JP2012058135A - Battery voltage measuring device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電池の電圧を測定する電池電圧測定装置に関する。 The present invention relates to a battery voltage measuring device that measures the voltage of a battery.
従来より、複数のセルで構成された組電池の監視装置が、例えば特許文献1で提案されている。具体的に、特許文献1では、コンパレータによりセルの電圧と基準電圧とを比較することでセルの過充放電を判定する判定回路と、判定回路の判定結果に基づいて判定回路に特性ずれが生じているか否かを診断する自己診断機能を備えた故障診断回路と、を備えた監視装置が提案されている。
Conventionally, for example,
しかしながら、故障診断回路では、判定回路の特性ずれを、常時、自己診断することができないという問題がある。例えば、特許文献1では判定回路からの判定結果が出力されたタイミングで自己診断を行うが、コンパレータがセルを過充電または過放電と判定しないセル電圧範囲(つまり正常範囲)内では、通常、コンパレータから過充電または過放電を検出したという判定結果は出力されない。
However, the failure diagnosis circuit has a problem that it cannot always self-diagnose the characteristic deviation of the determination circuit. For example, in
本発明は上記点に鑑み、常時、回路の特性ずれを検出することができる電池電圧測定装置を提供することを目的とする。 In view of the above points, an object of the present invention is to provide a battery voltage measuring device that can always detect a circuit characteristic shift.
上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明では、電池の電圧を測定する電池電圧測定装置であって、電池の電圧をサンプルホールドするサンプルホールド手段と、サンプルホールド手段でホールドされた電圧を測定する電圧測定手段と、電池の電圧が所定の電圧閾値より大きいか小さいかを判定する比較手段と、を備えている。 In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, there is provided a battery voltage measuring apparatus for measuring a battery voltage, the sample hold means for sampling and holding the battery voltage, and the voltage held by the sample hold means. Voltage measuring means for measuring the voltage, and comparing means for determining whether the voltage of the battery is larger or smaller than a predetermined voltage threshold.
さらに、比較手段から判定結果を入力し、当該判定結果が変化したとき、サンプルホールド手段に電池の電圧をホールドさせて当該電圧を電圧測定手段に測定させ、電圧測定手段で測定された電圧と所定の電圧閾値とに所定値以上の差があれば回路異常として検出する故障診断手段と、を備えていることを特徴とする。 Further, when a determination result is input from the comparison means, and the determination result changes, the voltage of the battery is measured by holding the voltage of the battery in the sample hold means and the voltage measurement means is measured. Fault diagnosis means for detecting a circuit abnormality if there is a difference of a predetermined value or more with the voltage threshold value.
これによると、電池の電圧は常に変動しているので、電池の電圧が所定の電圧閾値よりも大きくまたは小さくなる度に故障診断手段にて回路異常すなわち特性ずれを検出することができる。したがって、常時、電池電圧測定装置を構成する回路の異常を検出することができる。 According to this, since the voltage of the battery is constantly fluctuating, it is possible to detect a circuit abnormality, that is, a characteristic deviation by the failure diagnosis means every time the battery voltage is larger or smaller than a predetermined voltage threshold. Therefore, it is possible to always detect an abnormality in the circuit constituting the battery voltage measuring device.
請求項2に記載の発明では、請求項1に係る発明において、所定の電圧閾値は、電池の常用使用電圧範囲内に設定されていることが特徴となっている。これにより、従来では故障診断していなかった電池の電圧の範囲でも回路異常の検出を行うことができる。
The invention according to
一方、請求項3に記載の発明では、電池の電圧をサンプルホールドするサンプルホールド手段と、サンプルホールド手段の出力電圧を測定する電圧測定手段と、を備えている。 On the other hand, the invention described in claim 3 includes sample hold means for sampling and holding the voltage of the battery, and voltage measurement means for measuring the output voltage of the sample hold means.
また、電圧測定手段がサンプルホールド手段の出力電圧を測定していないときに、サンプルホールド手段の出力電圧を所定の電圧に初期化する初期化手段を備え、サンプルホールド手段の出力電圧が所定の電圧閾値より大きいか小さいかを判定する比較手段を備えている。 In addition, when the voltage measuring unit is not measuring the output voltage of the sample and hold unit, the voltage measuring unit includes an initialization unit that initializes the output voltage of the sample and hold unit to a predetermined voltage. Comparing means for determining whether the threshold is larger or smaller is provided.
さらに、初期化手段を作動させてサンプルホールド手段の出力電圧を所定の電圧に初期化させた後に比較手段から入力した判定結果が変化したとき、サンプルホールド手段に出力電圧をホールドさせて当該出力電圧を電圧測定手段に測定させ、電圧測定手段で測定された出力電圧と所定の電圧閾値とに所定値以上の差があれば回路異常として検出する故障診断手段を備えていることを特徴とする。 Further, when the determination result input from the comparison unit changes after the initialization unit is activated to initialize the output voltage of the sample hold unit to a predetermined voltage, the sample hold unit holds the output voltage and the output voltage And a fault diagnosing means for detecting a circuit abnormality if the output voltage measured by the voltage measuring means is different from a predetermined voltage threshold by a predetermined value or more.
これによると、初期化手段によってサンプルホールド手段の出力電圧を所定の電圧に初期化する度に故障診断手段にて回路異常すなわち特性ずれを検出することができる。したがって、常時、電池電圧測定装置を構成する回路の異常を検出することができる。 According to this, every time the output voltage of the sample hold means is initialized to a predetermined voltage by the initialization means, it is possible to detect a circuit abnormality, that is, a characteristic deviation by the failure diagnosis means. Therefore, it is possible to always detect an abnormality in the circuit constituting the battery voltage measuring device.
そして、請求項4に記載の発明のように、所定の電圧および所定の電圧閾値を電池の常用使用範囲外に設定し、所定の電圧および所定の電圧閾値のうちの所定の電圧閾値を所定の電圧よりも電池の常用使用範囲側に設定することができる。 Then, as in the fourth aspect of the invention, the predetermined voltage and the predetermined voltage threshold are set outside the normal use range of the battery, and the predetermined voltage threshold of the predetermined voltage and the predetermined voltage threshold is set to the predetermined voltage It can be set to the normal use range side of the battery rather than the voltage.
なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。 In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each means described in this column and the claim shows the correspondence with the specific means as described in embodiment mentioned later.
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following embodiments, the same or equivalent parts are denoted by the same reference numerals in the drawings.
(第1実施形態)
以下、本発明の第1実施形態について図を参照して説明する。図1は、本実施形態に係る電池電圧測定装置を含んだ電池電圧測定システムの全体構成図である。この図に示されるように、電池電圧測定システムは、組電池10と電池電圧測定装置20とを備えて構成されている。
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is an overall configuration diagram of a battery voltage measurement system including a battery voltage measurement device according to the present embodiment. As shown in this figure, the battery voltage measuring system includes an assembled
組電池10は、最小単位である電池11が直列に複数接続されて構成された電池群である。電池11は例えば15個(V0〜V14)が直列に接続されている。電池11として充電可能なリチウムイオン二次電池が用いられる。そして、電池電圧測定装置20は、ハイブリッド車等の電気自動車に適用されるものであり、組電池10はハイブリッド車等の電気自動車に搭載され、インバータやモータ等の負荷を駆動するための電源や電子機器の電源等に用いられる。
The assembled
電池電圧測定装置20は、組電池10を構成する各電池11の電圧(電池電圧)をそれぞれ測定する装置である。このような電池電圧測定装置20は、セル選択スイッチ30、第1差動増幅回路40、第2差動増幅回路50、サンプルホールド回路60、ADコンバータ70(ADC)、比較回路80、およびマイクロコンピュータ90(以下、マイコン90という)を備えている。
The battery
セル選択スイッチ30は、組電池10の各電池11のうちのいずれかと各差動増幅回路40、50とを接続するスイッチ群である。このため、セル選択スイッチ30は、各電池11の正極側に接続される複数の正極側スイッチ31(SW1_1〜SW14_1)と、電池11の負極側に接続される複数の負極側スイッチ32(SW0_2〜SW13_2)と、を備えている。
The
正極側スイッチ31の一方の端子と負極側スイッチ32の一方の端子とが一方の電池11と他方の電池11との接続点に接続されている。最も高電圧側の電池11の正極には正極側スイッチ31(SW14_1)のみが接続され、最も低電圧側の電池11の負極には負極側スイッチ32(SW0_2)のみが接続されている。そして、各正極側スイッチ31の他方の端子および各負極側スイッチ32の他方の端子が各差動増幅回路40、50にそれぞれ接続されている。
One terminal of the positive
これら各正極側スイッチ31および各負極側スイッチ32のオン/オフ制御はマイコン90によって行われる。これにより、特定の電池11の電池電圧や、所定の数の電池11で構成されたブロックの電圧が各差動増幅回路40、50に入力されるようになっている。各正極側スイッチ31および各負極側スイッチ32は、例えばトランジスタ等で構成されている。
The
第1差動増幅回路40および第2差動増幅回路50は、セル選択スイッチ30で選択された電池11の電圧を増幅する回路である。第1差動増幅回路40は抵抗41〜44とオペアンプ45とを備えて構成されている。
The first
抵抗41がセル選択スイッチ30の各正極側スイッチ31に接続され、抵抗42が抵抗41とグランドとの間に接続されている。これら抵抗41と抵抗42との間の接続点がオペアンプ45の非反転入力端子に接続されている。また、抵抗43がセル選択スイッチ30の各負極側スイッチ32に接続され、抵抗44が抵抗43とオペアンプ45の出力端子との間に接続されている。これら抵抗43と抵抗44との間の接続点がオペアンプ45の反転入力端子に接続されている。そして、オペアンプ45の出力端子はサンプルホールド回路60に接続されている。
A
第2差動増幅回路50は第1差動増幅回路40と同じ回路構成であり、第2差動増幅回路50の抵抗51、抵抗52、抵抗53、抵抗54が第1差動増幅回路40の抵抗41、抵抗42、抵抗43、抵抗44にそれぞれ対応している。また、第2差動増幅回路50のオペアンプ55が第1差動増幅回路40のオペアンプ45に対応している。第2差動増幅回路50のオペアンプ55の出力端子は比較回路80に接続されている。
The second
サンプルホールド回路60は、マイコン90の指令に従って電池11の電圧をサンプルホールドする回路であり、第1差動増幅回路40に接続されている。このようなサンプルホールド回路60はスイッチ61(SH−SW1)とコンデンサ62とを備えて構成されている。スイッチ61は第1差動増幅回路40とADコンバータ70との間に接続され、コンデンサ62はスイッチ61とADコンバータ70との接続点とグランドとの間に接続されている。
The
このような構成により、スイッチ61がオンすると第1差動増幅回路40からコンデンサ62に電流が流れ込んでコンデンサ62に電荷が蓄積されることにより第1差動増幅回路40の出力電圧がサンプルホールド回路60にホールドされる。そして、コンデンサ62によって保持された第1差動増幅回路40の出力電圧がサンプルホールド回路60の出力電圧(サンプルホールド出力電圧)となる。
With such a configuration, when the
ADコンバータ70(ADC)は、サンプルホールド回路60でホールドされた電圧を測定する回路である。ADコンバータ70は測定した電圧をマイコン90に出力する。
The AD converter 70 (ADC) is a circuit that measures the voltage held by the
比較回路80は、セル選択スイッチ30で選択された電池11の電圧が第1電圧閾値より大きいか小さいかを判定する回路である。このような比較回路80は、抵抗81、抵抗82、基準電源83(Vref)、およびコンパレータ84を備えて構成されている。
The
抵抗81は第2差動増幅回路50に接続され、抵抗82は抵抗81とグランドとの間に接続されている。これら抵抗81と抵抗82との間の接続点がコンパレータ84の非反転入力端子に接続されている。また、基準電源83がコンパレータ84の反転入力端子に接続されている。基準電源83は第1電圧閾値を発生させるものである。
The
第1電圧閾値は、電池11の常用使用電圧範囲内に設定されている。常用使用電圧範囲は、電池11を通常使用する際の電圧の一定範囲である。例えば第1電圧閾値は所定範囲の中心に設定される。組電池10の残存容量(State of Charge;SOC)が例えば60%中心であるならば、第1電圧閾値は60%中心に設定される。もちろん、第1電圧閾値は常用使用電圧範囲の中心に位置する必要はなく、常用使用電圧範囲内に設定されていれば良い。
The first voltage threshold is set within the normal working voltage range of the
このような構成により、コンパレータ84は第2差動増幅回路50の出力電圧が第1電圧閾値よりも大きい場合にはハイ信号をマイコン90に出力し、第2差動増幅回路50の出力電圧が第1電圧閾値よりも小さい場合にはロー信号をマイコン90に出力する。
With such a configuration, the
マイコン90は、図示しないCPU、ROM、EEPROM、RAM等を備え、ROM等に記憶されたプログラムに従って所定の機能を実行する制御回路である。所定の機能とは、例えば電圧制御機能や自己診断機能である。
The
電圧制御機能は、電池11の電圧と電池11に流れる電流とを測定することにより組電池10の残存容量を取得し、この残存容量に基づいて電池11の充電や放電を制御する機能である。
The voltage control function is a function of acquiring the remaining capacity of the
一方、自己診断機能は、電池電圧測定装置20の特性ずれを検出する機能である。「特性ずれ」とは、各差動増幅回路40、50、サンプルホールド回路60、比較回路80、およびADコンバータ70のいずれかに回路異常が生じていることをいう。
On the other hand, the self-diagnosis function is a function for detecting a characteristic deviation of the battery
具体的に、マイコン90は、比較回路80から判定結果を入力し、当該判定結果がハイ信号からロー信号もしくはロー信号からハイ信号に変化したとき、サンプルホールド回路60に電池11の電圧をホールドさせて当該電圧をADコンバータ70に測定させる。そして、マイコン90は、ADコンバータ70で得られた電池11の電圧と第1電圧閾値との差に所定の大きさ偏差があれば回路異常として検出する。ここで、「所定の大きさ偏差」は「所定値以上の差」である。したがって、マイコン90は、電池11の電圧と第1電圧閾値との差に所定値以上の差があれば回路異常として検出する。
Specifically, the
なお、マイコン90は、電池11の電圧と過充電閾値や過放電閾値とを比較することにより電池11の電圧の監視を行う過充放電監視機能も備えている。以上が、本実施形態に係る電池電圧測定装置20および電池電圧測定システムの構成である。
The
次に、本実施形態に係る電池電圧測定装置20の作動について、図2を参照して説明する。図2は、時間に対する電池11の電圧を示した図である。図2の上段には電圧波形が示され、第1電圧閾値は常用使用電圧範囲の中央に設定されている。また、図2の下段には、サンプルホールド回路60のスイッチ61の動作、ADコンバータ70の動作、比較回路80の判定結果、電圧測定の対象となった電池11に接続された正極側スイッチ31および負極側スイッチ32の動作のタイミングチャートがそれぞれ示されている。
Next, the operation of the battery
電圧測定については、図2の時点T10、T11、T13〜T15に示されるように、マイコン90の指令によって所定の時間間隔で行われる。
The voltage measurement is performed at predetermined time intervals according to a command from the
まず、時点T10に示されるように、マイコン90がサンプルホールド回路60のスイッチ61をオフしてコンデンサ62に電圧をホールドし、ADコンバータ70を動作させて当該電圧をAD変換する。ここで、サンプルホールド回路60のサンプルホールド出力電圧は電池11の電圧に相当する。そして、マイコン90がADコンバータ70でAD変換された電圧を電池制御用サンプルデータとして取得し、電池11の充放電を制御する。なお、時点T10では、図示しないが、例えば最も高電圧側の電池11(V14)の電圧を取得する。
First, as shown at time T10, the
続いて、時点T11では、上記と同様に最も低電圧側の電池11(V0)の電圧を取得する。したがって、時点T11では正極側スイッチ31のうちのSW1_1をオンし、負極側スイッチ32のうちのSW0_2をオンすることで、最も低電圧側の電池11(V0)の電圧を各差動増幅回路40、50に印加することとなる。この時点T11では、電池11の電圧は第1電圧閾値よりも小さいため、比較回路80はロー信号を出力し続けている。
Subsequently, at time T11, the voltage of the battery 11 (V0) on the lowest voltage side is acquired in the same manner as described above. Therefore, at time T11, SW1_1 of the
この後、時点T12で電池11の電圧が第1電圧閾値よりも大きくなるため、比較回路80は判定結果であるハイ信号をマイコン90に出力する。これにより、マイコン90は比較回路80から入力した判定結果がロー信号からハイ信号に変化したことを検出し、この検出に伴ってサンプルホールド回路60のスイッチ61をオフして時点T12直後の電池11の電圧をホールドさせ、当該電圧をADコンバータ70に測定させ、当該電圧を故障診断用サンプルデータとして取得する。そして、マイコン90は時点T12直後に取得された電圧(つまり電池11の電圧)と第1電圧閾値との差に所定の大きさ偏差があるか否かを判定する。その結果、電池11の電圧と第1電圧閾値との差に所定の大きさ偏差がなければマイコン90は「正常」と判定する。一方、電池11の電圧と第1電圧閾値との差に所定の大きさ偏差があれば、「回路異常」すなわち回路の特性ずれと判定する。
Thereafter, since the voltage of the
上述のように、各差動増幅回路40、50にはセル選択スイッチ30を介して同じ電圧が印加されるため、比較回路80の判定結果が変化した直後にサンプルホールド回路60でホールドされた電圧は第1電圧閾値とほぼ同じである。このため、サンプルホールド回路60でホールドされた電圧が第1電圧閾値に対して所定の大きさ偏差があるということは、マイコン90が電圧を取得したいずれかの経路に異常が生じているということである。このように、比較回路80の判定結果が変化したタイミングでサンプルホールド回路60でホールドした電圧と第1電圧閾値とを比較することにより回路異常を検出することができる。
As described above, since the same voltage is applied to each of the
時点T12後、電池11の電圧は第1電圧閾値を上回った状態となるので、比較回路80はハイ信号を出力し続ける。そして、上記と同様に、マイコン90は時点T13で2番目の電池11(V1)の電圧を取得し、時点T14で3番目の電池11(V2)の電圧を取得し、時点T15で4番目の電池11(V3)の電圧を取得する。
After the time T12, the voltage of the
続いて、時点T16では、電池11の電圧が第1電圧閾値よりも小さくなるため、比較回路80は判定結果であるロー信号をマイコン90に出力する。このため、マイコン90は比較回路80から入力した判定結果がハイ信号からロー信号に変化したことを検出する。したがって、マイコン90は、時点T12直後の動作と同様に、サンプルホールド回路60に時点T16直後の電池11の電圧をホールドさせ、当該電圧をADコンバータ70に測定させ、当該電圧を故障診断用サンプルデータとして取得する。そして、マイコン90は時点T16直後に取得された電圧と第1電圧閾値との差に所定の大きさ偏差がなければ「正常」と判定し、所定の大きさ偏差があれば「回路異常」と判定する。
Subsequently, at time T <b> 16, since the voltage of the
そして、組電池10の各電池11はマイコン90の制御によって充放電が繰り返されることにより、図2に示されるように、電圧値は常用使用電圧範囲内で第1電圧閾値を定期的にまたぐように増減を繰り返す。車両の走行状態によっては図2に示される電圧波形は不定期に変化するため、電池11の電圧が第1電圧閾値をまたぐタイミングが不定期となる可能性もある。しかし、第1電圧閾値が電池11の常用使用電圧範囲内に設定されていると共に電池11の充放電が繰り返されるため、常時(すなわち車両走行中)、電池電圧測定装置20の各回路の特性ずれを検出することが可能となっている。
Each
以上説明したように、本実施形態では、比較回路80の判定結果が変化した直後にサンプルホールド回路60でホールドした電圧と第1電圧閾値とを比較する構成となっている。これにより、組電池10が使用されている際に、電池11の電圧が変動することで電池11の電圧が第1電圧閾値をまたぐ度にマイコン90にて回路異常を検出することができる。そして、組電池10の通常使用による電池11の常用使用電圧範囲内の電圧変動を利用しているので、電池11が過充電や過放電のときにしか回路異常判定できない場合とは異なり、常時、電池電圧測定装置20を構成する回路の異常を検出することができる。
As described above, in the present embodiment, the voltage held by the
なお、本実施形態の記載と特許請求の範囲の記載との対応関係については、サンプルホールド回路60が特許請求の範囲の「サンプルホールド手段」に対応し、ADコンバータ70が特許請求の範囲の「電圧測定手段」に対応する。また、比較回路80が特許請求の範囲の「比較手段」に対応し、マイコン90が特許請求の範囲の「故障診断手段」に対応する。さらに、第1電圧閾値が特許請求の範囲の「所定の電圧閾値」に対応する。
As for the correspondence between the description of the present embodiment and the description of the claims, the
(第2実施形態)
本実施形態では、第1実施形態と異なる部分について説明する。図3は、本実施形態に係る電池電圧測定装置を含んだ電池電圧測定システムの全体構成図である。この図に示されるように、電池電圧測定装置20は、セル選択スイッチ30と、第1差動増幅回路40と、サンプルホールド回路60と、ADコンバータ70と、比較回路80と、マイコン90と、を備えている。
(Second Embodiment)
In the present embodiment, parts different from the first embodiment will be described. FIG. 3 is an overall configuration diagram of a battery voltage measurement system including the battery voltage measurement device according to the present embodiment. As shown in this figure, the battery
このうち、セル選択スイッチ30、第1差動増幅回路40、ADコンバータ70、比較回路80、およびマイコン90は第1実施形態と同じ構成である。
Among these, the
そして、本実施形態では、サンプルホールド回路60は初期化回路63(SH−SW2)を備えている。この初期化回路63はスイッチ61とADコンバータ70との接続点とグランドとの間に接続され、コンデンサ62に対して並列に接続されている。初期化回路63は例えばトランジスタ等のスイッチ手段であり、マイコン90によってオン/オフ制御される。
In this embodiment, the
このような初期化回路63は、ADコンバータ70がコンデンサ62によって保持されたサンプルホールド回路60の出力電圧を測定していないときに、サンプルホールド回路60の出力電圧を所定の電圧に初期化する。すなわち、マイコン90の指令によって初期化回路63がオンすることで、初期化回路63を介してコンデンサ62に蓄積された電荷をグランドに流し、コンデンサ62を放電する。これにより、コンデンサ62によって保持されたサンプルホールド回路60の出力電圧を所定の電圧に変化させる。ここで、所定の電圧とは例えば0Vである。
Such an
ADコンバータ70は、サンプルホールド回路60の出力電圧を測定するが、その出力電圧は初期化回路63によって制御された電圧である。
The
比較回路80は第1実施形態と同じ構成であるが、本実施形態では基準電源83は第2電圧閾値を発生させる。そして、比較回路80はサンプルホールド回路60の出力電圧を入力し、この出力電圧が第2電圧閾値より大きいか小さいかを判定する。
The
マイコン90は、上述のように、電圧制御機能や自己診断機能を実行する。ここで、マイコン90は、初期化回路63を作動させてサンプルホールド回路60の出力電圧を所定の電圧に初期化させた後、比較回路80から入力した判定結果が変化したとき、サンプルホールド回路60に出力電圧をホールドさせて当該出力電圧をADコンバータ70に測定させる。そして、マイコン90は、ADコンバータ70で得られた出力電圧と第2電圧閾値との差に所定の大きさ偏差があれば回路異常として検出する。すなわち、マイコン90は、ADコンバータ70で得られた出力電圧と第2電圧閾値との差に所定値以上の差があれば回路異常として検出する。以上が、本実施形態に係る電池電圧測定装置20の構成である。
As described above, the
次に、本実施形態に係る電池電圧測定装置20の作動について、図4を参照して説明する。図4は、図2と同様に、時間に対する電池11の電圧を示した図である。図4に示されるように、本実施形態では、所定の電圧および第2電圧閾値は電池11の常用使用範囲外、すなわち電池11の常用使用範囲よりも低電圧側に設定されている。また、所定の電圧および第2電圧閾値のうちの第2電圧閾値が所定の電圧よりも電池11の常用使用範囲側、すなわち第2電圧閾値が所定の電圧よりも高電圧側に設定されている。
Next, the operation of the battery
本実施形態では、電圧測定については、図4の時点T20、T30、T40、T50、T60に示されるように、所定の時間間隔で行われる。 In the present embodiment, the voltage measurement is performed at predetermined time intervals as shown at time points T20, T30, T40, T50, and T60 in FIG.
まず、時点T20では、マイコン90が例えば最も高電圧側の電池11(V14)の電圧をサンプルホールド回路60のコンデンサ62に電池11の電圧をホールドし、ADコンバータ70で当該電圧をAD変換させ、AD変換された電圧を電池制御用サンプルデータとして取得する。
First, at time T20, the
この後、時点T21では、マイコン90が初期化回路63を作動させることでサンプルホールド回路60の出力電圧を初期化する。これにより、サンプルホールド回路60の出力電圧は所定の電圧に初期化される。このため、比較回路80の出力はハイ信号からロー信号に変化する。サンプルホールド回路60の出力電圧を所定の電圧に初期化した後は、再びサンプルホールド回路60のコンデンサ62に電荷が蓄積されていくので、サンプルホールド回路60の出力電圧は、図4に示されるように所定の電圧から第2電圧閾値に向かって上昇する。
Thereafter, at time T21, the
続いて、時点T22では、サンプルホールド回路60の出力電圧が第2電圧閾値よりも大きくなるので、比較回路80の出力はロー信号からハイ信号に変化する。これにより、マイコン90は比較回路80から入力した判定結果がロー信号からハイ信号に変化したことを検出し、サンプルホールド回路60のスイッチ61をオフして時点T22直後のサンプルホールド回路60の出力電圧をホールドさせ、当該出力電圧をADコンバータ70に測定させる。この後、マイコン90がサンプルホールド回路60のスイッチ61をオンすると、サンプルホールド回路60の出力電圧は電池11の電圧まで上昇する。
Subsequently, at time T22, the output voltage of the sample and hold
そして、マイコン90は時点T22直後に取得したサンプルホールド回路60の出力電圧を故障診断用サンプルデータとして取得し、当該出力電圧と第2電圧閾値とを比較し、これらの差に所定の大きさ偏差があるか否かを判定する。その結果、マイコン90は、サンプルホールド回路60の出力電圧と第2電圧閾値との差に所定の大きさ偏差がなければ「正常」と判定し、所定の大きさ偏差があれば「回路異常」と判定する。
Then, the
続いて、時点T30では、時点T20と同様に、マイコン90が最も低電圧側の電池11(V0)の電圧を電池制御用サンプルデータとして取得する。そして、時点T31、T32では、上記の時点T21、T22と同様に、マイコン90は時点T32直後のサンプルホールド回路60の出力電圧を故障診断用サンプルデータとして取得し、回路異常の判定を行う。
Subsequently, at time T30, similarly to time T20, the
時点T40〜T42、T50〜T52、T60〜T62についての電池制御用サンプルデータおよび故障診断用サンプルデータの取得についても同様である。このように、回路異常の検出は、電圧測定後において次の電圧測定の前まで、すなわち電圧測定と電圧測定との間に定期的に行う。このように、常時(すなわち車両走行中)、電池電圧測定装置20の各回路の特性ずれの検出が可能となっている。
The same applies to the acquisition of battery control sample data and failure diagnosis sample data for time points T40 to T42, T50 to T52, and T60 to T62. As described above, the detection of the circuit abnormality is periodically performed after the voltage measurement and before the next voltage measurement, that is, between the voltage measurement and the voltage measurement. In this way, it is possible to detect the characteristic deviation of each circuit of the battery
以上説明したように、本実施形態ではサンプルホールド回路60の出力電圧を所定の電圧に初期化して当該出力電圧が第2電圧閾値より大きくなったタイミングでサンプルホールド回路60にホールドさせた出力電圧と第2電圧閾値とを比較する構成となっている。このように、初期化回路63によってサンプルホールド回路60の出力電圧を所定の電圧に初期化する度にマイコン90にて回路異常を検出することができる。そして、サンプルホールド回路60の出力電圧を電池11の常用使用電圧範囲の外に積極的に初期化しているので、いつ起こるかわからない電池11の過充電時や過放電時にしか回路異常を検出できないのとは異なり、常時、電池電圧測定装置を構成する回路の異常を検出することができる。
As described above, in this embodiment, the output voltage of the
また、本実施形態では、第1実施形態とは異なり、サンプルホールド回路60の出力を比較回路80に入力する回路構成となっているため、第2差動増幅回路50が不要である。したがって、第1実施形態の回路形態よりも電池電圧測定装置20の回路規模を小さくすることができる。
In the present embodiment, unlike the first embodiment, the second
なお、本実施形態の記載と特許請求の範囲の記載との対応関係については、サンプルホールド回路60が特許請求の範囲の「サンプルホールド手段」に対応し、ADコンバータ70が特許請求の範囲の「電圧測定手段」に対応する。また、初期化回路63が特許請求の範囲の「初期化手段」に対応し、比較回路80が特許請求の範囲の「比較手段」に対応する。さらに、マイコン90が特許請求の範囲の「故障診断手段」に対応し、第2電圧閾値が特許請求の範囲の「所定の電圧閾値」に対応する。
As for the correspondence between the description of the present embodiment and the description of the claims, the
(他の実施形態)
上記各実施形態で示された電池電圧測定装置20の構成は一例であり、上記で示した構成に限定されることなく、本発明の特徴を含んだ他の構成とすることもできる。例えば、第1実施形態では、2つの差動増幅回路40、50を用いていたが、第2差動増幅回路50を省略して第1差動増幅回路40の出力を比較回路80に入力するようにしても良い。これにより、電池電圧測定装置20を簡素な構成とすることができ、電池電圧測定装置20の回路規模を小さくすることができる。
(Other embodiments)
The configuration of the battery
また、第2実施形態では、所定の電圧および第2電圧閾値は電池11の常用使用範囲よりも低電圧側に設定され、第2電圧閾値が所定の電圧よりも高電圧側に設定されていたが、所定の電圧および第2電圧閾値は電池11の常用使用範囲よりも高電圧側に設定されていても良い。この場合、第2電圧閾値は所定の電圧よりも低電圧側に設定される。これにより、サンプルホールド回路60の出力電圧を高電圧に設定された所定の電圧に初期化し、当該出力電圧が第2電圧閾値よりも小さくなって比較回路80の判定結果が変化したときに回路異常を行うようにすることができる。
In the second embodiment, the predetermined voltage and the second voltage threshold are set to a lower voltage side than the normal use range of the
そして、第2実施形態では、初期化回路63はサンプルホールド回路60に設けられているが、初期化回路63はサンプルホールド回路60から独立した回路になっていても良い。
In the second embodiment, the
上記各実施形態では、組電池10(すなわち複数の電池11)に対して電池電圧測定装置20を適用した例について説明したが、1つの電池11に対して電池電圧測定装置20を適用しても良い。
In each of the above-described embodiments, the example in which the battery
さらに、上記各実施形態では、電池電圧測定装置20をハイブリッド車等の電気自動車に適用することについて説明したが、これは電池電圧測定装置20の適用の一例であり、車両に限らず電池11の電圧を測定する場合に適用することができる。
Further, in each of the above embodiments, the application of the battery
10 組電池
11 電池
20 電池電圧測定装置
30 セル選択スイッチ
40 第1差動増幅回路
50 第2差動増幅回路
60 サンプルホールド回路(サンプルホールド手段)
63 初期化回路(初期化手段)
70 ADコンバータ(電圧測定手段)
80 比較回路(比較手段)
90 マイコン(故障診断手段)
10
63 Initialization circuit (initialization means)
70 AD converter (voltage measuring means)
80 Comparison circuit (comparison means)
90 Microcomputer (Failure diagnosis means)
Claims (4)
前記電池の電圧をサンプルホールドするサンプルホールド手段と、
前記サンプルホールド手段でホールドされた電圧を測定する電圧測定手段と、
前記電池の電圧が所定の電圧閾値より大きいか小さいかを判定する比較手段と、
前記比較手段から判定結果を入力し、当該判定結果が変化したとき、前記サンプルホールド手段に前記電池の電圧をホールドさせて当該電圧を前記電圧測定手段に測定させ、前記電圧測定手段で測定された電圧と前記所定の電圧閾値とに所定値以上の差があれば回路異常として検出する故障診断手段と、を備えていることを特徴とする電池電圧測定装置。 A battery voltage measuring device for measuring the voltage of a battery,
Sample and hold means for sample and holding the voltage of the battery;
Voltage measuring means for measuring the voltage held by the sample and hold means;
Comparing means for determining whether the voltage of the battery is greater than or less than a predetermined voltage threshold;
When a determination result is input from the comparison unit, and the determination result changes, the voltage of the battery is held by the sample hold unit and the voltage measurement unit is measured, and the voltage measurement unit measures the voltage. A battery voltage measuring device, comprising: a failure diagnosis means for detecting a circuit abnormality if there is a difference between a voltage and the predetermined voltage threshold value greater than or equal to a predetermined value.
前記電池の電圧をサンプルホールドするサンプルホールド手段と、
前記サンプルホールド手段の出力電圧を測定する電圧測定手段と、
前記電圧測定手段が前記サンプルホールド手段の出力電圧を測定していないときに、前記サンプルホールド手段の出力電圧を所定の電圧に初期化する初期化手段と、
前記サンプルホールド手段の出力電圧が所定の電圧閾値より大きいか小さいかを判定する比較手段と、
前記初期化手段を作動させて前記サンプルホールド手段の出力電圧を前記所定の電圧に初期化させた後に前記比較手段から入力した判定結果が変化したとき、前記サンプルホールド手段に出力電圧をホールドさせて当該出力電圧を前記電圧測定手段に測定させ、前記電圧測定手段で測定された出力電圧と前記所定の電圧閾値とに所定値以上の差があれば回路異常として検出する故障診断手段と、を備えていることを特徴とする電池電圧測定装置。 A battery voltage measuring device for measuring the voltage of a battery,
Sample and hold means for sample and holding the voltage of the battery;
Voltage measuring means for measuring the output voltage of the sample and hold means;
Initialization means for initializing the output voltage of the sample and hold means to a predetermined voltage when the voltage measuring means is not measuring the output voltage of the sample and hold means;
Comparing means for determining whether the output voltage of the sample and hold means is larger or smaller than a predetermined voltage threshold;
When the determination result input from the comparison unit changes after the initialization unit is activated to initialize the output voltage of the sample hold unit to the predetermined voltage, the sample hold unit holds the output voltage. Failure diagnosis means for causing the voltage measurement means to measure the output voltage, and detecting a circuit abnormality if there is a difference of a predetermined value or more between the output voltage measured by the voltage measurement means and the predetermined voltage threshold. The battery voltage measuring device characterized by the above-mentioned.
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