JP2016075557A - Battery monitoring circuit and battery module - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、パワーラインを介して直列に接続された複数の電池を監視する電池監視回路、及び当該電池監視回路を備える電池モジュールに関する。 The present invention relates to a battery monitoring circuit that monitors a plurality of batteries connected in series via a power line, and a battery module including the battery monitoring circuit.
複数の電池セルを、パワーラインであるバスバーによって直列に接続することで、高電圧の電力を発生させる電池モジュールが知られている。電池モジュールには、各電池セルの出力電圧を測定するCMU(Cell Monitoring Unit:電池監視回路)が設けられている。CMUは、直列に接続された電池セルの両端及び各電池セルの間に接続された配線を介して、各電池セルの電圧を測定する(例えば、特許文献1を参照)。 A battery module that generates high-voltage power by connecting a plurality of battery cells in series by a bus bar that is a power line is known. The battery module is provided with a CMU (Cell Monitoring Unit: battery monitoring circuit) that measures the output voltage of each battery cell. The CMU measures the voltage of each battery cell via both ends of the battery cells connected in series and the wiring connected between the battery cells (see, for example, Patent Document 1).
電池セル同士を接続するバスバーは、ボルト締めにより電池セルと接続される。電池セルとバスバーとの間には接触抵抗があり、CMUが電池セル間のバスバーを介して各電池セルの電圧を測定した場合、当該電圧に、接触抵抗による電圧降下が含まれる可能性がある。そのため、CMUは、電池セル間のバスバーを介して各電池セルの電圧を測定するだけでは、正確な起電力の測定ができない。 The bus bar that connects the battery cells is connected to the battery cells by bolting. There is a contact resistance between the battery cell and the bus bar, and when the CMU measures the voltage of each battery cell via the bus bar between the battery cells, the voltage may include a voltage drop due to the contact resistance. . Therefore, the CMU cannot measure the electromotive force accurately only by measuring the voltage of each battery cell via the bus bar between the battery cells.
また、CMUは、電池セルの電圧に加え、バスバーの接触抵抗の影響も計測できることが望まれている。他方、CMUの電圧測定部は、電池セルが取り得る電圧の範囲内(例えば、3V〜4V)において、正確に電圧を測定できるように設計されていることもある。この場合には、バスバーの接触抵抗による電圧降下は、電池セルが取り得る電圧の範囲より小さい電圧となるため、CMUの電圧測定部を用いて接触抵抗による電圧降下を正確に測定することは困難である。 In addition to the voltage of the battery cell, the CMU is desired to be able to measure the influence of the contact resistance of the bus bar. On the other hand, the voltage measurement unit of the CMU may be designed so that the voltage can be accurately measured within a voltage range that the battery cell can take (for example, 3V to 4V). In this case, since the voltage drop due to the contact resistance of the bus bar is smaller than the voltage range that can be taken by the battery cell, it is difficult to accurately measure the voltage drop due to the contact resistance using the voltage measuring unit of the CMU. It is.
本発明の目的は、電池セルの電圧やパワーラインによる電圧降下等の正確な把握を可能にする電池監視回路及び電池モジュールを提供することにある。 An object of the present invention is to provide a battery monitoring circuit and a battery module that enable accurate grasping of a voltage of a battery cell, a voltage drop due to a power line, and the like.
第1の態様は、パワーラインを介して直列に接続された複数の電池を監視する電池監視回路であって、前記各電池ごとに、前記パワーラインによる電圧降下を含まない電圧と、前記パワーラインによる電圧降下を含む電圧とを測定する電圧測定部を備える、電池監視回路である。 A first aspect is a battery monitoring circuit for monitoring a plurality of batteries connected in series via a power line, wherein each of the batteries does not include a voltage drop due to the power line, and the power line It is a battery monitoring circuit provided with the voltage measurement part which measures the voltage containing the voltage drop by.
また、第2の態様は、第1の態様において、前記電圧測定部で測定された、前記パワーラインによる電圧降下を含まない前記電池の電圧と、前記パワーラインによる電圧降下を含む当該電池の電圧との電圧差に基づいて、当該電池に接続されたパワーラインによる電圧降下に係る物理量を特定する電圧降下特定部を備える電池監視回路である。 Moreover, the 2nd aspect is a voltage of the said battery which does not contain the voltage drop by the said power line and the voltage drop by the said power line measured in the said voltage measurement part in the 1st aspect. Is a battery monitoring circuit including a voltage drop specifying unit that specifies a physical quantity related to a voltage drop by a power line connected to the battery based on the voltage difference between
また、第3の態様は、第2の態様において、前期電圧測定部は、前記各電池ごとに、前記パワーラインによる電圧降下を含まない電圧と、自身の少なくとも一つの電極端子に接続された前記パワーラインによる電圧降下を含む電圧とを測定する電池監視回路である。 Further, the third mode is the second mode, wherein the first voltage measuring unit is connected to at least one electrode terminal of a voltage not including a voltage drop due to the power line for each battery. It is a battery monitoring circuit that measures a voltage including a voltage drop caused by a power line.
また、第4の態様は、第3の態様において、前記電圧降下特定部は、前記電圧差を前記電池に流れる電流で除算することで、前記パワーラインによる電圧降下に係る物理量である前記電極端子と前記パワーラインとの接触抵抗を特定する電池監視回路である。 Moreover, a 4th aspect is the electrode terminal which is a physical quantity which concerns on the voltage drop by the said power line by dividing the said voltage difference by the electric current which flows into the said battery by the said voltage drop specific | specification part in a 3rd aspect. And a battery monitoring circuit for specifying a contact resistance with the power line.
また、第5の態様は、第4の態様において、前記電極端子と前記パワーラインとの接触抵抗として予め与えられた抵抗値を用いて前記電池に流れる電流を測定する電流測定部を備え、前記電圧降下特定部は、前記電流測定部が測定した電流を用いて前記電極端子と前記パワーラインとの接触抵抗を特定する電池監視回路である。 Further, a fifth aspect includes a current measurement unit that measures a current flowing through the battery using a resistance value given in advance as a contact resistance between the electrode terminal and the power line in the fourth aspect, The voltage drop specifying unit is a battery monitoring circuit that specifies a contact resistance between the electrode terminal and the power line using the current measured by the current measuring unit.
また、第6の態様は、第4の態様において、前記各電池の電圧特性を用いて前記電池に流れる電流を測定する電流測定部を備え、前記電圧降下特定部は、前記電流測定部が測定した電流を用いて前記電極端子と前記パワーラインとの接触抵抗を特定する電池監視回路である。 Further, a sixth aspect includes a current measurement unit that measures a current flowing through the battery using the voltage characteristics of each battery in the fourth aspect, and the voltage measurement unit is measured by the current measurement unit. It is a battery monitoring circuit which specifies the contact resistance between the electrode terminal and the power line using the measured current.
また、第7の態様は、第3から第6の何れかの態様において、前記電圧降下特定部が特定した電圧降下に係る物理量の絶対値が所定の閾値を超えた場合に、前記電池と前記パワーラインとの接触に異常があると判定する接触異常判定部を備える電池監視回路である。 In addition, according to a seventh aspect, in any one of the third to sixth aspects, when the absolute value of the physical quantity related to the voltage drop specified by the voltage drop specifying unit exceeds a predetermined threshold, the battery and the It is a battery monitoring circuit including a contact abnormality determining unit that determines that there is an abnormality in contact with the power line.
また、第8の態様は、第7の態様において、前記接触異常判定部が、前記電池と前記パワーラインとの接触に異常があると判定した場合に、所定の異常検知動作を実行する接触異常時処理部を備える電池監視回路である。 Further, an eighth aspect is the contact abnormality that performs a predetermined abnormality detection operation when the contact abnormality determination unit determines that the contact between the battery and the power line is abnormal in the seventh aspect. A battery monitoring circuit including a time processing unit.
また、第9の態様は、第1から第8の何れかの態様において、前記直列の端に設けられた電池の電圧を測定する端部電圧測定部を備える電池監視回路である。 A ninth aspect is a battery monitoring circuit including an end voltage measurement unit that measures the voltage of the battery provided at the end in series in any one of the first to eighth aspects.
また、第10の態様は、第9の態様において、前記端部電圧測定部は、前記直列の端に設けられた電池に接続された外部出力端子を介して、前記外部出力端子の接触抵抗による電圧降下を含む当該電池の電圧を測定する電池監視回路である。 Further, a tenth aspect is the ninth aspect, in which the end voltage measuring unit is configured to depend on a contact resistance of the external output terminal via an external output terminal connected to a battery provided at the series end. It is a battery monitoring circuit that measures the voltage of the battery including a voltage drop.
また、第11の態様は、第10の態様において、前記電圧測定部が測定した前記直列の端に設けられた電池の電圧と、前記端部電圧測定部が測定した前記外部出力端子の接触抵抗による電圧降下を含む当該電池の電圧との電圧差に基づいて、前記外部出力端子の接触抵抗による電圧降下に係る物理量を特定する接触抵抗特定部を備える電池監視回路である。 Further, an eleventh aspect is the tenth aspect, in which the voltage of the battery provided at the series end measured by the voltage measuring unit and the contact resistance of the external output terminal measured by the end voltage measuring unit. The battery monitoring circuit includes a contact resistance specifying unit that specifies a physical quantity related to a voltage drop due to the contact resistance of the external output terminal based on a voltage difference with the voltage of the battery including a voltage drop due to.
また、第12の態様は、第3の態様において、前記電圧降下特定部は、前記電圧差に前記電池に流れる電流を乗算することで、前記パワーラインによる電圧降下に係る物理量である前記電極端子と前記パワーラインでの消費電力を演算し発熱量を特定する電池監視回路である。 The twelfth aspect is the electrode terminal according to the third aspect, wherein the voltage drop specifying unit is a physical quantity related to a voltage drop caused by the power line by multiplying the voltage difference by a current flowing through the battery. And a battery monitoring circuit for calculating the amount of heat generated by calculating power consumption in the power line.
また、第13の態様は、第12の態様において、前記電極端子と前記パワーラインとの接触抵抗として予め与えられた抵抗値を用いて前記電池に流れる電流を測定する電流測定部を備え、前記電圧降下特定部は、前記電流測定部が測定した電流を用いて前記電極端子と前記パワーラインでの消費電力を演算し発熱量を特定する電池監視回路である。 Further, a thirteenth aspect is the twelfth aspect, further comprising a current measurement unit that measures a current flowing through the battery using a resistance value given in advance as a contact resistance between the electrode terminal and the power line, The voltage drop specifying unit is a battery monitoring circuit that calculates power consumption by calculating power consumption at the electrode terminal and the power line using the current measured by the current measuring unit.
また、第14の態様は、第12の態様において、前記各電池の電圧特性を用いて前記電池に流れる電流を測定する電流測定部を備え、前記電圧降下特定部は、前記電流測定部が測定した電流を用いて前記電極端子と前記パワーラインでの消費電力を演算し発熱量を特定する電池監視回路である。 Further, a fourteenth aspect is the twelfth aspect, further comprising a current measurement unit that measures a current flowing through the battery using the voltage characteristics of each battery, wherein the voltage drop specifying unit is measured by the current measurement unit. A battery monitoring circuit that calculates power consumption by calculating power consumption at the electrode terminal and the power line using the measured current.
また、第15の態様は、第1から第14の何れかの態様において、前記電圧測定部は、第1の電圧測定部と第2の電圧測定部を備え、前記第1の電圧測定部は、直列接続の一端に位置する電池から数えて奇数個目に接続された各電池ごとに、前記パワーラインによる電圧降下を含まない電圧と、前記一端に位置する電池から数えて偶数個目に接続された各電池ごとに、当該電池の少なくとも1つの電極端子に接続された前記パワーラインによる電圧降下を含む電圧とを測定し、前記第2の電圧測定部は、前記一端に位置する電池から数えて偶数個目に接続された各電池ごとに、前記パワーラインによる電圧降下を含まない電圧と、前記一端に位置する電池からから数えて奇数個目に接続された各電池ごとに、当該電池の少なくとも1つの電極端子に接続された前記パワーラインによる電圧降下を含む電圧とを測定する電池監視回路である。 According to a fifteenth aspect, in any one of the first to fourteenth aspects, the voltage measurement unit includes a first voltage measurement unit and a second voltage measurement unit, and the first voltage measurement unit includes: For each battery connected to the odd number from the battery located at one end of the series connection, the voltage not including the voltage drop due to the power line and the even number counted from the battery located at the one end are connected. For each of the batteries, a voltage including a voltage drop due to the power line connected to at least one electrode terminal of the battery is measured, and the second voltage measuring unit is counted from the battery located at the one end. For each battery connected to the even number, the voltage not including the voltage drop due to the power line, and for each battery connected to the odd number from the battery located at the one end, At least one electrode A battery monitoring circuit for measuring the voltage including a voltage drop by the power line connected to the child.
また、第16の態様は、第1から第14の何れかの態様において、前記電圧測定部は、第1の電圧測定部と第2の電圧測定部を備え、前記第1の電圧測定部は、前記電池のうち、各電池の正極端子に接続された配線を介して、当該電池の負極側に接続されたパワーラインによる電圧降下を含む、各電池の電圧を測定し、前記第2の電圧測定部は、前記電池のうち、各電池の負極端子に接続された配線を介して、当該電池の正極側に接続されたパワーラインによる電圧降下を含む、各電池の電圧を測定する、電池監視回路である。 According to a sixteenth aspect, in any one of the first to fourteenth aspects, the voltage measurement unit includes a first voltage measurement unit and a second voltage measurement unit, and the first voltage measurement unit includes: And measuring the voltage of each battery, including a voltage drop caused by a power line connected to the negative electrode side of the battery, via the wiring connected to the positive terminal of each battery, and the second voltage. The measurement unit measures the voltage of each battery, including a voltage drop caused by a power line connected to the positive electrode side of the battery, via a wire connected to the negative electrode terminal of each battery. Circuit.
また、第17の態様は、第15または第16の態様において、前記電池に流れる電流が所定の閾値以下であるときに、前記第1の電圧測定部が計測した前記電池の電圧と、前記第2の電圧測定部が計測した前記電池の電圧との電圧差が所定の閾値を超えた場合に、前記第1の電圧測定部または前記第2の電圧測定部に異常があると判定する計測異常判定部を備える電池監視回路である。 According to a seventeenth aspect, in the fifteenth or sixteenth aspect, the battery voltage measured by the first voltage measurement unit when the current flowing through the battery is a predetermined threshold value or less, and the first A measurement abnormality that determines that the first voltage measurement unit or the second voltage measurement unit is abnormal when a voltage difference from the battery voltage measured by the second voltage measurement unit exceeds a predetermined threshold value A battery monitoring circuit including a determination unit.
また、第18の態様は、第17の態様において、前記計測異常判定部が、前記第1の電圧測定部または前記第2の電圧測定部に異常があると判定した場合に、所定の異常検知動作を実行する計測異常時処理部を備える電池監視回路である。 An eighteenth aspect is the seventeenth aspect, in which the predetermined abnormality detection is performed when the measurement abnormality determination unit determines that the first voltage measurement unit or the second voltage measurement unit is abnormal. It is a battery monitoring circuit provided with the measurement abnormal time process part which performs operation | movement.
また、第19の態様は、第1から第18の何れかの態様において、パワーラインを介して直列に接続された複数の電池と、電池監視回路とを備える電池モジュールである。 A nineteenth aspect is a battery module including a plurality of batteries connected in series via a power line and a battery monitoring circuit in any one of the first to eighteenth aspects.
また、第20の態様は、パワーラインを介して直列に接続された複数の電池を監視する電池監視回路であって、前記電池の正極か負極の少なくとも一方に接続されたパワーラインによる電圧降下を含む前記電池の電圧を測定する第1の電圧測定部と、前記第1の電圧測定部が測定した電圧に含まれる電圧降下を含まない前記電池の電圧を測定する第2の電圧測定部と、前記第1の電圧測定部が測定した電圧と前記第2の電圧測定部が測定した電圧との電圧差に基づいて、前記パワーラインによる電圧降下を特定する電圧降下特定部を備える電池監視回路である。 A twentieth aspect is a battery monitoring circuit for monitoring a plurality of batteries connected in series via a power line, wherein a voltage drop caused by a power line connected to at least one of a positive electrode and a negative electrode of the battery is detected. A first voltage measuring unit that measures the voltage of the battery including the second voltage measuring unit that measures a voltage of the battery that does not include a voltage drop included in the voltage measured by the first voltage measuring unit; A battery monitoring circuit including a voltage drop specifying unit that specifies a voltage drop caused by the power line based on a voltage difference between the voltage measured by the first voltage measuring unit and the voltage measured by the second voltage measuring unit. is there.
上記態様のうち少なくとも1つの態様によれば、第1の電圧測定部または第2の電圧測定部の少なくとも何れか一方は、他方の電圧測定部が測定した電池の電圧に含まれない、パワーラインによる電圧降下を含む電池の電圧を測定する。これにより、電池監視回路は、電池セルの電圧やパワーラインによる電圧降下の演算の用に供する正確な情報を提供することができる。 According to at least one of the above aspects, at least one of the first voltage measurement unit and the second voltage measurement unit is not included in the voltage of the battery measured by the other voltage measurement unit. Measure the battery voltage including the voltage drop due to. Thereby, the battery monitoring circuit can provide accurate information for use in calculation of the voltage of the battery cell and the voltage drop due to the power line.
《第1の実施形態》
以下、図面を参照しながら第1の実施形態について詳しく説明する。
図1は、少なくとも1つの実施形態に係る電池モジュール1の外観を示す図である。
電池モジュール1は、外殻をなす筐体2と、複数の(図1においては7個の)直列に配列された電池セル10A〜10G(以下、電池セル10A〜10Gを総称する場合、単に電池セル10という)と、各電池セル10の端子間を電気的に接続するバスバー20A〜20F(以下、バスバー20A〜20Fを総称する場合、単にバスバー20という)と、各電池セル10を監視するCMU30とを備える。CMU30は、電池監視回路の一例である。
<< First Embodiment >>
Hereinafter, the first embodiment will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram illustrating an appearance of a
The
筐体2には、直列に接続された電池セル10と外部の負荷または電源とを接続するための外部出力端子3A、Bが設けられている。外部出力端子3Aは、電池セル10Aの正極にボルトを介して接続される。外部出力端子3Bは、電池セル10Gの負極にボルトを介して接続される。
本実施形態に係る電池セル10は、リチウムイオン二次電池である。なお、他の実施形態においては、電池セル10は、鉛二次電池、ニッケル水素二次電池などの他の二次電池であっても良い。また、他の実施形態では、電池セル10は、一次電池であっても良い。
バスバー20は、電池セル10とボルトを介して接続されている。当該ボルトが緩むほど、バスバー20と電池セル10との間の接触抵抗が大きくなる。
The
The battery cell 10 according to the present embodiment is a lithium ion secondary battery. In other embodiments, the battery cell 10 may be another secondary battery such as a lead secondary battery or a nickel hydride secondary battery. In other embodiments, the battery cell 10 may be a primary battery.
The bus bar 20 is connected to the battery cell 10 via a bolt. As the bolt is loosened, the contact resistance between the bus bar 20 and the battery cell 10 increases.
CMU30は、各電池セル10の電圧を監視する。また、CMU30は、当該電圧に基づいて、バスバー20と電池セル10との間の接触抵抗を算出する。
図2は、第1の実施形態に係るCMU30の構成を示す概略ブロック図である。
CMU30は、第1の電圧測定部31、第2の電圧測定部32、電流測定部33、CPU34、主記憶装置35、補助記憶装置36、インタフェース37を備える。第1の電圧測定部31及び第2の電圧測定部32は、各電池セル10に接続された配線を介して、各電池セル10の電圧を測定するマルチプレクサである。
The
FIG. 2 is a schematic block diagram showing the configuration of the
The
電流測定部33は、電池セル10に流れる電流を測定する。例えば電流測定部33は、電池セル10に直列に接続された電流センサから信号を受信することで電流を測定する。また例えば、電流測定部33は、各電池セル10の電極端子とバスバー20との接触抵抗で、第1の電圧測定部31または第2の電圧測定部32が測定した電圧を除算することで、電池セル10に流れる電流を測定する。この場合、各電池セル10の電極端子とバスバー20との接触抵抗は予め計測され、電流測定部33は、当該計測結果を用いて電流の測定を行う。また例えば、電流測定部33は、各電池セル10の電圧と電流の関係である電圧特性の情報を記憶しており、当該電圧特性により第1の電圧測定部31または第2の電圧測定部32が測定した電圧から電流を測定する。
The
CPU34は、所定のプログラムを補助記憶装置36から読み出して主記憶装置35に展開し、当該プログラムに従って処理を実行する。具体的には、CPU34は、第1の電圧測定部31及び第2の電圧測定部32が測定した電圧に基づいて、バスバー20と電池セル10との間の接触抵抗の算出及び接触異常の判定を行う。CPU34は、電圧降下特定部、電池電圧特定部、接触異常時処理部の一例である。
インタフェース37は、電池モジュール1の管理装置であるBMU(Battery Management Unit)との通信を行う。インタフェース37は、CPU34が算出した電圧及び接触抵抗の値、並びに接触異常の有無を示す情報をBMUに出力する。
The
The
次に、本実施形態に係る電池モジュール1における、電池セル10と第1の電圧測定部31及び第2の電圧測定部32との配線について説明する。
図3は、第1の実施形態における電池セル10とCMU30との配線を示す図である。
図3に示すように、電池セル10は、正極側から、電池セル10A、10B、10C、10D、10E、10F、10Gの順に直列に接続されている。電池セル10Aと電池セル10Bとの間は、バスバー20Aにより接続されている。電池セル10Bと電池セル10Cとの間は、バスバー20Bにより接続されている。電池セル10Cと電池セル10Dとの間は、バスバー20Cにより接続されている。電池セル10Dと電池セル10Eとの間は、バスバー20Dにより接続されている。電池セル10Eと電池セル10Fとの間は、バスバー20Eにより接続されている。電池セル10Fと電池セル10Gとの間は、バスバー20Fにより接続されている。また、各電池セル10の間には、それぞれバスバー20による接触抵抗Ra〜Rfが生じる。
Next, the wiring between the battery cell 10 and the first
FIG. 3 is a diagram illustrating wiring between the battery cell 10 and the
As shown in FIG. 3, the battery cells 10 are connected in series in the order of
図3に示すように、第1の電圧測定部31は、8つの入力端子を有し、それぞれ、電池セル10Aの正極、電池セル10Aの負極、電池セル10Cの正極、電池セル10Cの負極、電池セル10Eの正極、電池セル10Eの負極、電池セル10Gの正極、及び電池セル10Gの負極に、バスバー20を介さずに配線により接続されている。つまり、第1の電圧測定部31は、正極側から数えて奇数個目に接続された電池セル10の正極及び負極に、バスバー20を介さずに接続される。
As shown in FIG. 3, the first
そして、第1の電圧測定部31は、隣接する2つの入力端子の間の電圧を測定する。具体的には、第1の電圧測定部31は、以下に示す電圧V1a〜電圧V1gを測定する。
第1の電圧測定部31は、電池セル10Aの正極と電池セル10Aの負極の間の電圧V1aを測定する。電圧V1aは、バスバー20による電圧降下を含まない電池セル10Aの入出力電圧である。また、第1の電圧測定部31は、電池セル10Aの負極と電池セル10Cの正極との間の電圧V1bを測定する。電圧V1bは、バスバー20A及びバスバー20Bによる電圧降下を含む電池セル10Bの入出力電力である。第1の電圧測定部31は、電池セル10Cの正極と電池セル10Cの負極の間の電圧V1cを測定する。電圧V1cは、バスバー20による電圧降下を含まない電池セル10Cの入出力電圧である。また、第1の電圧測定部31は、電池セル10Cの負極と電池セル10Eの正極との間の電圧V1dを測定する。電圧V1dは、バスバー20C及びバスバー20Dによる電圧降下を含む電池セル10Dの入出力電力である。第1の電圧測定部31は、電池セル10Eの正極と電池セル10Eの負極の間の電圧V1eを測定する。電圧V1eは、バスバー20による電圧降下を含まない電池セル10Eの入出力電圧である。また、第1の電圧測定部31は、電池セル10Eの負極と電池セル10Gの正極との間の電圧V1fを測定する。電圧V1fは、バスバー20E及びバスバー20Fによる電圧降下を含む電池セル10Fの入出力電力である。第1の電圧測定部31は、電池セル10Gの正極と電池セル10Gの負極の間の電圧V1gを測定する。電圧V1gは、バスバー20による電圧降下を含まない電池セル10Gの入出力電圧である。
Then, the first
The first
第2の電圧測定部32は、8つの入力端子を有し、それぞれ、電池セル10Aの正極、電池セル10Bの正極、電池セル10Bの負極、電池セル10Dの正極、電池セル10Dの負極、電池セル10Fの正極、電池セル10Fの負極、及び電池セル10Gの負極に、バスバー20を介さずに接続されている。つまり、第2の電圧測定部32は、正極側から数えて偶数個目に接続された電池セル10の正極及び負極に、バスバー20を介さずに接続される。さらに、第2の電圧測定部32は、正極側の端に設けられた電池セル10Aの正極と、負極側の端に設けられた電池セル10Gの負極とに接続される。第2の電圧測定部32は、端部電圧測定部の一例である。
The second
そして、第2の電圧測定部32は、隣接する2つの入力端子の間の電圧を測定する。具体的には、第2の電圧測定部32は、以下に示す電圧V2a〜電圧V2gを測定する。
第2の電圧測定部32は、電池セル10Aの正極と電池セル10Bの正極の間の電圧V2aを測定する。電圧V2aは、バスバー20Aによる電圧降下を含む電池セル10Aの入出力電圧である。第2の電圧測定部32は、電池セル10Bの正極と電池セル10Bの負極の間の電圧V2bを測定する。電圧V2bは、バスバー20による電圧降下を含まない電池セル10Bの入出力電圧である。また、第2の電圧測定部32は、電池セル10Bの負極と電池セル10Dの正極との間の電圧V2cを測定する。電圧V2cは、バスバー20B及びバスバー20Cによる電圧降下を含む電池セル10Cの入出力電力である。第2の電圧測定部32は、電池セル10Dの正極と電池セル10Dの負極の間の電圧V2dを測定する。電圧V2dは、バスバー20による電圧降下を含まない電池セル10Dの入出力電圧である。また、第2の電圧測定部32は、電池セル10Dの負極と電池セル10Fの正極との間の電圧V2eを測定する。電圧V2eは、バスバー20D及びバスバー20Fによる電圧降下を含む電池セル10Fの入出力電力である。第2の電圧測定部32は、電池セル10Fの正極と電池セル10Gの負極の間の電圧V2fを測定する。電圧V2fは、バスバー20による電圧降下を含まない電池セル10Fの入出力電圧である。また、第2の電圧測定部32は、電池セル10Fの負極と電池セル10Gの負極との間の電圧V2gを測定する。電圧V2gは、バスバー20Fによる電圧降下を含む電池セル10Gの入出力電力である。
Then, the second
The second
次に、本実施形態に係るCMU30によるセル電池の監視動作について説明する。
図4は、第1の実施形態に係るCMU30の動作を示すフローチャートである。
CMU30がセル電池の監視動作を開始すると、第1の電圧測定部31は、電池セル10Aの正極と電池セル10Aの負極の間の電圧V1aを測定する。また、第2の電圧測定部32は、電池セル10Aの正極と電池セル10Bの正極の間の電圧V2aを測定する(ステップS1)。またこのとき、電流測定部33は、電池セル10に流れる電流を測定する(ステップS2)。第1の電圧測定部31及び第2の電圧測定部32並びに電流測定部33は、測定した電圧の値V1a及びV2a並びに電流の値Iを、CPU34に出力する。
Next, the cell battery monitoring operation by the
FIG. 4 is a flowchart showing the operation of the
When the
CPU34は、第1の電圧測定部31が測定した電圧V1aを、電池セル10Aの入出力電圧として特定する(ステップS3)。次に、CPU34は、第2の電圧測定部32が測定した電圧V2aから電圧V1aを減算することで、バスバー20Aによる電圧降下を特定する(ステップS4)。次に、CPU34は、バスバー20Aによる電圧降下を、電流測定部33が測定した電流の値で除算することで、バスバー20Aと電池セル10Aとの接触抵抗Raを特定する(ステップS5)。
The
次に、CPU34は、第1の電圧測定部31及び第2の電圧測定部32に、電圧の計測対象となる電池セル10を、次の電池セル10に変更させるための信号を出力する(ステップS6)。次の電池セル10とは、前回電圧を測定した電池セル10の負極側に接続されている電池セル10のことをいう。例えば、前回電圧を測定した電池セル10が電池セル10Aである場合、次の電池セル10は電池セル10Bである。第1の電圧測定部31及び第2の電圧測定部32は、CPU34から信号の入力を受け付けると、演算に用いる入力端子を切り替える。これにより、第1の電圧測定部31及び第2の電圧測定部32は、電圧の計測対象を次の電池セル10に切り替え、当該電池セル10の電圧を測定する(ステップS7)。具体的には、第1の電圧測定部31は、前回電圧V1aを測定した場合、電圧V1bを測定する。同様に、第2の電圧測定部32は、前回電圧V2aを測定した場合、電圧V2bを測定する。またこのとき、電流測定部33は、電池セル10に流れる電流を測定する(ステップS8)。第1の電圧測定部31及び第2の電圧測定部32並びに電流測定部33は、測定した電圧の値及び電流の値Iを、CPU34に出力する。
Next, the
CPU34は、第1の電圧測定部31が測定した電圧または第2の電圧測定部32が測定した電圧のうち、バスバー20による電圧降下が含まれないものを、計測対象の電池セル10の入出力電圧として特定する(ステップS9)。例えば、第1の電圧測定部31が電圧V1bを測定し、第2の電圧測定部32が電圧V2bを測定した場合、CPU34は、バスバー20による電圧降下が含まれない電圧V2bを、電池セル10Bの入出力電圧として特定する。
The
次に、CPU34は、第1の電圧測定部31が測定した電圧と第2の電圧測定部32が測定した電圧の差から、前回特定したバスバー20の電圧降下を減算することで、計測対象の電池セル10の負極側に接続されたバスバー20による電圧降下を特定する(ステップS10)。例えば、第1の電圧測定部31が電圧V1bを測定し、第2の電圧測定部32が電圧V2bを測定した場合、CPU34は、V1bとV2bの差から、ステップS5で特定したバスバー20Aの電圧降下を減算することで、バスバー20Bの電圧降下を特定する。次に、CPU34は、特定した電圧降下を、ステップS8で電流測定部33が測定した電流の値で除算することで、計測対象の電池セル10と当該電池セル10の負極側に接続されたバスバー20との接触抵抗を特定する(ステップS11)。
Next, the
次に、CPU34は、全ての電池セル10及びバスバー20の電圧を特定したか否かを判定する(ステップS12)。CPU34は、電圧を特定していない電池セル10及びバスバー20が存在すると判定した場合(ステップS12:NO)、ステップS6に戻り、電圧の計測対象となる電池セル10を、次の電池セル10に変更させる。
Next, the
他方、CPU34は、全ての電池セル10及びバスバー20の電圧を特定したと判定した場合(ステップS12:YES)、電池セル10の電圧及びバスバー20の接触抵抗を、インタフェース37を介してBMUに出力する(ステップS13)。次に、CPU34は、ステップS5及びステップS11で特定した接触抵抗の中に、所定の閾値を超えるものがあるか否かを判定する(ステップS14)。CPU34は、閾値を超える接触抵抗があると判定した場合(ステップS14:YES)、電池セル10とバスバー20との接続に異常が発生していると判定し、BMUに異常の発生を通知する(ステップS15)。異常の発生の通知は、異常検知動作の一例であり、他の実施形態では、CPU34は、例えば全ての電池セル10の出力を停止させるなどの異常検知動作を実行しても良い。
On the other hand, when it is determined that the voltages of all the battery cells 10 and the bus bar 20 have been specified (step S12: YES), the
CPU34は、閾値を超える接触抵抗がないと判定した場合(ステップS14:NO)、またはステップS15で異常検知動作を実行した場合、当該タイミングにおける監視処理を終了する。CMU30は、所定の時間が経過した後に、自律的に再度当該監視処理を実行しても良いし、BMUからの指示に従って再度当該監視処理を実行しても良い。
When the
このように、本実施形態に係るCMU30は、電池セル10ごとに、バスバー20による電圧降下を含まない電圧と、当該電池セル10の少なくとも一つの電極端子に接続されたバスバー20による電圧降下を含む電圧とを測定する。これにより、CMU30は、電池セル10の電圧及びバスバー20による電圧降下等を正確に演算することができる。また、実施形態に係るCMU30は、電池セル10が取り得る電圧の範囲内において正確に電圧を測定する電圧測定部31、32を用いて、電池セル10の電圧及びバスバー20による電圧降下等を正確に演算することができる。また、本実施形態に係るCMU30は、特定した電圧降下に基づいて、電池セル10とバスバー20との接触異常の有無を判定することができる。
特に、第1の電圧測定部31と第2の電圧測定部32が同期してそれぞれ同時刻に電圧の計測を行うことで、バスバー20による電圧降下を、電流Iの変動の有無に関わらず精度よく特定することができる。
Thus, the
In particular, the first
なお、本実施形態では、CPU34は、接触抵抗が所定の閾値を超えるか否かに基づいて電池セル10とバスバー20との接続の異常を検知する場合について説明したが、これに限られない。例えば、他の実施形態では、電圧降下の値が所定の閾値を超えるか否かに基づいて異常を検知しても良い。この場合、CMU30は、電流測定部33を備えなくても良い。
In addition, although this embodiment demonstrated the case where CPU34 detected the abnormality of the connection of the battery cell 10 and the bus-bar 20 based on whether contact resistance exceeds a predetermined threshold value, it is not restricted to this. For example, in another embodiment, an abnormality may be detected based on whether the voltage drop value exceeds a predetermined threshold. In this case, the
また、本実施形態では、正極側から順に電池セル10の電圧及びバスバー20の接触抵抗を特定する場合について説明したが、これに限られない。例えば、他の実施形態では、負極側から順に電池セル10の電圧及びバスバー20の接触抵抗を特定しても良い。この場合、第2の電圧測定部32は、電圧V2aを測定しなくても良い。
さらに、他の実施形態では、CPU34が、パワーラインによる電圧降下に係る物理量である電極端子とパワーラインでの消費電力を演算し、接触抵抗による発熱量を特定しても良い。消費電力は、パワーラインによる電圧降下を含まない電池の電圧とパワーラインによる電圧降下を含む当該電池の電圧との電圧差に、当該電池に流れる電流を乗算することで演算することができる。
Moreover, although this embodiment demonstrated the case where the voltage of the battery cell 10 and the contact resistance of the bus bar 20 were specified in order from the positive electrode side, it is not restricted to this. For example, in another embodiment, the voltage of the battery cell 10 and the contact resistance of the bus bar 20 may be specified in order from the negative electrode side. In this case, the second
Furthermore, in another embodiment, the
《第2の実施形態》
次に、第2の実施形態について詳しく説明する。
電池モジュール1は、電池セル10と外部の負荷または電源とを接続する構成として、外部出力端子3を備える。外部の負荷または電源は、所定のパワーラインを介して外部出力端子3と接続される。このとき、当該パワーラインと外部出力端子3とは、ボルト締めされることなどにより接続される。そのため、当該ボルトに緩みが生じると、外部出力端子3とパワーラインとの間に接触抵抗が生じる。
<< Second Embodiment >>
Next, the second embodiment will be described in detail.
The
第2の実施形態に係る電池モジュール1のCMU30は、第1の実施形態に加え、電池モジュール1の出力端子における接触抵抗の特定、及び接触不良の有無の判定を行う。第2の実施形態に係る電池モジュール1は、第1の実施形態と電池セル10とCMU30との配線及びCPU34の動作が異なる。第2の実施形態に係るCPU34は、接触抵抗特定部及び接触異常判定部の一例である。
In addition to the first embodiment, the
図5は、第2の実施形態における電池セル10とCMU30との配線を示す図である。
図5に示すように、第2の電圧測定部32は、電圧V2aに代えて、外部出力端子3Aに接続されたパワーラインと電池セル10Bの正極との間の電圧V2a´を測定する。電圧V2gは、パワーラインと外部出力端子3Aとの間の接触抵抗による電圧降下及びバスバー20Aによる電圧降下を含む電池セル10Aの入出力電力である。また、第2の電圧測定部32は、電圧V2gに代えて、外部出力端子3Bに接続されたパワーラインと電池セル10Fの負極との間の電圧V2g´を測定する。電圧V2gは、パワーラインと外部出力端子3Bとの間の接触抵抗による電圧降下及びバスバー20Fによる電圧降下を含む電池セル10Gの入出力電力である。
FIG. 5 is a diagram illustrating wiring between the battery cell 10 and the
As shown in FIG. 5, the second
これにより、第2の実施形態に係るCPU34は、電池セル10の入出力電圧及び電池セル10とバスバー20との間の接触抵抗に加え、パワーラインと外部出力端子3との間の接触抵抗を算出することができる。また、CPU34は、上述したステップS14において、パワーラインと外部出力端子3との間の接触抵抗(電圧降下に係る量)のうち、所定の閾値を超えるものがあると判定した場合にも、異常検知動作を実行する。
Thereby, the
《第3の実施形態》
次に、第3の実施形態について説明する。
第3の実施形態に係る電池モジュール1のCMU30は、第1の実施形態の動作に加え、第1の電圧測定部31及び第2の電圧測定部32が正常に電圧の測定を行うことができているか否かについて判定する。第3の実施形態に係る電池モジュール1の構成は、第1の実施形態と同じである。他方、第3の実施形態に係るCMU30は、第1の実施形態に係る処理に加え、以下に示す処理を実行する。第2の実施形態に係るCMU30は、計測異常判定部及び計測異常時処理部の一例である。
<< Third Embodiment >>
Next, a third embodiment will be described.
In the
図6は、第3の実施形態に係るCMU30の動作を示すフローチャートである。
まず、CMU30が電圧測定の正常性確認動作を開始すると、電流測定部33は、電池セル10に流れる電流を測定する(ステップS101)。次に、CPU34は、電流測定部33が測定した電流が所定の閾値以下であるか否かを判定する(ステップS102)。当該閾値は、電池セル10に流れる電流がほぼないものとみなすことが出来る程度の値である。
FIG. 6 is a flowchart showing the operation of the
First, when the
CPU34は、電流測定部33が測定した電流が所定の閾値より大きいと判定した場合(ステップS102:NO)、ステップS101に戻り、電流が閾値以下になるまで処理を繰り返す。他方、CPU34が、電流測定部33が測定した電流が所定の閾値以下であると判定した場合(ステップS102:YES)、第1の電圧測定部31及び第2の電圧測定部32は、それぞれ計測対象の電池セル10の電圧を測定する(ステップS103)。なお、初回実行時における計測対象の電池セル10は、電池セル10Aとする。つまり、第1の電圧測定部31は電圧V1aを測定し、第2の電圧測定部32は電圧V2aを測定する。
When the
次に、CPU34は、第1の電圧測定部31が測定した電圧と第2の電圧測定部32が測定した電圧の差を算出し、当該差が所定の閾値以下であるか否かを判定する(ステップS104)。当該閾値は、第1の電圧測定部31と第2の電圧測定部32とが測定する電圧の許容誤差に相当する値である。CPU34は、2つの電圧の差が所定の閾値より大きいと判定した場合(ステップS104:NO)、第1の電圧測定部31または第2の伝ある測定部に異常が発生していると判定し、BMUに異常の発生を通知する(ステップS105)。異常の発生の通知は、異常検知動作の一例である。
Next, the
CPU34が、2つの電圧の差が所定の閾値以下であると判定した場合(ステップS104:YES)、またはステップS105で異常検知動作を行った場合、全ての電池セル10の電圧を比較したか否かを判定する(ステップS106)。CPU34は、電圧を比較していない電池セル10が存在すると判定した場合(ステップS106:NO)、電圧の計測対象となる電池セル10を、次の電池セル10に変更させる(ステップS107)。そして、CPU34は、処理をステップS103に戻し、次の電池セル10についての電圧の比較を行う。
他方、CPU34は、全ての電池セル10の電圧を比較したと判定した場合(ステップS106:YES)、電圧測定の正常性確認動作を終了する。
When the
On the other hand, if it is determined that the voltages of all the battery cells 10 have been compared (step S106: YES), the
このように、本実施形態に係るCMU30は、電池セル10の電圧及びバスバー20による電圧降下等の演算に加え、第1の電圧測定部31及び第2の電圧測定部32の異常の有無を判定することができる。
Thus, the
《第4の実施形態》
次に、第4の実施形態について説明する。
第4の実施形態に係る電池モジュール1は、第1の実施形態と電池セル10とCMU30との配線及びCPU34の動作が異なる。
<< Fourth Embodiment >>
Next, a fourth embodiment will be described.
The
図7は、第4の実施形態における電池セル10とCMU30との配線を示す図である。
図7に示すように、第1の電圧測定部31は、8つの入力端子を有し、それぞれ、電池セル10Aの正極、電池セル10Bの正極、電池セル10Cの正極、電池セル10Dの正極、電池セル10Eの正極、電池セル10Fの正極、電池セル10Gの正極、及び電池セル10Gの負極に、バスバー20を介さずに配線により接続されている。つまり、第1の電圧測定部31は、各電池セル10の正極に、バスバー20を介さずに接続される。また、第1の電圧測定部31は、負極側の端に設けられた電池セル10Gの負極に接続される。第1の電圧測定部31は、端部電圧測定部の一例である。
FIG. 7 is a diagram illustrating wiring between the battery cell 10 and the
As shown in FIG. 7, the first
そして、第1の電圧測定部31は、隣接する2つの入力端子の間の電圧を測定する。具体的には、第1の電圧測定部31は、以下に示す電圧V3a〜電圧V3gを測定する。
第1の電圧測定部31は、電池セル10Aの正極と電池セル10Bの正極の間の電圧V3aを測定する。電圧V3aは、バスバー20Aによる電圧降下を含む電池セル10Aの入出力電圧である。また、第1の電圧測定部31は、電池セル10Bの正極と電池セル10Cの正極との間の電圧V3bを測定する。電圧V3bは、バスバー20Bによる電圧降下を含む電池セル10Bの入出力電力である。第1の電圧測定部31は、電池セル10Cの正極と電池セル10Dの正極の間の電圧V3cを測定する。電圧V3cは、バスバー20Cによる電圧降下を含む電池セル10Cの入出力電圧である。また、第1の電圧測定部31は、電池セル10Dの正極と電池セル10Eの正極との間の電圧V3dを測定する。電圧V3dは、バスバー20Dによる電圧降下を含む電池セル10Dの入出力電力である。第1の電圧測定部31は、電池セル10Eの正極と電池セル10Fの正極の間の電圧V3eを測定する。電圧V3eは、バスバー20Eによる電圧降下を含む電池セル10Eの入出力電圧である。また、第1の電圧測定部31は、電池セル10Fの正極と電池セル10Gの正極との間の電圧V3fを測定する。電圧V3fは、バスバー20Fによる電圧降下を含む電池セル10Fの入出力電力である。第1の電圧測定部31は、電池セル10Gの正極と電池セル10Gの負極の間の電圧V3gを測定する。電圧V3gは、バスバー20による電圧降下を含まない電池セル10Gの入出力電圧である。
Then, the first
The first
第2の電圧測定部32は、8つの入力端子を有し、それぞれ、電池セル10Aの正極、電池セル10Aの負極、電池セル10Bの負極、電池セル10Cの負極、電池セル10Dの負極、電池セル10Eの負極、電池セル10Fの負極、及び電池セル10Gの負極に、バスバー20を介さずに接続されている。つまり、第2の電圧測定部32は、各電池セル10の負極に、バスバー20を介さずに接続される。また、第2の電圧測定部32は、正極側の端に設けられた電池セル10Aの正極に接続される。第1の電圧測定部31は、端部電圧測定部の一例である。
The second
そして、第2の電圧測定部32は、隣接する2つの入力端子の間の電圧を測定する。具体的には、第2の電圧測定部32は、以下に示す電圧V4a〜電圧V4gを測定する。
第2の電圧測定部32は、電池セル10Aの正極と電池セル10Aの負極の間の電圧V4aを測定する。電圧V4aは、バスバー20による電圧降下を含まない電池セル10Aの入出力電圧である。
第2の電圧測定部32は、電池セル10Aの負極と電池セル10Bの負極の間の電圧V4bを測定する。電圧V4bは、バスバー20Aによる電圧降下を含む電池セル10Bの入出力電圧である。また、第2の電圧測定部32は、電池セル10Bの負極と電池セル10Cの負極との間の電圧V4cを測定する。電圧V4cは、バスバー20Bによる電圧降下を含む電池セル10Cの入出力電力である。第2の電圧測定部32は、電池セル10Cの負極と電池セル10Dの負極の間の電圧V4dを測定する。電圧V4dは、バスバー20Cによる電圧降下を含む電池セル10Dの入出力電圧である。また、第2の電圧測定部32は、電池セル10Dの負極と電池セル10Eの負極との間の電圧V4eを測定する。電圧V4eは、バスバー20Dによる電圧降下を含む電池セル10Eの入出力電力である。第2の電圧測定部32は、電池セル10Eの負極と電池セル10Fの負極の間の電圧V4fを測定する。電圧V4fは、バスバー20Eによる電圧降下を含む電池セル10Fの入出力電圧である。また、第2の電圧測定部32は、電池セル10Fの負極と電池セル10Gの負極との間の電圧V4gを測定する。電圧V4gは、バスバー20Fによる電圧降下を含む電池セル10Gの入出力電力である。
Then, the second
The second
The second
次に、本実施形態に係るCMU30によるセル電池の監視動作について説明する。
図8は、第4の実施形態に係るCMU30の動作を示す第1のフローチャートである。図9は、第4の実施形態に係るCMU30の動作を示す第2のフローチャートである。
CMU30がセル電池の監視動作を開始すると、第1の電圧測定部31は、電池セル10Aの正極と電池セル10Bの正極の間の電圧V3aを測定する。また、第2の電圧測定部32は、電池セル10Aの正極と電池セル10Aの負極の間の電圧V4aを測定する(ステップS201)。またこのとき、電流測定部33は、電池セル10に流れる電流を測定する(ステップS202)。第1の電圧測定部31及び第2の電圧測定部32並びに電流測定部33は、測定した電圧の値V3a及びV4a並びに電流の値Iを、CPU34に出力する。
Next, the cell battery monitoring operation by the
FIG. 8 is a first flowchart showing the operation of the
When the
CPU34は、第2の電圧測定部32が測定した電圧V4aを、電池セル10Aの入出力電圧として特定する(ステップS203)。次に、CPU34は、第1の電圧測定部31が測定した電圧V3aから電圧V4aを減算することで、バスバー20Aによる電圧降下を特定する(ステップS204)。次に、CPU34は、バスバー20Aによる電圧降下を、電流測定部33が測定した電流の値で除算することで、バスバー20Aと電池セル10Aとの接触抵抗Raを特定する(ステップS205)。
The
次に、CPU34は、第1の電圧測定部31及び第2の電圧測定部32に、電圧の計測対象となる電池セル10を、次の電池セル10に変更させるための信号を出力する(ステップS206)。これにより、第1の電圧測定部31及び第2の電圧測定部32は、電圧の計測対象を次の電池セル10に切り替え、当該電池セル10の電圧を測定する(ステップS207)。具体的には、第1の電圧測定部31は、前回電圧V3aを測定した場合、電圧V3bを測定する。同様に、第2の電圧測定部32は、前回電圧V4aを測定した場合、電圧V4bを測定する。またこのとき、電流測定部33は、電池セル10に流れる電流を測定する(ステップS208)。第1の電圧測定部31及び第2の電圧測定部32並びに電流測定部33は、測定した電圧の値及び電流の値Iを、CPU34に出力する。
Next, the
CPU34は、第2の電圧測定部32が測定した電圧から、前回特定したバスバー20の電圧降下を減算することで、計測対象の電池セル10の入出力電圧を特定する(ステップS209)。次に、CPU34は、第1の電圧測定部31が測定した電圧から、ステップS209で特定した入出力電圧を減算することで、計測対象の電池セル10の負極側に接続されたバスバー20による電圧降下を特定する(ステップS210)。次に、CPU34は、特定した電圧降下を、ステップS8で電流測定部33が測定した電流の値で除算することで、計測対象の電池セル10と当該電池セル10の負極側に接続されたバスバー20との接触抵抗を特定する(ステップS211)。
The
次に、CPU34は、電池セル10F及びバスバー20Eまでの電圧を特定したか否かを判定する(ステップS212)。CPU34は、電池セル10F及びバスバー20Eまでの電池セル10及びバスバー20のうち、電圧を特定していないものが存在すると判定した場合(ステップS212:NO)、ステップS206に戻り、電圧の計測対象となる電池セル10を、次の電池セル10に変更させる。
Next, the
他方、CPU34は、電池セル10F及びバスバー20Fまでの電圧を特定したと判定した場合(ステップS212:YES)、第1の電圧測定部31は、電池セル10Gの正極と電池セル10Gの負極の間の電圧V3gを測定する。また、第2の電圧測定部32は、電池セル10Fの負極と電池セル10Gの負極の間の電圧V4gを測定する(ステップS213)。またこのとき、電流測定部33は、電池セル10に流れる電流を測定する(ステップS214)。第1の電圧測定部31及び第2の電圧測定部32並びに電流測定部33は、測定した電圧の値V3g及びV4g並びに電流の値Iを、CPU34に出力する。
On the other hand, when it determines with CPU34 having specified the voltage to the
CPU34は、第2の電圧測定部32が測定した電圧V3gを、電池セル10Gの入出力電圧として特定する(ステップS215)。次に、CPU34は、第1の電圧測定部31が測定した電圧V4gから電圧V3gを減算することで、バスバー20Fによる電圧降下を再度特定する(ステップS216)。次に、CPU34は、バスバー20Fによる電圧降下を、電流測定部33が測定した電流の値で除算することで、バスバー20Fと電池セル10Gとの接触抵抗Rfを再度特定する(ステップS217)。
The
次に、CPU34は、電池セル10の電圧及びバスバー20の接触抵抗を、インタフェース37を介してBMUに出力する。次に、CPU34は、ステップS205及びステップS211で特定した接触抵抗の中に、所定の閾値を超えるものがあるか否かを判定する(ステップS218)。CPU34は、閾値を超える接触抵抗があると判定した場合(ステップS218:YES)、電池セル10とバスバー20との接続に異常が発生していると判定し、BMUに異常の発生を通知する(ステップS219)。異常の発生の通知は、異常検知動作の一例であり、他の実施形態では、CPU34は、例えば全ての電池セル10の出力を停止させるなどの異常検知動作を実行しても良い。
Next, the
CPU34は、閾値を超える接触抵抗がないと判定した場合(ステップS218:NO)、またはステップS215で異常検知動作を実行した場合、当該タイミングにおける監視処理を終了する。CMU30は、所定の時間が経過した後に、自律的に再度当該監視処理を実行しても良いし、BMUからの指示に従って再度当該監視処理を実行しても良い。
When the
このように、本実施形態に係るCMU30は、第1の実施形態と同様に、電池セル10が取り得る電圧の範囲内において正確に電圧を測定する電圧測定部を用いて、電池セル10の電圧及びバスバー20による電圧降下等を正確に演算することができる。また、本実施形態に係るCMU30は、特定した電圧降下に基づいて、電池セル10とバスバー20との接触異常の有無を判定することができる。
特に、第1の電圧測定部31と第2の電圧測定部32が同期してそれぞれ同時刻に電圧の計測を行うことで、バスバー20による電圧降下を、電流Iの変動の有無に関わらず精度よく特定することができる。
As described above, the
In particular, the first
以上、図面を参照して一実施形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、様々な設計変更等をすることが可能である。
例えば、上述した実施形態では、第1の電圧測定部31と第2の電圧測定部32の2つのマルチプレクサを用いて電圧の測定を行う場合について説明したが、これに限られない。例えば、各電圧に対応する電圧計をそれぞれ設けて電圧の測定を行っても良い。また例えば、第1の電圧測定部31と第2の電圧測定部32の両方の機能を有する1つのマルチプレクサを用いて電圧の測定を行っても良い。他方、上述した実施形態のように、2つのマルチプレクサを用いることで、CMU30は、入力端子の切り替えが容易で、かつ電池セル10の個数+1の入力端子を有する旧来のマルチプレクサを活用することができるという効果を得ることができる。
As described above, the embodiment has been described in detail with reference to the drawings. However, the specific configuration is not limited to that described above, and various design changes and the like can be made.
For example, in the above-described embodiment, the case where the voltage is measured using the two multiplexers of the first
また、上述した実施形態では、電池モジュール1が電池セル10を7個備える場合について説明したが、これに限られない。他の実施形態において、電池セル10の数は、8個以上であっても、6個以下であっても良い。
図10は、電池モジュール1が電池セル10を4個備える場合における電池セル10とCMU30との配線を示す図である。例えば、図9に示すように、電池セル10の数が4個など偶数であっても良い。なお、電池セル10の数が偶数である場合、第1の電圧測定部31は、負極側の端に設けられた電池セル10の負極に接続される。
Moreover, although embodiment mentioned above demonstrated the case where the
FIG. 10 is a diagram illustrating wiring between the battery cell 10 and the
また、上述した実施形態では、CMU30のCPU34がバスバー20の電圧降下及び抵抗値を算出する場合について説明したが、これに限られない。例えば、CMU30から各電圧の情報を取得したBMUやその上位制御装置が当該計算を行っても良い。
Moreover, although embodiment mentioned above demonstrated the case where CPU34 of CMU30 calculated the voltage drop and resistance value of the bus-bar 20, it is not restricted to this. For example, a BMU that has acquired information on each voltage from the
つまり、上述した実施形態によれば、第1の電圧測定部31と第2の電圧測定部32は、電池セル10の正極か負極の少なくとも一方に接続されたバスバー20による電圧降下を含む電池セル10の電圧と、当該電圧降下を含まない電池セル10の電圧を測定する。
これにより、CMU30は、電池セル10が取り得る電圧の範囲内において正確に電圧を測定する電圧測定部を用いて正確に電圧を計測することができる。さらに、第1の電圧測定部31が測定した電圧と第2の電圧測定部32が測定した電圧との電圧差に基づいてバスバー20による電圧降下を特定することができるため、CMU30は、電池セル10の電圧やパワーラインによる電圧降下の演算の用に供する正確な情報を提供することができる。
In other words, according to the above-described embodiment, the first
Thereby, CMU30 can measure a voltage correctly using the voltage measurement part which measures a voltage correctly within the range of the voltage which the battery cell 10 can take. Furthermore, since the voltage drop due to the bus bar 20 can be specified based on the voltage difference between the voltage measured by the first
なお、少なくとも1つの実施形態において、補助記憶装置36は、一時的でない有形の媒体の一例である。一時的でない有形の媒体の他の例としては、インタフェース37を介して接続される半導体メモリ等が挙げられる。また、このプログラムがBMU等から通信回線によってCMU30に配信される場合、配信を受けたCMU30が当該プログラムを主記憶装置35に展開し、上記処理を実行しても良い。
In at least one embodiment, the
また、当該プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、当該プログラムは、前述した機能を補助記憶装置36に既に記憶されている他のプログラムとの組み合わせで実現するもの、いわゆる差分ファイル(差分プログラム)であっても良い。
The program may be for realizing a part of the functions described above. Further, the program may be a so-called difference file (difference program) that realizes the above-described function in combination with another program already stored in the
1…電池モジュール 2…筐体 3…外部出力端子 10…電池セル 20…バスバー 30…CMU 31…第1の電圧測定部 32…第2の電圧測定部 33…電流測定部 34…CPU 35…主記憶装置 36…補助記憶装置 37…インタフェース
DESCRIPTION OF
Claims (20)
前記各電池ごとに、前記パワーラインによる電圧降下を含まない電圧と、前記パワーラインによる電圧降下を含む電圧とを測定する電圧測定部を備える、電池監視回路。 A battery monitoring circuit for monitoring a plurality of batteries connected in series via a power line,
A battery monitoring circuit comprising a voltage measuring unit that measures a voltage not including a voltage drop due to the power line and a voltage including a voltage drop due to the power line for each battery.
を備える請求項1に記載の電池監視回路。 Based on the voltage difference between the voltage of the battery not including the voltage drop due to the power line and the voltage of the battery including the voltage drop due to the power line measured by the voltage measurement unit, the battery was connected to the battery The battery monitoring circuit according to claim 1, further comprising a voltage drop specifying unit that specifies a physical quantity related to a voltage drop by the power line.
請求項2に記載の電池監視回路。 The previous voltage measurement unit measures, for each battery, a voltage that does not include a voltage drop due to the power line and a voltage that includes a voltage drop due to the power line connected to at least one electrode terminal of the battery. The battery monitoring circuit according to 2.
請求項3に記載の電池監視回路。 The voltage drop specifying unit specifies a contact resistance between the electrode terminal and the power line, which is a physical quantity related to a voltage drop by the power line, by dividing the voltage difference by a current flowing through the battery. The battery monitoring circuit described in 1.
前記電圧降下特定部は、前記電流測定部が測定した電流を用いて前記電極端子と前記パワーラインとの接触抵抗を特定する
請求項4に記載の電池監視回路。 A current measuring unit for measuring a current flowing through the battery using a resistance value given in advance as a contact resistance between the electrode terminal and the power line;
The battery monitoring circuit according to claim 4, wherein the voltage drop specifying unit specifies a contact resistance between the electrode terminal and the power line using the current measured by the current measuring unit.
前記電圧降下特定部は、前記電流測定部が測定した電流を用いて前記電極端子と前記パワーラインとの接触抵抗を特定する
請求項4に記載の電池監視回路。 A current measuring unit that measures the current flowing through the battery using the voltage characteristics of each battery;
The battery monitoring circuit according to claim 4, wherein the voltage drop specifying unit specifies a contact resistance between the electrode terminal and the power line using the current measured by the current measuring unit.
を備える請求項3から請求項6の何れか1項に記載の電池監視回路。 A contact abnormality determining unit that determines that there is an abnormality in contact between the battery and the power line when an absolute value of a physical quantity related to a voltage drop specified by the voltage drop specifying unit exceeds a predetermined threshold. The battery monitoring circuit according to any one of claims 3 to 6.
を備える請求項7に記載の電池監視回路。 The battery monitoring circuit according to claim 7, further comprising: a contact abnormality processing unit that performs a predetermined abnormality detection operation when the contact abnormality determination unit determines that there is an abnormality in contact between the battery and the power line. .
を備える請求項1から請求項8の何れか1項に記載の電池監視回路。 The battery monitoring circuit according to any one of claims 1 to 8, further comprising: an end voltage measuring unit that measures a voltage of the battery provided at the series end.
請求項9に記載の電池監視回路。 The said end voltage measurement part measures the voltage of the said battery including the voltage drop by the contact resistance of the said external output terminal via the external output terminal connected to the battery provided in the said series end. The battery monitoring circuit described in 1.
を備える請求項10に記載の電池監視回路。 The voltage difference between the voltage of the battery provided at the series end measured by the voltage measurement unit and the voltage of the battery including the voltage drop due to the contact resistance of the external output terminal measured by the end voltage measurement unit. The battery monitoring circuit according to claim 10, further comprising: a contact resistance specifying unit that specifies a physical quantity related to a voltage drop due to the contact resistance of the external output terminal.
請求項3に記載の電池監視回路。 The voltage drop specifying unit multiplies the voltage difference by a current flowing through the battery to calculate power consumption in the electrode terminal and the power line, which is a physical quantity related to a voltage drop by the power line, and to calculate a heat generation amount. The battery monitoring circuit according to claim 3 to be specified.
前記電圧降下特定部は、前記電流測定部が測定した電流を用いて前記電極端子と前記パワーラインでの消費電力を演算し発熱量を特定する
請求項12に記載の電池監視回路。 A current measuring unit for measuring a current flowing through the battery using a resistance value given in advance as a contact resistance between the electrode terminal and the power line;
The battery monitoring circuit according to claim 12, wherein the voltage drop specifying unit specifies a heat generation amount by calculating power consumption in the electrode terminal and the power line using the current measured by the current measuring unit.
前記電圧降下特定部は、前記電流測定部が測定した電流を用いて前記電極端子と前記パワーラインでの消費電力を演算し発熱量を特定する
請求項12に記載の電池監視回路。 A current measuring unit that measures the current flowing through the battery using the voltage characteristics of each battery;
The battery monitoring circuit according to claim 12, wherein the voltage drop specifying unit specifies a heat generation amount by calculating power consumption in the electrode terminal and the power line using the current measured by the current measuring unit.
前記第1の電圧測定部は、直列接続の一端に位置する電池から数えて奇数個目に接続された各電池ごとに、前記パワーラインによる電圧降下を含まない電圧と、前記一端に位置する電池から数えて偶数個目に接続された各電池ごとに、当該電池の少なくとも1つの電極端子に接続された前記パワーラインによる電圧降下を含む電圧とを測定し、
前記第2の電圧測定部は、前記一端に位置する電池から数えて偶数個目に接続された各電池ごとに、前記パワーラインによる電圧降下を含まない電圧と、前記一端に位置する電池からから数えて奇数個目に接続された各電池ごとに、当該電池の少なくとも1つの電極端子に接続された前記パワーラインによる電圧降下を含む電圧とを測定する
請求項1から請求項14の何れか1項に記載の電池監視回路。 The voltage measurement unit includes a first voltage measurement unit and a second voltage measurement unit,
The first voltage measuring unit includes a voltage not including a voltage drop due to the power line and a battery positioned at the one end for each battery connected to an odd number of batteries counted from the battery positioned at one end of the series connection. For each of the batteries connected to the even number, the voltage including a voltage drop due to the power line connected to at least one electrode terminal of the battery is measured.
The second voltage measuring unit includes a voltage not including a voltage drop due to the power line and a battery positioned at the one end for each battery connected to an even number of cells counted from the battery positioned at the one end. The voltage including a voltage drop by the power line connected to at least one electrode terminal of the battery is measured for each battery connected to the odd number. The battery monitoring circuit according to item.
前記第1の電圧測定部は、前記電池のうち、各電池の正極端子に接続された配線を介して、当該電池の負極側に接続されたパワーラインによる電圧降下を含む、各電池の電圧を測定し、
前記第2の電圧測定部は、前記電池のうち、各電池の負極端子に接続された配線を介して、当該電池の正極側に接続されたパワーラインによる電圧降下を含む、各電池の電圧を測定する、
請求項1から請求項14の何れか1項に記載の電池監視回路。 The voltage measurement unit includes a first voltage measurement unit and a second voltage measurement unit,
The first voltage measurement unit is configured to measure a voltage of each battery including a voltage drop caused by a power line connected to a negative electrode side of the battery via a wiring connected to a positive electrode terminal of the battery. Measure and
The second voltage measurement unit is configured to measure a voltage of each battery including a voltage drop caused by a power line connected to a positive electrode side of the battery via a wiring connected to a negative electrode terminal of the battery. taking measurement,
The battery monitoring circuit according to any one of claims 1 to 14.
を備える請求項15または請求項16に記載の電池監視回路。 A voltage difference between the battery voltage measured by the first voltage measurement unit and the battery voltage measured by the second voltage measurement unit when a current flowing through the battery is equal to or less than a predetermined threshold value. The battery monitoring circuit according to claim 15 or 16, further comprising a measurement abnormality determining unit that determines that there is an abnormality in the first voltage measuring unit or the second voltage measuring unit when a predetermined threshold is exceeded. .
を備える請求項17に記載の電池監視回路。 18. A measurement abnormality processing unit that executes a predetermined abnormality detection operation when the measurement abnormality determination unit determines that there is an abnormality in the first voltage measurement unit or the second voltage measurement unit. The battery monitoring circuit described in 1.
請求項1から請求項18の何れか1項に記載の電池監視回路と
を備える電池モジュール。 A plurality of batteries connected in series via a power line;
A battery module comprising: the battery monitoring circuit according to any one of claims 1 to 18.
前記電池の正極か負極の少なくとも一方に接続されたパワーラインによる電圧降下を含む前記電池の電圧を測定する第1の電圧測定部と、
前記第1の電圧測定部が測定した電圧に含まれる電圧降下を含まない前記電池の電圧を測定する第2の電圧測定部と、
前記第1の電圧測定部が測定した電圧と前記第2の電圧測定部が測定した電圧との電圧差に基づいて、前記パワーラインによる電圧降下を特定する電圧降下特定部
を備える電池監視回路。 A battery monitoring circuit for monitoring a plurality of batteries connected in series via a power line,
A first voltage measuring unit for measuring a voltage of the battery including a voltage drop caused by a power line connected to at least one of the positive electrode and the negative electrode of the battery;
A second voltage measuring unit for measuring the voltage of the battery not including a voltage drop included in the voltage measured by the first voltage measuring unit;
A battery monitoring circuit comprising: a voltage drop specifying unit that specifies a voltage drop caused by the power line based on a voltage difference between the voltage measured by the first voltage measuring unit and the voltage measured by the second voltage measuring unit.
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US10884063B2 (en) | 2016-11-02 | 2021-01-05 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Battery management system |
US10901047B2 (en) | 2018-01-29 | 2021-01-26 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Electric storage system and detection method of looseness in fastening part of electric storage system |
WO2022186373A1 (en) * | 2021-03-05 | 2022-09-09 | ヌヴォトンテクノロジージャパン株式会社 | Voltage measurement device |
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