JP2015033283A - Balance correction device and electrical storage device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、直列接続された複数の蓄電セルからなる集合電池において、蓄電セル間又は直列接続された複数の蓄電セルからなる蓄電モジュール間の電圧を均等化するバランス補正装置及び蓄電装置に関する。 The present invention relates to a balance correction device and a power storage device for equalizing voltages between power storage cells or between power storage modules composed of a plurality of power storage cells connected in series in an assembled battery composed of a plurality of power storage cells connected in series.
複数の蓄電セルが直列接続されてなる集合電池にあっては、放電能力の低下や寿命の短縮化を防ぐために蓄電セル間の電圧(起電力)のばらつきを抑える必要がある。蓄電セル間の電圧を均等化させる仕組みとして、例えば、特許文献1には、直列に接続された複数のセルと、セルの端子間の電圧を検出するセル電圧検出手段と、セルの端子間の電圧検出に用いられ、セルの端子とセル電圧検出手段の端子とを接続する電圧検出線と、複数のセルの端子間の電圧を均等にする均等化放電回路と、一端がセルの端子に抵抗器を介して接続されるとともにセル電圧検出手段の端子に接続され、他端が所定の電位に保持され、抵抗器とともにフィルタ回路を形成するコンデンサとを備えた蓄電装置について開示されている。また同文献には、電圧検出線の断線を正確に検知すべく、均等化放電回路が動作していない時、セル電圧検出手段によって検出されるセルの端子間の電圧が所定の電圧範囲から外れる場合、電圧検出線が断線していると判定する断線検知手段を設けることが記載されている。
In an assembled battery in which a plurality of power storage cells are connected in series, it is necessary to suppress variations in voltage (electromotive force) between the power storage cells in order to prevent a reduction in discharge capacity and a reduction in life. As a mechanism for equalizing the voltage between the storage cells, for example, in
断線検出の仕組みとしては、上記特許文献1に開示された方法の他、例えば、バッテリーマネージメント用の集積回路の内部に設けられている電流源回路から電流を供給して電流を流すことにより電圧検出線の断線を検出することが考えられる。しかしこの方法を実施する場合は制御装置に専用の制御命令を用意する必要があり、内部回路も複雑化する。
As a mechanism of disconnection detection, in addition to the method disclosed in
昨今、蓄電装置を備えた製品の小型化に対する要請が高まっており、こうした製品に搭載される蓄電装置については、従来にも増して小型化が求められるようになってきている。このため、蓄電セルや蓄電モジュールを備えて構成される蓄電装置に適用されるバランス補正装置についても簡素かつ小型であることが求められるようになってきている。 Recently, there is an increasing demand for miniaturization of products provided with power storage devices, and power storage devices mounted on such products have been required to be smaller than ever before. For this reason, a balance correction device applied to a power storage device including a power storage cell or a power storage module is also required to be simple and small.
本発明は、このような課題を解決すべくなされたもので、簡素な構成にて回路に生じた断線を確実に検出することが可能な、バランス補正装置及び蓄電装置を提供することを目的としている。 The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide a balance correction device and a power storage device capable of reliably detecting a disconnection occurring in a circuit with a simple configuration. Yes.
上記目的を達成するための本発明のうちの一つは、直列接続された複数の蓄電セルからなる集合電池において、前記蓄電セル間又は直列接続された複数の前記蓄電セルからなる蓄電モジュール間の電圧を均等化するバランス補正装置であって、前後して直列接続する第1の前記蓄電モジュールと第2の前記蓄電モジュールのうち、前記第1の蓄電モジュールの正負端子間に接続される、第1のスイッチング素子と第1の放電素子とが直列接続された構成を含む第1の放電ユニットと、前記第2の蓄電モジュールの正負端子間に接続される、第2のスイッチング素子と第2の放電素子とが直列接続された構成を含む第2の放電ユニットと、前記第1の蓄電モジュールの端子間電圧である第1の電圧と前記第2の蓄電モジュールの端子間電圧である第2の電圧とを均等化するために、前記第1のスイッチング素子又は前記第2のスイッチング素子をオンオフ制御する制御回路と、前記第1の電圧を計測する第1の電圧センサと、前記第2の電圧を計測する第2の電圧センサと、を備え、前記制御回路は、前記第1のスイッチング素子又は前記第2のスイッチング素子を夫々オン又はオフに維持した一つ以上のパターンについて前記第1の電圧又は前記第2の電圧を取得し、取得した前記第1の電圧又は前記第2の電圧に基づき、前記第1の蓄電モジュールの正極と前記第1の放電ユニットとを結ぶ線路である第1の線路、前記第2の蓄電モジュールの正極と前記第2の放電ユニットとを結ぶ線路である第2の線路、及び前記第2の蓄電モジュールの負極と前記第2の放電ユニットとを結ぶ線路である第3の線路の少なくともいずれかについて、断線が生じているか否かを判定する。 In order to achieve the above object, one of the present inventions is an assembled battery composed of a plurality of power storage cells connected in series, and between power storage cells or between power storage modules composed of a plurality of power storage cells connected in series. A balance correction device for equalizing voltage, wherein the first and second power storage modules connected in series before and after are connected between positive and negative terminals of the first power storage module. A first discharge unit including a configuration in which one switching element and a first discharge element are connected in series; a second switching element connected to a positive / negative terminal of the second power storage module; A second discharge unit including a configuration in which discharge elements are connected in series; a first voltage that is a voltage between terminals of the first power storage module; and a voltage between terminals of the second power storage module. In order to equalize the second voltage, a control circuit that controls on / off of the first switching element or the second switching element, a first voltage sensor that measures the first voltage, A second voltage sensor that measures the voltage of the second voltage sensor, and wherein the control circuit maintains the first switching element or the second switching element for each of the one or more patterns maintained on or off. 1 is a line that acquires the first voltage or the second voltage and connects the positive electrode of the first power storage module and the first discharge unit based on the acquired first voltage or the second voltage. The first line, the second line that is a line connecting the positive electrode of the second power storage module and the second discharge unit, and the negative electrode of the second power storage module and the second discharge unit are connected. For at least one of the third line is a line determines whether the disconnection has occurred.
本発明の他の一つは、上記バランス補正装置であって、前記第1の蓄電モジュールの端子間に接続される第1の容量素子を備え、前記制御回路は、前記均等化のための前記第1のスイッチング素子又は前記第2のスイッチング素子をオンオフ制御を中止した後、前記第1の容量素子を放電すべく前記第1のスイッチング素子を所定時間オンに維持し、前記所定時間の経過後、前記第1の電圧を前記第1の電圧センサから取得し、取得した前記第1の電圧が0又は予め設定された閾値以下であるか否かを判定することにより、前記第1の線路に断線が生じているか否かを判定する。 Another aspect of the present invention is the balance correction apparatus including a first capacitive element connected between terminals of the first power storage module, wherein the control circuit is configured to perform the equalization. After stopping on / off control of the first switching element or the second switching element, the first switching element is kept on for a predetermined time to discharge the first capacitor element, and after the predetermined time has elapsed. The first voltage is acquired from the first voltage sensor, and it is determined whether the acquired first voltage is 0 or less than a preset threshold value. It is determined whether or not a disconnection has occurred.
本発明の他の一つは、上記バランス補正装置であって、前記第2の蓄電モジュールの端子間に接続される第2の容量素子を備え、前記制御回路は、前記均等化のための前記第1のスイッチング素子又は前記第2のスイッチング素子のオンオフ制御を中止した後、前記第2の容量素子を放電すべく前記第2のスイッチング素子を所定時間オンに維持し、前記所定時間の経過後、前記第2の電圧を前記第2の電圧センサから取得し、取得した前記第2の電圧が0又は予め設定された閾値以下であるか否かを判定することにより、前記第2の線路及び前記第3の線路のうちの少なくともいずれかに断線が生じているか否かを判定する。 Another aspect of the present invention is the balance correction apparatus, further including a second capacitor element connected between terminals of the second power storage module, wherein the control circuit is configured to perform the equalization. After stopping the on / off control of the first switching element or the second switching element, the second switching element is kept on for a predetermined time to discharge the second capacitor element, and after the elapse of the predetermined time Acquiring the second voltage from the second voltage sensor and determining whether the acquired second voltage is 0 or less than a preset threshold, It is determined whether or not a break has occurred in at least one of the third lines.
本発明の他の一つは、上記バランス補正装置であって、前記制御回路は、前記第1の線路、前記第2の線路、前記第3の線路の少なくともいずれかに断線が生じていると判定した場合に、前記均等化のための前記第1のスイッチング素子又は前記第2のスイッチング素子のオンオフ制御を中止する。 Another aspect of the present invention is the balance correction device, wherein the control circuit has a disconnection in at least one of the first line, the second line, and the third line. When the determination is made, the on / off control of the first switching element or the second switching element for the equalization is stopped.
本発明の他の一つは、上記蓄電装置であって、前記複数の蓄電セルと、前記いずれかのバランス補正装置とを備える。 Another aspect of the present invention is the above power storage device, comprising the plurality of power storage cells and any one of the balance correction devices.
その他、本願が開示する課題、及びその解決方法は、発明を実施するための形態の欄、及び図面により明らかにされる。 In addition, the subject which this application discloses, and its solution method are clarified by the column of the form for inventing, and drawing.
本発明によれば、簡素な構成にて回路に生じた断線を確実に検出することが可能なバランス補正装置及び蓄電装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the balance correction apparatus and electrical storage apparatus which can detect the disconnection which arose in the circuit with the simple structure reliably can be provided.
以下、本発明の実施形態について説明する。尚、以下の説明において、同一又は類似の部分に同一の符号を付して重複する説明を省略することがある。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described. In the following description, the same or similar parts may be denoted by the same reference numerals and redundant description may be omitted.
図1は本発明の一実施形態として示すバランス補正回路1(バランス補正装置)である。バランス補正回路1は、例えば、直列接続された複数の蓄電セルからなる集合電池を利用する蓄電装置(電気自動車、ハイブリッド自動車、電気二輪車、鉄道車両、昇降機、系統連携用蓄電装置、パーソナルコンピュータ、ノートブック型コンピュータ、携帯電話機、スマートフォン、PDA機器等)に適用される。蓄電セルは、例えば、リチウムイオン二次電池、リチウムイオンポリマー二次電池等であるが、電気二重層キャパシタ等の他の種類の蓄電素子であってもよい。
FIG. 1 shows a balance correction circuit 1 (balance correction apparatus) shown as an embodiment of the present invention. The
集合電池を構成している蓄電セル間で製造品質や劣化の度合いが異なる場合、蓄電セル間の電池特性(電池容量、放電電圧特性)に差が生じることがあり、この電池特性の差に起因して充放電時等に蓄電セル間の電圧にばらつきが生じることがある。そこでこのようなばらつきの発生を抑制すべく、バランス補正回路1は、蓄電セル間の電圧もしくは直列接続された複数の蓄電セルからなる蓄電モジュール間の電圧を均等化(セルバランスの確保)させるように動作する。
When manufacturing quality and the degree of deterioration differ between the storage cells that make up the assembled battery, battery characteristics (battery capacity, discharge voltage characteristics) may vary between storage cells. Thus, the voltage between the storage cells may vary during charging and discharging. Therefore, in order to suppress the occurrence of such variation, the
同図に示すように、このバランス補正回路1においては、直列接続された2つの蓄電セルB1,B2によって集合電池3が構成されている。集合電池3の正負端子31,32には、例えば、集合電池3に充電電流を供給する電流供給源(例えば、充電器、回生回路等)、集合電池3の起電力を利用して機能する負荷(例えば、モータ、電子回路、電気製品等)等が接続される。
As shown in the figure, in this
同図に示すように、このバランス補正回路1は、蓄電セルB1,B2、スイッチング素子S1,S2、抵抗素子R1,R2、容量素子C1,C2、電圧センサ(電圧計)VM1,VM2、及び制御回路10を含む。
As shown in the figure, the
蓄電セルB1の正負端子間には、スイッチング素子S1と放電素子として機能する抵抗素子R1とを直列接続した構成を有する第1の放電ユニットU1が接続し、それにより第1の回路(蓄電セルB1の正極、接続点J1、接続点J2、第1の放電ユニットU1、接続点J6、接続点J7、蓄電セルB1の負極をこの順に結んで構成される回路)が構成されている。 A first discharge unit U1 having a configuration in which a switching element S1 and a resistance element R1 functioning as a discharge element are connected in series is connected between the positive and negative terminals of the power storage cell B1, thereby the first circuit (power storage cell B1 , A connection point J1, a connection point J2, a first discharge unit U1, a connection point J6, a connection point J7, and a negative electrode of the storage cell B1 are connected in this order).
また蓄電セルB2の正負端子間には、スイッチング素子S2と放電素子として機能する抵抗素子R2とを直列接続した構成を有する第2の放電ユニットU2が接続し、それにより第2の回路(蓄電セルB2の正極、接続点J7、接続点J6、第2の放電ユニットU2、接続点J9、接続点J8、蓄電セルB2の負極をこの順に結んで構成される回路)が構成されている。 In addition, a second discharge unit U2 having a configuration in which a switching element S2 and a resistance element R2 functioning as a discharge element are connected in series is connected between the positive and negative terminals of the storage cell B2, whereby the second circuit (storage cell) B2 positive electrode, connection point J7, connection point J6, second discharge unit U2, connection point J9, connection point J8, and the negative electrode of the storage cell B2 are connected in this order).
同図に示すように、接続点J6と接続点J7とを結ぶ線路は第1の回路と第2の回路の双方で共通になっている。 As shown in the figure, the line connecting the connection point J6 and the connection point J7 is common to both the first circuit and the second circuit.
スイッチング素子S1,S2は、制御回路10から夫々のゲートに供給される制御信号によってオンオフされる。スイッチング素子S1,S2は、例えば、MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)やバイポーラトランジスタを用いて構成される。
The switching elements S1 and S2 are turned on and off by a control signal supplied from the
蓄電セルB1の正負端子間には電圧センサVM1が接続されている。また蓄電セルB1の正負端子間には、電圧センサVM1と並列して容量素子C1が接続されている。容量素子C1は電圧センサVM1に入力される電圧を平滑化する役割を果たす。 A voltage sensor VM1 is connected between the positive and negative terminals of the storage cell B1. A capacitive element C1 is connected between the positive and negative terminals of the storage cell B1 in parallel with the voltage sensor VM1. The capacitive element C1 plays a role of smoothing the voltage input to the voltage sensor VM1.
蓄電セルB2の正負端子間には電圧センサVM2が接続されている。また蓄電セルB2の正負端子間には、電圧センサVM2と並列して容量素子C2が接続されている。容量素子C2は電圧センサVM2に入力される電圧を平滑化する役割を果たす。 A voltage sensor VM2 is connected between the positive and negative terminals of the storage cell B2. A capacitive element C2 is connected between the positive and negative terminals of the storage cell B2 in parallel with the voltage sensor VM2. The capacitive element C2 plays a role of smoothing the voltage input to the voltage sensor VM2.
同図に示すように、制御回路10は、電圧計測部101、電圧均等化制御部102、及び断線診断部103を備える。制御回路10は、例えば、演算装置(CPU(Central Processing Unit),MPU(Micro Processing Unit)等)、並びに記憶装置(RAM(Random Access Memory),ROM(Read Only Memory)等)を備えたマイクロコンピュータを用いて、ハードウエア又はソフトウエアとして実現することができる。
As shown in the figure, the
電圧計測部101は、制御回路10が備えるA/Dコンバータを介して、電圧センサVM1の計測値である電圧V1、並びに電圧センサVM2の計測値である電圧V2を取得し、取得した電圧V1並びに電圧V2を、電圧均等化制御部102並びに断線診断部103に随時入力する。
The
電圧均等化制御部102は、電圧計測部101から入力される電圧V1並びに電圧V2に基づき、蓄電セルB1と蓄電セルB2の夫々の端子間電圧が均等化されるように、具体的には、端子間電圧の差が0又は端子間電圧の差の絶対値が所定の閾値以下になるように、スイッチング素子S1,S2のオンオフを制御する。
Specifically, the voltage
例えば、蓄電セルB1の端子間電圧が蓄電セルB2の端子間電圧よりも高い場合、電圧均等化制御部102は、スイッチング素子S1をオン、スイッチング素子S2をオフに夫々制御して蓄電セルB1の電荷を放電させ、蓄電セルB1と蓄電セルB2の夫々の端子間電圧が均等化されるようにする。
For example, when the voltage between the terminals of the storage cell B1 is higher than the voltage between the terminals of the storage cell B2, the voltage
また例えば、蓄電セルB2の端子間電圧が蓄電セルB1の端子間電圧よりも高い場合、電圧均等化制御部102は、スイッチング素子S1をオフ、スイッチング素子S2をオンに夫々制御して蓄電セルB2の電荷を放電させ、蓄電セルB1と蓄電セルB2の夫々の端子間電圧が均等化されるようにする。
In addition, for example, when the voltage between the terminals of the storage cell B2 is higher than the voltage between the terminals of the storage cell B1, the voltage
尚、電圧均等化制御部102は、蓄電セルB1,B2間の電圧が、例えば、迅速性、安全性、効率等を向上させる観点から適切に均等化されるように、電圧V1並びに電圧V2の値に応じてスイッチング素子S1,S2のオンオフを制御する。
In addition, the voltage
断線診断部103は、電圧均等化制御部102が制御を中止している間にスイッチング素子S1,S2のオンオフを制御し、スイッチング素子S1,S2を夫々オン又はオフの状態に維持した一つ以上のパターンについて電圧V1,V2を電圧計測部101から取得することにより、バランス補正回路1を構成している線路、具体的には、接続点J1及び接続点J2を含む、蓄電セルB1の正極と放電ユニットU1とを結ぶ線路(以下、第1の線路と称する。)、接続点J6及び接続点J7を含む、蓄電セルB2の正極(又は蓄電セルB1の負極)と放電ユニットU2(又は放電ユニットU1)とを結ぶ線路(以下、第2の線路と称する)、接続点J8及び接続点J9を含む、蓄電セルB2の負極と放電ユニットU2とを結ぶ線路(以下、第3の線路と称する)のうちの少なくともいずれかに現在、断線が生じているか否かを判定する。
The
<断線診断処理>
続いて制御回路10を主体として行われる断線診断の仕組みについて説明する。図2は断線診断に際して制御回路10が行う処理(以下、断線診断処理S200と称する。)を説明するフローチャートである。以下、同図とともに断線診断処理S200について説明する。
<Disconnection diagnosis processing>
Next, a mechanism for disconnection diagnosis performed mainly by the
同図に示すように、制御回路10は、断線診断を行うタイミングが到来したか否かをリアルタイムに監視している。断線診断を行うタイミングが到来したことを検知すると(S211:YES)、制御回路10は、電圧均等化制御部102を主体として行われている蓄電セルB1,B2の電圧均等化のための制御を中止し、S212以降の処理を開始する。尚、上記タイミングは、例えば、予め設定された日時が到来した際、予め設定された待機期間が経過した際、制御回路10に設けられた入力インタフェース等を介してユーザが断線診断の開始指示操作を行った際等に到来する。
As shown in the figure, the
S212〜S217の処理では、制御回路10は、第2又は第3の線路に断線が生じているか否かを判定する。
In the processing of S212 to S217, the
まず制御回路10は、スイッチング素子S1をオフ、スイッチング素子S2をオンに制御する(S212)。そして容量素子C2に蓄積されている電荷を放電するのに必要な時間である放電時間以上待機した後(S213)、電圧センサVM2から電圧V2の計測値を取得する(S214)。
First, the
ここで第2の線路及び第3の線路のいずれにも断線が生じていなければ、電圧V2は蓄電セルB2の端子間電圧に対応する値となる。しかし例えば図3又は図4に示すように、第2の線路及び第3の線路の少なくともいずれかに断線(この例では断線部位81又は断線部位82で断線)が生じていた場合には、放電ユニットU2の端子間の電圧が等しくなって、電圧V2は0もしくは予め設定された閾値(例えば蓄電セルB2の端子間電圧よりも十分に小さな値)以下になる。
Here, if no disconnection occurs in either the second line or the third line, the voltage V2 has a value corresponding to the voltage between the terminals of the storage cell B2. However, for example, as shown in FIG. 3 or FIG. 4, if a disconnection occurs in at least one of the second line and the third line (in this example, the
そこで制御回路10は、電圧V2が0もしくは予め設定された閾値以下であれば(S215:YES)、第2の線路及び第3の線路のうちの少なくともいずれかに断線が生じていると判定し、これを診断結果として記憶する(S216)。また電圧V2が0もしくは予め設定された閾値以下でなければ(S215:NO)、制御回路10は、第2の線路及び第3の線路のいずれにも断線は生じていないと判定し、これを診断結果として記憶する(S217)。その後、処理はS220に進む。
Therefore, if the voltage V2 is 0 or less than a preset threshold value (S215: YES), the
尚、S213の処理で放電時間以上待機して容量素子C2に蓄積されている電荷を放電するようにしているのは、第2の線路及び第3の線路のうちの少なくともいずれかに断線が生じる前に容量素子C2が充電される期間が存在する場合は容量素子C2に電荷が残存している可能性があり、容量素子C2の端子間の電圧が電圧センサVM2の計測値に影響を与え、第3の線路に断線が生じているか否かを正しく判定することができなくなるからである。従って、例えばバランス補正回路1の製造当初から第3の線路に断線が存在していた場合等、過去に容量素子C2が充電された期間が存在しないことが明らかな状況下で断線診断を行う場合にはS213の処理は必ずしも必要ではない。尚、第3の線路に断線が生じている場合、容量素子C2の充電経路は絶たれている。このため、S212でスイッチング素子S2をオンに制御することにより、容量素子C2に残存している電荷は、接続点J5→接続点J6→スイッチング素子S2→抵抗素子R2→接続点J9→接続点J10の経路で放電されることになる。また、第2の経路に断線が生じている場合、蓄電セルB1の正極→接続点J1→接続点J3→容量素子C1→接続点J5→容量素子C2→接続点J10→接続点J8→蓄電セルB2の負極の経路で容量素子C2の充電経路が発生する。しかし、その際の充電電流は非常に微小なものであるため、S212でスイッチング素子S2をオンに制御することにより、容量素子の電荷は、接続点J5→接続点J6→スイッチング素子S2→抵抗素子J9→接続点J10の経路で放電されることになる。
The reason why the charge stored in the capacitive element C2 is discharged after waiting for the discharge time in the process of S213 is that at least one of the second line and the third line is disconnected. If there is a period during which the capacitive element C2 is charged before, there is a possibility that electric charge remains in the capacitive element C2, and the voltage between the terminals of the capacitive element C2 affects the measurement value of the voltage sensor VM2. This is because it is impossible to correctly determine whether or not the third line is disconnected. Therefore, for example, when a disconnection diagnosis is performed under a situation where it is clear that there is no period during which the capacitive element C2 has been charged in the past, such as when there is a disconnection in the third line from the beginning of manufacture of the
S220〜S224の処理では、制御回路10は、第1の線路に断線が生じているか否かを判定する。
In the processing of S220 to S224, the
まず制御回路10は、スイッチング素子S1をオン、スイッチング素子S2をオフに制御する(S220)。そして容量素子C1に蓄積されている電荷を放電するのに必要な時間である放電時間以上待機した後(S221)、電圧センサVM1から電圧V1の計測値を取得する(S222)。
First, the
ここで第1の線路に断線が生じていなければ、電圧V1は蓄電セルB1の端子間電圧に対応する値となる。しかし例えば図5に示すように、第1の線路に断線(この例では断線部位83で断線)が生じていた場合には、放電ユニットU1の端子間の電圧が等しくなって、電圧V1は0もしくは予め設定された閾値(例えば蓄電セルB1の端子間電圧よりも十分に小さな値)以下になる。
Here, if no disconnection occurs in the first line, the voltage V1 becomes a value corresponding to the voltage between the terminals of the storage cell B1. However, as shown in FIG. 5, for example, when the first line is disconnected (in this example, the
そこで制御回路10は、電圧V1が0もしくは予め設定された閾値以下であれば(S223:YES)、第1の線路に断線が生じていると判定し、これを診断結果として記憶する(S224)。また電圧V1が0もしくは予め設定された閾値以下でなければ(S223:NO)、制御回路10は、第1の線路に断線は生じていないと判定し、これを診断結果として記憶する(S225)。その後、処理はS226に進む。
Therefore, if the voltage V1 is 0 or less than a preset threshold value (S223: YES), the
尚、S221の処理で所定時間待機して容量素子C1に蓄積されている電荷を放電するようにしているのは、第1の線路に断線が生じる前に容量素子C1が充電される期間が存在する場合は容量素子C1に電荷が残存している可能性があり、容量素子C1の端子間の電圧が電圧センサVM1の計測値に影響を与え、断線が生じているか否かを正しく判定することができなくなってしまうからである。従って、例えばバランス補正回路1の製造当初から第1の線路に断線が存在していた場合等、過去に容量素子C1が充電された期間が存在しないことが明らかな状況下で断線診断を行う場合にはS221の処理は必ずしも必要ではない。尚、第1の線路に断線が生じている場合、容量素子C1の充電経路が絶たれている。このため、S220でスイッチング素子S1をオンに制御することにより、容量素子C1に残存している電荷は、接続点J3→接続点J2→スイッチング素子S1→抵抗素子R1→接続点J6→接続点J5の経路で放電されることになる。
The reason why the charge accumulated in the capacitive element C1 is discharged after waiting for a predetermined time in the process of S221 is that there is a period during which the capacitive element C1 is charged before the disconnection occurs in the first line. In this case, electric charge may remain in the capacitive element C1, and the voltage between the terminals of the capacitive element C1 affects the measurement value of the voltage sensor VM1 and correctly determines whether or not a disconnection has occurred. Because it becomes impossible to. Therefore, for example, when a disconnection diagnosis is performed in a situation where it is clear that there is no period during which the capacitive element C1 has been charged in the past, such as when there is a disconnection in the first line from the beginning of manufacture of the
以上に説明したように、本実施形態のバランス補正回路1にあっては、蓄電セルB1の電圧と蓄電セルB2の電圧を均等化するために設けられている、スイッチング素子S1,S2、電圧センサVM1,VM2を利用して、第1乃至第3の線路に断線が生じているか否かを診断することができる。このため、一般的なバランス補正回路の構成に特別な回路を付加することなく、制御回路10に断線新段部103の機能を追加するだけで第1乃至第3の線路に断線が生じているか否かを判定する仕組みを容易に実現することができる。このため、バランス補正回路1の簡素化並びに小型化を図ることができる。
As described above, in the
またバランス補正回路1は、容量素子C1,C2を放電した後に断線の有無の診断を行うので、容量素子C1,C2に残存する電荷による影響を抑えて第1乃至第3の線路に断線が生じているか否かを正確に判定することができる。
Since the
尚、以上に説明した実施形態の説明は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明はその趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に本発明にはその等価物が含まれることは勿論である。 In addition, description of embodiment described above is for making an understanding of this invention easy, and does not limit this invention. It goes without saying that the present invention can be changed and improved without departing from the gist thereof, and that the present invention includes equivalents thereof.
例えば、図2に示した断線診断処理S200では、第1乃至第3の線路の断線有無の判定を一連の流れとして行っているが、第1乃至第3の線路の夫々の断線有無の判定は必ずしも一度にまとめて行う必要はなく、独立したタイミングで個別に行うようにしてもよい。また第1乃至第3の線路の断線有無の判定を一連の流れとして行う場合、第1乃至第3の線路の断線有無を判定する順序は必ずしも図2に示した断線診断処理S200の順序で行う必要はない。 For example, in the disconnection diagnosis processing S200 shown in FIG. 2, the determination of the presence or absence of disconnection of the first to third lines is performed as a series of flows, but the determination of the presence or absence of disconnection of each of the first to third lines is performed. It is not always necessary to perform all at once, and may be performed individually at independent timing. When determining whether or not the first to third lines are disconnected as a series of flows, the order of determining whether or not the first to third lines are disconnected is not necessarily limited to the order of the disconnection diagnosis processing S200 illustrated in FIG. There is no need.
本発明のバランス補正回路は、蓄電セルとは別体に設けられるものであってもよいし、蓄電セルと一体化されて電池パック等を構成するものであってもよい。 The balance correction circuit of the present invention may be provided separately from the storage cell, or may be integrated with the storage cell to form a battery pack or the like.
1 バランス補正回路、10 制御回路、101 電圧計測部、102 電圧均等化制御部、103 断線診断部、C1,C2 容量素子、B1,B2 蓄電セル、S1,S2 スイッチング素子、R1,R2 抵抗素子、U1,U2 放電ユニット、VM1,VM2 電圧センサ
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前後して直列接続する第1の前記蓄電モジュールと第2の前記蓄電モジュールのうち、前記第1の蓄電モジュールの正負端子間に接続される、第1のスイッチング素子と第1の放電素子とが直列接続された構成を含む第1の放電ユニットと、
前記第2の蓄電モジュールの正負端子間に接続される、第2のスイッチング素子と第2の放電素子とが直列接続された構成を含む第2の放電ユニットと、
前記第1の蓄電モジュールの端子間電圧である第1の電圧と前記第2の蓄電モジュールの端子間電圧である第2の電圧とを均等化するために、前記第1のスイッチング素子又は前記第2のスイッチング素子をオンオフ制御する制御回路と、
前記第1の電圧を計測する第1の電圧センサと、
前記第2の電圧を計測する第2の電圧センサと、
を備え、
前記制御回路は、
前記第1のスイッチング素子又は前記第2のスイッチング素子を夫々オン又はオフに維持した一つ以上のパターンについて前記第1の電圧又は前記第2の電圧を取得し、
取得した前記第1の電圧又は前記第2の電圧に基づき、前記第1の蓄電モジュールの正極と前記第1の放電ユニットとを結ぶ線路である第1の線路、前記第2の蓄電モジュールの正極と前記第2の放電ユニットとを結ぶ線路である第2の線路、及び前記第2の蓄電モジュールの負極と前記第2の放電ユニットとを結ぶ線路である第3の線路の少なくともいずれかについて、断線が生じているか否かを判定する
バランス補正装置。 In an assembled battery composed of a plurality of power storage cells connected in series, a balance correction device for equalizing a voltage between the power storage cells or between power storage modules composed of a plurality of power storage cells connected in series,
The first switching element and the first discharge element connected between the positive and negative terminals of the first power storage module among the first power storage module and the second power storage module connected in series before and after. A first discharge unit including a configuration connected in series;
A second discharge unit including a configuration in which a second switching element and a second discharge element are connected in series, connected between positive and negative terminals of the second power storage module;
In order to equalize the first voltage that is the voltage between the terminals of the first power storage module and the second voltage that is the voltage between the terminals of the second power storage module, the first switching element or the first A control circuit for controlling on and off of the two switching elements;
A first voltage sensor for measuring the first voltage;
A second voltage sensor for measuring the second voltage;
With
The control circuit includes:
Obtaining the first voltage or the second voltage for one or more patterns in which the first switching element or the second switching element is maintained on or off, respectively;
A first line that is a line connecting the positive electrode of the first power storage module and the first discharge unit based on the acquired first voltage or the second voltage, and a positive electrode of the second power storage module And at least one of a second line that is a line connecting the second discharge unit and a third line that is a line connecting the negative electrode of the second power storage module and the second discharge unit, Balance correction device that determines whether or not a disconnection has occurred.
前記第1の蓄電モジュールの端子間に接続される第1の容量素子を備え、
前記制御回路は、前記均等化のための前記第1のスイッチング素子又は前記第2のスイッチング素子をオンオフ制御を中止した後、前記第1の容量素子を放電すべく前記第1のスイッチング素子を所定時間オンに維持し、前記所定時間の経過後、前記第1の電圧を前記第1の電圧センサから取得し、取得した前記第1の電圧が0又は予め設定された閾値以下であるか否かを判定することにより、前記第1の線路に断線が生じているか否かを判定する
バランス補正装置。 The balance correction apparatus according to claim 1,
A first capacitive element connected between the terminals of the first power storage module;
The control circuit sets the first switching element to discharge the first capacitor element after stopping the on / off control of the first switching element or the second switching element for the equalization. The time is kept on, and after the predetermined time has elapsed, the first voltage is acquired from the first voltage sensor, and whether or not the acquired first voltage is 0 or less than a preset threshold value. A balance correction device that determines whether or not a disconnection has occurred in the first line.
前記第2の蓄電モジュールの端子間に接続される第2の容量素子を備え、
前記制御回路は、前記均等化のための前記第1のスイッチング素子又は前記第2のスイッチング素子のオンオフ制御を中止した後、前記第2の容量素子を放電すべく前記第2のスイッチング素子を所定時間オンに維持し、前記所定時間の経過後、前記第2の電圧を前記第2の電圧センサから取得し、取得した前記第2の電圧が0又は予め設定された閾値以下であるか否かを判定することにより、前記第2の線路及び前記第3の線路のうちの少なくともいずれかに断線が生じているか否かを判定する
バランス補正装置。 The balance correction apparatus according to claim 1 or 2,
A second capacitor connected between the terminals of the second power storage module;
The control circuit sets the second switching element to discharge the second capacitor element after stopping the on / off control of the first switching element or the second switching element for the equalization. The time is kept on, and after the lapse of the predetermined time, the second voltage is acquired from the second voltage sensor, and whether or not the acquired second voltage is 0 or less than a preset threshold value A balance correction device that determines whether or not a break has occurred in at least one of the second line and the third line.
前記制御回路は、前記第1の線路、前記第2の線路、前記第3の線路の少なくともいずれかに断線が生じていると判定した場合に、前記均等化のための前記第1のスイッチング素子又は前記第2のスイッチング素子のオンオフ制御を中止する
バランス補正装置。 The balance correction device according to any one of claims 1 to 3,
When the control circuit determines that at least one of the first line, the second line, and the third line is disconnected, the first switching element for the equalization Or the balance correction apparatus which stops on-off control of a said 2nd switching element.
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