JP2014110709A - Vehicular power supply device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce power consumption of electrical components that manage a secondary battery mounted on a vehicle.SOLUTION: A secondary battery 10 stores energy which is to be at least part of vehicular power source. A battery management device 20 monitors a state of the secondary battery 10. The battery management device 20 shifts to a low power consumption mode in which the number of monitor items is smaller than that in a normal mode according to a state of the secondary battery 10. The battery management device 20 lowers a detection frequency of monitor item data at the low power consumption mode than at the normal mode.

Description

本発明は、車両に搭載されるべき車両用電源装置に関する。   The present invention relates to a vehicle power supply device to be mounted on a vehicle.

近年、ＣＯ２排出量が少なく低燃費なハイブリッドカー（ＨＥＶ；Hybrid Electric Vehicle）の普及が拡大している。ＨＥＶには大別すると、ストロングタイプ、マイルドタイプ（マイクロタイプを含む）がある。ストロングタイプは比較的大型の二次電池とモータを搭載し、エンジンが停止した状態でも二次電池に蓄電されたエネルギーで走行できるタイプである。マイルドタイプは比較的小型の二次電池とモータを搭載し、原則的にエンジンが停止した状態では走行できず、二次電池に蓄電されたエネルギーで主にパワーアシストするタイプである。いずれのタイプでも当該二次電池には、回生ブレーキにより発電されるエネルギーが充電される。なおプラグインタイプでは車両外のコンセントからも充電できる。 In recent years, the spread of hybrid electric vehicles (HEVs) with low CO 2 emissions and low fuel consumption has been increasing. HEVs are roughly classified into strong type and mild type (including micro type). The strong type is a type in which a relatively large secondary battery and a motor are mounted and can travel with the energy stored in the secondary battery even when the engine is stopped. The mild type is equipped with a relatively small secondary battery and motor, and in principle cannot run when the engine is stopped, and is mainly a power assist type using the energy stored in the secondary battery. In any type, the secondary battery is charged with energy generated by the regenerative brake. The plug-in type can be charged from an outlet outside the vehicle.

また近年、アイドルストップ機能を搭載する車両が増えており、ＨＥＶでは上記二次電池に蓄電されたエネルギーをアイドルストップ後のエンジン再始動に利用することが一般的である。   In recent years, an increasing number of vehicles are equipped with an idle stop function. In HEV, it is common to use energy stored in the secondary battery for engine restart after idle stop.

ＨＥＶに搭載される二次電池として主に、ニッケル水素電池およびリチウムイオン電池が普及している。なおマイルドタイプでは鉛電池も使用されている。今後、エネルギー密度が高いリチウムイオン電池の普及が加速すると予想される。リチウムイオン電池は常用領域と使用禁止領域が近接しているため、他の種類より厳格な管理が要求される（例えば、特許文献１参照）。   Nickel metal hydride batteries and lithium ion batteries are mainly used as secondary batteries mounted on HEVs. The mild type also uses lead batteries. In the future, the spread of lithium ion batteries with high energy density is expected to accelerate. Lithium-ion batteries are required to be stricter than other types because the regular use area and the use prohibition area are close to each other (see, for example, Patent Document 1).

特開２００８−９２６５６号公報JP 2008-92656 A

車両に搭載される二次電池を管理する制御系の電装品も電力を消費しており、その電力を低減することは車両全体のエネルギー効率向上につながる。   Control system electrical components that manage the secondary battery mounted on the vehicle also consume electric power, and reducing the electric power leads to an improvement in the energy efficiency of the entire vehicle.

本発明はこうした状況に鑑みなされたものであり、その目的は、車両に搭載される二次電池を管理する電装品の消費電力を低減する技術を提供することにある。   This invention is made | formed in view of such a condition, The objective is to provide the technique which reduces the power consumption of the electrical component which manages the secondary battery mounted in a vehicle.

上記課題を解決するために、本発明のある態様の車両用電源装置は、車両の動力源の少なくとも一部とすべきエネルギーを蓄える二次電池と、二次電池の状態を監視する管理装置と、を備える。管理装置は、二次電池の状態に応じて、通常モードより監視項目の数が少ない低消費電力モードに移行する。   In order to solve the above-described problems, a vehicle power supply device according to an aspect of the present invention includes a secondary battery that stores energy that should be at least part of a power source of the vehicle, and a management device that monitors the state of the secondary battery. . The management device shifts to a low power consumption mode in which the number of monitoring items is smaller than that in the normal mode according to the state of the secondary battery.

本発明によれば、車両に搭載される二次電池を管理する電装品の消費電力を低減できる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the power consumption of the electrical component which manages the secondary battery mounted in a vehicle can be reduced.

本発明の実施の形態に係る電源装置を搭載した車両の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the vehicle carrying the power supply device which concerns on embodiment of this invention. 図１の電源装置を詳しく説明するための図である。It is a figure for demonstrating in detail the power supply device of FIG. 本発明の実施の形態に係る電池管理装置の動作例１を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the operation example 1 of the battery management apparatus which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る電池管理装置の動作例２を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the operation example 2 of the battery management apparatus which concerns on embodiment of this invention. 図３、４のステップＳ３０のサブルーチンを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the subroutine of FIG.3, step S30 of FIG. 図３、４のステップＳ４０のサブルーチン１を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the subroutine 1 of FIG.3, step S40 of FIG. 図３、４のステップＳ４０のサブルーチン２を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the subroutine 2 of step S40 of FIG.

図１は、本発明の実施の形態に係る電源装置１００を搭載した車両９００の概略構成を示す図である。本明細書では電源装置１００をマイルドタイプのＨＥＶに搭載する例を想定する。マイルドタイプのＨＥＶではモータの用途を主に発進や加速のアシストに限定しており、基本的にモータのみによる走行（電気自動車モード；ＥＶモード）を想定しない。マイルドタイプはストロングタイプと比較し、燃費はストロングタイプに及ばないが、構造が簡単で比較的低コストで構成できる。マイルドタイプのＨＥＶは一般に、パラレル方式で構成される。   FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a vehicle 900 equipped with a power supply device 100 according to an embodiment of the present invention. In this specification, it is assumed that the power supply apparatus 100 is mounted on a mild type HEV. In the mild type HEV, the use of the motor is mainly limited to starting and acceleration assistance, and basically driving with only the motor (electric vehicle mode; EV mode) is not assumed. Compared to the strong type, the mild type is less fuel efficient than the strong type, but it has a simple structure and can be configured at a relatively low cost. Mild type HEVs are generally configured in parallel.

図１は、パラレル方式のＨＥＶの概略構成を示している。一般的にＨＥＶは動力源としてエンジン４００とモータ３００を備える。パラレル方式のＨＥＶではエンジン４００とモータ３００が同軸上に配置される。エンジン４００とモータ３００が配置される軸上にはさらに、クラッチ６００及び変速機７００が配置され、駆動輪８００ａ、８００ｂの回転軸と、図示しないデフにより連結される。   FIG. 1 shows a schematic configuration of a parallel HEV. Generally, the HEV includes an engine 400 and a motor 300 as power sources. In the parallel HEV, the engine 400 and the motor 300 are arranged on the same axis. A clutch 600 and a transmission 700 are further disposed on the shaft on which the engine 400 and the motor 300 are disposed, and are connected to the rotation shafts of the drive wheels 800a and 800b by a differential (not shown).

なお図１ではＥＶモードを想定しない構成であるが、大型のモータ３００を搭載し、クラッチ６００の位置をモータ３００とエンジン４００の間に移動させれば、ＥＶモードでの走行も可能である。   In FIG. 1, the EV mode is not assumed. However, if the large motor 300 is mounted and the position of the clutch 600 is moved between the motor 300 and the engine 400, it is possible to travel in the EV mode.

パラレル方式ではモータ３００（例えば、三相交流同期モータ）は、発進および加速のアシスト、ブレーキ回生またはエンジン４００の駆動力による発電を行う。モータ３００はインバータ２００を介して電源装置１００と接続される。この電源装置１００は、車両９００の走行をアシストするための動力源となるエネルギーをモータ３００に供給するための電源装置である。   In the parallel system, the motor 300 (for example, a three-phase AC synchronous motor) performs start and acceleration assist, brake regeneration, or power generation by the driving force of the engine 400. Motor 300 is connected to power supply device 100 through inverter 200. The power supply device 100 is a power supply device for supplying energy to the motor 300 as a power source for assisting the traveling of the vehicle 900.

電源装置１００は走行用の二次電池１０及び電池管理装置２０を備える。走行用の二次電池１０は車両９００の動力源の少なくとも一部とすべきエネルギーを蓄えるための二次電池である。本明細書では走行用の二次電池１０としてリチウムイオン電池を使用することを想定する。電池管理装置２０は、走行用の二次電池１０の状態を監視する。なお図１には示していないが車両９００内の電装品に電源を供給するための電装用の電源装置が別に設けられる。   The power supply device 100 includes a traveling secondary battery 10 and a battery management device 20. The traveling secondary battery 10 is a secondary battery for storing energy to be used as at least a part of the power source of the vehicle 900. In this specification, it is assumed that a lithium ion battery is used as the traveling secondary battery 10. The battery management device 20 monitors the state of the traveling secondary battery 10. Although not shown in FIG. 1, an electrical power supply device for supplying power to electrical components in the vehicle 900 is separately provided.

インバータ２００は力行時、走行用の電源装置１００から供給される直流電力を交流電力に変換してモータ３００に供給する。回生時、モータ３００から供給される交流電力を直流電力に変換して走行用の電源装置１００及び電装用の電源装置に供給する。   During power running, the inverter 200 converts DC power supplied from the traveling power supply device 100 into AC power and supplies the AC power to the motor 300. During regeneration, AC power supplied from the motor 300 is converted into DC power and supplied to the power supply device 100 for travel and the power supply device for electrical equipment.

図２は、図１の電源装置１００を詳しく説明するための図である。車両９００は図１に示した構成に加えてさらに、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）５００、電装用の二次電池５１０、ＤＣ−ＤＣコンバータ５２０を備える。ＨＥＶではモータ３００でエンジン４００を始動するため、予備用を除き基本的にエンジン始動専用のセルモータは設けられない。   FIG. 2 is a diagram for explaining the power supply device 100 of FIG. 1 in detail. In addition to the configuration shown in FIG. 1, vehicle 900 further includes an ECU (Electronic Control Unit) 500, a secondary battery 510 for electrical equipment, and a DC-DC converter 520. In HEV, since engine 400 is started by motor 300, a cell motor dedicated to starting the engine is basically not provided except for preliminary use.

電装用の二次電池５１０は、ヘッドライト、パワーステアリング、オイルポンプ、カーナビゲーションシステム、オーディオなど、車両９００内の電装品または補機に電源を供給する。ＨＥＶでは、電装用の二次電池５１０からセルモータに電源を供給する必要はない。一般的に、電装用の二次電池５１０には１２Ｖ出力の鉛蓄電池が用いられる。   The secondary battery 510 for electrical equipment supplies power to electrical components or auxiliary equipment in the vehicle 900 such as a headlight, a power steering, an oil pump, a car navigation system, and an audio. In HEV, it is not necessary to supply power to the cell motor from the secondary battery 510 for electrical equipment. Generally, a lead storage battery with 12V output is used for the secondary battery 510 for electrical equipment.

マイルドタイプのＨＥＶでは、走行用の二次電池１０は３６Ｖ／４８Ｖ出力が一般的である。本明細書では４８Ｖ系を想定する。これに対しストロングタイプのハイブリッドカーでは１００Ｖ出力以上が一般的である。ＵＬ（Underwriters Laboratories）規格、ＩＥＣ（International Electrotechnical Commission）規格などの安全規格は、直流６０Ｖを超える電圧を危険電圧と規定し、厳格な絶縁処理を要求する。逆にいえば６０Ｖ以下の電圧であれば絶縁処理を簡素化できる。従ってマイルドタイプではストロングタイプよりモータ３００の電源系の仕様を簡素化でき、コストを削減できる。   In a mild type HEV, the traveling secondary battery 10 generally has a 36V / 48V output. In this specification, a 48V system is assumed. On the other hand, 100V output or more is common in strong type hybrid cars. Safety standards such as the UL (Underwriters Laboratories) standard and the IEC (International Electrotechnical Commission) standard prescribe a voltage exceeding DC 60V as a dangerous voltage and require strict insulation treatment. Conversely, if the voltage is 60 V or less, the insulation process can be simplified. Therefore, the mild type can simplify the specifications of the power supply system of the motor 300 and can reduce the cost compared to the strong type.

パラレル方式のＨＥＶでは、モータ３００で発電したエネルギーで電装用の二次電池５１０を充電できる。ＤＣ−ＤＣコンバータ５２０は、インバータ２００の直流側の電圧（４８Ｖ系）を、電装用の二次電池５１０の電圧（１２Ｖ）に降圧する。また必要に応じで、電装用の二次電池５１０の電圧（１２Ｖ）を、インバータ２００の直流側の電圧（４８Ｖ系）に昇圧する。   In the parallel HEV, the secondary battery 510 for electrical equipment can be charged with the energy generated by the motor 300. The DC-DC converter 520 steps down the DC side voltage (48V system) of the inverter 200 to the voltage (12V) of the secondary battery 510 for electrical equipment. If necessary, the voltage (12V) of the secondary battery 510 for electrical equipment is boosted to the voltage (48V system) on the DC side of the inverter 200.

なおモータ３００と別に、電装用の二次電池５１０を充電するための専用のオルタネータを搭載する場合は、電装用の二次電池５１０とインバータ２００の直流側を電気的に接続する必要はない。この場合、モータ３００により発電されたエネルギーは、専ら走行用の二次電池１０に充電される。   When a dedicated alternator for charging the secondary battery 510 for electrical equipment is mounted separately from the motor 300, it is not necessary to electrically connect the secondary battery 510 for electrical equipment and the DC side of the inverter 200. In this case, the energy generated by the motor 300 is charged exclusively in the secondary battery 10 for traveling.

ＥＣＵ５００は車両９００全体を電子制御する。ＥＣＵ５００はアクセルペダル、ブレーキペダル、電源装置１００、各種の補機、各種のセンサから入力される各種の信号をもとにインバータ２００を制御する。本実施の形態に係るマイルドタイプのＨＥＶでは、始動時および加速時のみモータ３００を走行アシスト用の動力源として作動させる。この状態ではインバータ２００は力行制御、電源装置１００は放電制御となる。ＥＣＵ５００はアクセルペダルからの信号および／または車速センサからの信号にもとづき始動または加速を検出し、インバータ２００に力行制御するよう指示し、電池管理装置２０に放電制御するよう指示する。なお通常走行時はエンジン４００のみで走行する。   The ECU 500 electronically controls the entire vehicle 900. ECU 500 controls inverter 200 based on various signals input from an accelerator pedal, a brake pedal, power supply device 100, various auxiliary machines, and various sensors. In the mild type HEV according to the present embodiment, motor 300 is operated as a power source for driving assistance only at the time of start and acceleration. In this state, the inverter 200 performs power running control and the power supply device 100 performs discharge control. ECU 500 detects start-up or acceleration based on a signal from an accelerator pedal and / or a signal from a vehicle speed sensor, instructs inverter 200 to perform power running control, and instructs battery management device 20 to perform discharge control. Note that the vehicle travels only with the engine 400 during normal travel.

また減速時はモータ３００を発電機として作動させる。この状態ではインバータ２００は回生制御、電源装置１００は充電制御となる。ＥＣＵ５００はアクセルペダルからの信号、ブレーキペダルからの信号および車速センサからの信号の少なくとも一つをもとに減速を検出し、インバータ２００に回生制御するよう指示し、電池管理装置２０に充電制御するよう指示する。   During deceleration, the motor 300 is operated as a generator. In this state, the inverter 200 is in regenerative control and the power supply apparatus 100 is in charge control. The ECU 500 detects deceleration based on at least one of the signal from the accelerator pedal, the signal from the brake pedal, and the signal from the vehicle speed sensor, instructs the inverter 200 to perform regenerative control, and controls the battery management device 20 to charge. Instruct.

また通常走行時において電装用の二次電池５１０の残容量（ＳＯＣ；State Of Charge）が基準値を下回るとモータ３００を発電機として作動させる。ＥＣＵ５００は、電装用の二次電池５１０の図示しない電池管理装置からの信号をもとに残容量不足を検出し、インバータ２００に回生制御するよう指示し、当該電池管理装置に充電制御するよう指示する。   Further, when the remaining capacity (SOC; State Of Charge) of the secondary battery 510 for electrical equipment falls below the reference value during normal running, the motor 300 is operated as a generator. ECU 500 detects a shortage of remaining capacity based on a signal from a battery management device (not shown) of secondary battery 510 for electrical equipment, instructs inverter 200 to perform regenerative control, and instructs the battery management device to perform charge control. To do.

走行用の二次電池１０は複数の電池セルＳ１〜Ｓｎが直列接続されて構成される。複数の電池セルＳ１〜Ｓｎのプラス端子およびマイナス端子は、図示しないコンタクタを介してインバータ２００の直流側プラス端子および直流側マイナス端子にそれぞれ接続される。   The traveling secondary battery 10 includes a plurality of battery cells S1 to Sn connected in series. The plus terminals and minus terminals of the plurality of battery cells S1 to Sn are connected to the DC side plus terminal and the DC side minus terminal of the inverter 200 via a contactor (not shown).

複数の電池セルＳ１〜Ｓｎとインバータ２００を繋ぐ電流路には電流検出素子としてシャント抵抗Ｒｓが挿入される。なおシャント抵抗Ｒｓの代わりにホール素子を用いてもよい。また複数の電池セルＳ１〜Ｓｎが搭載されるスタック内には温度検出素子としてサーミスタＲｔが設置される。   A shunt resistor Rs is inserted as a current detection element in a current path connecting the plurality of battery cells S1 to Sn and the inverter 200. A Hall element may be used instead of the shunt resistor Rs. Further, a thermistor Rt is installed as a temperature detection element in a stack in which the plurality of battery cells S1 to Sn are mounted.

電池管理装置２０は、セル電圧検出回路３０、両端電圧検出回路３５、電流検出回路４０、温度検出回路４５、制御部５０、記憶部６０を含む。   The battery management device 20 includes a cell voltage detection circuit 30, a both-end voltage detection circuit 35, a current detection circuit 40, a temperature detection circuit 45, a control unit 50, and a storage unit 60.

セル電圧検出回路３０は、二次電池１０を構成する各電池セルＳ１〜Ｓｎのそれぞれの電圧を検出する。セル電圧検出回路３０は検出した各セル電圧値を制御部５０に出力する。セル電圧検出回路３０は、専用のカスタムＩＣであるＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）により構成される。   The cell voltage detection circuit 30 detects the voltage of each battery cell S <b> 1 to Sn constituting the secondary battery 10. The cell voltage detection circuit 30 outputs each detected cell voltage value to the control unit 50. The cell voltage detection circuit 30 is configured by an ASIC (Application Specific Integrated Circuit) which is a dedicated custom IC.

両端電圧検出回路３５は、二次電池１０の両端電圧を検出する。セル電圧検出回路３０は、ハードウェア素子により構成される。本実施の形態では第１分圧抵抗Ｒ１、第２分圧抵抗Ｒ２、コンパレータＣＰにより構成される。第１分圧抵抗Ｒ１及び第２分圧抵抗Ｒ２は、二次電池１０の両端電圧を所定の分圧比で分圧する。コンパレータＣＰは、分圧された二次電池１０の両端電圧と、異常判定用の参照電圧Ｖｒを比較する。コンパレータＣＰは比較結果を制御部５０に出力する。   The both-end voltage detection circuit 35 detects the both-end voltage of the secondary battery 10. The cell voltage detection circuit 30 is configured by a hardware element. In the present embodiment, it is constituted by a first voltage dividing resistor R1, a second voltage dividing resistor R2, and a comparator CP. The first voltage dividing resistor R1 and the second voltage dividing resistor R2 divide the voltage across the secondary battery 10 at a predetermined voltage dividing ratio. The comparator CP compares the voltage across the divided secondary battery 10 with the reference voltage Vr for abnormality determination. The comparator CP outputs the comparison result to the control unit 50.

なおコンパレータを二つ並列に設ければ、正常な電圧範囲の上限値を上回っていないか否か及び下限値を下回っていないか否かの両方を検出できる。この構成では二次電池１０の両端電圧値までは検出できないが、正常な電圧範囲に収まっているか否かを判定できる。   If two comparators are provided in parallel, it is possible to detect both whether the upper limit value of the normal voltage range is not exceeded and whether the lower limit value is not exceeded. In this configuration, the voltage value across the secondary battery 10 cannot be detected, but it can be determined whether the voltage is within the normal voltage range.

電流検出回路４０は、シャント抵抗Ｒｓまたはホール素子の両端電圧を検出することにより二次電池１０に流れる電流を検出する。電流検出回路４０は検出した二次電池１０の電流値を制御部５０に出力する。なお二次電池１０が複数の電池セルの直並列回路で構成される場合、電流検出回路４０は電流路ごとに電流を検出する。   The current detection circuit 40 detects the current flowing through the secondary battery 10 by detecting the voltage across the shunt resistor Rs or the Hall element. The current detection circuit 40 outputs the detected current value of the secondary battery 10 to the control unit 50. In addition, when the secondary battery 10 is configured by a series-parallel circuit of a plurality of battery cells, the current detection circuit 40 detects a current for each current path.

温度検出回路４５は、サーミスタＲｔの両端電圧またはサーミスタＲｔに流れる電流値から抵抗値を推定し、推定した抵抗値から温度を推定する。温度検出回路４５は検出した二次電池１０の温度値を制御部５０に出力する。   The temperature detection circuit 45 estimates a resistance value from a voltage across the thermistor Rt or a current value flowing through the thermistor Rt, and estimates a temperature from the estimated resistance value. The temperature detection circuit 45 outputs the detected temperature value of the secondary battery 10 to the control unit 50.

制御部５０は、ＳＯＣ推定部５１、異常判定部５２、モード切替部５３、通信部５４を含む。制御部５０はマイクロプロセッサにより構成される。なお電流検出回路４０及び温度検出回路４５の一部または全部の機能も当該マイクロプロセッサで実行してもよい。   Control unit 50 includes an SOC estimation unit 51, an abnormality determination unit 52, a mode switching unit 53, and a communication unit 54. The control unit 50 is configured by a microprocessor. Note that some or all of the functions of the current detection circuit 40 and the temperature detection circuit 45 may be executed by the microprocessor.

記憶部６０は制御部５０で実行されるプログラム、及び当該プログラムで使用されるデータを保持する。記憶部６０はＳＯＣ−ＯＣＶテーブル６１を含む。ＳＯＣ−ＯＣＶテーブル６１は、二次電池１０を構成する電池セルのＳＯＣと、電池セルの開回路電圧（開放電圧ともいう）（ＯＣＶ；Open Circuit Voltage）との関係を記述したテーブルである。   The storage unit 60 holds a program executed by the control unit 50 and data used in the program. The storage unit 60 includes an SOC-OCV table 61. The SOC-OCV table 61 is a table describing the relationship between the SOC of the battery cell constituting the secondary battery 10 and the open circuit voltage (OCV) of the battery cell.

ＳＯＣ推定部５１は、ＳＯＣを推定する前段階としてＯＣＶを推定する。ＯＣＶは、セル電圧検出回路３０により検出される電池セルの電圧値Ｖ、電流検出回路４０により検出される電池セルの電流値Ｉ、電池セルの内部抵抗値Ｒをもとに下記（式１）により算出できる。
ＯＣＶ＝Ｖ−Ｉ×Ｒ ・・・（式１） The SOC estimation unit 51 estimates the OCV as a previous stage for estimating the SOC. OCV is the following (formula 1) based on the voltage value V of the battery cell detected by the cell voltage detection circuit 30, the current value I of the battery cell detected by the current detection circuit 40, and the internal resistance value R of the battery cell. Can be calculated.
OCV = V−I × R (Formula 1)

ＳＯＣ推定部５１はＳＯＣ−ＯＣＶテーブル６１を参照して、推定したＯＣＶに対応するＳＯＣを特定する。なおＳＯＣの推定方法は上述の方法に限るものではなく。例えば、クーロンカウント法を用いてもよい。   The SOC estimation unit 51 refers to the SOC-OCV table 61 and specifies the SOC corresponding to the estimated OCV. Note that the SOC estimation method is not limited to the above-described method. For example, a coulomb count method may be used.

異常判定部５２は、両端電圧検出回路３５から入力される正常／異常を示す比較結果信号、セル電圧検出回路３０から入力される各セル電圧値、電流検出回路４０から入力される電流値、温度検出回路４５から入力される温度値の少なくとも一つをもとに、二次電池１０が正常であるか異常であるか判定する。   The abnormality determination unit 52 includes a comparison result signal indicating normality / abnormality input from the both-end voltage detection circuit 35, each cell voltage value input from the cell voltage detection circuit 30, current value input from the current detection circuit 40, temperature Based on at least one of the temperature values input from the detection circuit 45, it is determined whether the secondary battery 10 is normal or abnormal.

モード切替部５３は二次電池１０の状態に応じて、通常モードと低消費電力モードとの間でモードを切り替える。低消費電力モードは、通常モードと比較して二次電池１０の監視項目の数が少なく、及び／又は監視項目データの検出頻度が低く設定される。   The mode switching unit 53 switches the mode between the normal mode and the low power consumption mode according to the state of the secondary battery 10. In the low power consumption mode, the number of monitoring items of the secondary battery 10 is small and / or the detection frequency of the monitoring item data is set low compared to the normal mode.

本実施の形態では監視項目として、二次電池１０の両端電圧、複数の電池セルＳ１〜Ｓｎの各電圧、二次電池１０に流れる電流および二次電池１０の温度の四項目を監視する。通常モードではそれら四項目を全て監視する。低消費電力モードではそれら四項目のうち少なくとも一つの監視を停止する。例えば、二次電池１０の両端電圧のみを監視し、複数の電池セルＳ１〜Ｓｎの各電圧、二次電池１０に流れる電流および二次電池１０の温度の監視を停止する。この場合、ＡＳＩＣで構成されるセル電圧検出回路３０の電源を停止させることができる。   In the present embodiment, four items are monitored as monitoring items: the voltage across the secondary battery 10, the voltages of the plurality of battery cells S <b> 1 to Sn, the current flowing through the secondary battery 10, and the temperature of the secondary battery 10. All four items are monitored in normal mode. In the low power consumption mode, monitoring of at least one of these four items is stopped. For example, only the voltage across the secondary battery 10 is monitored, and monitoring of the voltages of the plurality of battery cells S1 to Sn, the current flowing through the secondary battery 10 and the temperature of the secondary battery 10 is stopped. In this case, the power supply of the cell voltage detection circuit 30 comprised by ASIC can be stopped.

通常モードではそれら四項目の検出周期を例えば、１０ｍｓに設定する。低消費電力モードではそれら四項目のうちの監視を停止していない項目の検出周期を例えば、１ｓに設定する。   In the normal mode, the detection period of these four items is set to 10 ms, for example. In the low power consumption mode, the detection cycle of the items for which monitoring is not stopped among these four items is set to 1 s, for example.

通信部５５は、ＳＯＣ推定部５１により推定されたＳＯＣ及び異常判定部５２により判定された異常発生の有無をＥＣＵ５００に送信する。電池管理装置２０とＥＣＵ５００間はＣＡＮ（Controller Area Network）などのネットワークにより接続される。   Communication unit 55 transmits to ECU 500 the SOC estimated by SOC estimation unit 51 and the presence / absence of an abnormality determined by abnormality determination unit 52. The battery management device 20 and the ECU 500 are connected by a network such as CAN (Controller Area Network).

図３は、本発明の実施の形態に係る電池管理装置２０の動作例１を説明するためのフローチャートである。モード切替部５３はイグニッションスイッチがオン状態において（Ｓ１０のＯＮ）、二次電池１０が使用中か否か（即ち、充放電中か否か）判定する（Ｓ２０）。二次電池１０が使用中か否かは、ＥＣＵ５００から車両９００の情報を取得することにより判定できる。ＥＣＵ５００はモータ３００が作動（力行および回生を含む）しているか否かを示す情報を電池管理装置２０に送信する。   FIG. 3 is a flowchart for explaining an operation example 1 of the battery management device 20 according to the embodiment of the present invention. The mode switching unit 53 determines whether or not the secondary battery 10 is in use (that is, whether or not charging / discharging is in progress) when the ignition switch is on (S10 is ON) (S20). Whether or not the secondary battery 10 is in use can be determined by acquiring information on the vehicle 900 from the ECU 500. ECU 500 transmits information indicating whether or not motor 300 is operating (including power running and regeneration) to battery management device 20.

またＥＣＵ５００から情報を取得せずに電池管理装置２０単体で判定することもできる。例えば、電流検出回路４０により検出される電流値を参照して判定できる。例えば、当該電流値が０．１Ａ以上のとき使用中、０．１Ａ未満のとき非使用中と判定できる。   Further, the determination can be made by the battery management device 20 alone without acquiring information from the ECU 500. For example, the determination can be made with reference to the current value detected by the current detection circuit 40. For example, when the current value is 0.1 A or more, it can be determined that it is in use, and when it is less than 0.1 A, it is determined that it is not in use.

モード切替部５３は二次電池１０が使用中の場合（Ｓ２０のＹ）は通常モードを選択し（Ｓ３０）、非使用中の場合（Ｓ２０のＮ）は低消費電力モードを選択する（Ｓ４０）。モード切替部５３はイグニッションスイッチがオフ状態になると（Ｓ１０のＯＦＦ）、電池管理装置２０をシャットダウンする。   The mode switching unit 53 selects the normal mode when the secondary battery 10 is in use (Y in S20) (S30), and selects the low power consumption mode when not in use (N in S20) (S40). . The mode switching unit 53 shuts down the battery management device 20 when the ignition switch is turned off (OFF in S10).

図４は、本発明の実施の形態に係る電池管理装置２０の動作例２を説明するためのフローチャートである。モード切替部５３はイグニッションスイッチがオン状態において（Ｓ１０のＯＮ）、二次電池１０のＳＯＣと設定値を比較する（Ｓ２０ａ）。当該設定値には例えば、５０±１０％の値を設定する。   FIG. 4 is a flowchart for explaining an operation example 2 of the battery management apparatus 20 according to the embodiment of the present invention. The mode switching unit 53 compares the SOC of the secondary battery 10 with the set value when the ignition switch is on (S10 is ON) (S20a). For example, a value of 50 ± 10% is set as the set value.

モード切替部５３は二次電池１０のＳＯＣが設定値を上回る場合（Ｓ２０ａのＹ）は通常モードを選択し（Ｓ３０）、下回る場合（Ｓ２０ａのＮ）は低消費電力モードを選択する（Ｓ４０）。モード切替部５３はイグニッションスイッチがオフ状態になると（Ｓ１０のＯＦＦ）、電池管理装置２０をシャットダウンする。   The mode switching unit 53 selects the normal mode when the SOC of the secondary battery 10 exceeds the set value (Y of S20a) (S30), and selects the low power consumption mode when the SOC is lower (N of S20a) (S40). . The mode switching unit 53 shuts down the battery management device 20 when the ignition switch is turned off (OFF in S10).

図５は、図３、４のステップＳ３０のサブルーチンを示すフローチャートである。通常モードでは電池管理装置２０は走行用の二次電池１０から電源ＶＤＤを取得する（Ｓ３１）。車両９００内には走行用の二次電池１０の他に電装用の二次電池５１０も搭載されている。通常、電池管理装置２０と走行用の二次電池１０は近接した位置に配置され、電池管理装置２０と電装用の二次電池５１０は離れた位置に配置される。電池管理装置２０と二次電池間の配線抵抗を考慮すると、走行用の二次電池１０から電源供給を受けたほうが電池管理装置２０の電源電圧が安定する。   FIG. 5 is a flowchart showing the subroutine of step S30 in FIGS. In the normal mode, the battery management device 20 acquires the power supply VDD from the traveling secondary battery 10 (S31). In addition to the traveling secondary battery 10, an electrical secondary battery 510 is also mounted in the vehicle 900. Usually, the battery management device 20 and the traveling secondary battery 10 are arranged in close proximity, and the battery management device 20 and the secondary battery 510 for electrical equipment are arranged in separate locations. Considering the wiring resistance between the battery management device 20 and the secondary battery, the power supply voltage of the battery management device 20 is more stable when power is supplied from the traveling secondary battery 10.

通常モードでは制御部５０による監視項目データの検出周期を１０ｍｓに設定する（Ｓ３２）。制御部５０は、両端電圧検出回路３５により検出された二次電池１０の両端電圧にもとづく正常／異常信号を取得し（Ｓ３３）、セル電圧検出回路３０により検出された各電池セルＳ１〜Ｓｎの電圧値を取得し（Ｓ３４）、電流検出回路４０により検出された電流値を取得し（Ｓ３５）、温度検出回路４５により検出された温度値を取得する（Ｓ３６）。   In the normal mode, the monitoring item data detection cycle by the control unit 50 is set to 10 ms (S32). The control unit 50 acquires a normal / abnormal signal based on the voltage across the secondary battery 10 detected by the voltage detection circuit 35 (S33), and the battery cells S1 to Sn detected by the cell voltage detection circuit 30. The voltage value is acquired (S34), the current value detected by the current detection circuit 40 is acquired (S35), and the temperature value detected by the temperature detection circuit 45 is acquired (S36).

それらの信号および値をもとに、ＳＯＣ推定部５１はＳＯＣを推定し（Ｓ３７）、異常判定部５２は二次電池１０の異常の有無を判定する（Ｓ３８）。これらの推定および判定周期も１０ｍｓに設定される。   Based on these signals and values, SOC estimation unit 51 estimates the SOC (S37), and abnormality determination unit 52 determines whether or not secondary battery 10 is abnormal (S38). These estimation and determination periods are also set to 10 ms.

図６は、図３、４のステップＳ４０のサブルーチン１を示すフローチャートである。低消費電力モードでは電池管理装置２０は電装用の二次電池５１０から電源ＶＤＤを取得する（Ｓ４１）。低消費電力モードでは走行用の二次電池１０の容量を節約することが重視されるため、走行用の二次電池１０ではなく電装用の二次電池５１０から取得する。   FIG. 6 is a flowchart showing the subroutine 1 of step S40 of FIGS. In the low power consumption mode, the battery management device 20 acquires the power supply VDD from the secondary battery 510 for electrical equipment (S41). In the low power consumption mode, since it is important to save the capacity of the secondary battery 10 for traveling, the battery is obtained from the secondary battery 510 for electrical equipment instead of the secondary battery 10 for traveling.

低消費電力モードでは制御部５０による監視項目データの検出周期を１ｓに設定する（Ｓ４２）。制御部５０は、両端電圧検出回路３５により検出された二次電池１０の両端電圧にもとづく正常／異常信号を取得する（Ｓ４３）。異常判定部５２は、その信号をもとに二次電池１０の異常の有無を判定する（Ｓ４８）。この判定周期も１ｓに設定される。   In the low power consumption mode, the detection period of the monitoring item data by the control unit 50 is set to 1 s (S42). The control unit 50 acquires a normal / abnormal signal based on the voltage across the secondary battery 10 detected by the voltage detection circuit 35 (S43). The abnormality determination unit 52 determines whether or not the secondary battery 10 is abnormal based on the signal (S48). This determination cycle is also set to 1 s.

サブルーチン１では、各電池セルＳ１〜Ｓｎの電圧値、二次電池１０の電流値、温度の検出を停止する。またＳＯＣ推定のための演算処理も停止する。両端電圧検出回路３５からの正常／異常信号により最低限の状態監視を行いつつ、その他の検出処理およびＳＯＣ推定処理を停止することにより、電池管理装置２０の消費電力を低減する。   In the subroutine 1, detection of the voltage values of the battery cells S1 to Sn, the current value of the secondary battery 10, and the temperature is stopped. Also, calculation processing for SOC estimation is stopped. The power consumption of the battery management device 20 is reduced by stopping the other detection processing and the SOC estimation processing while performing minimum state monitoring based on the normal / abnormal signal from the both-end voltage detection circuit 35.

サブルーチン１は図３の二次電池１０が使用中か否かによりモードを切り替える動作例１に適している。二次電池１０の非使用中に二次電池１０に異常が発生する確率は低いため、監視レベルを下げて消費電力低減を優先する。   Subroutine 1 is suitable for operation example 1 in which the mode is switched depending on whether or not secondary battery 10 in FIG. 3 is in use. Since the probability that an abnormality will occur in the secondary battery 10 while the secondary battery 10 is not in use is low, priority is given to reducing the power consumption by lowering the monitoring level.

図７は、図３、４のステップＳ４０のサブルーチン２を示すフローチャートである。低消費電力モードでは電池管理装置２０は電装用の二次電池５１０から電源ＶＤＤを取得する（Ｓ４１）。制御部５０による監視項目データの検出周期を１ｓに設定する（Ｓ４２）。制御部５０は、両端電圧検出回路３５により検出された二次電池１０の両端電圧にもとづく正常／異常信号を取得し（Ｓ４３）、セル電圧検出回路３０により検出された各電池セルＳ１〜Ｓｎの電圧値を取得し（Ｓ４４）、電流検出回路４０により検出された電流値を取得し（Ｓ４５）、温度検出回路４５により検出された温度値を取得する（Ｓ４６）。   FIG. 7 is a flowchart showing the subroutine 2 of step S40 of FIGS. In the low power consumption mode, the battery management device 20 acquires the power supply VDD from the secondary battery 510 for electrical equipment (S41). The detection period of the monitoring item data by the control unit 50 is set to 1 s (S42). The control unit 50 acquires a normal / abnormal signal based on the voltage across the secondary battery 10 detected by the voltage detection circuit 35 (S43), and the battery cells S1 to Sn detected by the cell voltage detection circuit 30. The voltage value is acquired (S44), the current value detected by the current detection circuit 40 is acquired (S45), and the temperature value detected by the temperature detection circuit 45 is acquired (S46).

それらの信号および値をもとに、ＳＯＣ推定部５１はＳＯＣを推定し（Ｓ４７）、異常判定部５２は二次電池１０の異常の有無を判定する（Ｓ４８）。これらの推定および判定周期も１ｓに設定される。   Based on these signals and values, SOC estimation unit 51 estimates the SOC (S47), and abnormality determination unit 52 determines whether or not secondary battery 10 is abnormal (S48). These estimation and determination periods are also set to 1 s.

サブルーチン２は図４の二次電池１０のＳＯＣにもとづきモードを切り替える動作例２に適している。二次電池１０のＳＯＣが低下してきた場合、二次電池１０の容量を節約する必要があるが、二次電池１０の使用中は一定の監視レベルを維持する必要がある。そこで検出周期を下げることにより、一定の監視レベルを維持しつつ消費電力を低減する。   Subroutine 2 is suitable for operation example 2 in which the mode is switched based on the SOC of secondary battery 10 in FIG. When the SOC of the secondary battery 10 decreases, it is necessary to save the capacity of the secondary battery 10, but it is necessary to maintain a constant monitoring level while the secondary battery 10 is being used. Therefore, by reducing the detection cycle, power consumption is reduced while maintaining a constant monitoring level.

なお低消費電力モードにはサブルーチン１、２以外にも様々なバリエーションが考えられる。例えば、複数の電池セルＳ１〜Ｓｎの全ての電圧を検出するのではなく、一部の電池セルの電圧を検出してもよい。例えば電池セルＳ１〜Ｓｎを複数のグループに分類し、検出周期ごとに、電圧検出対象とするグループを切り替えてもよい。   In addition to the subroutines 1 and 2, various variations are conceivable for the low power consumption mode. For example, instead of detecting all the voltages of the plurality of battery cells S1 to Sn, the voltages of some of the battery cells may be detected. For example, the battery cells S1 to Sn may be classified into a plurality of groups, and the group that is a voltage detection target may be switched for each detection cycle.

また図３の動作例１と図４の動作例２を組み合わせてもよい。例えば、二次電池１０が使用中の場合は図５のサブルーチンを採用し、二次電池１０が非使用中でＳＯＣが設定値範囲内にない場合は図７のサブルーチンを採用し、二次電池１０が非使用中でＳＯＣが設定値範囲内にある場合は図６のサブルーチンを採用する。   Further, the operation example 1 in FIG. 3 and the operation example 2 in FIG. 4 may be combined. For example, when the secondary battery 10 is in use, the subroutine of FIG. 5 is adopted, and when the secondary battery 10 is not in use and the SOC is not within the set value range, the subroutine of FIG. When 10 is not in use and the SOC is within the set value range, the subroutine of FIG. 6 is adopted.

以上説明したように本実施の形態によれば、二次電池１０の状態に応じて低消費電力モードに移行することにより電池管理装置２０の消費電力を低減できる。マイルドタイプのＨＥＶはストロングタイプと異なり、モータ３００が作動している期間が短くなる。従って低消費電力モードを維持できる期間が長くなり、低消費電力モードに移行することによる節電効果が大きくなる。またマイルドタイプでは二次電池１０の容量を小さくする設計が多い。その二次電池１０から電池管理装置２０の電源を供給している場合、低消費電力モードに移行することにより、二次電池１０の容量維持効果が大きくなる。   As described above, according to the present embodiment, the power consumption of the battery management device 20 can be reduced by shifting to the low power consumption mode according to the state of the secondary battery 10. Unlike the strong type, the mild type HEV has a shorter period during which the motor 300 is operating. Therefore, the period during which the low power consumption mode can be maintained becomes longer, and the power saving effect due to the transition to the low power consumption mode is increased. In the mild type, there are many designs that reduce the capacity of the secondary battery 10. When the power of the battery management device 20 is supplied from the secondary battery 10, the capacity maintenance effect of the secondary battery 10 is increased by shifting to the low power consumption mode.

以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。こられ実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。   The present invention has been described based on the embodiments. Those skilled in the art will understand that these embodiments are exemplifications, and that various modifications can be made to the combinations of the respective constituent elements and processing processes, and such modifications are also within the scope of the present invention. By the way.

上述の説明では、４８Ｖ出力の二次電池１０をマイルドタイプのＨＥＶに搭載する例を挙げた。この点、１００Ｖ以上の高出力の二次電池１０をストロングタイプのＨＥＶに搭載する場合にも、本実施の形態に係る電池管理装置２０のモード切替制御は適用可能である。また純粋なＥＶに搭載される二次電池にも、本実施の形態に係る電池管理装置のモード切替制御は適用可能である。   In the above description, an example in which the 48V output secondary battery 10 is mounted on a mild type HEV has been described. In this regard, the mode switching control of the battery management device 20 according to the present embodiment is also applicable when the high-power secondary battery 10 of 100 V or higher is mounted on the strong HEV. Further, the mode switching control of the battery management apparatus according to the present embodiment can be applied to a secondary battery mounted on a pure EV.

９００ 車両、 １００ 電源装置、 ２００ インバータ、 ３００ モータ、 ４００ エンジン、 ５００ ＥＣＵ、 ５１０ 二次電池、 ５２０ ＤＣ−ＤＣコンバータ、 ６００ クラッチ、 ７００ 変速機、 ８００ａ，８００ｂ 駆動輪、 Ｓ１，Ｓｎ 電池セル、 １０ 二次電池、 ２０ 電池管理装置、 ３０ セル電圧検出回路、 ３５ 両端電圧検出回路、 ４０ 電流検出回路、 ４５ 温度検出回路、 ５０ 制御部、 Ｒｓ シャント抵抗、 Ｒｔ サーミスタ、 Ｒ１ 第１分圧抵抗、 Ｒ２ 第２分圧抵抗、 ＣＰ コンパレータ、 ５１ ＳＯＣ推定部、 ５２ 異常判定部、 ５３ モード切替部、 ５４ 通信部、 ６０ 記憶部、 ６１ ＳＯＣ−ＯＣＶテーブル。   900 vehicle, 100 power supply device, 200 inverter, 300 motor, 400 engine, 500 ECU, 510 secondary battery, 520 DC-DC converter, 600 clutch, 700 transmission, 800a, 800b driving wheel, S1, Sn battery cell, 10 Secondary battery, 20 battery management device, 30 cell voltage detection circuit, 35 both-end voltage detection circuit, 40 current detection circuit, 45 temperature detection circuit, 50 control unit, Rs shunt resistor, Rt thermistor, R1 first voltage dividing resistor, R2 Second voltage dividing resistor, CP comparator, 51 SOC estimation unit, 52 abnormality determination unit, 53 mode switching unit, 54 communication unit, 60 storage unit, 61 SOC-OCV table.

Claims (6)

車両の動力源の少なくとも一部とすべきエネルギーを蓄える二次電池と、
前記二次電池の状態を監視する管理装置と、を備え、
前記管理装置は、前記二次電池の状態に応じて、通常モードより監視項目の数が少ない低消費電力モードに移行することを特徴とする車両用電源装置。 A secondary battery for storing energy that should be at least part of the power source of the vehicle;
A management device for monitoring the state of the secondary battery,
The management device shifts to a low power consumption mode in which the number of monitoring items is smaller than that in the normal mode according to the state of the secondary battery. 前記二次電池は、直列接続された複数の電池セルを含み、
前記管理装置は、前記通常モードにて前記二次電池の両端電圧、前記複数の電池セルの各電圧、前記二次電池に流れる電流および前記二次電池の温度を監視し、前記低消費電力モードにて前記二次電池の両端電圧を監視し、前記複数の電池セルの各電圧、前記二次電池に流れる電流および前記二次電池の温度の監視を停止することを特徴とする請求項１に記載の車両用電源装置。 The secondary battery includes a plurality of battery cells connected in series,
The management device monitors the voltage across the secondary battery, the voltages of the plurality of battery cells, the current flowing through the secondary battery and the temperature of the secondary battery in the normal mode, and the low power consumption mode. The voltage across the secondary battery is monitored at, and monitoring of the voltages of the plurality of battery cells, the current flowing through the secondary battery, and the temperature of the secondary battery is stopped. The power supply device for vehicles as described. 前記管理装置は、前記低消費電力モードにて前記通常モードより監視項目データの検出頻度を下げることを特徴とする請求項１または２に記載の車両用電源装置。   The vehicle power supply device according to claim 1, wherein the management device lowers the detection frequency of monitoring item data in the low power consumption mode than in the normal mode. 前記管理装置は、イグニッションオン状態にて前記二次電池が充放電中のとき前記通常モードで動作し、充放電中でないとき前記低消費電力モードで動作することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の車両用電源装置。   The said management apparatus operate | moves in the said normal mode when the said secondary battery is charging / discharging in an ignition-on state, and operate | moves in the said low power consumption mode when not charging / discharging. The vehicle power supply device according to any one of the above. 前記管理装置は、前記二次電池の残容量が設定値範囲内にないとき前記通常モードで動作し、範囲内にあるとき前記低消費電力モードで動作することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の車両用電源装置。   The said management apparatus operate | moves in the said normal mode when the remaining capacity of the said secondary battery is not in a setting value range, and operate | moves in the said low power consumption mode when it exists in the range. The vehicle power supply device according to any one of the above. 前記二次電池は、６０Ｖ以下の電圧を出力することを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の車両用電源装置。   The vehicular power supply apparatus according to any one of claims 1 to 5, wherein the secondary battery outputs a voltage of 60 V or less.
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