JP2015078908A - Battery pack fault detection apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、組電池の異常検出装置に関し、詳しくは、組電池の検出線の断線検出制御に関する。 The present invention relates to an assembled battery abnormality detection device, and more particularly to disconnection detection control of an assembled battery detection line.
電気自動車の電源装置は、駆動用モータの動力源として大きな出力を得るために、二次電池（例えば、リチウムイオン電池等）からなる複数の充電できる電池セルを直列に接続した電池モジュールを複数直列に接続して高電圧の電力を出力している。そして、電源装置は、全ての電池セルを同じ電流で充電し、また放電する。そして、このような充放電の繰り返しは、電池セルの経時劣化を起こす要因であることが知られている。また、各々の電池セルの電気特性を同一にできないため、電池セル毎に経時劣化の度合いが異なることも知られている。 In order to obtain a large output as a power source for a drive motor, an electric vehicle power supply device is a series of battery modules in which a plurality of rechargeable battery cells made of secondary batteries (for example, lithium ion batteries) are connected in series. It is connected to and outputs high voltage power. And a power supply device charges and discharges all the battery cells with the same electric current. Such repeated charging / discharging is known to cause deterioration of battery cells over time. It is also known that the degree of deterioration with time differs for each battery cell because the electric characteristics of each battery cell cannot be made the same.
このようなことから、各々の電池セルの電圧等を正確に測定し、各々の電池セルの状態を監視するための電池監視ユニット（セルモニタリングユニット）が各々の電池モジュールに設けられている。
しかしながら、各々の電池モジュールの各々の電池セルと電池監視ユニットとを接続する検出線が断線すると電池セルの電圧の検出が困難となる。
For this reason, each battery module is provided with a battery monitoring unit (cell monitoring unit) for accurately measuring the voltage and the like of each battery cell and monitoring the state of each battery cell.
However, if the detection line connecting each battery cell of each battery module and the battery monitoring unit is disconnected, it becomes difficult to detect the voltage of the battery cell.
このようなことから、特許文献１では、各セルＣ１〜Ｃｎを検出線Ｌ１〜Ｌｎ＋１を介してセル監視部に接続し、セル監視部にて、検出線Ｌ２〜Ｌｎの断線の有無を検出している。
For this reason, in
上記特許文献１の組電池の異常検出装置では、セル監視部にて、検出線Ｌ２〜Ｌｎの断線の有無を検出している。
しかしながら、複数の電池セルを直列に構成した電池モジュールの最も電位の高い側の電池セルの正極側に接続される検出線Ｌ１と最も電位の電池セルの正極側に接続される低い側の検出線Ｌｎ＋１の断線の有無の検出を行っておらず、検出線Ｌ１と検出線Ｌｎ＋１の異常を判定することができない。
In the assembled battery abnormality detection device of
However, the detection line L1 connected to the positive electrode side of the battery cell having the highest potential in the battery module formed by connecting a plurality of battery cells in series and the detection line on the lower side connected to the positive electrode side of the battery cell having the highest potential. The presence / absence of disconnection of Ln + 1 is not detected, and the abnormality of the detection line L1 and the detection line Ln + 1 cannot be determined.
本発明は、この様な問題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、全ての検出線において断線の有無を検出することのできる組電池の異常検出装置を提供することにある。 The present invention has been made to solve such problems, and an object of the present invention is to provide an assembled battery abnormality detection device capable of detecting the presence or absence of disconnection in all detection lines. is there.
上記の目的を達成するために、請求項１の組電池の異常検出装置では、直列に接続された複数の電池セルと、前記複数の電池セルの各々の正極及び負極に一対の検出線を介して並列に接続され、各々の前記電池セルの電圧を検出する電圧検出手段と、前記複数の電池セルの各々の正極及び負極に前記一対の検出線を介して並列に接続され電力を断接する電力断接手段と、隣り合う前記電池セルの各々の前記電力断接手段を交互に断接させ、当該断接時の前記各々の電池セルの電圧に基づいて、前記検出線の断線を判定する断線判定手段と、を備え、前記断線判定手段は、前記複数の電池セルのうちの第１電池セルの前記電圧が所定閾値未満であるか否か、且つ前記複数の電池セルのうちの前記第１電池セルに隣接する第２電池セルの前記電圧が前記所定閾値より高い所定範囲内であるか否かに基づき、前記検出線の断線を判定することを特徴とする。
In order to achieve the above object, in the battery pack abnormality detection device according to
また、請求項２の組電池の異常検出装置では、請求項１において、前記断線判定手段は、前記複数の電池セルのうちの第１電池セルの前記電圧が所定閾値未満で、且つ前記複数の電池セルのうちの前記第１電池セルに隣接する第２電池セルの前記電圧が前記所定閾値より高い所定範囲内であると、前記第１電池セルにおける前記第２電池セル側とは反対側の検出線に断線有りと判定することを特徴とする。
Moreover, in the assembled battery abnormality detection device according to
また、請求項３の組電池の異常検出装置では、請求項１または２において、前記断線判定手段は、前記複数の電池セルのうちの第１電池セルの前記電圧が所定閾値未満で、且つ前記複数の電池セルのうちの前記第１電池セルに隣接する第２電池セルの前記電圧が前記所定閾値より高い所定範囲外であると、前記第１電池セルにおける前記第２電池セル側の検出線に断線有りと判定することを特徴とする。
Moreover, in the assembled battery abnormality detection device according to
また、請求項４の組電池の異常検出装置では、請求項２または３において、前記第１電池セルは、前記複数の電池セルのうちの最も電位の高い側に位置する電池セル、或いは最も電位の低い側に位置する電池セルのいずれか一方であることを特徴とする。
Further, in the assembled battery abnormality detection device according to
請求項１の発明によれば、隣り合う電池セルに並列に接続される各々の電力断接手段を交互に断接させ、断接時の複数の電池セルのうちの第１電池セルの電圧が所定閾値未満で、且つ複数の電池セルのうちの第１電池セルに隣接する第２電池セルの電圧が所定閾値よりも高い所定範囲内であると、検出線に断線有りと判定することにより、例えば、第１電池セルが直列に接続される複数の電池セルのうちの電圧測定回路の最も電位の高い側に位置する電池セル、或いは最も電位の低い側に位置する電池セルである場合において、隣り合う電池セルに並列に接続される電力断接手段を交互に断接させた時に、第１電池セルの電圧が所定閾値未満であるか否か、且つ第２電池セルの電圧が所定閾値よりも高い所定範囲内であるか否かに基づき、前記検出線の断線を判定することができる。
According to invention of
また請求項２の発明によれば、複数の電池セルのうちの第１電池セルの電圧が所定閾値未満で、且つ複数の電池セルのうちの第１電池セルに隣接する第２電池セルの電圧が所定閾値より高い所定範囲内であると、第１電池セルにおける第２電池セル側とは反対側の検出線に断線有りと判定することができる。
また請求項３の発明によれば、複数の電池セルのうちの第１電池セルの電圧が所定閾値未満で、且つ複数の電池セルのうちの第１電池セルに隣接する第２電池セルの電圧が所定閾値より高い所定範囲外であると、第１電池セルにおける第２電池セル側の検出線に断線有りと判定することができる。
According to the invention of
According to the invention of
また、請求項４の発明によれば、複数の電池セルのうちの最も電位の高い側に位置する電池セル、或いは最も電位の低い側に位置する電池セルのいずれか一方としている。これにより、請求項２または３の発明に基づき、組電池の最も電位の高い側に位置する電池セルの正または負極に接続された電圧検出線、または最も電位の低い側に位置する電池セルの正または負極に接続された電圧検出線の断線を判定することができる。
According to the invention of
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
図１は、本発明に係る組電池の異常検出装置が適用された電池モジュールの概略構成図である。なお、図１のＣ１〜Ｃ８は、電池セルを、Ｌ１〜Ｌ９は、検出線を、Ｄ１〜Ｄ８は、定電圧素子を、Ｒａ１〜Ｒａ９及びＲｂ１〜Ｒｂ８は、抵抗素子を、ＳＷ１〜ＳＷ８は、スイッチング素子をそれぞれ表している。なお、図１は、電池セルＣ３から電池セルＣ６までを省略して記載している。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a battery module to which an assembled battery abnormality detection device according to the present invention is applied. In FIG. 1, C1 to C8 are battery cells, L1 to L9 are detection lines, D1 to D8 are constant voltage elements, Ra1 to Ra9 and Rb1 to Rb8 are resistance elements, and SW1 to SW8 are SW1 to SW8. , Each represents a switching element. In FIG. 1, the battery cells C3 to C6 are omitted.
図１に示すように、組電池の異常検出装置が適用された電池モジュール１は、複数（例えば８個）の直列に配列された電池セルＣ１〜Ｃ８からなる組電池とセルモニタリングユニット２とで構成されている。ここに、電池セルＣ１〜Ｃ８は、充放電可能なリチウムイオン電池である。なお、本実施形態では、組電池の正極側の端に位置する電池セルＣ１を最上位セルとし、負極側の端に位置する電池セルＣ８を最下位セルとする。最上位セルは、電池セルＣ１〜Ｃ８の直列配列により電池モジュール１内での電位が最高となる側の電池セルであって、最下位セルは、電池セルＣ１〜Ｃ８の直列配列により電池モジュール１内での電位が最低となる側の電池セルを示している
セルモニタリングユニット２は、電圧計測部（断線判定手段、電圧検出手段）３と、複数の検出線Ｌ１〜Ｌ９と、複数の定電圧素子Ｄ１〜Ｄ８と、複数の抵抗素子Ｒａ１〜Ｒａ９と、複数の抵抗素子Ｒｂ１〜Ｒｂ８と、複数のスイッチング素子（電力断接手段）ＳＷ１〜ＳＷ８とで構成されている。
As shown in FIG. 1, a
抵抗素子Ｒａ１〜Ｒａ９は、検出線Ｌ１〜Ｌ９に各々直列に接続されている。
抵抗素子Ｒｂ１〜Ｒｂ８とスイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ８は、各々直列に接続されている。そして、直列に接続された抵抗素子Ｒｂ１〜Ｒｂ８とスイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ８は、検出線Ｌ１〜Ｌ９を介して、各々の電池セルＣ１〜Ｃ８に並列に接続されている。即ち、スイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ８がＯＮ（オン）されると、各スイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ８に対応する電池セルＣ１〜Ｃ８の放電が行われる。例えば、直列に接続された抵抗素子Ｒ１とスイッチング素子ＳＷ１は、検出線Ｌ１と検出線Ｌ２とを介して、電池セルＣ１と並列に接続されている。そして、スイッチング素子ＳＷ１がＯＮ（オン）されると、抵抗素子Ｒｂ１を介して、スイッチング素子ＳＷ１に対応する電池セルＣ１の放電が行われる。即ち、各々の電池セルＣ１〜Ｃ８の電圧にバラツキが生じた場合に、電圧の高い電池セルＣ１〜Ｃ８に対応するスイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ８をＯＮ（オン）にして放電を行うことで、各々の電池セルＣ１〜Ｃ８の電圧を均一にすることが可能となる。なお、スイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ８は、通常ＯＦＦであり、後述する電圧計測部３からの制御信号によりＯＮ（オン）されるものである。本実施の形態では、奇数側の電池セルＣ１，Ｃ３，Ｃ５，Ｃ７と並列に接続されるスイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ３，ＳＷ５，ＳＷ７を奇数側スイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ３，ＳＷ５，ＳＷ７といい、偶数側の電池セルＣ２，Ｃ４，Ｃ６，Ｃ８と並列に接続されるスイッチング素子ＳＷ２，ＳＷ４，ＳＷ６，ＳＷ８を偶数側スイッチング素子ＳＷ２，ＳＷ４，ＳＷ６，ＳＷ８という。
The resistance elements Ra1 to Ra9 are connected in series to the detection lines L1 to L9, respectively.
Resistance elements Rb1 to Rb8 and switching elements SW1 to SW8 are connected in series, respectively. The resistance elements Rb1 to Rb8 and the switching elements SW1 to SW8 connected in series are connected in parallel to the battery cells C1 to C8 via the detection lines L1 to L9. That is, when the switching elements SW1 to SW8 are turned on, the battery cells C1 to C8 corresponding to the switching elements SW1 to SW8 are discharged. For example, the resistance element R1 and the switching element SW1 connected in series are connected in parallel with the battery cell C1 via the detection line L1 and the detection line L2. When the switching element SW1 is turned on, the battery cell C1 corresponding to the switching element SW1 is discharged via the resistance element Rb1. That is, when variations occur in the voltages of the battery cells C1 to C8, the switching elements SW1 to SW8 corresponding to the high voltage battery cells C1 to C8 are turned on to perform discharge. It becomes possible to make the voltage of battery cell C1-C8 uniform. The switching elements SW1 to SW8 are normally OFF, and are turned ON by a control signal from the
定電圧素子Ｄ１〜Ｄ８は、ツェナーダイオードである。そして、各々の定電圧素子Ｄ１〜Ｄ８は、検出線Ｌ１〜Ｌ９を介して、各々の電池セルＣ１〜Ｃ８に並列に接続されている。詳しくは、低電圧素子Ｄ１〜Ｄ８のカソードは、対応する電池セルＣ１〜Ｃ８の正極側に、アノードは、対応する電池セルＣ１〜Ｃ８の負極側に接続されている。
電圧計測部３は、検出線Ｌ１〜Ｌ９を介して各々の電池セルＣ１〜Ｃ８と接続されている。詳しくは、検出線Ｌ１は、最上位セルの正極側の端子、即ち電池セルＣ１の正極側の端子と電圧計測部３とを接続している。検出線Ｌ２は、最上位セルの負極側の端子と最上位セルより一段下位のセルの正極側の端子、即ち電池セルＣ１の負極側の端子と電池セルＣ２の正極側の端子と電圧計測部３とを接続している。検出線Ｌ３は、電池セルＣ２の負極側の端子と電池セルＣ３の正極側の端子と電圧計測部３とを接続している。検出線Ｌ４は、電池セルＣ３の負極側の端子と電池セルＣ４の正極側の端子と電圧計測部３とを接続している。検出線Ｌ５は、電池セルＣ４の負極側の端子と電池セルＣ５の正極側の端子と電圧計測部３とを接続している。検出線Ｌ６は、電池セルＣ５の負極側の端子と電池セルＣ６の正極側の端子と電圧計測部３とを接続している。検出線Ｌ７は、電池セルＣ６の負極側の端子と電池セルＣ７の正極側の端子と電圧計測部３とを接続している。検出線Ｌ８は、最下位セルの正極側の端子と最下位セルより一段上位のセルの負極側の端子、即ち電池セルＣ８の正極側の端子と電池セルＣ７の負極側の端子と電圧計測部３とを接続している。検出線Ｌ９は、最下位セルの負極側の端子、即ち電池セルＣ８の負極側の端子と電圧計測部３とを接続している。
The constant voltage elements D1 to D8 are Zener diodes. And each constant voltage element D1-D8 is connected in parallel with each battery cell C1-C8 via the detection line L1-L9. Specifically, the cathodes of the low voltage elements D1 to D8 are connected to the positive side of the corresponding battery cells C1 to C8, and the anodes are connected to the negative side of the corresponding battery cells C1 to C8.
The
また、一方で、電圧計測部３は、複数の電池モジュール１を備えた電池パックに備わる図示しないバッテリモニタリングユニット等とコントローラー・エリア・ネットワーク等の信号線４を介して接続されている。
そして、電圧計測部３は、各々の電池セルＣ１〜Ｃ８の電圧を測定可能なように構成されている。詳しくは、電圧計測部３は、検出線Ｌ１と検出線Ｌ２間の電圧、即ち、電池セルＣ１の電圧と、検出線Ｌ２と検出線Ｌ３間の電圧、即ち、電池セルＣ２の電圧と、検出線Ｌ３と検出線Ｌ４間の電圧、即ち、電池セルＣ３の電圧と、検出線Ｌ４と検出線Ｌ５間の電圧、即ち、電池セルＣ４の電圧と、検出線Ｌ５と検出線Ｌ６間の電圧、即ち、電池セルＣ５の電圧と、検出線Ｌ６と検出線Ｌ７間の電圧、即ち、電池セルＣ６の電圧と、検出線Ｌ７と検出線Ｌ８間の電圧、即ち、電池セルＣ７の電圧と、検出線Ｌ８と検出線Ｌ９間の電圧、即ち、電池セルＣ８の電圧を検出し、各々の電圧を送信値としてバッテリモニタリングユニット等に送信する。なお、電圧計測部３では、各々の電池セルＣ１〜Ｃ８の電圧を常時測定している。
On the other hand, the
And the
また、電圧計測部３は、奇数側スイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ３，ＳＷ５，ＳＷ７と偶数側スイッチング素子ＳＷ２，ＳＷ４，ＳＷ６，ＳＷ８とを交互に断接し、各々の検出線Ｌ１〜Ｌ９間の電圧に基づいて、各々の検出線Ｌ１〜Ｌ９の断線を検出する断線検出制御を行う。そして、電圧計測部３は、断線検出制御において、検出線Ｌ１〜Ｌ９のいずれかに断線が検出されると、当該検出線の断線の度合いに応じて、前回のスイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ８の断接前に記憶した当該電池セルの電圧、或いは予め設定されているフェールセーフ値を送信値としてバッテリモニタリングユニット等に送信する。
The
なお、電圧計測部３の断線検出制御では、奇数側スイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ３，ＳＷ５，ＳＷ７、或いは偶数側スイッチング素子ＳＷ２，ＳＷ４，ＳＷ６，ＳＷ８がＯＮ（オン）された時に、電池セルＣ１〜Ｃ８の電圧のいずれかが第１閾値（本発明の所定閾値に相当）Ｌ未満であると、当該電池セルの電圧を検出する二本の検出線のいずれかに断線があると判定する。そして、断線の検出された電池セルの上位側或いは下位側の電池セルのいずれかの電圧が第３閾値Ｈ２以上で、且つ第２閾値Ｈ１未満の判定範囲（本発明の所定範囲に相当）内にある場合には、電圧が第１閾値Ｌ未満である電池セルに接続される検出線のうち、電圧が当該判定範囲内である電池セル側でない側の検出線、即ち、当該判定範囲内である電池セルに接続されていない検出線の断線と判定する。また、電池セルＣ１〜Ｃ８の電圧のいずれかが第１閾値Ｌ未満である場合に、断線の検出された電池セルの上位側或いは下位側の電池セルのいずれかの電圧が第４閾値Ｈ３より大きいと、電圧が第１閾値Ｌ未満である電池セルの検出線のうち、電圧が第４閾値Ｈ３より大きい電池セル側の検出線、即ち第４閾値Ｈ３より大きい電池セルに接続される検出線の断線と判定する。なお、第１閾値Ｌは、０（ゼロ）より大きい０（ゼロ）近傍の値に設定される。そして、第２閾値Ｈ１は、第１閾値Ｌよりも大きく、電池セルの定格電圧より電圧計測部３の内部抵抗等による電圧降下分だけ小さな値に設定される。また、第３閾値Ｈ２は、第２閾値Ｈ１よりも小さい値に設定される。そして、第４閾値Ｈ３は、判定範囲より高い値であって、２個の電池セルを直列に接続した場合に発生する電圧に達しない値に設定される。
In the disconnection detection control of the
以下、このように構成された本発明に係る組電池の異常検出装置が適用された電池モジュール１の断線検出制御について説明する。なお、本制御は、常時実行される。
図２は、セルモニタリングユニット２にて実施される断線検出制御のフローチャートである。図３は、検出線Ｌ１の断線時に、偶数側スイッチング素子をＯＮとしたときの電流の流れを、図４は、検出線Ｌ１の断線時に、奇数側スイッチング素子をＯＮとしたときの電流の流れを示す図である。図５は、検出線Ｌ１に一時的な断線が発生した場合の、図６は、検出線Ｌ１に断続的に複数回の断線が発生した場合の、図７は、検出線Ｌ１に継続して断線が発生した場合の電圧変化の一例を時系列で示す図である。また、図８は、検出線Ｌ２の断線時に、偶数側スイッチング素子をＯＮとしたときの電流の流れを、図９は、検出線Ｌ２の断線時に、奇数側スイッチング素子をＯＮとしたときの電流の流れを示す図である。そして、図１０は、検出線Ｌ２に一時的な断線が発生した場合の、図１１は、検出線Ｌ２に断続的に複数回の断線が発生した場合の、図１２は、検出線Ｌ２に継続して断線が発生した場合の電圧変化の一例を時系列で示す図である。図５〜図７及び図１０〜図１２の上段より偶数セル群のＯＮ／ＯＦＦ、奇数セル群のＯＮ／ＯＦＦ、検出線の断線状態、電池セル電圧、隣接電池セル電圧、バッテリモニタリングユニット等への送信値を示している。なお、偶数セル群は、偶数側スイッチング素子ＳＷ２，ＳＷ４，ＳＷ６，ＳＷ８を示している。そして、奇数セル群は、奇数側スイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ３，ＳＷ５，ＳＷ７を示している。また、図３及び４、或いは図８及び９のように検出線Ｌ１或いは検出線Ｌ２において断線が発生した場合の図５〜図７の断線状態は、検出線Ｌ１の断線状態を表しており、図１０〜図１２の断線状態は、検出線Ｌ２の断線状態を表している。そして、図３及び図４、或いは図８及び図９のように検出線Ｌ１或いは検出線Ｌ２において断線が発生した場合の図５〜図７中及び図１０〜図１２中の電池セル電圧は、電池セルＣ１の電圧を表しており、隣接セル電圧は、電池セルＣ２の電圧を表している。
Hereinafter, the disconnection detection control of the
FIG. 2 is a flowchart of disconnection detection control performed by the
図２に示すように、ステップＳ１０では、各々の電池セルＣ１〜Ｃ８の電圧を記憶する。詳しくは、偶数側スイッチング素子ＳＷ２，ＳＷ４，ＳＷ６，ＳＷ８、或いは、奇数側スイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ３，ＳＷ５，ＳＷ７の作動前の各々の電池セルＣ１〜Ｃ８の電圧を記憶する。そして、ステップＳ１２に進む。
ステップＳ１２では、図５〜図７及び図１０〜図１２の（１）〜（４）に示すように、スイッチング素子を作動させる。詳しくは、図５〜図７、或いは図１０〜図１２に示すように、偶数側スイッチング素子ＳＷ２，ＳＷ４，ＳＷ６，ＳＷ８、或いは、奇数側スイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ３，ＳＷ５，ＳＷ７のいずれかをＯＮ（オン）とする。そして、ステップＳ１４に進む。なお、次回のスイッチング素子の作動時には、今回作動させた側でない側のスイッチング素子をＯＮ（オン）とする。例えば、今回、偶数側スイッチング素子ＳＷ２，ＳＷ４，ＳＷ６，ＳＷ８をＯＮ（オン）とした場合には、次回は、奇数側スイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ３，ＳＷ５，ＳＷ７をＯＮ（オン）とする。即ち、偶数側スイッチング素子ＳＷ２，ＳＷ４，ＳＷ６，ＳＷ８と奇数側スイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ３，ＳＷ５，ＳＷ７とを所定期間毎に交互にＯＮ（オン）させる。
As shown in FIG. 2, in step S10, the voltage of each battery cell C1-C8 is memorize | stored. Specifically, the voltages of the battery cells C1 to C8 before operation of the even-numbered switching elements SW2, SW4, SW6, SW8 or the odd-numbered switching elements SW1, SW3, SW5, SW7 are stored. Then, the process proceeds to step S12.
In step S12, the switching element is actuated as shown in FIGS. 5 to 7 and FIGS. 10 to 12 (1) to (4). Specifically, as shown in FIG. 5 to FIG. 7 or FIG. 10 to FIG. 12, either the even-numbered side switching elements SW2, SW4, SW6, SW8 or the odd-numbered side switching elements SW1, SW3, SW5, SW7 are turned on. (On). Then, the process proceeds to step S14. When the switching element is operated next time, the switching element on the side that is not operated this time is turned ON. For example, when the even-numbered switching elements SW2, SW4, SW6, and SW8 are turned on this time, the odd-numbered switching elements SW1, SW3, SW5, and SW7 are turned on next time. That is, the even-numbered switching elements SW2, SW4, SW6, and SW8 and the odd-numbered switching elements SW1, SW3, SW5, and SW7 are alternately turned on at predetermined intervals.
ステップＳ１４では、電圧が第１閾値Ｌ未満か、否かを判別する。詳しくは、各々の電池セルＣ１〜Ｃ８の電圧について、第１閾値Ｌ未満か、否かを判別する。判別結果が真（Ｙｅｓ）で、電池セルＣ１〜Ｃ８のいずれかにおいて電圧が第１閾値Ｌ未満であれば、ステップＳ１６に進む。また、偽（Ｎｏ）で、電池セルＣ１〜Ｃ８のいずれかにおいても電圧が第１閾値Ｌ以上であれば、ステップＳ３０に進む。 In step S14, it is determined whether or not the voltage is less than a first threshold value L. Specifically, it is determined whether or not the voltage of each of the battery cells C1 to C8 is less than the first threshold value L. If the determination result is true (Yes) and the voltage is less than the first threshold L in any of the battery cells C1 to C8, the process proceeds to step S16. If it is false (No) and the voltage is greater than or equal to the first threshold value L in any of the battery cells C1 to C8, the process proceeds to step S30.
ステップＳ１６では、隣接セルの電圧が第３閾値Ｈ２以上で、且つ第２閾値Ｈ１未満の判定範囲内にあるか、否かを判別する。詳しくは、電圧が第１閾値Ｌ未満である電池セルに隣接する電池セルの電圧が第３閾値Ｈ２以上で、且つ第２閾値Ｈ１未満の判定範囲内にあるか、否かを判別する。判別結果が真（Ｙｅｓ）で、電圧が第１閾値Ｌ未満である電池セルに隣接する電池セルの電圧が第３閾値Ｈ２以上で、且つ第２閾値Ｈ１未満の判定範囲内であれば、ステップＳ２０に進む。また、偽（Ｎｏ）で、電圧が第１閾値Ｌ未満である電池セルに隣接する電池セルの電圧が第３閾値Ｈ２以上で、且つ第２閾値Ｈ１未満の判定範囲内でなければ、ステップＳ１８に進む。なお、電圧が第１閾値Ｌ未満である電池セルが電池セルＣ１である場合には、隣接する電池セルは、電池セルＣ２となり、電圧が第１閾値Ｌ未満である電池セルが電池セルＣ２である場合には、隣接する電池セルは、電池セルＣ１及び電池セルＣ３となる。 In step S16, it is determined whether or not the voltage of the adjacent cell is within a determination range that is equal to or higher than the third threshold H2 and lower than the second threshold H1. Specifically, it is determined whether or not the voltage of the battery cell adjacent to the battery cell whose voltage is less than the first threshold value L is not less than the third threshold value H2 and within the determination range less than the second threshold value H1. If the determination result is true (Yes) and the voltage of the battery cell adjacent to the battery cell whose voltage is less than the first threshold value L is greater than or equal to the third threshold value H2 and less than the second threshold value H1, the step Proceed to S20. Further, if it is false (No) and the voltage of the battery cell adjacent to the battery cell whose voltage is less than the first threshold value L is not less than the third threshold value H2 and not within the determination range less than the second threshold value H1, step S18 is performed. Proceed to When the battery cell whose voltage is less than the first threshold L is the battery cell C1, the adjacent battery cell is the battery cell C2, and the battery cell whose voltage is less than the first threshold L is the battery cell C2. In some cases, the adjacent battery cells are the battery cell C1 and the battery cell C3.
ステップＳ１８では、電池セルの隣接セル側の検出線の断線と判定する。詳しくは、電圧が第１閾値Ｌ未満である電池セルに隣接する電池セルのうち、電池セルの電圧が第４閾値Ｈ３より高い電池セル側の検出線の断線と判定する。例えば、電圧が第１閾値Ｌ未満である電池セルが電池セルＣ１であり、隣接する電池セルＣ２の電圧が第４閾値Ｈ３より高い場合には、検出線Ｌ２の断線と判定する。また、電圧が第１閾値Ｌ未満である電池セルが電池セルＣ２であり、隣接する電池セルＣ１の電圧が第４閾値Ｈ３より高く、そして、隣接する電池セルＣ３の電圧が第４閾値Ｈ３以下である場合には、検出線Ｌ２の断線と判定する。そして、ステップＳ２２に進む。 In step S18, it is determined that the detection line on the adjacent cell side of the battery cell is disconnected. Specifically, among the battery cells adjacent to the battery cell whose voltage is less than the first threshold L, it is determined that the detection line on the battery cell side has a voltage higher than the fourth threshold H3. For example, when the battery cell whose voltage is less than the first threshold L is the battery cell C1, and the voltage of the adjacent battery cell C2 is higher than the fourth threshold H3, it is determined that the detection line L2 is disconnected. In addition, the battery cell whose voltage is less than the first threshold L is the battery cell C2, the voltage of the adjacent battery cell C1 is higher than the fourth threshold H3, and the voltage of the adjacent battery cell C3 is equal to or lower than the fourth threshold H3. If it is, it is determined that the detection line L2 is disconnected. Then, the process proceeds to step S22.
一方で、ステップＳ２０では、電池セルの隣接セル側でない側の検出線の断線と判定する。詳しくは、電圧が第１閾値Ｌ未満である電池セルに隣接する電池セルのうち、電池セルの電圧が第３閾値Ｈ２以上で、且つ第２閾値Ｈ１未満の判定範囲内にある電池セル側でない側の検出線の断線と判定する。例えば、電圧が第１閾値Ｌ未満である電池セルが電池セルＣ１であり、隣接する電池セルＣ２の電圧が第３閾値Ｈ２以上で、且つ第２閾値Ｈ１未満の判定範囲内にある場合には、検出線Ｌ１の断線と判定する。また、電圧が第１閾値Ｌ未満である電池セルが電池セルＣ８であり、隣接する電池セルＣ７の電圧が第３閾値Ｈ２以上で、且つ第２閾値Ｈ１未満の判定範囲内にある場合には、検出線Ｌ９の断線と判定する。そして、ステップＳ２２に進む。なお、電池モジュール１の回路及びスイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ８の作動により、電池セルＣ１或いは電池セルＣ８の電圧が第１閾値Ｌ未満である場合のみ、ステップＳ１６から本ステップへ移行されることになる。
On the other hand, in step S20, it is determined that the detection line on the side other than the adjacent cell side of the battery cell is disconnected. Specifically, among the battery cells adjacent to the battery cell whose voltage is less than the first threshold L, the battery cell is not on the battery cell side whose voltage is equal to or higher than the third threshold H2 and within the determination range less than the second threshold H1. It is determined that the detection line on the side is broken. For example, when the battery cell whose voltage is less than the first threshold L is the battery cell C1, and the voltage of the adjacent battery cell C2 is equal to or higher than the third threshold H2 and within the determination range less than the second threshold H1. It is determined that the detection line L1 is disconnected. Further, when the battery cell whose voltage is less than the first threshold L is the battery cell C8, and the voltage of the adjacent battery cell C7 is equal to or higher than the third threshold H2 and within the determination range less than the second threshold H1. It is determined that the detection line L9 is disconnected. Then, the process proceeds to step S22. Note that, only when the voltage of the battery cell C1 or the battery cell C8 is less than the first threshold L by the operation of the circuit of the
ステップＳ２２では、故障フラグをセットする。詳しくは、次回以降の本制御実施時に故障有りの履歴を示すための故障フラグをセットする。そして、ステップＳ２４に進む。
ステップＳ２４では、２回連続の故障フラグ発生か、否かを判別する。判別結果が真（Ｙｅｓ）で２回連続の故障フラグ発生であれば、ステップＳ２６に進む。また、偽（Ｎｏ）で２回連続の故障フラグ発生でなければ、ステップＳ２８に進む。
In step S22, a failure flag is set. Specifically, a failure flag is set to indicate a history of failure when the present control is executed next time. Then, the process proceeds to step S24.
In step S24, it is determined whether or not two consecutive failure flags have occurred. If the determination result is true (Yes) and two consecutive failure flags are generated, the process proceeds to step S26. On the other hand, if it is false (No) and the failure flag is not continuously generated twice, the process proceeds to step S28.
ステップＳ２６では、フェールセーフ値を送信する。詳しくは、図６及び図７の（６）と図１１及び図１２の（６）に示すように、断線の検出された検出線に対応する電池セルの電圧をフェールセーフ値に置き換えて、バッテリモニタリングユニット等に送信する。そして、本ルーチンをリターンする。
一方で、ステップＳ２８では、記憶した電圧を送信する。詳しくは、図５〜図７の（５）と図１０〜図１２の（５）に示すように、断線の検出された検出線に対応する電池セルの電圧をステップＳ１０にて記憶した電圧に置き換えて、バッテリモニタリングユニット等に送信する。そして、本ルーチンをリターンする。
In step S26, a fail safe value is transmitted. Specifically, as shown in FIGS. 6 and 7 (6) and FIGS. 11 and 12 (6), the battery cell voltage corresponding to the detected detection line is replaced with a fail-safe value, so that the battery Send to the monitoring unit. Then, this routine is returned.
On the other hand, in step S28, the stored voltage is transmitted. Specifically, as shown in FIGS. 5 to 7 (5) and FIGS. 10 to 12 (5), the voltage of the battery cell corresponding to the detection line where the disconnection is detected is set to the voltage stored in step S10. Replace it and send it to the battery monitoring unit. Then, this routine is returned.
また、ステップＳ３０では、故障フラグをリセットする。そして、ステップＳ３２に進む。
ステップＳ３２では、最新の電圧を送信する。詳しくは、図５及び図６の（７）と図１０及び図１１の（７）に示すように、全ての電池セルＣ１〜Ｃ８の最新の電圧をバッテリモニタリングユニット等に送信する。そして、本ルーチンをリターンする。
In step S30, the failure flag is reset. Then, the process proceeds to step S32.
In step S32, the latest voltage is transmitted. Specifically, as shown in FIGS. 5 and 6 (7) and FIGS. 10 and 11 (7), the latest voltages of all the battery cells C1 to C8 are transmitted to the battery monitoring unit or the like. Then, this routine is returned.
以下に、組電池の異常検出装置が適用された電池モジュール１での断線検出について説明する。なお、本説明では、電池セルＣ１〜Ｃ８の定格電圧を４Ｖとして説明する。
図３及び図４に示すように、例えば、組電池の最上位側の電池セルＣ１（本発明の第１電池セルに相当）の正極に接続する検出線Ｌ１に図５〜図７に示すように一時的、或いは断続的に複数回、或いは継続して断線が発生しているような場合に、図３と、図５及び図６の（ａ）と、図７の（ａ）及び（ｃ）とに示すように偶数側スイッチング素子ＳＷ２，ＳＷ４，ＳＷ６，ＳＷ８をＯＮとすると、電圧計測部３にて検出される検出線Ｌ１と検出線Ｌ２との間の電圧、即ち電池セルＣ１の電圧は、ほぼ０（Ｖ）となる。そして、検出線Ｌ２と検出線Ｌ３との間の電圧、即ち、電池セルＣ２（本発明の第２電池セルに相当）の電圧は、電圧計測部３の内部抵抗等により電圧降下Ｖｆ（Ｖ）があることから４−Ｖｆ（Ｖ）となる。また、図４と、図６の（ｂ）と、図７の（ｂ）及び（ｄ）とに示すように奇数側スイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ３，ＳＷ５，ＳＷ７をＯＮとすると、電圧計測部３にて検出される検出線Ｌ１と検出線Ｌ２との間の電圧は、ほぼ０（Ｖ）となる。そして、検出線Ｌ２と検出線Ｌ３との間の電圧は、電圧計測部３の内部抵抗等により電圧降下Ｖｆ（Ｖ）があることから４−Ｖｆ（Ｖ）となる。また、例えば、組電池の最下位側の電池セルＣ８の負極に接続する検出線Ｌ９に、同様に一時的、或いは断続的に複数回、或いは継続して断線するような場合であっても、偶数側スイッチング素子ＳＷ２，ＳＷ４，ＳＷ６，ＳＷ８をＯＮとすると、電圧計測部３にて検出される検出線Ｌ８と検出線Ｌ９との間の電圧は、ほぼ０（Ｖ）となる。そして、検出線Ｌ７と検出線Ｌ８との間の電圧は、電圧計測部３の内部抵抗等により電圧降下Ｖｆ（Ｖ）があることから４−Ｖｆ（Ｖ）となる。また、奇数側スイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ３，ＳＷ５，ＳＷ７をＯＮとすると、電圧計測部３にて検出される検出線Ｌ８と検出線Ｌ９との間の電圧は、ほぼ０（Ｖ）となる。そして、検出線Ｌ７と検出線Ｌ８との間の電圧は、電圧計測部３の内部抵抗等により電圧降下Ｖｆ（Ｖ）があることから４−Ｖｆ（Ｖ）となる。
Hereinafter, disconnection detection in the
As shown in FIGS. 3 and 4, for example, the detection line L1 connected to the positive electrode of the battery cell C1 on the uppermost side of the assembled battery (corresponding to the first battery cell of the present invention) is shown in FIGS. 3, FIG. 5, FIG. 6 (a), and FIG. 7 (a) and (c), when the disconnection occurs temporarily or intermittently several times or continuously. ), When the even-numbered switching elements SW2, SW4, SW6, SW8 are turned on, the voltage between the detection line L1 and the detection line L2 detected by the
即ち、組電池の最上位側の電池セルＣ１の正極に接続する検出線Ｌ１、或いは最下位側の電池セルＣ８の負極に接続する検出線Ｌ９に断線がある場合には、偶数側スイッチング素子ＳＷ２，ＳＷ４，ＳＷ６，ＳＷ８、或いは奇数側スイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ３，ＳＷ５，ＳＷ７をＯＮとすることで、断線のある検出線が接続される電池セルの電圧は、約０Ｖとなる。そして、断線のある検出線が接続される電池セルに隣接し、且つ断線のある検出線が接続されない電池セルの電圧は、電池セルの定格電圧から電圧計測部３の内部抵抗等による電圧降下を考慮した値となる。
That is, when the detection line L1 connected to the positive electrode of the battery cell C1 on the uppermost side of the assembled battery or the detection line L9 connected to the negative electrode of the battery cell C8 on the lowermost side has a disconnection, the even-numbered side switching element SW2 , SW4, SW6, SW8 or odd-numbered switching elements SW1, SW3, SW5, SW7 are turned on, so that the voltage of the battery cell to which the detection line with the disconnection is connected becomes about 0V. The voltage of the battery cell adjacent to the battery cell to which the broken detection line is connected and not connected to the broken detection line is reduced from the rated voltage of the battery cell due to the internal resistance of the
また、図８及び図９に示すように、検出線Ｌ２のような、最上位側の電池セルＣ１の正極に接続する検出線Ｌ１、或いは最下位側の電池セルＣ８の負極に接続する検出線Ｌ９以外の検出線Ｌ２〜Ｌ８に、図１０〜図１２に示すように一時的、或いは断続的に複数回、或いは継続して断線が発生しているような場合に、図８と、図１０及び図１１の（ａ）と、図１２の（ａ）及び（ｃ）とに示すように偶数側スイッチング素子ＳＷ２，ＳＷ４，ＳＷ６，ＳＷ８をＯＮとすると、例えば、検出線Ｌ２に断線が発生しているような場合には、電圧計測部３にて検出される検出線Ｌ１と検出線Ｌ２との間の電圧、即ち電池セルＣ１の電圧は、電池セルＣ１と電池セルＣ２の直列接続により約８（Ｖ）となる。そして、検出線Ｌ２と検出線Ｌ３との間の電圧、即ち、電池セルＣ２の電圧は、ほぼ０（Ｖ）となる。また、検出線Ｌ３と検出線Ｌ４との間の電圧、即ち、電池セルＣ３の電圧は、４（Ｖ）となる。そして、同様に図９と、図１１の（ｂ）と、図１２の（ｂ）及び（ｄ）とに示すように奇数側スイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ３，ＳＷ５，ＳＷ７をＯＮとすると、例えば、検出線Ｌ２に断線が発生しているような場合には、電圧計測部３にて検出される検出線Ｌ１と検出線Ｌ２との間の電圧は、ほぼ０（Ｖ）となる。そして、検出線Ｌ２と検出線Ｌ３との間の電圧は、電池セルＣ１と電池セルＣ２の直列接続により約８（Ｖ）となる。また、検出線Ｌ３と検出線Ｌ４との間の電圧は、４（Ｖ）となる。
Further, as shown in FIGS. 8 and 9, the detection line L1 connected to the positive electrode of the uppermost battery cell C1, such as the detection line L2, or the detection line connected to the negative electrode of the lowermost battery cell C8. When the detection lines L2 to L8 other than L9 are disconnected temporarily or intermittently a plurality of times or continuously as shown in FIGS. When the even-numbered switching elements SW2, SW4, SW6, SW8 are turned on as shown in (a) of FIG. 11 and (a) and (c) of FIG. 12, for example, a disconnection occurs in the detection line L2. In such a case, the voltage between the detection line L1 and the detection line L2 detected by the
即ち、最上位側の電池セルＣ１の正極に接続する検出線Ｌ１、或いは最下位側の電池セルＣ８の負極に接続する検出線Ｌ９以外の検出線Ｌ２〜Ｌ８に断線がある場合には、偶数側スイッチング素子ＳＷ２，ＳＷ４，ＳＷ６，ＳＷ８、或いは奇数側スイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ３，ＳＷ５，ＳＷ７をＯＮとすることで、断線のある検出線が接続される電池セルの電圧が０Ｖ或いは２個の電池セルを直列に接続した場合に発生する電圧となる。 That is, even when the detection line L1 connected to the positive electrode of the uppermost battery cell C1 or the detection lines L2 to L8 other than the detection line L9 connected to the negative electrode of the lowermost battery cell C8 is disconnected, an even number By turning on the side switching elements SW2, SW4, SW6, SW8, or the odd number side switching elements SW1, SW3, SW5, SW7, the voltage of the battery cell to which the detection line with the disconnection is connected is 0V or two batteries This voltage is generated when cells are connected in series.
したがって、第１閾値Ｌを０近傍の値とし、第２閾値Ｈ１及び第３閾値Ｈ２を第４閾値Ｈ３より小さく、且つ電池セルの定格電圧より電圧計測部３の内部抵抗等による電圧降下を減算した値よりも小さい値とすることで、本断線検出制御のステップＳ１４とステップＳ１６での判別にて、最上位電池セルＣ１の正極、或いは最下位電池セルＣ８の負極に接続する検出線Ｌ１或いは検出線Ｌ９の断線を判別することができる。また、第１閾値Ｌを０近傍の値とし、第４閾値Ｈ３を２個の電池セルを直列に接続した場合に発生する電圧に達しない近傍の値とすることで、本断線検出制御のステップＳ１４とステップＳ１６とステップＳ１８にて、最上位電池セルＣ１の正極、或いは最下位電池セルＣ８の負極に接続する検出線Ｌ１或いは検出線Ｌ９以外の検出線Ｌ２〜Ｌ８の断線を判別することができる。
Therefore, the first threshold value L is a value near 0, the second threshold value H1 and the third threshold value H2 are smaller than the fourth threshold value H3, and the voltage drop due to the internal resistance of the
よって、検出線Ｌ１〜Ｌ９のいずれに断線があるかを検出することができる。 Therefore, it is possible to detect which of the detection lines L1 to L9 is disconnected.
１ 電池モジュール
２ セルモニタリングユニット
３ 電圧計測部（断線判定手段、電圧検出手段）
Ｃ１〜Ｃ８ 電池セル
Ｌ１〜Ｌ９ 検出線
ＳＷ１〜ＳＷ８ スイッチング素子（電力断接手段）
DESCRIPTION OF
C1-C8 battery cell L1-L9 detection line SW1-SW8 switching element (power connection / disconnection means)
Claims (4)
前記複数の電池セルの各々の正極及び負極に一対の検出線を介して並列に接続され、各々の前記電池セルの電圧を検出する電圧検出手段と、
前記複数の電池セルの各々の正極及び負極に前記一対の検出線を介して並列に接続され電力を断接する電力断接手段と、
隣り合う前記電池セルの各々の前記電力断接手段を交互に断接させ、当該断接時の前記各々の電池セルの電圧に基づいて、前記検出線の断線を判定する断線判定手段と、を備え、
前記断線判定手段は、前記複数の電池セルのうちの第１電池セルの前記電圧が所定閾値未満であるか否か、且つ前記複数の電池セルのうちの前記第１電池セルに隣接する第２電池セルの前記電圧が前記所定閾値より高い所定範囲内であるか否かに基づき、前記検出線の断線を判定することを特徴とする組電池の異常検出装置。
A plurality of battery cells connected in series;
Voltage detection means connected in parallel to each positive electrode and negative electrode of each of the plurality of battery cells via a pair of detection lines to detect the voltage of each of the battery cells;
Power connecting / disconnecting means for connecting and disconnecting power connected in parallel to the positive and negative electrodes of each of the plurality of battery cells via the pair of detection lines;
Disconnection determination means for alternately disconnecting and connecting the power disconnection means of each of the adjacent battery cells and determining disconnection of the detection line based on the voltage of each of the battery cells at the time of the disconnection. Prepared,
The disconnection determination means determines whether or not the voltage of the first battery cell of the plurality of battery cells is less than a predetermined threshold, and is adjacent to the first battery cell of the plurality of battery cells. An assembled battery abnormality detection device, wherein the disconnection of the detection line is determined based on whether or not the voltage of the battery cell is within a predetermined range higher than the predetermined threshold.
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