JP2013235689A - Current sensor abnormality detecting device and method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、並列接続されたスタックからなる車両用組電池における電流センサ異常検出装置および方法に関する。 The present invention relates to a current sensor abnormality detection apparatus and method in a vehicle assembled battery including stacks connected in parallel.
いわゆるハイブリッドカー、プラグインハイブリッドカー、あるいはハイブリッドビークル、ハイブリッドエレクトリックビークルなどと呼ばれる、エンジンに加えてモータ（電動機）を動力源として備えた車両または輸送機械（以下、「車両等」と称する）が実用化されている。さらには、エンジンを備えずモータのみで車両を駆動する電気自動車も実用化されつつある。それらのモータを駆動する電源として、小型、大容量の特徴を有するリチウムイオン電池などが多く使用されるようになってきている。そして、このような用途においては、複数の電池セルを複数直列接続して構成されるスタックがさらに複数並列に接続される組電池として供給される場合がある。電池セルの直列接続により車両のモータを駆動するのに必要な電圧が得られ、スタックの並列接続により必要な電流容量が得られる。 A so-called hybrid car, plug-in hybrid car, hybrid vehicle, hybrid electric vehicle or the like, which is equipped with a motor (electric motor) as a power source in addition to an engine or a transport machine (hereinafter referred to as “vehicle etc.”) is practical It has become. Furthermore, an electric vehicle that does not include an engine and drives the vehicle only by a motor is being put into practical use. As a power source for driving these motors, a lithium ion battery having a small size and a large capacity has been frequently used. In such an application, a stack configured by connecting a plurality of battery cells in series may be supplied as a battery pack further connected in parallel. The voltage necessary for driving the motor of the vehicle is obtained by the series connection of the battery cells, and the necessary current capacity is obtained by the parallel connection of the stacks.
このような組電池においては、並列に接続された複数のスタックが正常に動作しているか否かを監視するために、各スタックの電流が監視される。また、各スタック内の電流センサの劣化度の差によってスタック単位でみた内部抵抗に差が生じる結果、スタック間で電流の環流が発生する。環流が発生すると特定のスタックに過電流が流れて、スタックの破壊や劣化の進行を生じるおそれがある。そこで、この環流を防止するためにも、各スタックの電流が監視される。 In such an assembled battery, the current of each stack is monitored in order to monitor whether or not a plurality of stacks connected in parallel are operating normally. In addition, as a result of the difference in the internal resistance seen in the stack unit due to the difference in the degree of deterioration of the current sensors in each stack, current circulation occurs between the stacks. When recirculation occurs, an overcurrent flows through a specific stack, which may cause the stack to break or deteriorate. Therefore, the current of each stack is monitored in order to prevent this recirculation.
並列又は直列に接続された２個以上の電池セルのうち、いずれかの電池セルが故障した場合であっても使用の継続を可能とし、バッテリパックの信頼性を向上させる従来技術として、並列に接続された２個以上の電池セル（スタック）のうち、電池セル故障検出手段において故障と判断された電池セルを他の電池セルから電気的に切り離す機能を有する技術が知られている。より具体的には、バッテリパック全体の充電電流値を検出する全体充電電流検出器と、個別の電池セルの充電電流値を検出する電池セル充電電流検出器と、全体充電電流検出器と電池セル充電電流検出器とからそれぞれ検出値が出力され、検出値を基準値と比較することにより故障の有無を判定する判定器とにより構成される電池セル故障検出手段を有する技術が知られている（例えば特許文献１に記載の技術）。 As a conventional technique for enabling continuous use even when one of the two or more battery cells connected in parallel or in series fails, and improving the reliability of the battery pack, in parallel Among the two or more connected battery cells (stacks), a technique having a function of electrically disconnecting a battery cell that is determined to be a failure by a battery cell failure detection unit from other battery cells is known. More specifically, an overall charging current detector that detects a charging current value of the entire battery pack, a battery cell charging current detector that detects a charging current value of an individual battery cell, an entire charging current detector, and a battery cell A technique is known that includes a battery cell failure detection means that includes detection values output from the charging current detectors and a determination unit that determines the presence or absence of a failure by comparing the detection values with a reference value ( For example, the technique described in Patent Document 1.
上記従来技術では、判定器が、電池セル充電電流検出器から出力された充電電流値を所定の基準値と比較することにより、電池セル（スタック）の故障を判定している。そして、この場合の基準値としては、全体充電電流検出器から出力された充電電流値に、バッテリパック内に並列接続された電池セルの個数により決定される一定の割合を乗じた値が用いられている。 In the above prior art, the determiner determines a failure of the battery cell (stack) by comparing the charging current value output from the battery cell charging current detector with a predetermined reference value. As the reference value in this case, a value obtained by multiplying the charging current value output from the entire charging current detector by a certain ratio determined by the number of battery cells connected in parallel in the battery pack is used. ing.
しかし、車両用の組電池などにおいては、各スタック間で、それぞれを流れる電流にかなりの差が生じ得る。このため、電池セル充電電流検出器から出力された充電電流値を比較する基準値を、全体充電電流検出器から出力された充電電流値にバッテリパック内に並列接続された電池セルの個数により決定される一定の割合を乗じた値として決定しただけでは、電池セル充電電流検出器ごとに最適な基準値を決定することができない。この結果、電池セル充電電流検出器自体に故障が発生している場合に、判定器による判定結果が、電池セル（スタック）の故障を示しているのか電池セル充電電流検出器自体の故障を示しているのかを、明確に識別することができないという問題点を有していた。 However, in an assembled battery for a vehicle or the like, a considerable difference can occur in the current flowing between the stacks. Therefore, the reference value for comparing the charging current value output from the battery cell charging current detector is determined by the number of battery cells connected in parallel in the battery pack to the charging current value output from the overall charging current detector. It is not possible to determine an optimum reference value for each battery cell charging current detector only by determining the value multiplied by a certain ratio. As a result, when a failure has occurred in the battery cell charging current detector itself, the determination result by the determining device indicates a failure in the battery cell (stack) or a failure in the battery cell charging current detector itself. The problem was that it was not possible to clearly identify whether or not
このような問題点を解決するためには、従来は、電気的並列に接続されたスタックのそれぞれにおいて電流センサを２重に配置してセンサ故障に備える必要があった。しかし、車両用組電池のように、電気的並列に接続されたスタック数が増えると電流センサの数がスタック数×２の割合で増加してしまい、バッテリシステムの複雑化とコストアップを招いてしまうという問題点を有していた。 In order to solve such a problem, conventionally, it has been necessary to prepare for a sensor failure by arranging two current sensors in each of the stacks connected in electrical parallel. However, as the number of stacks connected electrically in parallel increases as in the case of an assembled battery for vehicles, the number of current sensors increases at a ratio of the number of stacks × 2, which causes the complexity and cost increase of the battery system. It had the problem that it ended up.
本発明は、センサ故障の検出を実現しながら電流センサの数を削減可能とすることを目的とする。 It is an object of the present invention to reduce the number of current sensors while realizing detection of a sensor failure.
態様の一例は、複数の電池セルを複数直列接続して構成されるスタックを複数並列に接続して構成され、スタックごとに備えられそのスタックを流れる電流を検出するスタック電流センサと、複数のスタックが接続される部分に備えられその部分を流れる電流を検出する上流電流センサとを備える車両用組電池における電流センサ異常検出装置であって、スタック電流センサまたは上流電流センサを監視することにより複数のスタック電流センサのいずれかが異常であることを検出する異常検出部と、その異常検出部によって異常が検出されなかったときに、スタック電流センサごとに、そのスタック電流センサが検出する電流値と上流電流センサが検出する電流値または全てのスタック電流センサの電流値の総和との比である分流比を算出して記憶する分流比算出部と、異常検出部によって異常が検出されたときに、各スタック電流センサが検出する各電流値と記憶されている各分流比と上流電流センサが検出する電流値とに基づいて、複数のスタック電流センサの中から異常センサを検出する異常センサ検出部とを備える。 An example of an aspect is a stack current sensor that is configured by connecting a plurality of stacks formed by connecting a plurality of battery cells in series, connected to each other in parallel, and detects a current flowing through the stack, and a plurality of stacks And an upstream current sensor for detecting a current flowing through the portion, and a current sensor abnormality detection device for a battery pack for a vehicle, wherein a plurality of current sensors are monitored by monitoring the stack current sensor or the upstream current sensor. An abnormality detection unit that detects that one of the stack current sensors is abnormal, and the current value detected by the stack current sensor for each stack current sensor when no abnormality is detected by the abnormality detection unit and the upstream Calculates the shunt ratio, which is the ratio of the current value detected by the current sensor or the sum of the current values of all stack current sensors The current ratio detected by each stack current sensor, the current ratio detected by the upstream current sensor, and the current value detected by the upstream current sensor when an abnormality is detected by the abnormality detection unit. And an abnormality sensor detection unit for detecting an abnormality sensor from the plurality of stack current sensors.
本発明によれば、スタックごとに配置されるスタック電流センサが一つで、センサ故障を検出することが可能となる。 According to the present invention, one stack current sensor is arranged for each stack, and a sensor failure can be detected.
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本実施形態によるバッテリシステムの構成図である。
図１において、バッテリシステム１００は、複数の電池セル１１１を複数（例えば数十から数百個）直列に接続して構成されるスタック１０１を複数（図１の例では＃１から＃７の７個）並列に接続して構成される車両用組電池である。
Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a configuration diagram of a battery system according to the present embodiment.
In FIG. 1, the battery system 100 includes a plurality of stacks 101 (seven # 1 to # 7 in the example of FIG. 1) configured by connecting a plurality of battery cells 111 in series (for example, tens to hundreds). This is an assembled battery for vehicles configured in parallel.
ここで本実施形態では、複数並列に接続されるスタック１０１は、車両に必要な電力容量に必要な並列数よりも冗長な並列数を備える、
各スタック１０１（＃１から＃７）には、バッテリモニタ・セルバランス部１０６（＃１から＃７）が接続される。バッテリモニタ・セルバランス部１０６は、各スタック１０１内の各電池セル１１１の両端の電圧を測定し、各電圧値を制御線１０８を介してバッテリＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ：エレクトロニックコントロールユニット）１０４に通知する電圧測定部を備える。また、バッテリモニタ・セルバランス部１０６は、制御線１０８を介したバッテリＥＣＵ１０４からの制御に基づいて、各スタック１０１内で選択された電池セル１１１の対について、セル均等化制御を実施するセルバランス部を備える。
Here, in the present embodiment, the stacks 101 connected in parallel are provided with a parallel number that is more redundant than the parallel number required for the power capacity required for the vehicle.
A battery monitor / cell balance unit 106 (# 1 to # 7) is connected to each stack 101 (# 1 to # 7). The battery monitor / cell balance unit 106 measures the voltage at both ends of each battery cell 111 in each stack 101 and notifies each voltage value to a battery ECU (Electronic Control Unit) 104 via the control line 108. A voltage measuring unit. Further, the battery monitor / cell balance unit 106 performs cell equalization control on a pair of battery cells 111 selected in each stack 101 based on control from the battery ECU 104 via the control line 108. A part.
各スタック１０１のマイナス極側は、マイナス側電力線１０７−を介してマイナス電極端子ＥＢ−に共通に接続される。
各スタック１０１のプラス極側にはそれぞれ、スタック電流センサ１０２の一端が接続される。各スタック電流センサ１０２（＃１から＃７）は、各スタック１０１を流れる電流の値を検知し、各電流値を各バッテリモニタ・セルバランス部１０６（＃１から＃７）から制御線１０８を介してバッテリＥＣＵ１０４に通知する。
The negative pole side of each stack 101 is commonly connected to the negative electrode terminal EB− via a negative power line 107−.
One end of the stack current sensor 102 is connected to the positive electrode side of each stack 101. Each stack current sensor 102 (# 1 to # 7) detects the value of the current flowing through each stack 101, and sends each current value to the control line 108 from each battery monitor / cell balance unit 106 (# 1 to # 7). Via the battery ECU 104.
各スタック電流センサ１０２の他端は、スタックバランス部１０５に接続される。スタックバランス部１０５は、制御線１０９を介したバッテリＥＣＵ１０４からの指示に基づいて、特には図示しないが、いずれか１つ以上のスタック１０１を、プラス側電力線１０７＋から切り離す機能を備える。また、スタックバランス部１０５は、特には図示しないが、各スタック１０１のプラス極側に直列に接続される抵抗の抵抗値を制御する機能を備える。 The other end of each stack current sensor 102 is connected to the stack balance unit 105. The stack balance unit 105 has a function of disconnecting one or more of the stacks 101 from the positive power line 107+, although not particularly illustrated, based on an instruction from the battery ECU 104 via the control line 109. The stack balance unit 105 has a function of controlling the resistance value of a resistor connected in series to the positive pole side of each stack 101, although not particularly illustrated.
スタックバランス部１０５の他端は、プラス側電力線１０７＋および上流電流センサ１０３を介してプラス電極端子ＥＢ＋に接続される。上流電流センサ１０３は、バッテリシステム１００の全体に流れる電流値を測定し、その電流値を制御線１１０を介してバッテリＥＣＵ１０４に通知する。 The other end of the stack balance unit 105 is connected to the positive electrode terminal EB + via the positive power line 107+ and the upstream current sensor 103. The upstream current sensor 103 measures a current value flowing through the entire battery system 100 and notifies the battery ECU 104 of the current value via the control line 110.
バッテリＥＣＵ１０４は、制御線１０８からバッテリモニタ・セルバランス部１０６を介して、各スタック電流センサ１０２が検知する各スタック１０１を流れる各電流値を取得する。バッテリＥＣＵ１０４は、制御線１１０を介してプラス側電力線１０７＋およびマイナス側電力線１０７−間の電流値を取得する。バッテリＥＣＵ１０４は、制御線１０８を介して、バッテリモニタ・セルバランス部１０６が監視する電圧等の取得と、バッテリモニタ・セルバランス部１０６でのセルバランス動作を制御する。さらに、バッテリＥＣＵ１０４は、スタック１０１自身またはそれに接続されるスタック電流センサ１０２において障害が発生した場合に、制御線１０９からスタックバランス部１０５を制御して、そのスタック１０１またはスタック電流センサ１０２をシステムから切り離す。バッテリＥＣＵ１０４は、インタフェース端子ＣＡＮを介して、上位の制御システムと接続される。 The battery ECU 104 acquires each current value flowing through each stack 101 detected by each stack current sensor 102 from the control line 108 via the battery monitor / cell balance unit 106. The battery ECU 104 acquires a current value between the positive power line 107+ and the negative power line 107− via the control line 110. The battery ECU 104 controls the voltage monitored by the battery monitor / cell balance unit 106 and the cell balance operation in the battery monitor / cell balance unit 106 via the control line 108. Further, when a failure occurs in the stack 101 itself or the stack current sensor 102 connected thereto, the battery ECU 104 controls the stack balance unit 105 from the control line 109 to remove the stack 101 or the stack current sensor 102 from the system. Separate. The battery ECU 104 is connected to an upper control system via the interface terminal CAN.
図２は、本実施形態による図１のバッテリシステム１００において、センサ異常を検出する機能を実現する部分のさらに詳細な構成図である。
図２において、スタック電流センサ１０２（＃１、＃２等）は、各スタック１０１（＃１、＃２等）を流れる電流を検知する。各スタック１０１ごとに一つずつのスタック電流センサ１０２が配置される。従来のように２つの電流センサは不要である。より具体的には、スタック電流センサ１０２は、抵抗ｒ１と、抵抗ｒ１の両端の電圧を測定する差動アンプ２０４と、差動アンプ２０４が出力するアナログ電圧値をデジタル電圧値に変換するＡ／Ｄ変換器２０５を備える。Ａ／Ｄ変換器２０５から出力されるデジタル電圧値は、図１のバッテリモニタ・セルバランス部１０６および制御線１０８を介して、バッテリＥＣＵ１０４に通知される。バッテリＥＣＵ１０４は、各スタック電流センサ１０２から通知されるデジタル電圧値を抵抗ｒ１の抵抗値で除算することにより、各スタック１０１を流れる電流を算出する。
FIG. 2 is a more detailed configuration diagram of a part that realizes a function of detecting a sensor abnormality in the battery system 100 of FIG. 1 according to the present embodiment.
In FIG. 2, a stack current sensor 102 (# 1, # 2, etc.) detects a current flowing through each stack 101 (# 1, # 2, etc.). One stack current sensor 102 is arranged for each stack 101. As in the prior art, two current sensors are unnecessary. More specifically, the stack current sensor 102 includes a resistor r1, a differential amplifier 204 that measures a voltage at both ends of the resistor r1, and an A / A that converts an analog voltage value output from the differential amplifier 204 into a digital voltage value. A D converter 205 is provided. The digital voltage value output from the A / D converter 205 is notified to the battery ECU 104 via the battery monitor / cell balance unit 106 and the control line 108 of FIG. The battery ECU 104 calculates the current flowing through each stack 101 by dividing the digital voltage value notified from each stack current sensor 102 by the resistance value of the resistor r1.
図２において、上流電流センサ１０３は、バッテリシステム１００全体を流れる電流を検知する。より具体的には、上流電流センサ１０３は、スタック電流センサ１０２と同様に、抵抗ｒ２と、抵抗ｒ２の両端の電圧を測定する差動アンプ２０６と、差動アンプ２０６が出力するアナログ電圧値をデジタル電圧値に変換するＡ／Ｄ変換器２０７を備える。Ａ／Ｄ変換器２０７から出力されるデジタル電圧値は、制御線１１０を介して、バッテリＥＣＵ１０４に通知される。バッテリＥＣＵ１０４は、上流電流センサ１０３から通知されるデジタル電圧値を抵抗ｒ２の抵抗値で除算することにより、バッテリシステム１００全体を流れる電流を算出する。 In FIG. 2, the upstream current sensor 103 detects the current flowing through the entire battery system 100. More specifically, similar to the stack current sensor 102, the upstream current sensor 103 has a resistor r2, a differential amplifier 206 that measures the voltage across the resistor r2, and an analog voltage value output by the differential amplifier 206. An A / D converter 207 for converting to a digital voltage value is provided. The digital voltage value output from the A / D converter 207 is notified to the battery ECU 104 via the control line 110. The battery ECU 104 calculates the current flowing through the entire battery system 100 by dividing the digital voltage value notified from the upstream current sensor 103 by the resistance value of the resistor r2.
図２において、バッテリＥＣＵ１０４は、異常検出部２０１、分流比算出部２０２、および異常センサ検出部２０３の機能を有する。
異常検出部２０１は、スタック電流センサ１０２または上流電流センサ１０３を監視することにより複数のスタック電流センサ１０２（例えば図１の＃１〜＃７）のいずれかが異常であることを検出する。より具体的には、異常検出部２０１は、複数のスタック電流センサ１０２が検出する各電流値の総和と上流電流センサ１０３が検出する電流値との差を所定の閾値と比較することにより異常を検出する。
In FIG. 2, the battery ECU 104 has functions of an abnormality detection unit 201, a diversion ratio calculation unit 202, and an abnormality sensor detection unit 203.
The abnormality detection unit 201 detects that one of the plurality of stack current sensors 102 (for example, # 1 to # 7 in FIG. 1) is abnormal by monitoring the stack current sensor 102 or the upstream current sensor 103. More specifically, the abnormality detection unit 201 compares the difference between the sum of the current values detected by the plurality of stack current sensors 102 and the current value detected by the upstream current sensor 103 with a predetermined threshold value. To detect.
分流比算出部２０２は、異常検出部２０１によって異常が検出されなかったときに、スタック電流センサ１０２ごとに、そのスタック電流センサ１０２が検出する電流値と上流電流センサが検出する電流値または全てのスタック電流センサの電流値の総和との比である分流比を算出して、内部の特には図示しないメモリまたはレジスタ等の記憶手段に記憶する。 When no abnormality is detected by the abnormality detection unit 201, the shunt ratio calculation unit 202 determines, for each stack current sensor 102, the current value detected by the stack current sensor 102 and the current value detected by the upstream current sensor or all current values. A shunt ratio, which is a ratio with the sum of the current values of the stack current sensor, is calculated and stored in an internal storage means such as a memory or a register (not shown).
異常センサ検出部２０３は、異常検出部２０１によって異常が検出されたときに、各スタック電流センサ１０２が検出する各電流値と分流比算出部２０２により記憶されている各分流比と上流電流センサ１０３が検出する電流値とに基づいて、複数のスタック電流センサ１０２の中から異常センサを検出する。より具体的には、異常センサ検出部２０３は、スタック電流センサ１０２ごとに、スタック電流センサ１０２が検出する電流値を上流電流センサ１０３が検出する電流値とそのスタック電流センサ１０２に対応する分流比を例えば乗算して得られる値と比較することにより、そのスタック電流センサ１０２が異常であるか否かを検出する。 The abnormality sensor detection unit 203 detects each abnormality value detected by the stack current sensor 102 when each abnormality is detected by the abnormality detection unit 201, and each shunt ratio stored in the shunt ratio calculation unit 202 and the upstream current sensor 103. An abnormal sensor is detected from among the plurality of stack current sensors 102 based on the current value detected by. More specifically, for each stack current sensor 102, the abnormality sensor detection unit 203 detects the current value detected by the stack current sensor 102 and the current value detected by the upstream current sensor 103 and the shunt ratio corresponding to the stack current sensor 102. Is compared with a value obtained by multiplication, for example, to detect whether or not the stack current sensor 102 is abnormal.
図２に示される構成により、本実施形態では、まず異常検出部２０１が、スタック電流センサ１０２に異常が発生しているか否かを検出することができる。そして、この検出の結果、正常時には、バッテリシステム１００全体を流れる電流に対する各スタック１０１に流れる電流の割合が、分流比として記憶される。そして、異常時には、各スタック電流センサ１０２ごとに、そのスタック電流センサ１０２が検知する電流値が、上流電流センサ１０３が検知する電流値にそのスタック電流センサ１０２に対応して記憶されている分流比を乗算して得られる値と比較される。これにより、各スタック１０１のばらつきに応じて正常時に検出されている電流値に応じて、各スタック電流センサ１０２が異常であるか否かを適切に判定することが可能となる。 With the configuration shown in FIG. 2, in the present embodiment, the abnormality detection unit 201 can first detect whether or not an abnormality has occurred in the stack current sensor 102. As a result of this detection, the ratio of the current flowing through each stack 101 to the current flowing through the entire battery system 100 is stored as a diversion ratio when normal. When an abnormality occurs, for each stack current sensor 102, the current value detected by the stack current sensor 102 is stored in correspondence with the current value detected by the upstream current sensor 103 corresponding to the stack current sensor 102. Is compared with the value obtained by multiplication. Accordingly, it is possible to appropriately determine whether or not each stack current sensor 102 is abnormal according to the current value detected in the normal state according to the variation of each stack 101.
図３は、バッテリＥＣＵ１０４によって実行される本実施形態のセンサ異常検出動作を示すフローチャートである。このフローチャートの制御動作は、バッテリＥＣＵ１０４内の特には図示しないＣＰＵ（中央演算処理装置）が、同じく特には図示しないメモリに記憶された制御プログラムを実行する動作として実現される。 FIG. 3 is a flowchart showing the sensor abnormality detection operation of the present embodiment that is executed by the battery ECU 104. The control operation of this flowchart is realized as an operation in which a CPU (central processing unit) (not shown) in the battery ECU 104 executes a control program stored in a memory (not shown).
まず、バッテリＥＣＵ１０４は、上流電流センサ１０３が検知する電流値から例えば図１の＃１から＃７のスタック電流センサ１０２がそれぞれ検知する電流値の総和を減算して得られる値の絶対値が、所定の閾値１よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ３０１）。すなわち、下記数１式が判定される。 First, the battery ECU 104 calculates an absolute value of a value obtained by subtracting the sum of the current values detected by the stack current sensors 102 from # 1 to # 7 in FIG. 1 from the current value detected by the upstream current sensor 103, for example. It is determined whether or not it is larger than a predetermined threshold value 1 (step S301). That is, the following equation 1 is determined.
なお、上流電流センサ１０３が故障することを想定して、上流電流センサ１０３が２重化されてもよい。
ステップＳ３０１の処理により、図２の異常検出部２０１の機能が実現される。
Note that the upstream current sensor 103 may be duplicated assuming that the upstream current sensor 103 fails.
The function of the abnormality detection unit 201 in FIG. 2 is realized by the processing in step S301.
バッテリＥＣＵ１０４は、ステップＳ３０１でＮＯと判定した場合、すなわちいずれのスタック電流センサ１０２も正常であると判定した場合には、全てのスタック１０１について処理したか否かを判定しながら（ステップＳ３０３）、各スタック電流センサ１０２（＃ｉ）（例えば図１では、１≦ｉ≦７）ごとに、以下の演算処理を実行する。すなわち、バッテリＥＣＵ１０４は、スタック電流センサ１０２（＃ｉ）が検出する電流値Ｉi を、上流電流センサ１０３が検出する電流値Ｉtotal または全てのスタック電流センサ１０２の電流値の総和（数１式参照）で除算して得られる分流比Ｒi を演算する。すなわち、下記数２式または数３式が演算される。 If the battery ECU 104 determines NO in step S301, that is, if any stack current sensor 102 is determined to be normal, the battery ECU 104 determines whether or not all the stacks 101 have been processed (step S303). The following arithmetic processing is executed for each stack current sensor 102 (#i) (for example, 1 ≦ i ≦ 7 in FIG. 1). That is, the battery ECU 104 uses the current value I i detected by the stack current sensor 102 (#i) as the current value I total detected by the upstream current sensor 103 or the sum of the current values of all the stack current sensors 102 (formula 1). The diversion ratio R i obtained by dividing by (see) is calculated. That is, the following formula 2 or formula 3 is calculated.
以上のようにして、バッテリＥＣＵ１０４は、各スタック電流センサ１０２（＃ｉ）ごとに分流比Ｒi （例えば図１では、１≦ｉ≦７）を演算し記憶し終えると（ステップＳ３０３の判定がＹＥＳ）、ステップＳ３０１の判定処理に戻る。 As described above, when the battery ECU 104 finishes calculating and storing the diversion ratio R i (for example, 1 ≦ i ≦ 7 in FIG. 1) for each stack current sensor 102 (#i) (determination in step S303). YES), the process returns to the determination process in step S301.
上述した、ステップＳ３０１の判定がＮＯのときに実行されるステップＳ３０２とＳ３０３の繰り返し処理により、図２の分流比算出部２０２の機能が実現される。
バッテリＥＣＵ１０４は、ステップＳ３０１でＹＥＳと判定した場合、すなわちいずれかのスタック電流センサ１０２が異常であると判定した場合には、全てのスタック１０１について処理したか否かを判定しながら（ステップＳ３０６）、各スタック電流センサ１０２（＃ｉ）（例えば図１では、１≦ｉ≦７）ごとに、以下の判定処理を実行する。すなわち、バッテリＥＣＵ１０４は、スタック電流センサ１０２（＃ｉ）が検出する電流値Ｉi から、上流電流センサ１０３が検出する電流値Ｉtotal にスタック電流センサ１０２（＃ｉ）に対応して記憶されている分流比Ｒi を乗算して得られる値を減算した値の絶対値が、所定の閾値２よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ３０４）。すなわち、下記数４式が判定される。
The function of the diversion ratio calculation unit 202 in FIG. 2 is realized by the repeated processing in steps S302 and S303 executed when the determination in step S301 is NO.
If the battery ECU 104 determines YES in step S301, that is, if it is determined that any one of the stack current sensors 102 is abnormal, the battery ECU 104 determines whether or not all the stacks 101 have been processed (step S306). The following determination process is executed for each stack current sensor 102 (#i) (for example, 1 ≦ i ≦ 7 in FIG. 1). That is, the battery ECU 104 stores the current value I total detected by the upstream current sensor 103 from the current value I i detected by the stack current sensor 102 (#i) corresponding to the stack current sensor 102 (#i). It is determined whether or not the absolute value of the value obtained by subtracting the value obtained by multiplying the current diversion ratio R i is greater than the predetermined threshold 2 (step S304). That is, the following equation 4 is determined.
なお、バッテリＥＣＵ１０４は、図１のバッテリモニタ・セルバランス部１０６を介して検出される電池残量や温度の状態を加味して、上記判定をするようにしてもよい。
以上のようにして、バッテリＥＣＵ１０４は、各スタック電流センサ１０２（＃ｉ）ごとに異常か否かの判定をし終えると（ステップＳ３０６の判定がＹＥＳ）、センサ異常の判定処理を終了する。
The battery ECU 104 may make the above determination in consideration of the remaining battery level and temperature detected via the battery monitor / cell balance unit 106 of FIG.
As described above, when the battery ECU 104 finishes determining whether or not each stack current sensor 102 (#i) is abnormal (the determination in step S306 is YES), the battery abnormality determination process ends.
上述した、ステップＳ３０１の判定がＹＥＳのときに実行されるステップＳ３０４からＳ３０６の繰り返し処理により、図２の異常センサ検出部２０３の機能が実現される。
この結果、異常が判定されたセンサが存在する場合には、例えば車両のダッシュボードにセンサ異常の警告表示がなされる。また、必要に応じて、バッテリＥＣＵ１０４が図１または図２のスタックバランス部１０５を制御して、センサ異常が検出されたスタック電流センサ１０２またはそのスタック電流センサ１０２が接続されているスタック１０１を、特には図示しないスイッチ手段を用いて、システムから切り離す。
The function of the abnormality sensor detection unit 203 in FIG. 2 is realized by the repeated processing in steps S304 to S306 executed when the determination in step S301 is YES.
As a result, when there is a sensor that is determined to be abnormal, for example, a sensor abnormality warning is displayed on the dashboard of the vehicle. Further, as necessary, the battery ECU 104 controls the stack balance unit 105 in FIG. 1 or FIG. 2, and the stack current sensor 102 in which the sensor abnormality is detected or the stack 101 to which the stack current sensor 102 is connected, In particular, it is disconnected from the system by using a switch means (not shown).
スタック電流センサ１０２が切り離される場合は、それ以降、上流電流センサ１０３が検知する電流値から正常なスタック電流センサ１０２が検知する電流値の総和が減算されることにより、センサ異常となったスタック電流センサ１０２が本来検知すべき電流値を推定し、車両の走行を維持することができる。スタック１０１自体が切り離される場合には、その分、車両の走行出力は低下するが、車両の走行は維持することができる。このようにして、車両の走行中であっても、センサ異常が検出されたスタック電流センサ１０２またはスタック１０１を電源供給系統から切り離しながら、車両への電力供給を維持することが可能となる。 When the stack current sensor 102 is disconnected, thereafter, the stack current in which the sensor abnormality occurs is obtained by subtracting the sum of the current values detected by the normal stack current sensor 102 from the current value detected by the upstream current sensor 103. The current value that should be detected by the sensor 102 can be estimated and the running of the vehicle can be maintained. When the stack 101 itself is separated, the traveling output of the vehicle is reduced by that amount, but the traveling of the vehicle can be maintained. In this way, even when the vehicle is running, it is possible to maintain power supply to the vehicle while disconnecting the stack current sensor 102 or the stack 101 in which the sensor abnormality is detected from the power supply system.
以上説明したように、本実施形態では、スタック１０１ごとに配置されるスタック電流センサ１０２が一つのみで、各スタック電流センサ１０２のセンサ異常を検知することが可能となり、従来技術に比較して、スタック１０１ごとに配置する電流センサの数を削減することが可能となる。 As described above, in the present embodiment, only one stack current sensor 102 is arranged for each stack 101, and it is possible to detect a sensor abnormality of each stack current sensor 102. Compared to the conventional technique. The number of current sensors arranged for each stack 101 can be reduced.
本実施形態において、図２のバッテリＥＣＵ１０４により実現される異常センサ検出部２０３の機能において、スタック電流センサ１０２（＃ｉ）ごとに、そのスタック電流センサ１０２（＃ｉ）が検出する各電流値を所定の電流上限値または電流下限値と比較することにより、そのスタック電流センサ１０２（＃ｉ）が異常であるか否かを検出するような判定処理が加味されてもよい。 In the present embodiment, in the function of the abnormality sensor detection unit 203 realized by the battery ECU 104 in FIG. 2, each current value detected by the stack current sensor 102 (#i) is determined for each stack current sensor 102 (#i). A determination process for detecting whether or not the stack current sensor 102 (#i) is abnormal by comparing with a predetermined current upper limit value or current lower limit value may be added.
また、本実施形態において、スタック電流センサ１０２および上流電流センサ１０３は、図２に示されるように抵抗ｒ１、ｒ２、差動アンプ２０４、２０６、Ａ／Ｄ変換器２０５、２０７等によって実現されたが、ホール素子を用いて実現されてもよい。 In this embodiment, the stack current sensor 102 and the upstream current sensor 103 are realized by resistors r1 and r2, differential amplifiers 204 and 206, A / D converters 205 and 207, and the like as shown in FIG. However, it may be realized using a Hall element.
また、本実施形態において、上流電流センサ１０３は、プラス電力端子側にある場合に限らず、マイナス電力端子側にあってもよい。 In the present embodiment, the upstream current sensor 103 is not limited to the positive power terminal side but may be on the negative power terminal side.
１００ バッテリシステム
１０１ スタック
１０２ スタック電流センサ
１０３ 上流電流センサ
１０４ バッテリＥＣＵ（エンジンコントロールユニット）
１０５ スタックバランス部
１０６ バッテリモニタ・セルバランス部
１０７＋ プラス側電力線
１０７− マイナス側電力線
１０８、１０９、１１０ 制御線
１１１ 電池セル
２０１ 異常検出部
２０２ 分流比算出部
２０３ 異常センサ検出部
２０４、２０６ 差動アンプ
２０５、２０７ Ａ／Ｄ変換器
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Battery system 101 Stack 102 Stack current sensor 103 Upstream current sensor 104 Battery ECU (engine control unit)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 105 Stack balance part 106 Battery monitor cell balance part 107+ Positive side power line 107- Negative side power line 108, 109, 110 Control line 111 Battery cell 201 Abnormality detection part 202 Divergence ratio calculation part 203 Abnormality sensor detection part 204,206 Differential amplifier 205, 207 A / D converter
Claims (10)
前記スタック電流センサまたは前記上流電流センサを監視することにより複数の前記スタック電流センサのいずれかが異常であることを検出する異常検出部と、
該異常検出部によって異常が検出されなかったときに、前記スタック電流センサごとに、該スタック電流センサが検出する電流値と前記上流電流センサが検出する電流値または全ての前記スタック電流センサの電流値の総和との比である分流比を算出して記憶する分流比算出部と、
前記異常検出部によって異常が検出されたときに、前記各スタック電流センサが検出する各電流値と前記記憶されている各分流比と前記上流電流センサが検出する電流値とに基づいて、前記複数のスタック電流センサの中から異常センサを検出する異常センサ検出部と、
を備えることを特徴とする電流センサ異常検出装置。 A stack current sensor configured to connect a plurality of stacks in which a plurality of battery cells are connected in series and connected in parallel, and is provided for each stack, and detects the current flowing through the stack, and the plurality of stacks are connected. A current sensor abnormality detecting device in a battery pack for a vehicle, comprising an upstream current sensor for detecting a current flowing in the upstream portion provided in the upstream portion,
An abnormality detection unit that detects that any of the plurality of stack current sensors is abnormal by monitoring the stack current sensor or the upstream current sensor;
When no abnormality is detected by the abnormality detection unit, a current value detected by the stack current sensor and a current value detected by the upstream current sensor or current values of all the stack current sensors are detected for each stack current sensor. A diversion ratio calculation unit that calculates and stores a diversion ratio that is a ratio to the sum of
When an abnormality is detected by the abnormality detection unit, the plurality of current values detected by the stack current sensors, the stored diversion ratios, and the current values detected by the upstream current sensor, An abnormal sensor detector for detecting an abnormal sensor from the stack current sensors of
A current sensor abnormality detection device comprising:
ことを特徴とする請求項１に記載の電流センサ異常検出装置。 The abnormality detection unit detects an abnormality by comparing a difference between a total current value detected by the plurality of stack current sensors and a current value detected by the upstream current sensor with a predetermined threshold;
The current sensor abnormality detection device according to claim 1.
ことを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の電流センサ異常検出装置。 The abnormal sensor detection unit, for each stack current sensor, determines the current value detected by the stack current sensor from the current value detected by the upstream current sensor and the stored shunt ratio corresponding to the stack current sensor. Detecting whether the stack current sensor is abnormal by comparing with the obtained value;
The current sensor abnormality detection device according to claim 1 or 2,
ことを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の電流センサ異常検出装置。 The abnormal sensor detection unit compares, for each stack current sensor, each current value detected by the stack current sensor with a predetermined current upper limit value or current lower limit value to determine whether or not the stack current sensor is abnormal. Detect,
The current sensor abnormality detection device according to claim 1 or 2,
前記スタック電流センサまたは前記上流電流センサを監視することにより複数の前記スタック電流センサのいずれかが異常であることを検出し、
該異常が検出されなかったときに、前記スタック電流センサごとに、該スタック電流センサが検出する電流値と前記上流電流センサが検出する電流値または全ての前記スタック電流センサの電流値の総和との比である分流比を算出して記憶し、
前記異常が検出されたときに、前記各スタック電流センサが検出する各電流値と前記記憶されている各分流比と前記上流電流センサが検出する電流値とに基づいて、前記複数のスタック電流センサの中から異常センサを検出する、
ことを特徴とする電流センサ異常検出方法。 A stack current sensor configured to connect a plurality of stacks in which a plurality of battery cells are connected in series and connected in parallel, and is provided for each stack, and detects the current flowing through the stack, and the plurality of stacks are connected. A current sensor abnormality detection method in an assembled battery for a vehicle comprising an upstream current sensor that is provided in an upstream portion and that detects a current flowing through the upstream portion,
By detecting the stack current sensor or the upstream current sensor, it is detected that any one of the plurality of stack current sensors is abnormal,
When the abnormality is not detected, for each stack current sensor, a current value detected by the stack current sensor and a current value detected by the upstream current sensor or a sum of current values of all the stack current sensors Calculate and store the diversion ratio, which is the ratio,
When the abnormality is detected, the plurality of stack current sensors are detected based on the current values detected by the stack current sensors, the stored shunt ratios, and the current values detected by the upstream current sensors. Detecting an abnormal sensor from
A current sensor abnormality detection method characterized by the above.
ことを特徴とする請求項５に記載の電流センサ異常検出方法。 Detecting the abnormality by comparing a difference between a sum of current values detected by the plurality of stack current sensors and a current value detected by the upstream current sensor with a predetermined threshold;
The current sensor abnormality detection method according to claim 5.
ことを特徴とする請求項５または６のいずれかに記載の電流センサ異常検出方法。 For each of the stack current sensors, comparing the current value detected by the stack current sensor with a value obtained from the current value detected by the upstream current sensor and the stored shunt ratio corresponding to the stack current sensor. To detect whether the stack current sensor is abnormal,
The current sensor abnormality detection method according to claim 5, wherein:
ことを特徴とする請求項５または６のいずれかに記載の電流センサ異常検出方法。 Detecting whether or not the stack current sensor is abnormal by comparing each current value detected by the stack current sensor with a predetermined current upper limit value or current lower limit value for each stack current sensor;
The current sensor abnormality detection method according to claim 5, wherein:
ことを特徴とする請求項１に記載の電流センサ異常検出装置。 After detecting the abnormal sensor, the current value to be detected by the abnormal sensor is estimated by subtracting the sum of the current values detected by the normal stack current sensor from the current value detected by the upstream current sensor.
The current sensor abnormality detection device according to claim 1.
ことを特徴とする請求項５に記載の電流センサ異常検出方法。 After detecting the abnormal sensor, the current value to be detected by the abnormal sensor is estimated by subtracting the sum of the current values detected by the normal stack current sensor from the current value detected by the upstream current sensor.
The current sensor abnormality detection method according to claim 5.
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