JP2013242324A - 電池監視装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】電池セルを複数個接続して一つの電池モジュールを構成してなる二次電池において、電池セルの正極と負極とを短絡する短絡回路を開閉するスイッチを閉作動して電池セルの正極と負極とを短絡させた状態で電圧測定回路により測定した当該電池セルの第1の電圧V’と(s20)、スイッチを開作動して短絡回路を遮断させた状態で電圧測定回路により測定した当該電池セルの第2の電圧V(s10)との差に基づいて、電池モジュールの異常を判定する(s30)。
【選択図】図3
Description
請求項3記載の電池監視装置は、請求項2において、判定手段は、更に、第1の電圧が第2の所定値より小さい場合は異常であると判定することを特徴とする。
請求項4記載の電池監視装置は、請求項1〜3のいずれかにおいて、判定手段は、隣り合う電池セルを異常であると判定した場合には、隣り合う電池セルに共通する経路で異常が発生していると特定することを特徴とする。
請求項3記載の電池監視装置によれば、第1の電圧が第2の所定値より小さい場合には、電池セル及び電圧測定回路の測定経路の抵抗値が所定以上に増加しているので、電池モジュールの異常を判定することができる。
図1は、本発明の電池監視装置の概略構成を示すシステム図である。
図1に示すように、電気自動車に備えられた駆動用バッテリ1は、電池モジュール2を複数個直列に接続して構成されている。1つのモジュール2は、複数のリチウムイオン二次電池の電池セル3を備えて構成されている。更に、電池モジュール2には、夫々充電状態を監視するセルモニタユニット(CMU)4が備えられている。電池モジュール2を直列に接続する配線5には、バッテリ1全体の入出力電流を検出する電流センサ6(電流測定手段)が設けられている。
各電池モジュール2は、複数の電池セル3を直列に接続して構成されている。各電池セル3の正極端子と負極端子とがセルモニタユニット4に接続されている。
セルモニタユニット4は、図示しないCPU及びメモリと、電圧測定回路(電圧測定手段)10及びバランサ(電圧均衡化手段)11とを備え、各電池セル3の充電状態の監視を行う。電圧測定回路10は、当該電池モジュール2の電池セル3毎に正極端子及び負極端子と接続されており、各電池セル3の電圧を測定する機能を有する。電圧測定回路10は、内部抵抗が大きく、電圧測定時には微少な電流しか消費しないように構成されている。
図3は、セルモニタユニット4における故障診断要領を示すフローチャートである。
本ルーチンはキースイッチON時に各電池セル3について所定時間、例えば数msec毎に繰り返し行われる。
ステップS20では、スイッチ13をON制御してバランサ11を作動させた状態で、電圧測定回路10により電池セル3の電圧V’(第1の電圧)を測定する。そして、ステップS30に進む。
ステップS30にて電圧の差|V−V’|が第1の所定値V1より大きいと判定した場合は、ステップS50に進む。
ステップS50では、当該電池セル3を異常と判定する。そして、本ルーチンを終了する。
以上のように、本実施形態ではバランサ停止時の電池セル3の電圧Vとバランサ作動時の電池セル3の電圧V’との差を演算して、第1の所定値V1より大きい場合は異常であると判定する。この判定原理について、図4及び図5を用いて説明する。
図3に示すフローチャートのステップS10において、スイッチ13がOFF制御されてバランサ11の機能が停止したときには、図4に示すように、電圧測定回路10にて測定される電圧Vは、電池セル3の真の電池電圧Eから、電圧測定回路10の測定経路中の抵抗r1及び電池セルの内部抵抗r2による電圧降下分を差し引いた電圧である。そして、電圧測定時に電圧測定回路10に流れる電流Iは微少であるので、例え計測経路中の接触不良や電池セル3の異常等により抵抗r1及びr2が大きくなっていたとしても電圧降下量は微少なものであり、電圧Vは電池セル3の電池電圧Eと略変らない値となる。
特に、本実施形態では、抵抗r1及びr2が推定できることから、電圧測定回路10の測定経路の断線だけではなく、電池セル3の端子の接触不良等、測定経路中の接触不良や電池セル3自体の異常を判定することができる。このように既存のバランサ11を用いることで、コスト増加に繋がる測定経路の2重化や検出回路の追加を行うことなく、測定経路の断線、接触不良あるいは電池セル3の異常を判定することが可能となる。
また、特許文献1に開示された従来技術では、断線検出に用いる分圧抵抗を隣合う電池セルで異なる値のものを使用しているので、電池セルの残存容量のバラツキが発生する虞がある。これに対し、本実施形態では、断線検出用の分圧抵抗を必要とせず、短絡回路12に介装される抵抗14を各電池セル3で同じ抵抗値のものを使用することができるので、バランサ作動時の消費電流を統一させて、電池セル3の残存容量のバラツキの発生を抑制することができる。
また、セルモニタユニット4において、上記電池セル3の故障診断により、隣り合う電池セル3がいずれも異常であると判定した場合には、隣り合う当該電池セル3に共通する測定経路、すなわち一方の電池セル3の負極と他方の電池セル3の正極との接続点から電圧測定回路10の測定経路間の抵抗値が所定以上に増加していると判定することが可能となる。これにより、異常箇所を特定することができる。
2 電池モジュール
3 電池セル
4 セルモニタユニット
6 電流センサ
10 電圧測定回路
11 バランサ
Claims (4)
- 電池セルを複数個接続して一つの電池モジュールを構成してなる二次電池において、
前記電池セルの電圧を測定する電圧測定手段と、
前記電池セルの電流を測定する電流測定手段と、
前記電池セルの正極と負極とを短絡する短絡回路と該短絡回路を開閉する開閉手段とを備え、前記電圧測定手段により測定した前記電池セルの電圧に基づいて前記開閉手段を開閉制御して前記電池セルを選択的に放電させ、複数の電池セルの電圧を均衡化する電圧均衡化手段と、
前記開閉手段を閉作動して前記電池セルの正極と負極とを短絡させた状態で前記電圧測定手段により測定した当該電池セルの第1の電圧と、前記開閉手段を開作動して前記短絡回路を遮断させた状態で前記電圧測定手段により測定した当該電池セルの第2の電圧との差に基づいて、前記電池モジュールの異常を判定する判定手段と、を備え、
前記電流測定手段により負荷電流を検出し、前記開閉手段の閉作動時の電圧測定と開作動時の電圧測定との間隔が、前記負荷電流の変動時間に比べ、短い時間で実行されることを特徴とする電池監視装置。 - 前記判定手段は、前記第1の電圧と前記第2の電圧との差が第1の所定値より大きい場合には異常であると判定することを特徴とする請求項1に記載の電池監視装置。
- 前記判定手段は、更に、前記第1の電圧が第2の所定値より小さい場合には異常であると判定することを特徴とする請求項2に記載の電池監視装置。
- 前記判定手段は、隣り合う電池セルの両方を異常と判定した場合には、隣り合う電池セルに共通する経路が異常であると特定することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の電池監視装置。
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