JP2011250622A - 電池並列接続回路の制御装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明は、過放電、過充電を防止すること、さらに、劣化、内部短絡を含めた異常を精度良く判定することを目的としている。
【解決手段】このため、複数を並列に接続した二次電池パックの状態の検知および比較を行って異常検出を行う電池並列接続回路の制御装置において、二次電池パックに電流又は温度を検出する状態検出回路を設け、制御回路は、状態検出回路の検出電流どうしの比較又は状態検出回路の検出温度どうしの比較のうち少なくとも一方の比較における偏差と所定の判定値との偏差の大きさに基づいて電流制限を行う。また、制御回路は、状態検出回路の検出電流どうしからその電流比を算出し、かつ電流比と所定の判定値との偏差の大きさに基づいて電流制限を行うとともに、状態検出回路の検出温度どうしの比較における温度偏差と所定の判定値との偏差の大きさに基づいて電流制限を行う。
【選択図】図1
【解決手段】このため、複数を並列に接続した二次電池パックの状態の検知および比較を行って異常検出を行う電池並列接続回路の制御装置において、二次電池パックに電流又は温度を検出する状態検出回路を設け、制御回路は、状態検出回路の検出電流どうしの比較又は状態検出回路の検出温度どうしの比較のうち少なくとも一方の比較における偏差と所定の判定値との偏差の大きさに基づいて電流制限を行う。また、制御回路は、状態検出回路の検出電流どうしからその電流比を算出し、かつ電流比と所定の判定値との偏差の大きさに基づいて電流制限を行うとともに、状態検出回路の検出温度どうしの比較における温度偏差と所定の判定値との偏差の大きさに基づいて電流制限を行う。
【選択図】図1
Description
この発明は電池並列接続回路の制御装置に係り、特に電気自動車(「EV」ともいう。)やハイブリッド車(「HEV」ともいう。)、プラグインハイブリッド車(「PHEV」ともいう。)のように駆動エネルギ源としてバッテリを有する電動車両に関する。
また、バッテリの異常検出方法およびそれを行う制御回路に関する。
また、バッテリの異常検出方法およびそれを行う制御回路に関する。
電気自動車やハイブリッド車、プラグインハイブリッド車において、従来は、バッテリと、このバッテリの状態を検出する回路である状態検出回路と、インバータと、駆動用モータと、これらデバイスの電力と駆動力を制御するEVコントローラである制御回路とをそれぞれ1つずつ有し、前記状態検出回路が制御回路へ通信出力する電流制限値に従い、制御回路はバッテリに対する前記インバータ及び前記駆動用モータが消費する電流、および/または、バッテリに対する前記インバータ及び前記駆動用モータが発電する電流を制限することによって、バッテリの過充電および過放電を防止する制御を行っていた。
ところで、従来の電池並列接続回路の制御装置において、バッテリは1直列接続のものであり、複数並列で使用されることはほとんどなかった。
近時、小型のバッテリセルの普及が進み、小型のバッテリセルの組み電流パックを組み合わせ、複数並列接続することで容量を確保しつつ、搭載する際の構造ではバッテリユニットの設計自由度を拡大させている。
しかし、複数並列接続された電池パックの内部短絡や劣化、過放電、過充電の異常判定は、環境温度の影響を受け、確実な異常判定が難しいという不都合がある。
例えば、上記の特許文献1に開示されるものにおいては、電池温度を比較することで過放電、過充電を判定しているが、内部短絡と劣化の異常を判定することは難しいものである。
近時、小型のバッテリセルの普及が進み、小型のバッテリセルの組み電流パックを組み合わせ、複数並列接続することで容量を確保しつつ、搭載する際の構造ではバッテリユニットの設計自由度を拡大させている。
しかし、複数並列接続された電池パックの内部短絡や劣化、過放電、過充電の異常判定は、環境温度の影響を受け、確実な異常判定が難しいという不都合がある。
例えば、上記の特許文献1に開示されるものにおいては、電池温度を比較することで過放電、過充電を判定しているが、内部短絡と劣化の異常を判定することは難しいものである。
この発明は、過放電、過充電を防止すること、さらに、劣化、内部短絡を含めた異常を精度良く判定することを目的とする。
そこで、この発明は、上述不都合を除去するために、小型バッテリを組み合わせ互いにほぼ等価に設けた複数の二次電池パックを互いに並列となるように接続し、これら二次電池パックの状態について検知および比較を行って異常検出を行う電池並列接続回路の制御装置において、それぞれの二次電池パックに電流又は温度を検出する状態検出回路を設け、前記制御装置の制御回路は、前記状態検出回路により前記二次電池パックに対応して検出された電流どうしの比較又は前記状態検出回路により前記二次電池パックに対応して検出された温度どうしの比較のうち少なくとも一方の比較における偏差と所定の判定値との偏差の大きさに基づいて電流制限を行うことを特徴とする。
また、小型バッテリを組み合わせ互いにほぼ等価に設けた複数の二次電池パックを互いに並列となるように接続し、これら二次電池パックの状態について検知および比較を行って異常検出を行う電池並列接続回路の制御装置において、それぞれの二次電池パックに電流および温度を検出する状態検出回路を設け、前記制御装置の制御回路は、前記状態検出回路により前記二次電池パックに対応して検出された電流どうしからその電流比を算出し、かつこの電流比と所定の判定値との偏差の大きさに基づいて電流制限を行うとともに、前記状態検出回路により前記二次電池パックに対応して検出された温度どうしの比較における温度偏差と所定の判定値との偏差の大きさに基づいて電流制限を行うことを特徴とする。
また、小型バッテリを組み合わせ互いにほぼ等価に設けた複数の二次電池パックを互いに並列となるように接続し、これら二次電池パックの状態について検知および比較を行って異常検出を行う電池並列接続回路の制御装置において、それぞれの二次電池パックに電流および温度を検出する状態検出回路を設け、前記制御装置の制御回路は、前記状態検出回路により前記二次電池パックに対応して検出された電流どうしからその電流比を算出し、かつこの電流比と所定の判定値との偏差の大きさに基づいて電流制限を行うとともに、前記状態検出回路により前記二次電池パックに対応して検出された温度どうしの比較における温度偏差と所定の判定値との偏差の大きさに基づいて電流制限を行うことを特徴とする。
以上詳細に説明した如くこの発明によれば、小型バッテリを組み合わせ互いにほぼ等価に設けた複数の二次電池パックを互いに並列となるように接続し、これら二次電池パックの状態について検知および比較を行って異常検出を行う電池並列接続回路の制御装置において、それぞれの二次電池パックに電流又は温度を検出する状態検出回路を設け、制御装置の制御回路は、状態検出回路により二次電池パックに対応して検出された電流どうしの比較又は状態検出回路により二次電池パックに対応して検出された温度どうしの比較のうち少なくとも一方の比較における偏差と所定の判定値との偏差の大きさに基づいて電流制限を行う。
従って、二次電池パックどうしの温度差や電流差から異常を検出して、過放電、過充電を防止できる。
また、小型バッテリを組み合わせ互いにほぼ等価に設けた複数の二次電池パックを互いに並列となるように接続し、これら二次電池パックの状態について検知および比較を行って異常検出を行う電池並列接続回路の制御装置において、それぞれの二次電池パックに電流および温度を検出する状態検出回路を設け、制御装置の制御回路は、状態検出回路により二次電池パックに対応して検出された電流どうしからその電流比を算出し、かつこの電流比と所定の判定値との偏差の大きさに基づいて電流制限を行うとともに、状態検出回路により二次電池パックに対応して検出された温度どうしの比較における温度偏差と所定の判定値との偏差の大きさに基づいて電流制限を行う。
従って、温度差および電流比から異常を検出して、過放電、過充電を防止できる。
また、二次電池パックの過放電、過充電、劣化、内部短絡について異常の有無を検出でき、異常のある二次電池パックを特定できる。
従って、二次電池パックどうしの温度差や電流差から異常を検出して、過放電、過充電を防止できる。
また、小型バッテリを組み合わせ互いにほぼ等価に設けた複数の二次電池パックを互いに並列となるように接続し、これら二次電池パックの状態について検知および比較を行って異常検出を行う電池並列接続回路の制御装置において、それぞれの二次電池パックに電流および温度を検出する状態検出回路を設け、制御装置の制御回路は、状態検出回路により二次電池パックに対応して検出された電流どうしからその電流比を算出し、かつこの電流比と所定の判定値との偏差の大きさに基づいて電流制限を行うとともに、状態検出回路により二次電池パックに対応して検出された温度どうしの比較における温度偏差と所定の判定値との偏差の大きさに基づいて電流制限を行う。
従って、温度差および電流比から異常を検出して、過放電、過充電を防止できる。
また、二次電池パックの過放電、過充電、劣化、内部短絡について異常の有無を検出でき、異常のある二次電池パックを特定できる。
以下図面に基づいてこの発明の実施例を詳細に説明する。
図1及び図2はこの発明の第1実施例を示すものである。
図2において、1は車両、2は車両1に搭載される電池並列接続回路の制御装置である。
この電池並列接続回路の制御装置2は、小型バッテリを組み合わせ互いにほぼ等価に設けた複数、例えば2個の第1、第2二次電池パック3、4を互いに並列となるように接続し、これら第1、第2二次電池パック3、4の状態について検知および比較を行って異常検出を行うものである。
つまり、図2に示す如く、小型バッテリ(「小型バッテリセル」ともいう。)を組み合わせて直列接続して2個の第1、第2二次電池パック3、4を設け、これらの第1、第2二次電池パック3、4を並列接続してバッテリユニット5を形成している。
このとき、第1二次電池パック3に、電流又は温度、この第1実施例においては電流を検出する第1状態検出回路6と、第1リレー7とを設ける。
また、第2二次電池パック4には、電流又は温度、この第1実施例においては電流を検出する第2状態検出回路8と、第2リレー9とを設ける。
つまり、前記電池並列接続回路の制御装置2のバッテリユニット5は、小型バッテリを直列に接続し、前記第1、第2状態検出回路6、8と第1、第2リレー7、9とを実装して第1、第2二次電池パック3、4を夫々構成している。
これらの2個の第1、第2二次電池パック3、4と空冷ファン(図示せず)などを総称して、「バッテリユニット5」とする。
そして、前記電池並列接続回路の制御装置2は、前記バッテリユニット5と、前記第1、第2二次電池パック3、4の電流を検出する第1、第2状態検出回路6、8と、インバータ10と、駆動用モータ11と、これらのデバイスの電力と駆動力を制御する制御回路(「EVコントローラ」ともいう。)12を備えている。
このとき、前記バッテリユニット5は、図2に示す如く、車両1の後輪1b、1b間に配設されるとともに、このバッテリユニット5の車両前側には、バッテリユニット5に夫々接続するインバータ10と制御回路12とが配設され、前記車両1の前輪1a、1a間には、インバータ10に接続する前記駆動用モータ11が配設される。
図2において、1は車両、2は車両1に搭載される電池並列接続回路の制御装置である。
この電池並列接続回路の制御装置2は、小型バッテリを組み合わせ互いにほぼ等価に設けた複数、例えば2個の第1、第2二次電池パック3、4を互いに並列となるように接続し、これら第1、第2二次電池パック3、4の状態について検知および比較を行って異常検出を行うものである。
つまり、図2に示す如く、小型バッテリ(「小型バッテリセル」ともいう。)を組み合わせて直列接続して2個の第1、第2二次電池パック3、4を設け、これらの第1、第2二次電池パック3、4を並列接続してバッテリユニット5を形成している。
このとき、第1二次電池パック3に、電流又は温度、この第1実施例においては電流を検出する第1状態検出回路6と、第1リレー7とを設ける。
また、第2二次電池パック4には、電流又は温度、この第1実施例においては電流を検出する第2状態検出回路8と、第2リレー9とを設ける。
つまり、前記電池並列接続回路の制御装置2のバッテリユニット5は、小型バッテリを直列に接続し、前記第1、第2状態検出回路6、8と第1、第2リレー7、9とを実装して第1、第2二次電池パック3、4を夫々構成している。
これらの2個の第1、第2二次電池パック3、4と空冷ファン(図示せず)などを総称して、「バッテリユニット5」とする。
そして、前記電池並列接続回路の制御装置2は、前記バッテリユニット5と、前記第1、第2二次電池パック3、4の電流を検出する第1、第2状態検出回路6、8と、インバータ10と、駆動用モータ11と、これらのデバイスの電力と駆動力を制御する制御回路(「EVコントローラ」ともいう。)12を備えている。
このとき、前記バッテリユニット5は、図2に示す如く、車両1の後輪1b、1b間に配設されるとともに、このバッテリユニット5の車両前側には、バッテリユニット5に夫々接続するインバータ10と制御回路12とが配設され、前記車両1の前輪1a、1a間には、インバータ10に接続する前記駆動用モータ11が配設される。
また、前記制御回路12は、前記第1、第2状態検出回路6、8により前記第1、第2二次電池パック3、4に対応して検出された電流どうしの比較のうち電流の比較における偏差と所定の判定値との偏差の大きさに基づいて電流制限を行う構成を有する。
詳述すれば、前記制御回路12は、前記バッテリユニット5に対する前記インバータ10及び前記駆動用モータ11が消費する電流を制限する。
そして、前記制御回路12は、前記バッテリユニット5に対する前記インバータ10及び前記駆動用モータ11が発電する電流を制限する。
従って、前記第1、第2二次電池パック3、4どうしの電流差から異常を検出して、過放電、過充電を防止できる。
詳述すれば、前記制御回路12は、前記バッテリユニット5に対する前記インバータ10及び前記駆動用モータ11が消費する電流を制限する。
そして、前記制御回路12は、前記バッテリユニット5に対する前記インバータ10及び前記駆動用モータ11が発電する電流を制限する。
従って、前記第1、第2二次電池パック3、4どうしの電流差から異常を検出して、過放電、過充電を防止できる。
更に、前記第1、第2二次電池パック3、4を冷却する送風ファン13を設け、前記制御回路12は、偏差の大きさの判定に伴って前記送風ファン13を駆動する。
つまり、前記第1、第2二次電池パック3、4に対し、その外部には、主に多数の小型バッテリを冷却する送風ファン13を設けるものである。
このとき、詳細には図示しないが、送風ファン13は、第1、第2二次電池パック3、4に共通して1つ設けてあり、送風ダクト(図示せず)によって分配/合流させて第1、第2二次電池パック3、4を均等に冷却することができる。
従って、搭載構造や配置などによって差を生み易い環境温度の影響を低減し、過放電、過充電を防止できる。
つまり、前記第1、第2二次電池パック3、4に対し、その外部には、主に多数の小型バッテリを冷却する送風ファン13を設けるものである。
このとき、詳細には図示しないが、送風ファン13は、第1、第2二次電池パック3、4に共通して1つ設けてあり、送風ダクト(図示せず)によって分配/合流させて第1、第2二次電池パック3、4を均等に冷却することができる。
従って、搭載構造や配置などによって差を生み易い環境温度の影響を低減し、過放電、過充電を防止できる。
更にまた、電流制限にステータスレベルを設定し、前記制御回路12は、電流制限のステータスレベルに応じて前記送風ファン13の駆動レベルを変更する。
このとき、ステータスレベルにおいて、ステータスレベル「0」が通常の正常範囲内にある状態を示し、ステータスレベル「1」が弱異常状態、ステータスレベル「2」が強異常状態のように、ステータスレベルの数字が上がる(「深度が大きくなる」とも換言できる。)に連れて状態が悪化していることを示す。
そして、ステータスレベルの数字に応じて、電流制限も変わり、数字が大きくなる程、制限幅も大きくなる。
従って、ステータスの深度に応じて徐々に精度を高めることができる。
なお、異常判定のステータスレベルが進むに従い、徐々に電流制限の制限幅が大きくなるようにしているので、電流制限を受けつつも暫くの間は走行が可能となり、退避走行(リンプホーム走行)が可能となる一方、前記バッテリユニット5の保護との両立ができる。
このとき、ステータスレベルにおいて、ステータスレベル「0」が通常の正常範囲内にある状態を示し、ステータスレベル「1」が弱異常状態、ステータスレベル「2」が強異常状態のように、ステータスレベルの数字が上がる(「深度が大きくなる」とも換言できる。)に連れて状態が悪化していることを示す。
そして、ステータスレベルの数字に応じて、電流制限も変わり、数字が大きくなる程、制限幅も大きくなる。
従って、ステータスの深度に応じて徐々に精度を高めることができる。
なお、異常判定のステータスレベルが進むに従い、徐々に電流制限の制限幅が大きくなるようにしているので、電流制限を受けつつも暫くの間は走行が可能となり、退避走行(リンプホーム走行)が可能となる一方、前記バッテリユニット5の保護との両立ができる。
追記すれば、走行中に前記第1、第2二次電池パック3、4の前記第1、第2状態検出回路6、8が検出する電流を前記制御回路12は受け取る。
そして、制御回路12は、前記第1、第2二次電池パック3、4の電流差を算出し、電流差が所定の判定値を超えた場合に、以下の[表1]の電流制限マップに従って前記インバータ10の駆動電流を制限するステータスをインクリメントし、前記制御回路12はその制限に従い、インバータ10の電流を制限する。
表中において、a<b<cである。
例えば、50(A)、75(A)、100(A)等とする。
そして、制御回路12は、前記第1、第2二次電池パック3、4の電流差を算出し、電流差が所定の判定値を超えた場合に、以下の[表1]の電流制限マップに従って前記インバータ10の駆動電流を制限するステータスをインクリメントし、前記制御回路12はその制限に従い、インバータ10の電流を制限する。
例えば、50(A)、75(A)、100(A)等とする。
また、前記制御回路12は、前記第1、第2二次電池パック3、4の前記第1、第2状態検出回路6、8からのエラー情報を受け、一方の二次電池パックが故障したと判断した場合には、正常な二次電池パックのリレーのみをONしてリンプホーム走行を可能としている。
すなわち、前記電池並列接続回路の制御装置2は、電流制限の開始後に、前記第1、第2二次電池パック3、4の電流計測を開始し、インバータ電流制限をステータスレベル「0」で初期値(最大)にセットする(表1参照。)。
そして、計測した電流差を計算し、この電流差が所定の判定値、例えば閾値aを超えているかを比較する。
この比較において、電流差が閾値aを超えていない場合には、ステータスレベルは「0」を維持する一方、電流差が閾値aを超えている場合には、前記送風ファン13を駆動レベル「1」(弱)で駆動する。
再度、電流差と閾値aとを比較し、電流差が閾値aを超えている場合には、ステータスレベルを「1」とし、初期値の半分とする。
その後、前記第1、第2二次電池パック3、4の計測した電流差を計算し、この電流差が閾値bを超えているかを比較する。
この比較において、電流差が閾値bを超えていない場合には、ステータスレベルを「0」へ戻し、電流差が閾値bを超えている場合には、前記送風ファン13を駆動レベルを「2」(強)で駆動する。
再度、電流差と閾値bとを比較し、電流差が閾値bを超えている場合には、ステータスレベルを「2」とし、完全に制限する(0A)。
そして、計測した電流差を計算し、この電流差が所定の判定値、例えば閾値aを超えているかを比較する。
この比較において、電流差が閾値aを超えていない場合には、ステータスレベルは「0」を維持する一方、電流差が閾値aを超えている場合には、前記送風ファン13を駆動レベル「1」(弱)で駆動する。
再度、電流差と閾値aとを比較し、電流差が閾値aを超えている場合には、ステータスレベルを「1」とし、初期値の半分とする。
その後、前記第1、第2二次電池パック3、4の計測した電流差を計算し、この電流差が閾値bを超えているかを比較する。
この比較において、電流差が閾値bを超えていない場合には、ステータスレベルを「0」へ戻し、電流差が閾値bを超えている場合には、前記送風ファン13を駆動レベルを「2」(強)で駆動する。
再度、電流差と閾値bとを比較し、電流差が閾値bを超えている場合には、ステータスレベルを「2」とし、完全に制限する(0A)。
次に、図1の前記電池並列接続回路の制御装置2の制御用フローチャートに沿って作用を説明する。
まず、前記電池並列接続回路の制御装置2の制御用プログラムがスタート(101)して電流制限が開始されると、前記第1二次電池パック3の電流検出を開始するとともに、前記第2二次電池パック4の電流検出を開始する処理(102)に移行する。
この第1、第2二次電池パック3、4の電流検出を開始する処理(102)の後に、電流差によるインバータ電流制限のステータスレベルを「0」にセットする処理(103)に移行する。
そして、前記インバータ10の電流制限を初期値にする処理(104)に移行する。
このインバータ10の電流制限を初期値にする処理(104)の後には、第1、第2二次電池パック3、4の電流差が所定の判定値、例えば閾値aを超えているか否かの判断(105)に移行する。
また、この判断(105)がNOの場合には、上述の電流差によるインバータ電流制限のステータスレベルを「0」にセットする処理(103)に戻る。
判断(105)がYESの場合には、前記送風ファン13の駆動レベルを「1」とする処理(106)に移行する。
この送風ファン13の駆動レベルを「1」とする処理(106)の後には、第1、第2二次電池パック3、4の電流差が所定の判定値、例えば閾値aを超えているか否かの判断(107)に移行する。
更に、この判断(107)がNOの場合には、上述の電流差によるインバータ電流制限のステータスレベルを「0」にセットする処理(103)に戻る。
判断(107)がYESの場合には、電流差によるインバータ電流制限のステータスレベルを「1」にセットする処理(108)に移行する。
そして、前記インバータ10の電流制限を半分にする処理(109)に移行する。
このインバータ10の電流制限を半分にする処理(109)の後には、前記第1、第2二次電池パック3、4の電流差が所定の判定値、例えば閾値bを超えているか否かの判断(110)に移行する。
また、この判断(110)がNOの場合には、上述の第1、第2二次電池パック3、4の電流検出を開始する処理(102)に戻る。
判断(110)がYESの場合には、前記送風ファン13の駆動レベルを「2」とする処理(111)に移行する。
この送風ファン13の駆動レベルを「2」とする処理(111)の後には、第1、第2二次電池パック3、4の電流差が所定の判定値、例えば閾値bを超えているか否かの判断(112)に移行する。
更に、この判断(112)がNOの場合には、上述の電流差によるインバータ電流制限のステータスレベルを「1」にセットする処理(108)に戻る。
判断(112)がYESの場合には、電流差によるインバータ電流制限のステータスレベルを「2」にセットする処理(113)に移行する。
そして、前記インバータ10の電流制限を「0A」にする処理(114)に移行する。
この第1、第2二次電池パック3、4の電流検出を開始する処理(102)の後に、電流差によるインバータ電流制限のステータスレベルを「0」にセットする処理(103)に移行する。
そして、前記インバータ10の電流制限を初期値にする処理(104)に移行する。
このインバータ10の電流制限を初期値にする処理(104)の後には、第1、第2二次電池パック3、4の電流差が所定の判定値、例えば閾値aを超えているか否かの判断(105)に移行する。
また、この判断(105)がNOの場合には、上述の電流差によるインバータ電流制限のステータスレベルを「0」にセットする処理(103)に戻る。
判断(105)がYESの場合には、前記送風ファン13の駆動レベルを「1」とする処理(106)に移行する。
この送風ファン13の駆動レベルを「1」とする処理(106)の後には、第1、第2二次電池パック3、4の電流差が所定の判定値、例えば閾値aを超えているか否かの判断(107)に移行する。
更に、この判断(107)がNOの場合には、上述の電流差によるインバータ電流制限のステータスレベルを「0」にセットする処理(103)に戻る。
判断(107)がYESの場合には、電流差によるインバータ電流制限のステータスレベルを「1」にセットする処理(108)に移行する。
そして、前記インバータ10の電流制限を半分にする処理(109)に移行する。
このインバータ10の電流制限を半分にする処理(109)の後には、前記第1、第2二次電池パック3、4の電流差が所定の判定値、例えば閾値bを超えているか否かの判断(110)に移行する。
また、この判断(110)がNOの場合には、上述の第1、第2二次電池パック3、4の電流検出を開始する処理(102)に戻る。
判断(110)がYESの場合には、前記送風ファン13の駆動レベルを「2」とする処理(111)に移行する。
この送風ファン13の駆動レベルを「2」とする処理(111)の後には、第1、第2二次電池パック3、4の電流差が所定の判定値、例えば閾値bを超えているか否かの判断(112)に移行する。
更に、この判断(112)がNOの場合には、上述の電流差によるインバータ電流制限のステータスレベルを「1」にセットする処理(108)に戻る。
判断(112)がYESの場合には、電流差によるインバータ電流制限のステータスレベルを「2」にセットする処理(113)に移行する。
そして、前記インバータ10の電流制限を「0A」にする処理(114)に移行する。
図3はこの発明の第2実施例を示すものである。
この第2実施例において、上述第1実施例のものと同一機能を果たす箇所には、同一符号を付して説明する。
この第2実施例において、上述第1実施例のものと同一機能を果たす箇所には、同一符号を付して説明する。
この第2実施例の特徴とするところは、前記制御回路12によって、前記第1、第2状態検出回路6、8により前記第1、第2二次電池パック3、4に対応して検出された電流どうしの比較のうち温度の比較における偏差と所定の判定値との偏差の大きさに基づいて電流制限を行う構成とした点にある。
すなわち、走行中に前記第1、第2二次電池パック3、4の前記第1、第2状態検出回路6、8が検出する温度を前記制御回路12は受け取り、前記第1、第2二次電池パック3、4の温度差を算出し、温度差が所定の判定値を超えた場合に、以下の[表2]の電流制限マップに従って前記インバータの駆動電流を制限するステータスをインクリメントし、前記制御回路12はその制限に従い、インバータの電流を制限する。
表中において、a’<b’<c’である。
例えば、10(℃)、15(℃)、20(℃)等とする。
従って、前記第1、第2二次電池パック3、4どうしの温度差から異常を検出して、過放電、過充電を防止できる。
なお、環境温度の影響を受けないようにするために、一定量の冷媒によってバッテリ(3、4)を冷却する構成とすることも可能である。
例えば、10(℃)、15(℃)、20(℃)等とする。
従って、前記第1、第2二次電池パック3、4どうしの温度差から異常を検出して、過放電、過充電を防止できる。
なお、環境温度の影響を受けないようにするために、一定量の冷媒によってバッテリ(3、4)を冷却する構成とすることも可能である。
また、上述第1実施例と同様に、前記二次電池パックを冷却する送風ファン13を設け、前記制御回路12は、偏差の大きさの判定に伴って前記送風ファン13を駆動する。
従って、搭載構造や配置などによって差を生み易い環境温度の影響を低減し、過放電、過充電を防止できる。
従って、搭載構造や配置などによって差を生み易い環境温度の影響を低減し、過放電、過充電を防止できる。
更に、上述第1実施例と同様に、電流制限にステータスレベルを設定し、前記制御回路12は、電流制限のステータスレベルに応じて前記送風ファン13の駆動レベルを変更する。
従って、ステータスの深度に応じて徐々に精度を高めることができる。
従って、ステータスの深度に応じて徐々に精度を高めることができる。
すなわち、前記電池並列接続回路の制御装置2は、電流制限の開始後に、前記第1、第2二次電池パック3、4の温度計測を開始し、インバータ電流制限をステータスレベル「0」で初期値(最大)にセットする(表2参照。)。
そして、計測した温度差を計算し、この温度差が所定の判定値、例えば閾値a’を超えているかを比較する。
この比較において、温度差が閾値a’を超えていない場合には、ステータスレベルは「0」を維持する一方、温度差が閾値a’を超えている場合には、前記送風ファン13を駆動レベル「1」(弱)で駆動する。
再度、温度差と閾値a’とを比較し、温度差が閾値a’を超えている場合には、ステータスレベルを「1」とし、初期値の半分とする。
その後、計測した温度差を計算し、この温度差が閾値b’を超えているかを比較する。
この比較において、温度差が閾値b’を超えていない場合には、ステータスレベルを「0」へ戻し、温度差が閾値b’を超えている場合には、前記送風ファン13を駆動レベル「2」(強)で駆動する。
再度、温度差と閾値b’とを比較し、温度差が閾値b’を超えている場合には、ステータスレベルを「2」とし、完全に制限する(0A)。
そして、計測した温度差を計算し、この温度差が所定の判定値、例えば閾値a’を超えているかを比較する。
この比較において、温度差が閾値a’を超えていない場合には、ステータスレベルは「0」を維持する一方、温度差が閾値a’を超えている場合には、前記送風ファン13を駆動レベル「1」(弱)で駆動する。
再度、温度差と閾値a’とを比較し、温度差が閾値a’を超えている場合には、ステータスレベルを「1」とし、初期値の半分とする。
その後、計測した温度差を計算し、この温度差が閾値b’を超えているかを比較する。
この比較において、温度差が閾値b’を超えていない場合には、ステータスレベルを「0」へ戻し、温度差が閾値b’を超えている場合には、前記送風ファン13を駆動レベル「2」(強)で駆動する。
再度、温度差と閾値b’とを比較し、温度差が閾値b’を超えている場合には、ステータスレベルを「2」とし、完全に制限する(0A)。
次に、図3の電池並列接続回路の制御装置2の制御用フローチャートに沿って作用を説明する。
まず、前記電池並列接続回路の制御装置2の制御用プログラムがスタート(201)して電流制限が開始されると、前記第1二次電池パック3の温度検出を開始するとともに、前記第2二次電池パック4の温度検出を開始する処理(202)に移行する。
この第1、第2二次電池パック3、4の温度検出を開始する処理(202)の後に、温度差によるインバータ電流制限のステータスレベルを「0」にセットする処理(203)に移行する。
そして、前記インバータの電流制限を初期値にする処理(204)に移行する。
このインバータの電流制限を初期値にする処理(204)の後には、第1、第2二次電池パックの温度差が所定の判定値、例えば閾値a’を超えているか否かの判断(205)に移行する。
また、この判断(205)がNOの場合には、上述の温度差によるインバータ電流制限のステータスレベルを「0」にセットする処理(203)に戻る。
判断(205)がYESの場合には、前記送風ファン13の駆動レベルを「1」とする処理(206)に移行する。
この送風ファン13の駆動レベルを「1」とする処理(206)の後には、第1、第2二次電池パックの温度差が所定の判定値、例えば閾値a’を超えているか否かの判断(207)に移行する。
更に、この判断(207)がNOの場合には、上述の温度差によるインバータ電流制限のステータスレベルを「0」にセットする処理(203)に戻る。
判断(207)がYESの場合には、温度差によるインバータ電流制限のステータスレベルを「1」にセットする処理(208)に移行する。
そして、前記インバータの電流制限を半分にする処理(209)に移行する。
このインバータの電流制限を半分にする処理(209)の後には、前記第1、第2二次電池パック3、4の温度差が所定の判定値、例えば閾値b’を超えているか否かの判断(210)に移行する。
また、この判断(210)がNOの場合には、上述の第1、第2二次電池パック3、4の温度検出を開始する処理(202)に戻る。
判断(210)がYESの場合には、前記送風ファン13の駆動レベルを「2」とする処理(211)に移行する。
この送風ファン13の駆動レベルを「2」とする処理(211)の後には、第1、第2二次電池パック3、4の電流差が所定の判定値、例えば閾値b’を超えているか否かの判断(212)に移行する。
更に、この判断(212)がNOの場合には、上述の温度差によるインバータ電流制限のステータスレベルを「1」にセットする処理(208)に戻る。
判断(212)がYESの場合には、温度差によるインバータ電流制限のステータスレベルを「2」にセットする処理(213)に移行する。
そして、前記インバータの電流制限を「0A」にする処理(214)に移行する。
この第1、第2二次電池パック3、4の温度検出を開始する処理(202)の後に、温度差によるインバータ電流制限のステータスレベルを「0」にセットする処理(203)に移行する。
そして、前記インバータの電流制限を初期値にする処理(204)に移行する。
このインバータの電流制限を初期値にする処理(204)の後には、第1、第2二次電池パックの温度差が所定の判定値、例えば閾値a’を超えているか否かの判断(205)に移行する。
また、この判断(205)がNOの場合には、上述の温度差によるインバータ電流制限のステータスレベルを「0」にセットする処理(203)に戻る。
判断(205)がYESの場合には、前記送風ファン13の駆動レベルを「1」とする処理(206)に移行する。
この送風ファン13の駆動レベルを「1」とする処理(206)の後には、第1、第2二次電池パックの温度差が所定の判定値、例えば閾値a’を超えているか否かの判断(207)に移行する。
更に、この判断(207)がNOの場合には、上述の温度差によるインバータ電流制限のステータスレベルを「0」にセットする処理(203)に戻る。
判断(207)がYESの場合には、温度差によるインバータ電流制限のステータスレベルを「1」にセットする処理(208)に移行する。
そして、前記インバータの電流制限を半分にする処理(209)に移行する。
このインバータの電流制限を半分にする処理(209)の後には、前記第1、第2二次電池パック3、4の温度差が所定の判定値、例えば閾値b’を超えているか否かの判断(210)に移行する。
また、この判断(210)がNOの場合には、上述の第1、第2二次電池パック3、4の温度検出を開始する処理(202)に戻る。
判断(210)がYESの場合には、前記送風ファン13の駆動レベルを「2」とする処理(211)に移行する。
この送風ファン13の駆動レベルを「2」とする処理(211)の後には、第1、第2二次電池パック3、4の電流差が所定の判定値、例えば閾値b’を超えているか否かの判断(212)に移行する。
更に、この判断(212)がNOの場合には、上述の温度差によるインバータ電流制限のステータスレベルを「1」にセットする処理(208)に戻る。
判断(212)がYESの場合には、温度差によるインバータ電流制限のステータスレベルを「2」にセットする処理(213)に移行する。
そして、前記インバータの電流制限を「0A」にする処理(214)に移行する。
図4〜図7はこの発明の第3実施例を示すものである。
この第3実施例の特徴とするところは、状態検出回路によって第1、第2二次電池パック3、4から検出される電流及び温度により電流制限を行う構成とした点にある。
すなわち、電池並列接続回路の制御装置2において、制御回路12は、前記状態検出回路6、8により前記二次電池パック3、4に対応して検出された電流どうしからその電流比を算出し、かつこの電流比と所定の判定値との偏差の大きさに基づいて電流制限を行うとともに、前記状態検出回路により前記二次電池パックに対応して検出された温度どうしの比較における温度偏差と所定の判定値との偏差の大きさに基づいて電流制限を行う。
従って、温度差および電流比から異常を検出して、過放電、過充電を防止できる。
また、二次電池パックの過放電、過充電、劣化、内部短絡について異常の有無を検出でき、異常のある二次電池パックを特定できる。
従って、温度差および電流比から異常を検出して、過放電、過充電を防止できる。
また、二次電池パックの過放電、過充電、劣化、内部短絡について異常の有無を検出でき、異常のある二次電池パックを特定できる。
また、上述第1及び第2実施例と同様に、前記二次電池パック3、4を冷却する送風ファン13を設け、前記制御回路12は、偏差の大きさを判定する際に前記送風ファン13を駆動する。
そして、前記制御回路12が送風ファン13を駆動すると、前記第1、第2二次電池パック3、4どうしの温度差が小さくなり、図7における向かって左側に寄せることになり、前記第1、第2二次電池パック3、4自体の温度の影響を小さくでき、ステータスレベルの数を抑制しつつ、精度を確保することができる。
従って、搭載構造や配置などによって差を生み易い環境温度の影響を低減して、精度を向上することができる。
そして、前記制御回路12が送風ファン13を駆動すると、前記第1、第2二次電池パック3、4どうしの温度差が小さくなり、図7における向かって左側に寄せることになり、前記第1、第2二次電池パック3、4自体の温度の影響を小さくでき、ステータスレベルの数を抑制しつつ、精度を確保することができる。
従って、搭載構造や配置などによって差を生み易い環境温度の影響を低減して、精度を向上することができる。
更に、上述第1及び第2実施例と同様に、電流制限にステータスレベルを設定し、電流制限のステータスレベルに応じて前記送風ファン13の駆動レベルを変更する。
従って、ステータスの深度に応じて徐々に精度を高めることができる。
従って、ステータスの深度に応じて徐々に精度を高めることができる。
参考までに、図6に並列バッテリ、つまり第1、第2二次電池パック3、4の概略回路図を開示する。
この図6の概略回路図において、第1、第2二次電池パック3、4に流れる電流は、内部抵抗に反比例することを利用して、電池の温度差(T1−T2)から求められる電流比(I1/I2)で判定できる。
このとき、バッテリ温度差と電流比での判定基準である温度毎での判定ラインを図7に開示する。
この図6の概略回路図において、第1、第2二次電池パック3、4に流れる電流は、内部抵抗に反比例することを利用して、電池の温度差(T1−T2)から求められる電流比(I1/I2)で判定できる。
このとき、バッテリ温度差と電流比での判定基準である温度毎での判定ラインを図7に開示する。
次に、図4の電池並列接続回路の制御装置2の制御用フローチャートに沿って作用を説明する。
まず、前記電池並列接続回路の制御装置2の制御用プログラムがスタート(301)して電流制限が開始されると、前記第1二次電池パック3の電流及び温度検出を開始するとともに、前記第2二次電池パック4の電流及び温度検出を開始する処理(302)に移行する。
この第1、第2二次電池パック3、4の電流及び温度検出を開始する処理(302)の後に、インバータ電流制限のステータスレベルを「0」にセットする処理(303)に移行する。
そして、前記インバータの電流制限を初期値にする処理(304)に移行し、このインバータの電流制限を初期値にする処理(304)の後には、温度差と電流比とを算出する処理(305)に移行する。
この温度差と電流比とを算出する処理(305)の後には、電流比が図7に開示される判定ラインを超えているか否かの判断(306)に移行する。
また、この判断(306)がNOの場合には、上述のインバータ電流制限のステータスレベルを「0」にセットする処理(303)に戻る。
判断(306)がYESの場合には、前記送風ファン13の駆動レベルを「1」とする処理(307)に移行する。
この送風ファン13の駆動レベルを「1」とする処理(307)の後には、再度、温度差と電流比とを算出する処理(308)を行い、電流比が図7に開示される判定ラインを超えているか否かの判断(309)に移行する。
更に、この判断(309)がNOの場合には、上述のインバータ電流制限のステータスレベルを「0」にセットする処理(303)に戻る。
判断(309)がYESの場合には、インバータ電流制限のステータスレベルを「1」にセットする処理(310)に移行する。
そして、前記インバータの電流制限を半分にする処理(311)に移行する。
このインバータ10の電流制限を半分にする処理(311)の後には、再度、温度差と電流比とを算出する処理(312)を行い、電流比が図7に開示される判定ラインを超えているか否かの判断(313)に移行する。
また、この判断(313)がNOの場合には、上述の第1、第2二次電池パック3、4の電流及び温度検出を開始する処理(302)に戻る。
判断(313)がYESの場合には、前記送風ファン13の駆動レベルを「2」とする処理(314)に移行する。
この送風ファン13の駆動レベルを「2」とする処理(314)の後には、再度、温度差と電流比とを算出する処理(315)を行い、電流比が図7に開示される判定ラインを超えているか否かの判断(316)に移行する。
更に、この判断(316)がNOの場合には、上述のインバータ電流制限のステータスレベルを「1」にセットする処理(310)に戻る。
判断(316)がYESの場合には、温度差によるインバータ電流制限のステータスレベルを「2」にセットする処理(317)に移行する。
そして、前記インバータの電流制限を「0A」にする処理(318)に移行する。
この第1、第2二次電池パック3、4の電流及び温度検出を開始する処理(302)の後に、インバータ電流制限のステータスレベルを「0」にセットする処理(303)に移行する。
そして、前記インバータの電流制限を初期値にする処理(304)に移行し、このインバータの電流制限を初期値にする処理(304)の後には、温度差と電流比とを算出する処理(305)に移行する。
この温度差と電流比とを算出する処理(305)の後には、電流比が図7に開示される判定ラインを超えているか否かの判断(306)に移行する。
また、この判断(306)がNOの場合には、上述のインバータ電流制限のステータスレベルを「0」にセットする処理(303)に戻る。
判断(306)がYESの場合には、前記送風ファン13の駆動レベルを「1」とする処理(307)に移行する。
この送風ファン13の駆動レベルを「1」とする処理(307)の後には、再度、温度差と電流比とを算出する処理(308)を行い、電流比が図7に開示される判定ラインを超えているか否かの判断(309)に移行する。
更に、この判断(309)がNOの場合には、上述のインバータ電流制限のステータスレベルを「0」にセットする処理(303)に戻る。
判断(309)がYESの場合には、インバータ電流制限のステータスレベルを「1」にセットする処理(310)に移行する。
そして、前記インバータの電流制限を半分にする処理(311)に移行する。
このインバータ10の電流制限を半分にする処理(311)の後には、再度、温度差と電流比とを算出する処理(312)を行い、電流比が図7に開示される判定ラインを超えているか否かの判断(313)に移行する。
また、この判断(313)がNOの場合には、上述の第1、第2二次電池パック3、4の電流及び温度検出を開始する処理(302)に戻る。
判断(313)がYESの場合には、前記送風ファン13の駆動レベルを「2」とする処理(314)に移行する。
この送風ファン13の駆動レベルを「2」とする処理(314)の後には、再度、温度差と電流比とを算出する処理(315)を行い、電流比が図7に開示される判定ラインを超えているか否かの判断(316)に移行する。
更に、この判断(316)がNOの場合には、上述のインバータ電流制限のステータスレベルを「1」にセットする処理(310)に戻る。
判断(316)がYESの場合には、温度差によるインバータ電流制限のステータスレベルを「2」にセットする処理(317)に移行する。
そして、前記インバータの電流制限を「0A」にする処理(318)に移行する。
なお、この発明は上述第1〜第3実施例に限定されるものではなく、種々の応用改変が可能である。
例えば、この発明の第1実施例においては、前記第1、第2二次電池パック3、4の電流差を算出し、電流差が所定の判定値を超えた場合に、[表1]の電流制限マップに従って前記インバータの駆動電流を制限するステータスをインクリメントし、前記制御回路12はその制限に従い、インバータの電流を制限する構成とする一方、第2実施例においては、前記第1、第2二次電池パック3、4の温度差を算出し、温度差が所定の判定値を超えた場合に、[表2]の電流制限マップに従って前記インバータの駆動電流を制限するステータスをインクリメントし、前記制御回路12はその制限に従い、インバータの電流を制限する構成としたが、電圧差を前記第1、第2二次電池パック3、4を勘案する特別構成とすることも可能である。
すなわち、イグニッションON前に前記第1、第2二次電池パックの電圧に差が発生する場合、以下の[表3]の電流制限マップに従ってリレーを制御する。
すなわち、イグニッションON前に前記第1、第2二次電池パックの電圧に差が発生する場合、以下の[表3]の電流制限マップに従ってリレーを制御する。
また、第1実施例の[表1]による電流制限、及び、第2実施例の[表2]による電流制限は、予め設定した所定の判定値である制限値があり、ステータスのレベルが変わると、所定の電流制限に対する割合変更としてある。
例えば、ステータス「0」で所定の判定値である制限値がそのまま電流制限となるのに対し、ステータス「1」では所定の判定値である制限値の半分が電流制限となる。
停止とは電流制限を「0」とすることができる。
例えば、ステータス「0」で所定の判定値である制限値がそのまま電流制限となるのに対し、ステータス「1」では所定の判定値である制限値の半分が電流制限となる。
停止とは電流制限を「0」とすることができる。
更に、前記送風ファン13は、複数の二次電池パック3、4に個別に設けても良く、
個別に設ける場合は、複数の二次電池パックを均等に冷却することができるように駆動制御を行えばよいものである。
個別に設ける場合は、複数の二次電池パックを均等に冷却することができるように駆動制御を行えばよいものである。
更にまた、この発明の第1〜第3実施例においては、インバータ電流制限のステータスレベルを「0」〜「2」までの3段階としたが、このステータスレベルを細分化し、レベル数を増加させる特別構成とすることも可能である。
さすれば、細分化されたステータスレベルによってインバータ電流制限を細かく行うことができ、電流制限精度の向上に寄与し得る。
さすれば、細分化されたステータスレベルによってインバータ電流制限を細かく行うことができ、電流制限精度の向上に寄与し得る。
また、この発明の第1実施例においては、二次電池パック(3、4)内に状態検出回路(6、8)とリレー(7、9)とを収める構成として説明したが、状態検出回路とリレーとを別途配設する構成とすることも可能である。
なお、詳細説明は省略するが、バッテリユニットに併設するDC/DCコンバータやジャンクションボックスなどに前記状態検出回路やリレーを収める構成とすることも可能である。
なお、詳細説明は省略するが、バッテリユニットに併設するDC/DCコンバータやジャンクションボックスなどに前記状態検出回路やリレーを収める構成とすることも可能である。
更に、この発明においては、電流差を利用する第1実施例と温度差を利用する第2実施例とを別々の実施例として説明したが、電流差を利用する第1実施例と温度差を利用する第2実施例との両方を併用し、いずれか一方に優先度を付けて組み合わせるなどの変更を加えて新たな実施例とすることも可能である。
1 車両
2 電池並列接続回路の制御装置
3 第1二次電池パック
4 第2二次電池パック
5 バッテリユニット
6 第1状態検出回路
7 第1リレー
8 第2状態検出回路
9 第2リレー
10 インバータ
11 駆動用モータ
12 制御回路(「EVコントローラ」ともいう。)
13 送風ファン
2 電池並列接続回路の制御装置
3 第1二次電池パック
4 第2二次電池パック
5 バッテリユニット
6 第1状態検出回路
7 第1リレー
8 第2状態検出回路
9 第2リレー
10 インバータ
11 駆動用モータ
12 制御回路(「EVコントローラ」ともいう。)
13 送風ファン
Claims (5)
- 小型バッテリを組み合わせ互いにほぼ等価に設けた複数の二次電池パックを互いに並列となるように接続し、これら二次電池パックの状態について検知および比較を行って異常検出を行う電池並列接続回路の制御装置において、それぞれの二次電池パックに電流又は温度を検出する状態検出回路を設け、制御回路は、前記状態検出回路により前記二次電池パックに対応して検出された電流どうしの比較又は前記状態検出回路により前記二次電池パックに対応して検出された温度どうしの比較のうち少なくとも一方の比較における偏差と所定の判定値との偏差の大きさに基づいて電流制限を行うことを特徴とする電池並列接続回路の制御装置。
- 前記二次電池パックを冷却する送風ファンを設け、偏差の大きさの判定に伴って前記送風ファンを駆動することを特徴とする請求項1に記載の電池並列接続回路の制御装置。
- 小型バッテリを組み合わせ互いにほぼ等価に設けた複数の二次電池パックを互いに並列となるように接続し、これら二次電池パックの状態について検知および比較を行って異常検出を行う電池並列接続回路の制御装置において、それぞれの二次電池パックに電流および温度を検出する状態検出回路を設け、制御回路は、前記状態検出回路により前記二次電池パックに対応して検出された電流どうしからその電流比を算出し、かつこの電流比と所定の判定値との偏差の大きさに基づいて電流制限を行うとともに、前記状態検出回路により前記二次電池パックに対応して検出された温度どうしの比較における温度偏差と所定の判定値との偏差の大きさに基づいて電流制限を行うことを特徴とする電池並列接続回路の制御装置。
- 前記二次電池パックを冷却する送風ファンを設け、偏差の大きさを判定する際に前記送風ファンを駆動することを特徴とする請求項3に記載の電池並列接続回路の制御装置。
- 電流制限にステータスレベルを設定し、電流制限のステータスレベルに応じて前記送風ファンの駆動レベルを変更することを特徴とする請求項2または4に記載の電池並列接続回路の制御装置。
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