の単電池Ｂ１の電圧測定の際には、キャパシタＣを充電する必要があるので、キャパシタＣを放電しないときよりも電荷の移動が大きくなる。 In the present embodiment, after the voltage of the lowest voltage cell B2 is detected (time t4), the discharge switch SWR is turned on to discharge the capacitor C. Since the capacitor C needs to be charged when the voltage of the cell B1 having the highest voltage thereafter is measured, the movement of charges becomes larger than when the capacitor C is not discharged.
本実施形態によれば、キャパシタＣの電荷を放電した後に、最高電圧の単電池によりキャパシタＣを充電するので、キャパシタＣの過充電を防止することができる。 According to the present embodiment, since the capacitor C is charged by the single cell having the highest voltage after discharging the charge of the capacitor C, overcharge of the capacitor C can be prevented.
次に、本発明の第３実施形態に係る組電池の監視装置について、図５を用いて説明する。図５中、図１に記載ものと同じ構成については、同一符合を付して、説明を省略する。 Next, an assembled battery monitoring apparatus according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 5, the same components as those shown in FIG.
本実施形態では、上述の第１実施形態の構成に加えて、組電池Ｂの充放電電流を検出する電流検出回路ＣＳを設け、コントローラＣＯＮＴは、検出された電流に基づき、セル選択スイッチの切替え周期を変え、セル選択スイッチのオンオフタイミングの制御を行う。 In the present embodiment, in addition to the configuration of the first embodiment described above, a current detection circuit CS that detects the charge / discharge current of the assembled battery B is provided, and the controller CONT switches the cell selection switch based on the detected current. The cycle is changed and the on / off timing of the cell selection switch is controlled.
電流検出回路ＣＳは、組電池Ｂの充放電電流を検出する。 The current detection circuit CS detects the charge / discharge current of the assembled battery B.
コントローラＣＯＮＴは、検出した電流に基づいてセル選択スイッチの切替え周期を、例えば、電流が小さい場合には周期を長くし、電流が大きい場合には周期を短くするようにする。 Based on the detected current, the controller CONT increases the switching cycle of the cell selection switch, for example, when the current is small, and shortens the cycle when the current is large.
図６に示されるように、充電時では電圧の高い電池の電圧検出の間隔を短く、また、放電時では電圧の低い電池の電圧検出の間隔を高くするようにする。 As shown in FIG. 6, the voltage detection interval of a battery with a high voltage is shortened during charging, and the voltage detection interval of a battery with a low voltage is increased during discharging.
本実施の形態によれば、検出された電流でスイッチの切替え周期を変えたので、エネルギーのロスを小さく過充放電を監視することができる。 According to the present embodiment, since the switching cycle of the switch is changed by the detected current, it is possible to monitor overcharge / discharge with a small energy loss.
次に、本発明の第４実施形態に係る組電池の監視装置について、図７を用いて説明する。図７中、図５に記載ものと同じ構成については、同一符合を付して、説明を省略する。 Next, an assembled battery monitoring apparatus according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 7, the same components as those shown in FIG.
本実施形態では、上述の第３実施形態の構成に加えて、
キャパシタＣ１並びに接続スイッチＳＷＣ１とが設けられ、コントローラＣＯＮＴは、電流検出回路ＣＳにより検出された電流に基づき接続スイッチＳＷＣ１を含む他の各スイッチのオンオフタイミングの制御を行う。
In this embodiment, in addition to the configuration of the third embodiment described above,
The capacitor C1 and the connection switch SWC1 are provided, and the controller CONT controls the on / off timing of each of the other switches including the connection switch SWC1 based on the current detected by the current detection circuit CS.
キャパシタＣと並列に、もうひとつのキャパシタＣ１と接続スイッチＳＷＣ１との直列回路を接続する。 In parallel with the capacitor C, a series circuit of another capacitor C1 and a connection switch SWC1 is connected.
コントローラＣＯＮＴは、電流検出回路ＣＳにより検出した電流でキャパシタＣ１の接続スイッチと切替え周期を、例えば、電流が小さい場合には接続スイッチＳＷＣ１をオンで周期を長くし、電流が大きい場合には接続スイッチＳＷＣ１をオフで周期を短くするようにする。 The controller CONT switches the switching cycle of the connection switch of the capacitor C1 with the current detected by the current detection circuit CS. For example, when the current is small, the connection switch SWC1 is turned on to lengthen the cycle, and when the current is large, the connection switch The cycle is shortened by turning off SWC1.
本実施形態によれば、検出された電流に基づきキャパシタの大きさを変えたので、セルバランスを効率的にすることができる。 According to this embodiment, since the size of the capacitor is changed based on the detected current, the cell balance can be made efficient.
次に、本発明の第５実施形態に係る組電池の監視装置について、説明する。 Next, an assembled battery monitoring apparatus according to a fifth embodiment of the present invention will be described.
本実施形態では、構成上は上述の第１実施形態と同様であるが、メモリＭがセル選択の順序を切替えたときの電圧値を記憶するとともに、コントローラＣＯＮＴがセル選択の順序を切替えたときの電圧の差が大きい場合に異常と判定するものである。 In this embodiment, the configuration is the same as in the first embodiment described above, but when the memory M stores the voltage value when the order of cell selection is switched and the controller CONT switches the order of cell selection. When the voltage difference between the two is large, it is determined that there is an abnormality.
スイッチの切替え周期での充放電による電圧変化が小さい場合、セル選択の順序を切替えた場合でも、電圧値の電圧変化が小さい。
When the voltage change due to charging / discharging in the switch switching cycle is small, the voltage change in the voltage value is small even when the cell selection order is switched.
そのため、例えば、異常判定のタイミングで、セル選択の順序を切替え、セル選択順序を切替えたときの電圧の差が大きい場合に、異常と判定する。 For this reason, for example, when the order of cell selection is switched at the timing of abnormality determination, and the voltage difference when the cell selection order is switched is large, it is determined as abnormal.
本実施の形態によれば、セル選択の順序を切替えたときの電圧の差が大きい場合に異常と判定するようにしたので、異常を判定することができる。 According to the present embodiment, since an abnormality is determined when the voltage difference when the cell selection order is switched is large, an abnormality can be determined.
次に、本発明の第５実施形態に係る組電池の監視装置について、説明する。 Next, an assembled battery monitoring apparatus according to a fifth embodiment of the present invention will be described.
本実施形態では、構成上は上述の第４実施形態と同様であるが、
メモリＭは、キャパシタＣ１を切替えたときの電圧値を記憶し、コントローラＣＯＮＴは、キャパシタＣ１を切替えたときの電圧値との差が大きい場合に異常と判定する。
In this embodiment, the configuration is the same as that of the above-described fourth embodiment,
The memory M stores a voltage value when the capacitor C1 is switched, and the controller CONT determines that an abnormality occurs when the difference from the voltage value when the capacitor C1 is switched is large.
同じ容量のキャパシタが２つの場合を説明する。 A case where there are two capacitors having the same capacity will be described.
スイッチの切替え周期での充放電による電圧変化が小さい場合、同じ容量のキャパシタを切替えた場合でも、電圧値の電圧変化が小さい。 When the voltage change due to charging / discharging in the switching cycle of the switch is small, the voltage change of the voltage value is small even when the capacitor having the same capacity is switched.
そのため、例えば、異常判定のタイミングで、キャパシタを切替え、キャパシタを切替えたときの電圧の差が大きい場合に、異常と判定する。 Therefore, for example, when the capacitor is switched at the timing of abnormality determination and the voltage difference when the capacitor is switched is large, it is determined as abnormal.
本実施の形態によれば、キャパシタを切替えたときの電圧値との差が大きい場合に異常と判定するようにしたので、異常を判定することができる。 According to the present embodiment, since the abnormality is determined when the difference from the voltage value when the capacitor is switched is large, the abnormality can be determined.
Ｂ…組電池、Ｂ１〜Ｂｎ…単電池、ＳＵ、ＳＬ…セル選択スイッチ、ＳＰＬＵ、ＳＰＬＬ…サンプリングスイッチ、ＴＲＮＳＵ、ＴＲＮＳＬ…トランスファスイッチ、Ｃ…キャパシタ、ＡＭＰ…電圧検出器、ＣＯＮＴ…コントローラ、Ｍ…メモリ。 B ... assembled battery, B1-Bn ... single cell, SU, SL ... cell selection switch, SPLU, SPLL ... sampling switch, TRNSU, TRNSL ... transfer switch, C ... capacitor, AMP ... voltage detector, CONT ... controller, M ... memory.
Claims (7)
前記複数の単電池から１つにセルを選択するセル選択スイッチと、
選択された単電池と前記キャパシタとの間に挿入されたサンプリングスイッチと、
前記キャパシタの電圧を検出する電圧検出回路と、
前記キャパシタと前記電圧検出回路との間に挿入されたトランスファスイッチと、
前記セル選択スイッチの動作順序及び前記単電池の電圧を記憶するメモリと、
前記電圧検出回路により検出された電圧に基づき前記セル選択スイッチの動作順序を変え、前記セル選択スイッチの開閉動作の制御を行うコントローラと
を具備する組電池の監視装置。 At least one capacitor connected in parallel to an assembled battery having a plurality of cells connected in series;
A cell selection switch for selecting one cell from the plurality of unit cells;
A sampling switch inserted between the selected unit cell and the capacitor;
A voltage detection circuit for detecting the voltage of the capacitor;
A transfer switch inserted between the capacitor and the voltage detection circuit;
A memory for storing an operation sequence of the cell selection switch and a voltage of the unit cell;
A battery pack monitoring apparatus comprising: a controller that controls an open / close operation of the cell selection switch by changing an operation order of the cell selection switch based on a voltage detected by the voltage detection circuit.
前記コントローラは、前記電流検出回路により検出された電流値に基づき前記セル選択スイッチの切替え周期を変え、前記セル選択スイッチの開閉動作の制御を行う請求項１乃至３のいずれか１項記載の組電池の監視装置。 A current detection circuit for detecting a charge / discharge current of the assembled battery;
The group according to any one of claims 1 to 3, wherein the controller changes a switching cycle of the cell selection switch based on a current value detected by the current detection circuit and controls an opening / closing operation of the cell selection switch. Battery monitoring device.
前記コントローラは、前記電流検出回路により検出された電流に基づき前記キャパシタ接続スイッチの開閉の制御を行う請求項４記載の組電池の監視装置。 Comprising a connection switch connected in series with the capacitor;
The assembled battery monitoring device according to claim 4, wherein the controller controls opening and closing of the capacitor connection switch based on a current detected by the current detection circuit.
前記コントローラは、前記単電池の選択の順序を切替えたときの電圧の差が大きい場合に異常と判定する請求項１乃至５のいずれか１項記載の組電池の監視装置。 The memory stores a voltage value when the order of selection of the unit cells is switched,
The assembled battery monitoring device according to claim 1, wherein the controller determines that an abnormality occurs when a difference in voltage when the order of selection of the unit cells is switched is large.
前記コントローラは、前記キャパシタを切替えたときの電圧値との差が大きい場合に異常と判定する請求項５記載の組電池の監視装置。 The memory stores a voltage value when the capacitor is switched,
The assembled battery monitoring device according to claim 5, wherein the controller determines that the abnormality is present when a difference from a voltage value when the capacitor is switched is large.
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