JP2015206694A - 電池監視装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電池が負荷により使用されていないと制御部に判断されると、監視部への電力供給が遮断される電池監視装置において、監視部の動作中に、電池が使用されていないと判断されても、監視部が故障してしまうことを防止する。【解決手段】電池２１の状態を監視する監視部２３３と、監視部２３３から送信される、監視部２３３への電力供給を遮断することが可能である旨を受信すると、遮断部３２により監視部２３３への電力供給を遮断させる制御部３３とを備えて電池監視装置を構成する。【選択図】図１

Description

本発明は、電池の状態を監視する電池監視装置に関する。

電池監視装置として、例えば、特許文献１に開示されるように、車両で使用される電池の状態（過充電や過放電など）を監視するものがある。
また、電池監視装置として、例えば、監視部から送信される電池の状態を示す状態情報により電池に異常が発生したと制御部が判断すると、制御部から監視部へ電力遮断要求が送信され電池から負荷への電力供給が遮断されるものがある。

また、電池監視装置として、例えば、電池の消費電力を低減するために、電池が負荷により使用されていないと制御部に判断されると、電池から監視部への電力供給が遮断されるものがある。

特開２０１１−７２０８８号公報

しかしながら、上述の電池監視装置において、電池が負荷により使用されていないと判断されたときに、監視部が動作中であると、監視部の動作中に監視部への電力供給が遮断され監視部が故障してしまうおそれがある。

そこで、本発明は、監視部の動作中に、電池が負荷により使用されていないと制御部に判断されても、監視部への電力供給を遮断してもよい旨が監視部から制御部へ送信された後に監視部への電力供給が遮断されることで、監視部が故障してしまうことを防止することが可能な電池監視装置を提供することを目的とする。

実施形態の電池監視装置は、監視部と、遮断部と、制御部とを備える。
監視部は、電池の状態を監視する。
遮断部は、監視部への電力供給を遮断する。

制御部は、監視部から送信される、監視部への電力供給を遮断することが可能である旨を受信すると、遮断部により監視部への電力供給を遮断させる。
これにより、監視部の動作中に監視部への電力供給が遮断されなくなるため、監視部が故障してしまうことを防止することができる。

本発明によれば、電池が負荷により使用されていないと制御部に判断されると、監視部への電力供給が遮断される電池監視装置において、監視部の動作中に、電池が負荷により使用されていないと判断されても、監視部が故障してしまうことを防止することができる。

電池パックの一例を示す図である。 監視部の動作の一例を示すフローチャートである。 制御部の動作の一例を示すフローチャートである。 電池パックの他の例を示す図である。

図１は、電池パックの一例を示す図である。
図１に示す電池パック１は、例えば、車両（例えば、電動フォークリフト、ハイブリッド車、又は電気自動車など）に搭載されるものであって、電池モジュール２と、制御ＥＣＵ（Electronic Control Unit）３とを備える。

電池モジュール２は、電池２１と、遮断部２２と、監視ＥＣＵ２３と、電圧検出部２４と、電流検出部２５と、温度検出部２６とを備える。
電池２１は、直列接続される７つの電池（例えば、リチウムイオン二次電池やニッケル水素電池など）を備えて構成されている。なお、電池２１を構成する電池の数は、７つに限定されない。

遮断部２２は、ＮチャンネルのＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）２２１、２２２と、ＭＯＳＦＥＴ２２１、２２２の動作を制御する駆動回路２２３とを備える。すなわち、ＭＯＳＦＥＴ２２１のドレイン端子が電池２１のマイナス端子に接続され、ＭＯＳＦＥＴ２２１のソース端子がＭＯＳＦＥＴ２２２のソース端子に接続され、ＭＯＳＦＥＴ２２２のドレイン端子が負荷４（例えば、車両駆動用モータなど）の一方の端子に接続されている。ＭＯＳＦＥＴ２２１、２２２がオンすると、電池２１から負荷４へ電力が供給され、ＭＯＳＦＥＴ２２１、２２２がオフすると、電池２１から負荷４への電力供給が遮断される。なお、ＭＯＳＦＥＴ２２１、２２２は、バイポーラトランジスタなどのその他のトランジスタや機械式リレーに替えてもよい。また、遮断部２２は、電池２１のプラス端子と負荷４の他方の端子との間に設けられてもよい。また、駆動回路２２３への電力供給が遮断されると、ＭＯＳＦＥＴ２２１、２２２のゲート端子にローレベルの信号が入力され、ＭＯＳＦＥＴ２２１、２２２がオフし、電池２１から負荷４への電力供給が遮断されるものとする。すなわち、遮断部２２は、自身への電力供給が遮断されると、電池２１から負荷４への電力供給を遮断する。

電圧検出部２４は、例えば、電圧計などにより構成され、電池２１の電圧を検出し、その検出した電圧を監視部２３３へ送る。
電流検出部２５は、例えば、電流計などにより構成され、電池２１に流れる電流を検出し、その検出した電流を監視部２３３へ送る。

温度検出部２６は、例えば、サーミスタなどにより構成され、電池２１の温度を検出し、その検出した温度を監視部２３３へ送る。
監視ＥＣＵ２３は、電源部２３１と、遮断部２３２と、監視部２３３とを備える。

電源部２３１は、例えば、ＤＣ／ＤＣコンバータなどにより構成され、電池２１から供給される電力を用いて、遮断部２２の駆動回路２２３へ電力を供給する。
遮断部２３２は、例えば、トランジスタ又は機械式リレーなどにより構成され、電池２１と電源部２３１との間に設けられている。また、遮断部２３２は、電池２１と電源部２３１とを電気的に接続又は切断する。遮断部２３２により電池２１と電源部２３１とが電気的に接続されると、駆動回路２２３へ電力が供給され、遮断部２３２により電池２１と電源部２３１とが電気的に切断されると、駆動回路２２３への電力供給が遮断される。なお、遮断部２３２は、電源部２３１と駆動回路２２３との間に設けられてもよい。

監視部２３３は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、マルチコアＣＰＵ、プログラマブルなデバイス（ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）やＰＬＤ（Programmable Logic Device）など）などにより構成される。また、監視部２３３は、例えば、制御ＥＣＵ３から送信される状態情報送信要求を受信すると、電圧検出部２４から送られてくる電圧、電流検出部２５から送られてくる電流、及び温度検出部２６から送られてくる温度を電池２１の状態を示す状態情報として制御ＥＣＵ３へ送信する。また、監視部２３３は、例えば、制御ＥＣＵ３から送信される電力遮断指示を受信すると、遮断部２２や遮断部２３２により電池２１から負荷４への電力供給を遮断させる。また、監視部２３３は、例えば、制御ＥＣＵ３から送信されるスリープモード移行要求を受信すると、全ての処理を正常に終了させる。また、監視部２３３は、例えば、全ての処理が終了したと判断すると、監視部２３３への電力供給を遮断することが可能である旨を制御ＥＣＵ３へ送信するとともに、スリープモードに移行する。また、図１に示す監視部２３３は、電池２１から制御ＥＣＵ３を介して供給される電力により駆動する構成であるが、電池２１以外の他の電池又は電源から供給される電力により駆動するように構成してもよい。

制御ＥＣＵ３は、電源部３１と、遮断部３２と、制御部３３とを備える。
電源部３１は、例えば、ＤＣ／ＤＣコンバータなどにより構成され、電池２１から供給される電力を用いて、制御部３３へ電力を供給したり、遮断部３２を介して監視部２３３へ電力を供給する。

遮断部３２は、例えば、トランジスタ又は機械式リレーなどにより構成され、電源部３１と監視部２３３との間に設けられている。また、遮断部３２は、電源部３１と監視部２３３とを電気的に接続又は切断する。遮断部３２により電源部３１と監視部２３３とが電気的に接続されると、監視部２３３へ電力が供給され、遮断部３２により電源部３１と監視部２３３とが電気的に切断されると、監視部２３３への電力供給が遮断される。

制御部３３は、例えば、ＣＰＵ、マルチコアＣＰＵ、プログラマブルなデバイスなどにより構成される。また、制御部３３は、例えば、状態情報送信要求を一定時間経過毎に監視部２３３へ送信する。また、制御部３３は、例えば、監視部２３３から送信される状態情報により電池２１に異常が発生したと判断すると、電力遮断指示を監視部２３３へ送信する。また、制御部３３は、例えば、監視部２３３から送信される状態情報により電池２１が使用されていないと判断すると、スリープモードに移行するとともに、スリープモード移行要求を監視部２３３へ送信する。また、制御部３３は、例えば、監視部２３３から送信される、監視部２３３への電力供給を遮断することが可能である旨を受信すると、遮断部３２により監視部２３３への電力供給を遮断させる。また、制御部３３は、例えば、ユーザなどからの指示によって自身が起動すると、監視部２３３を起動させる。

実施形態の電池監視装置は、例えば、遮断部２２、遮断部３２、監視部２３３、及び制御部３３を備えて構成される。
図２は、実施形態の電池監視装置における監視部２３３の動作の一例を示すフローチャートである。

監視部２３３は、自身が起動してから、又は、前回の状態情報送信要求を受信してから、一定時間が経過するまでの間において、制御部３３から送信される状態情報送信要求を受信すると（Ｓ２１：Ｙｅｓ）、状態情報を制御部３３へ送信する（Ｓ２２）。

また、監視部２３３は、自身が起動してから、又は、前回の状態情報送信要求を受信してから、一定時間が経過するまでの間において、制御部３３から送信される電力遮断指示を受信すると（Ｓ２１：Ｎｏ、Ｓ２３：Ｙｅｓ）、電池２１から負荷４への電力供給が遮断されるように遮断部２２や遮断部２３２の動作を制御する（Ｓ２４）。例えば、監視部２３３は、駆動回路２２３を介してＭＯＳＦＥＴ２２１、２２２のゲート端子にローレベルの信号を出力する。また、例えば、監視部２３３は、電池２１と電源部２３１とが電気的に切断されるように遮断部２３２の動作を制御することにより、電源部２３１から駆動回路２２３への電力供給を遮断させて、ＭＯＳＦＥＴ２２１、２２２のゲート端子にローレベルの信号を出力させる。これにより、ＭＯＳＦＥＴ２２１、２２２がオフし、電池２１から負荷４への電力供給が遮断される。

また、監視部２３３は、自身が起動してから、又は、前回の状態情報送信要求を受信してから、一定時間が経過するまでの間において、制御部３３から送信されるスリープモード移行要求を受信すると（Ｓ２１：Ｎｏ、Ｓ２３：Ｎｏ、Ｓ２５：Ｙｅｓ）、全ての処理を終了させ（Ｓ２６）、全ての処理が終了したと判断すると（Ｓ２７：Ｙｅｓ）、監視部２３３への電力供給を遮断することが可能である旨を制御部３３へ送信する（Ｓ２８）。例えば、監視部２３３は、フラッシュメモリなどの記憶部にデータを書き込んでいるときに、制御部３３から送信されるスリープモード移行要求を受信すると、そのデータの書き込み処理を終了させた後に、監視部２３３への電力供給を遮断することが可能である旨を送信する。

そして、監視部２３３は、監視部２３３への電力供給を遮断することが可能である旨を制御部３３へ送信した後、自身への電力供給が遮断されるまで、監視部２３３への電力供給を遮断することが可能である状態を維持する（Ｓ２９）。例えば、監視部２３３は、監視部２３３への電力供給を遮断することが可能である旨を制御部３３へ送信した後、自身への電力供給が遮断されるまで、全ての処理の実行を禁止する。なお、ステップＳ２９で、自身への電力供給が遮断されるまで、としたのを、一定時間経過するまで、としても良い。上記一定時間とは、例えば、監視部２３３への電力供給を遮断することが可能である旨が監視部２３３から制御部３３へ送信されてから監視部２３３への電力供給が遮断されるまでにかかる時間以上に設定される。これにより、監視部２３３への電力供給を遮断することが可能である旨が監視部２３３から制御部３３へ送信されてから監視部２３３への電力供給が遮断されるまでにかかる時間において、ある処理の実行指示が監視部２３３に与えられても、その処理が実行されないようにすることができる。

なお、監視部２３３は、電力遮断指示やスリープモード移行要求を受信せず、かつ、監視部２３３と制御部３３との間で通信異常が発生していない場合、状態情報送信要求の受信と状態情報の送信を繰り返し行う（Ｓ２１〜Ｓ２２）。

図３は、実施形態の電池監視装置における制御部３３の動作の一例を示すフローチャートである。
まず、制御部３３は、自身が起動し、状態情報送信要求を送信した後（Ｓ３１）、状態情報を受信すると（Ｓ３２：Ｙｅｓ）、その状態情報により電池２１に異常が発生したか否かを判断する（Ｓ３３）。

制御部３３は、電池２１に異常が発生したと判断すると（Ｓ３３：Ｙｅｓ）、電力遮断指示を監視部２３３へ送信し（Ｓ３４）、電池２１に異常が発生していないと判断すると（Ｓ３３：Ｎｏ）、電池が使用されていないか否かを判断する（Ｓ３５）。例えば、制御部３３は、状態情報に示される電圧、電流、温度のうちの少なくとも１つが閾値以上であると、電池２１に異常が発生したと判断し、状態情報に示される電圧、電流、温度が全て閾値よりも小さいと、電池２１に異常が発生していないと判断する。

制御部３３は、電池２１が使用されていると判断すると（Ｓ３５：Ｎｏ）、再度、状態情報送信要求を送信し（Ｓ３１）、電池２１が使用されていないと判断すると（Ｓ３５：Ｙｅｓ）、スリープモード移行要求を監視部２３３へ送信する（Ｓ３６）。例えば、制御部３３は、監視部２３３から送信される状態情報に示される電流が閾値以上のとき、電池２１が使用されていると判断し、状態情報に示される電流が閾値よりも小さいとき、電池２１が使用されていないと判断する。例えば、車両のイグニッションスイッチがオフして車両駆動用モータなどが停止する場合や電池パック１に備えられる不図示の電源スイッチがオフして電池２１と負荷４とが電気的に切断される場合、状態情報に示される電流が閾値よりも小さくなるものとする。

次に、制御部３３は、監視部２３３への電力供給を遮断することが可能である旨を受信すると（Ｓ３７：Ｙｅｓ）、監視部２３３への電力供給が遮断されるように遮断部３２の動作を制御する（Ｓ３８）。

このように、実施形態の電池監視装置において、監視部２３３は、全ての処理が終了したと判断すると、監視部２３３への電力供給を遮断することが可能である旨を制御部３３へ送信し、制御部３３は、監視部２３３への電力供給を遮断することが可能である旨を受信すると、遮断部３２により監視部２３３への電力供給を遮断させている。これにより、監視部２３３において全ての処理が終了したときに監視部２３３への電力供給が遮断されるため、例えば、監視部２３３において記憶部にデータを書き込んでいるときに、制御部３３において電池２１が負荷４により使用されていないと判断されても、そのデータの書き込み処理を途中で終了させないようにすることができ、データが破損することを防止することができる。例えば、監視部を動作させるために必要なデータが記憶部に書き込まれているときに、制御部３３において電池２１が使用されていないと判断されても、そのデータを破損させないようにすることができ、監視部２３３が起動できなくなることを防止することができる。

また、実施形態の電池監視装置において、監視部２３３は、自身への電力供給が遮断されると、遮断部２３２により遮断部２２への電力供給を遮断させている。また、遮断部２２は、自身への電力供給が遮断されると、電池２１から負荷４への電力供給を遮断する。これにより、遮断部２２の駆動回路２２３が故障していたり、監視部２３３と遮断部２２との間の信号線が断線又は短絡していても、電池２１から負荷４への電力供給を遮断することができる。

また、上記実施形態の電池監視装置において、電池パック１は、電池モジュール２を１つ備える構成であるが、例えば、図４に示すように、複数の電池モジュール２（２−１、２−２、・・・）を備える構成でもよい。このように構成する場合、各電池２１は互いに並列接続され、各電池の接続点と電源部３１とが接続されているものとする。また、各電池モジュール２の監視部２３３は、各電池モジュール２の電池２１の状態を監視する。また、各電池モジュール２の監視部２３３の電源端子は互いに接続され、その接続点と電源部３１との間に遮断部３２が設けられているものとする。即ち、複数の監視部２３３は、各電池の並列接続点から１つの遮断部３２を介して電力供給されており、遮断部３２は、各電池の並列接続点からの電力供給を遮断することができる。また、制御部３３は、各電池モジュール２の監視部２３３からそれぞれ送信される状態情報に基づいて、各電池モジュール２の電池２１のうちの少なくとも１つの電池２１が異常であると判断した場合、各電池モジュール２の監視部２３３へ電力遮断信号を送信するものとする。このように構成することにより、１つの遮断部３２で複数の監視部２３３への電力供給を遮断することができるため、電池監視装置の構成を簡単にすることができる。

１ 電池パック
２ 電池モジュール
３ 制御ＥＣＵ
４ 負荷
２１ 電池
２２、２３２、３２ 遮断部
２３ 監視ＥＣＵ
２４ 電圧検出部
２５ 電流検出部
２６ 温度検出部
２２１、２２２ ＭＯＳＦＥＴ
２２３ 駆動回路
２３１ 電源部
２３３ 監視部
３１ 電源部
３３ 制御部

Claims (3)

1. 電池の状態を監視する監視部と、
   前記監視部への電力供給を遮断する遮断部と、
   前記監視部から送信される、前記監視部への電力供給を遮断することが可能である旨を受信すると、前記遮断部により前記監視部への電力供給を遮断させる制御部と、
   を備えることを特徴とする電池監視装置。
2. 請求項１に記載の電池監視装置であって、
   複数の前記監視部は、それぞれ、異なる電池の状態を監視し、
   前記各電池は、互いに並列接続され、
   前記遮断部は、前記各電池の並列接続点から前記複数の監視部への電力供給を遮断する
   ことを特徴とする電池監視装置。
3. 請求項１に記載の電池監視装置であって、
   前記監視部は、前記監視部への電力供給を遮断することが可能である旨を前記制御部へ送信した後、自身への電力供給が遮断されるまで、前記監視部への電力供給を遮断することが可能である状態を維持する
   ことを特徴とする電池監視装置。
   

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