JP2017219444A - Gain adjustment device, battery monitoring system and gain adjustment method - Google Patents

Gain adjustment device, battery monitoring system and gain adjustment method Download PDF

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JP2017219444A JP2016114556A JP2016114556A JP2017219444A JP 2017219444 A JP2017219444 A JP 2017219444A JP 2016114556 A JP2016114556 A JP 2016114556A JP 2016114556 A JP2016114556 A JP 2016114556A JP 2017219444 A JP2017219444 A JP 2017219444A
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加藤 直行
Naoyuki Kato
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a gain adjustment device capable of accurately measuring current, a battery monitoring system and a gain adjustment method.SOLUTION: A gain adjustment device includes: an amplification unit configured to amplify an output value of a sensor, which outputs an output value according to an input value to be measured; a gain adjustment unit configured to adjust gain of the amplification unit to switch to any measurement range among a plurality of different measurement ranges; an AD conversion unit having predetermined resolution, and configured to convert the output value amplified by the amplification unit into a digital value; and an acquisition unit configured to acquire a signal for estimating occurrence of an event that the input value of the sensor is equal to or more than a predetermined value. The gain adjustment unit is configured to adjust the gain of the amplification unit based on the signal acquired by the acquisition unit.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、ゲイン調整装置、該ゲイン調整装置を備える電池監視システム及びゲイン調整方法に関する。   The present invention relates to a gain adjusting device, a battery monitoring system including the gain adjusting device, and a gain adjusting method.

近年、HEV(Hybrid Electric Vehicle:ハイブリッド自動車)及びEV(Electric Vehicle:電気自動車)等の車両が普及しつつある。HEV及びEVは二次電池を搭載している。このような車両では、走行に伴って、二次電池の充電と放電の切り替えが繰り返される。そして、内部抵抗又は充電率(SOC)などの二次電池の状態を監視するためには、二次電池に流れる電流を精度よく測定する必要がある。   In recent years, vehicles such as HEV (Hybrid Electric Vehicle) and EV (Electric Vehicle) are becoming widespread. HEV and EV are equipped with secondary batteries. In such a vehicle, charging and discharging of the secondary battery are repeatedly switched as the vehicle travels. In order to monitor the state of the secondary battery such as the internal resistance or the charging rate (SOC), it is necessary to accurately measure the current flowing through the secondary battery.

二次電池の電流を測定する方法として、例えば、二次電池に流れる電流のレンジを、0Aを中心とするその近傍の領域である電流積算レンジと、その他の領域である大電流レンジとに二分割し、電流積算レンジの出力感度を大電流レンジの出力感度よりも高くなるように電流センサの出力感度を切り替える電流測定方法が開示されている(特許文献1参照)。   As a method of measuring the current of the secondary battery, for example, the range of the current flowing through the secondary battery is divided into a current integration range which is a region around 0A and a large current range which is another region. A current measurement method is disclosed in which the output sensitivity of the current sensor is switched so that the output sensitivity of the current integration range is higher than the output sensitivity of the large current range (see Patent Document 1).

特開2007−327823号公報JP 2007-327823 A

しかし、特許文献1に開示された方法にあっては、電流のレンジを分割したレンジ毎の出力感度を各別に設定するものであり、電流センサで測定される電流は比較的定常状態であることを前提としている。このため、電流が急峻に変化するような場合には、出力感度の切替が追従できず、電流を精度よく測定することができないおそれがある。   However, in the method disclosed in Patent Document 1, the output sensitivity for each range obtained by dividing the current range is set separately, and the current measured by the current sensor is relatively steady. Is assumed. For this reason, when the current changes sharply, the switching of the output sensitivity cannot follow, and the current may not be measured accurately.

本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであり、電流を精度よく測定することができるゲイン調整装置、該ゲイン調整装置を備える電池監視システム及びゲイン調整方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and it is an object of the present invention to provide a gain adjustment device capable of accurately measuring a current, a battery monitoring system including the gain adjustment device, and a gain adjustment method. .

本発明の実施の形態に係るゲイン調整装置は、測定する入力値に応じた出力値を出力するセンサの該出力値を増幅する増幅部と、該増幅部のゲインの小大を調整して、範囲が大小異なる複数の測定レンジのうち大小の測定レンジに切り替えるゲイン調整部と、所定の分解能を有し、前記増幅部で増幅された出力値をデジタル値に変換するAD変換部と、前記センサの入力値が所定値以上となる事象の発生を推定する信号を取得する取得部とを備え、前記ゲイン調整部は、前記取得部で取得した信号に基づいて前記増幅部のゲインを調整する。   The gain adjustment device according to the embodiment of the present invention adjusts the gain of the amplification unit that amplifies the output value of the sensor that outputs the output value according to the input value to be measured, A gain adjusting unit that switches to a large or small measuring range among a plurality of measuring ranges having different ranges; an AD converting unit that has a predetermined resolution and converts an output value amplified by the amplifying unit into a digital value; and the sensor The gain adjustment unit adjusts the gain of the amplification unit based on the signal acquired by the acquisition unit.

本発明の実施の形態に係る電池監視システムは、前述の実施の形態に係るゲイン調整装置と、二次電池の電流を測定するセンサとを備える。   The battery monitoring system according to the embodiment of the present invention includes the gain adjusting device according to the above-described embodiment and a sensor that measures the current of the secondary battery.

本発明の実施の形態に係るゲイン調整方法は、ゲイン調整装置が行うゲイン調整方法であって、測定する入力値に応じた出力値を出力するセンサの該出力値を増幅部が増幅し、該増幅部のゲインの小大をゲイン調整部が調整して、範囲が大小異なる複数の測定レンジのうち大小の測定レンジに切り替え、前記増幅部で増幅された出力値を所定の分解能を有するAD変換部がデジタル値に変換し、前記センサの入力値が所定値以上となる事象の発生を推定する信号を取得部が取得し、前記ゲイン調整部は、取得された前記信号に基づいて前記増幅部のゲインを調整する。   A gain adjustment method according to an embodiment of the present invention is a gain adjustment method performed by a gain adjustment device, and an amplification unit amplifies the output value of a sensor that outputs an output value corresponding to an input value to be measured, The gain adjustment unit adjusts the gain of the amplifying unit to switch to a large or small measuring range among a plurality of measuring ranges having different ranges, and AD conversion having a predetermined resolution for the output value amplified by the amplifying unit The acquisition unit acquires a signal that is converted into a digital value and estimates the occurrence of an event in which the input value of the sensor is greater than or equal to a predetermined value, and the gain adjustment unit is based on the acquired signal Adjust the gain.

本発明によれば、電流を精度よく測定することができる。   According to the present invention, current can be measured with high accuracy.

本実施の形態のゲイン調整装置としての電池監視装置を搭載した車両の要部の構成の一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows an example of a structure of the principal part of the vehicle carrying the battery monitoring apparatus as a gain adjustment apparatus of this Embodiment. 本実施の形態の電池監視装置によるゲイン調整に基づく電流センサで測定する測定レンジと感度との関係の一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of the relationship between the measurement range and sensitivity which are measured with the current sensor based on the gain adjustment by the battery monitoring apparatus of this Embodiment. 本実施の形態の電池監視装置による測定レンジの切替方法の一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of the switching method of the measurement range by the battery monitoring apparatus of this Embodiment. 本実施の形態の電池監視装置によるゲイン調整に基づく測定レンジの切替の第1例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the 1st example of switching of the measurement range based on gain adjustment by the battery monitoring apparatus of this Embodiment. 本実施の形態の電池監視装置によるゲイン調整に基づく測定レンジの切替の第2例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the 2nd example of switching of the measurement range based on the gain adjustment by the battery monitoring apparatus of this Embodiment. 本実施の形態の電池監視装置によるゲイン調整に基づく測定レンジの切替の第3例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the 3rd example of switching of the measurement range based on gain adjustment by the battery monitoring apparatus of this Embodiment. 本実施の形態の電池監視装置の処理手順の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the process sequence of the battery monitoring apparatus of this Embodiment.

[本願発明の実施形態の説明]
本発明の実施の形態に係るゲイン調整装置は、測定する入力値に応じた出力値を出力するセンサの該出力値を増幅する増幅部と、該増幅部のゲインの小大を調整して、範囲が大小異なる複数の測定レンジのうち大小の測定レンジに切り替えるゲイン調整部と、所定の分解能を有し、前記増幅部で増幅された出力値をデジタル値に変換するAD変換部と、前記センサの入力値が所定値以上となる事象の発生を推定する信号を取得する取得部とを備え、前記ゲイン調整部は、前記取得部で取得した信号に基づいて前記増幅部のゲインを調整する。
[Description of Embodiment of Present Invention]
The gain adjustment device according to the embodiment of the present invention adjusts the gain of the amplification unit that amplifies the output value of the sensor that outputs the output value according to the input value to be measured, A gain adjusting unit that switches to a large or small measuring range among a plurality of measuring ranges having different ranges; an AD converting unit that has a predetermined resolution and converts an output value amplified by the amplifying unit into a digital value; and the sensor The gain adjustment unit adjusts the gain of the amplification unit based on the signal acquired by the acquisition unit.

本発明の実施の形態に係る電池監視システムは、前述の実施の形態に係るゲイン調整装置と、二次電池の電流を測定するセンサとを備える。   The battery monitoring system according to the embodiment of the present invention includes the gain adjusting device according to the above-described embodiment and a sensor that measures the current of the secondary battery.

本発明の実施の形態に係るゲイン調整方法は、ゲイン調整装置が行うゲイン調整方法であって、測定する入力値に応じた出力値を出力するセンサの該出力値を増幅部が増幅し、該増幅部のゲインの小大をゲイン調整部が調整して、範囲が大小異なる複数の測定レンジのうち大小の測定レンジに切り替え、前記増幅部で増幅された出力値を所定の分解能を有するAD変換部がデジタル値に変換し、前記センサの入力値が所定値以上となる事象の発生を推定する信号を取得部が取得し、前記ゲイン調整部は、取得された前記信号に基づいて前記増幅部のゲインを調整する。   A gain adjustment method according to an embodiment of the present invention is a gain adjustment method performed by a gain adjustment device, and an amplification unit amplifies the output value of a sensor that outputs an output value corresponding to an input value to be measured, The gain adjustment unit adjusts the gain of the amplifying unit to switch to a large or small measuring range among a plurality of measuring ranges having different ranges, and AD conversion having a predetermined resolution for the output value amplified by the amplifying unit The acquisition unit acquires a signal that is converted into a digital value and estimates the occurrence of an event in which the input value of the sensor is greater than or equal to a predetermined value, and the gain adjustment unit is based on the acquired signal Adjust the gain.

増幅部は、測定する入力値に応じてセンサが出力する出力値を増幅する。センサは、例えば、電流センサであり、電流(入力値)を電圧(出力値)に変換して出力する。ゲイン調整部は、増幅部のゲインの小大を調整して、範囲が大小異なる複数の測定レンジのうち大小の測定レンジに切り替える。センサでバッテリの充放電電流を測定するとする。範囲が大小異なる複数の測定レンジは、例えば、放電時の測定レンジを、例えば、0A〜200A、0A〜400A、0A〜800A、0A〜1600Aの如く範囲の大小が異なる4つの測定レンジを設けることができる。なお、バッテリの充電電流は、所定の充電制御が行われるので、充電時の測定レンジは、例えば、0A〜200Aとすることができる。   The amplifying unit amplifies the output value output from the sensor according to the input value to be measured. The sensor is, for example, a current sensor, which converts a current (input value) into a voltage (output value) and outputs it. The gain adjusting unit adjusts the magnitude of the gain of the amplifying unit to switch to a larger or smaller measurement range among a plurality of measurement ranges having different ranges. Assume that the sensor measures the charge / discharge current of the battery. A plurality of measurement ranges having different ranges are provided, for example, as four measurement ranges having different ranges such as 0A to 200A, 0A to 400A, 0A to 800A, and 0A to 1600A. Can do. In addition, since predetermined charging control is performed for the charging current of the battery, the measurement range at the time of charging can be set to, for example, 0A to 200A.

AD変換部は、所定の分解能(例えば、12ビット、16ビットなど)を有し、増幅部で増幅された出力値をデジタル値に変換する。   The AD conversion unit has a predetermined resolution (for example, 12 bits, 16 bits, etc.), and converts the output value amplified by the amplification unit into a digital value.

例えば、センサの測定レンジが小さい場合(例えば、0A〜200A)、増幅部が、センサが出力する出力値を増幅して所定値(例えば、0V〜5V)をAD変換部へ出力する。この場合、ゲイン調整部は、増幅部のゲインが、200Aに相当する電圧を5Vに増幅するに足るゲイン(ゲインは大きい)となるように調整する。AD変換部が、例えば、入力を2000段階に分解することができるとすると、AD変換部の出力は、200Aを2000段階に分解するので、測定の感度は100mAとなる。また、センサの測定レンジが大きい場合(例えば、0A〜1600A)、増幅部が、センサが出力する出力値を増幅して所定値(例えば、0V〜5V)をAD変換部へ出力する。この場合、ゲイン調整部は、増幅部のゲインが、1600Aに相当する電圧を5Vに増幅するに足るゲイン(ゲインは小さい)となるように調整する。AD変換部が、例えば、入力を2000段階に分解することができるとすると、AD変換部の出力は、1600Aを2000段階に分解するので、測定の感度は800mAとなる。   For example, when the measurement range of the sensor is small (for example, 0A to 200A), the amplification unit amplifies the output value output from the sensor and outputs a predetermined value (for example, 0V to 5V) to the AD conversion unit. In this case, the gain adjusting unit adjusts the gain of the amplifying unit to a gain sufficient to amplify the voltage corresponding to 200 A to 5 V (the gain is large). If the AD conversion unit can decompose the input into 2000 steps, for example, the output of the AD conversion unit decomposes 200 A into 2000 steps, so the measurement sensitivity is 100 mA. When the measurement range of the sensor is large (for example, 0A to 1600A), the amplification unit amplifies the output value output from the sensor and outputs a predetermined value (for example, 0V to 5V) to the AD conversion unit. In this case, the gain adjusting unit adjusts the gain of the amplifying unit to a gain sufficient to amplify the voltage corresponding to 1600 A to 5 V (the gain is small). If the AD conversion unit can decompose the input into 2000 steps, for example, the output of the AD conversion unit decomposes 1600A into 2000 steps, so that the measurement sensitivity is 800 mA.

すなわち、センサの測定レンジが小さい場合には、ゲインを大きくすることにより、測定の感度が高くなる。また、センサの測定レンジが大きい場合には、ゲインを小さくすることにより、測定の感度が低くなる。   That is, when the measurement range of the sensor is small, the sensitivity of measurement is increased by increasing the gain. In addition, when the measurement range of the sensor is large, the sensitivity of measurement is lowered by reducing the gain.

取得部は、センサの入力値が所定値以上となる事象の発生を推定する信号を取得する。ゲイン調整装置を車載用として使用する場合、所定値以上となる事象とは、例えば、エンジンをスタート(コールドスタート、リスタートなど)させるような場合のバッテリの放電電流が急激に増加するような事象とすることができる。事象の発生を推定する信号の取得とは、例えば、イグニッション情報の取得、バッテリの電流値の推移から車両が停止中と考えられる場合に所定の停止時間が経過したタイミングの取得、アイドリングストップ状態が所定時間経過したタイミングの取得などとすることができる。   An acquisition part acquires the signal which estimates generation | occurrence | production of the event in which the input value of a sensor becomes more than predetermined value. When the gain adjustment device is used for in-vehicle use, an event that exceeds a predetermined value is, for example, an event in which the battery discharge current suddenly increases when the engine is started (cold start, restart, etc.) It can be. The acquisition of a signal for estimating the occurrence of an event includes, for example, acquisition of ignition information, acquisition of timing when a predetermined stop time has elapsed when the vehicle is considered to be stopped from the transition of the battery current value, and the idling stop state is It is possible to acquire the timing when a predetermined time has passed.

ゲイン調整部は、取得部で取得した信号に基づいて、増幅部のゲインを調整する。例えば、センサの測定レンジが最大レンジとなるように、ゲインを小さくする。上述の構成により、コールドスタート、リスタートなどの突発的に電流が変化する状態を事前に想定して、センサの測定レンジを大きくすることができるので、急激に変化する電流に適切に追従するようにゲインを調整して、電流が測定できなくなる事態を防止して電流を精度よく測定することができる。   The gain adjustment unit adjusts the gain of the amplification unit based on the signal acquired by the acquisition unit. For example, the gain is decreased so that the measurement range of the sensor becomes the maximum range. With the above configuration, it is possible to increase the sensor's measurement range by assuming a sudden current change such as a cold start or restart in advance, so that it can properly follow a rapidly changing current. By adjusting the gain, the current can be measured with high accuracy by preventing the situation where the current cannot be measured.

本発明の実施の形態に係るゲイン調整装置は、前記ゲイン調整部は、前記信号を取得した場合、前記増幅部のゲインを小さくして前記センサの測定レンジを最大レンジに切り替える。   In the gain adjustment device according to the embodiment of the present invention, when the gain adjustment unit acquires the signal, the gain adjustment unit reduces the gain of the amplification unit and switches the measurement range of the sensor to the maximum range.

ゲイン調整部は、信号を取得した場合、増幅部のゲインを小さくしてセンサの測定レンジを最大レンジに切り替える。これにより、コールドスタート、リスタートなどの突発的に電流が変化する場合でも、電流測定の欠損を生じることなく、電流を測定することができる。   When acquiring the signal, the gain adjusting unit reduces the gain of the amplifying unit and switches the measurement range of the sensor to the maximum range. As a result, even when the current suddenly changes such as cold start or restart, the current can be measured without causing a loss of current measurement.

本発明の実施の形態に係るゲイン調整装置は、前記複数の測定レンジそれぞれ内に所定の閾値を有し、前記ゲイン調整部は、前記センサの入力値が任意の測定レンジ内の前記閾値より大きくなった場合、前記増幅部のゲインを調整して前記任意の測定レンジの次に範囲が大きい測定レンジに切り替える。   The gain adjustment device according to an embodiment of the present invention has a predetermined threshold value in each of the plurality of measurement ranges, and the gain adjustment unit has an input value of the sensor larger than the threshold value in an arbitrary measurement range. In such a case, the gain of the amplifying unit is adjusted to switch to the measurement range having the next largest range after the arbitrary measurement range.

複数の測定レンジそれぞれ内に所定の閾値を有する。例えば、測定レンジ0A〜200A内の閾値をIth1とし、測定レンジ0A〜400A内の閾値Ith2(>Ith1)とし、測定レンジ0A〜800A内の閾値をIth3(>Ith2)とする。   Each of the plurality of measurement ranges has a predetermined threshold value. For example, the threshold value in the measurement range 0A to 200A is set to Ith1, the threshold value Ith2 in the measurement range 0A to 400A (> Ith1), and the threshold value in the measurement range 0A to 800A is set to Ith3 (> Ith2).

ゲイン調整部は、センサの入力値が任意の測定レンジ内の閾値より大きくなった場合、増幅部のゲインを調整して任意の測定レンジの次に範囲が大きい測定レンジに切り替える。例えば、現在の測定レンジが0A〜200Aであるとした場合、センサで測定した電流Iが閾値Ith1より大きくなった場合、測定レンジを0A〜200Aから0A〜400Aへ切り替える。また、現在の測定レンジが0A〜400Aであるとした場合、センサで測定した電流Iが閾値Ith2より大きくなった場合、測定レンジを0A〜400Aから0A〜800Aへ切り替える。   When the input value of the sensor becomes larger than the threshold value in an arbitrary measurement range, the gain adjustment unit adjusts the gain of the amplification unit and switches to the measurement range having the next largest range after the arbitrary measurement range. For example, assuming that the current measurement range is 0A to 200A, when the current I measured by the sensor is larger than the threshold value Ith1, the measurement range is switched from 0A to 200A to 0A to 400A. Further, assuming that the current measurement range is 0A to 400A, when the current I measured by the sensor becomes larger than the threshold value Ith2, the measurement range is switched from 0A to 400A to 0A to 800A.

上述の構成により、電流の増加に応じてゲインを調整して測定レンジが大きくなるように測定レンジを切り替えることができるので、電流測定の欠損を生じることなく、電流を測定することができる。   With the above-described configuration, the measurement range can be switched so as to increase the measurement range by adjusting the gain according to the increase in current, so that the current can be measured without causing loss of current measurement.

本発明の実施の形態に係るゲイン調整装置は、前記ゲイン調整部が前記増幅部のゲインを調整する回数を計数する計数部と、所定時間に前記計数部で計数した回数が所定回数以上である場合、所定結果を出力する出力部とを備える。   In the gain adjusting device according to the embodiment of the present invention, the gain adjusting unit counts the number of times that the gain of the amplifying unit is adjusted, and the number of times counted by the counting unit in a predetermined time is a predetermined number or more. And an output unit for outputting a predetermined result.

計数部は、ゲイン調整部が増幅部のゲインを調整する回数を計数する。出力部は、所定時間に計数部で計数した回数が所定回数以上である場合、所定結果を出力する。所定時間は、例えば、1分、2分などとすることができるが、これらの数値に限定されない。また、所定回数は、2回、3回などとすることができるが、これらの数値に限定されない。所定結果は、例えば、警報又は警告などをユーザ(運転者、搭乗者)に通知することをいう。   The counting unit counts the number of times that the gain adjustment unit adjusts the gain of the amplification unit. The output unit outputs a predetermined result when the number of times counted by the counting unit in a predetermined time is equal to or greater than a predetermined number. The predetermined time can be, for example, 1 minute, 2 minutes, etc., but is not limited to these values. Further, the predetermined number of times can be two times, three times, etc., but is not limited to these numerical values. The predetermined result refers to notifying a user (driver, passenger) of an alarm or a warning, for example.

バッテリと電気負荷等を繋ぐ電気回路において、地絡又は短絡現象が発生する前の兆候として、突発的又は間欠的に比較的大きな電流が流れる微地絡と称する現象が現れる。微地絡状態に陥ると突発的な大電流が流れる現象が比較的短い時間の間に繰り返されるという通常の充放電サイクルの場合と異なる態様の電流変化が生じる。上述の構成により、微地絡の如く変則的な電流変化に追従して微地絡の発生を通知することができる。   In an electric circuit connecting a battery and an electric load or the like, a phenomenon called a micro ground fault in which a relatively large current flows suddenly or intermittently appears as a sign before a ground fault or a short circuit phenomenon occurs. When the micro ground fault occurs, a current change in a different manner from the normal charge / discharge cycle in which a phenomenon in which a sudden large current flows is repeated in a relatively short time occurs. With the above-described configuration, it is possible to notify the occurrence of a fine ground fault following an irregular current change such as a fine ground fault.

本発明の実施の形態に係るゲイン調整装置は、前記信号を取得していない場合に、前記ゲイン調整部が前記増幅部のゲインを小さくして前記測定レンジを最大レンジに切り替えた場合、所定結果を出力する出力部を備える。   The gain adjustment device according to the embodiment of the present invention provides a predetermined result when the gain adjustment unit reduces the gain of the amplification unit and switches the measurement range to the maximum range when the signal is not acquired. Is provided.

出力部は、信号を取得していない場合に、ゲイン調整部が増幅部のゲインを小さくして測定レンジを最大レンジに切り替えた場合、所定結果を出力する。信号を取得していない場合、すなわち、コールドスタート、リスタートなどが発生しない場合には、通常の充放電状態では、測定レンジが最大レンジへ切り替えることはないと考えられる。所定結果は、例えば、警報又は警告などをユーザ(運転者、搭乗者)に通知することをいう。   The output unit outputs a predetermined result when the gain adjustment unit reduces the gain of the amplification unit and switches the measurement range to the maximum range when no signal is acquired. When a signal is not acquired, that is, when a cold start, a restart, etc. do not occur, it is considered that the measurement range is not switched to the maximum range in a normal charge / discharge state. The predetermined result refers to notifying a user (driver, passenger) of an alarm or a warning, for example.

バッテリと電気負荷等を繋ぐ電気回路において、地絡又は短絡現象が発生する前の兆候として、突発的又は間欠的に比較的大きな電流が流れる微地絡と称する現象が現れる。微地絡状態に陥ると突発的な大電流が流れる現象が比較的短い時間の間に繰り返されるという通常の充放電サイクルの場合と異なる態様の電流変化が生じる。上述の構成により、微地絡の如く変則的な電流変化に追従して微地絡の発生を通知することができる。   In an electric circuit connecting a battery and an electric load or the like, a phenomenon called a micro ground fault in which a relatively large current flows suddenly or intermittently appears as a sign before a ground fault or a short circuit phenomenon occurs. When the micro ground fault occurs, a current change in a different manner from the normal charge / discharge cycle in which a phenomenon in which a sudden large current flows is repeated in a relatively short time occurs. With the above-described configuration, it is possible to notify the occurrence of a fine ground fault following an irregular current change such as a fine ground fault.

本発明の実施の形態に係るゲイン調整装置は、前記ゲイン調整部は、前記増幅部のゲインを調整した場合、所定の停止時間ゲインの調整を停止する。   In the gain adjusting device according to the embodiment of the present invention, the gain adjusting unit stops adjusting the predetermined stop time gain when the gain of the amplifying unit is adjusted.

ゲイン調整部は、増幅部のゲインを調整した場合、所定の停止時間ゲインの調整を停止する。所定の停止時間は、例えば、1分とすることができるが、これに限定されるものではない。所定の停止時間ゲインの調整を停止するので、変則的な電流の変化により、ゲイン調整が困難となり、電流測定の欠損が継続的に発生する事態を抑制することができる。   The gain adjustment unit stops adjusting the predetermined stop time gain when the gain of the amplification unit is adjusted. The predetermined stop time can be, for example, 1 minute, but is not limited thereto. Since the adjustment of the predetermined stop time gain is stopped, it is possible to suppress a situation in which gain adjustment becomes difficult due to an irregular change in current, and current measurement is continuously lost.

[本願発明の実施形態の詳細]
以下、本発明に係る電池監視システム及びゲイン調整装置の実施の形態を示す図面に基づいて説明する。図1は本実施の形態のゲイン調整装置としての電池監視装置100を搭載した車両の要部の構成の一例を示すブロック図である。図1に示すように、車両は、電池監視装置100の他に、バッテリ50、リレー61、63、発電機(ALT)62、スタータモータ(ST)64、電気負荷65などを備える。また、電池監視システムは、電池監視装置100及びバッテリ50(少なくとも電流センサ53)などを備える。
[Details of the embodiment of the present invention]
Hereinafter, a battery monitoring system and a gain adjusting device according to embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing an example of a configuration of a main part of a vehicle equipped with a battery monitoring device 100 as a gain adjusting device of the present embodiment. As shown in FIG. 1, the vehicle includes a battery 50, relays 61 and 63, a generator (ALT) 62, a starter motor (ST) 64, and an electric load 65 in addition to the battery monitoring device 100. The battery monitoring system includes a battery monitoring device 100, a battery 50 (at least a current sensor 53), and the like.

バッテリ50は、例えば、鉛電池であり、複数のセル51が直列又は直並列に接続されている。バッテリ50は、電圧センサ52、センサとしての電流センサ53を備える。電圧センサ52は、各セル51の電圧及びバッテリ50の両端の電圧を検出し、検出した電圧を電池監視装置100へ出力する。電流センサ53は、例えば、シャント抵抗又はホールセンサ等で構成され、バッテリ50の充電電流及び放電電流を検出する。電流センサ53は、検出した電流を電池監視装置100へ出力する。   The battery 50 is, for example, a lead battery, and a plurality of cells 51 are connected in series or series-parallel. The battery 50 includes a voltage sensor 52 and a current sensor 53 as a sensor. The voltage sensor 52 detects the voltage of each cell 51 and the voltage across the battery 50, and outputs the detected voltage to the battery monitoring device 100. The current sensor 53 is composed of, for example, a shunt resistor or a hall sensor, and detects the charging current and discharging current of the battery 50. The current sensor 53 outputs the detected current to the battery monitoring device 100.

バッテリ50は、リレー61がオンした場合、車両の電気負荷65への電力供給を行うとともに、リレー63がオンした場合には、スタータモータ64を駆動するための電力供給を行う。発電機62は、車両のエンジンの回転により発電し、内部に設けられた整流回路により直流を出力してバッテリ50を充電する。なお、リレー61、63のオン・オフは電池監視装置100が行う。   The battery 50 supplies power to the electric load 65 of the vehicle when the relay 61 is turned on, and supplies power for driving the starter motor 64 when the relay 63 is turned on. The generator 62 generates electric power by the rotation of the engine of the vehicle and outputs direct current by a rectifier circuit provided inside to charge the battery 50. The battery monitoring device 100 turns the relays 61 and 63 on and off.

図1に示すように、電池監視装置100は、装置全体を制御する制御部10、増幅部11、AD変換部12、バッファ13、取得部14、ゲイン調整部15、計数部16、出力部17、電圧監視部18などを備える。なお、本実施の形態のゲイン調整装置は、少なくとも増幅部11、ゲイン調整部15、AD変換部12及び取得部14を備える。   As shown in FIG. 1, the battery monitoring apparatus 100 includes a control unit 10 that controls the entire apparatus, an amplification unit 11, an AD conversion unit 12, a buffer 13, an acquisition unit 14, a gain adjustment unit 15, a counting unit 16, and an output unit 17. The voltage monitoring unit 18 is provided. The gain adjustment apparatus according to the present embodiment includes at least an amplification unit 11, a gain adjustment unit 15, an AD conversion unit 12, and an acquisition unit 14.

増幅部11は、測定する入力値に応じて電流センサ53が出力する出力値を増幅する。例えば、増幅部11は、電流センサ53の出力値を取得し、調整されたゲインに基づいて取得した出力値を増幅し、増幅した出力値をAD変換部12へ出力する。   The amplifying unit 11 amplifies the output value output from the current sensor 53 according to the input value to be measured. For example, the amplification unit 11 acquires the output value of the current sensor 53, amplifies the acquired output value based on the adjusted gain, and outputs the amplified output value to the AD conversion unit 12.

ゲイン調整部15は、増幅部11のゲインの小大を調整して、範囲が大小異なる複数の測定レンジのうち大小の測定レンジに切り替える。範囲が大小異なる複数の測定レンジは、例えば、放電時の測定レンジを、例えば、0A〜200A、0A〜400A、0A〜800A、0A〜1600Aの如く範囲の大小が異なる4つの測定レンジを設けることができる。なお、バッテリ50の充電電流は、所定の充電制御が行われるので、充電時の測定レンジは、例えば、0A〜200Aとすることができる。   The gain adjustment unit 15 adjusts the magnitude of the gain of the amplification unit 11 and switches the measurement range to a larger or smaller measurement range among a plurality of measurement ranges having different ranges. A plurality of measurement ranges having different ranges are provided, for example, as four measurement ranges having different ranges such as 0A to 200A, 0A to 400A, 0A to 800A, and 0A to 1600A. Can do. In addition, since predetermined charging control is performed for the charging current of the battery 50, the measurement range during charging can be set to, for example, 0A to 200A.

AD変換部12は、所定の分解能(例えば、12ビット、16ビットなど)を有し、所定のサンプリング周期(例えば、10msなど)で、増幅部11で増幅された出力値をデジタル値に変換する。AD変換部12は、変換したデンジタル値をバッファ13に記憶する。   The AD converter 12 has a predetermined resolution (for example, 12 bits, 16 bits, etc.), and converts the output value amplified by the amplifier 11 into a digital value at a predetermined sampling period (for example, 10 ms). . The AD conversion unit 12 stores the converted digital value in the buffer 13.

制御部10は、バッファ13に記憶されたデジタル値を読み取ることにより、電流センサ53で測定した電流値を取得することができる。   The controller 10 can acquire the current value measured by the current sensor 53 by reading the digital value stored in the buffer 13.

電圧監視部18は、バッテリ50の電圧(セル51の電圧も含む)を所定のサンプリング周期(例えば、10msなど)で取得する。電圧監視部18は、取得した電圧を制御部10へ出力する。   The voltage monitoring unit 18 acquires the voltage of the battery 50 (including the voltage of the cell 51) at a predetermined sampling period (for example, 10 ms). The voltage monitoring unit 18 outputs the acquired voltage to the control unit 10.

図2は本実施の形態の電池監視装置100によるゲイン調整に基づく電流センサ53で測定する測定レンジと感度との関係の一例を示す説明図である。モードとしては、充電及び放電がある。図2に示すように、例えば、電流センサ53でバッテリ50の充放電電流を測定する場合、電流を測定する際の測定レンジとして、範囲が大小異なる複数の測定レンジを有する。図2の例では、放電時の測定レンジを、例えば、0A〜200A、0A〜400A、0A〜800A、0A〜1600Aの如く4つの測定レンジを設ける(なお、図2では、簡便のため測定レンジの最大値を表示している)。また、バッテリの充電電流は、所定の充電制御が行われるので、充電時の測定レンジは、例えば、0A〜200Aとすることができる。なお、図2に例示する測定レンジは、一例であって、これらの値に限定されるものではない。   FIG. 2 is an explanatory diagram showing an example of the relationship between the measurement range and sensitivity measured by the current sensor 53 based on gain adjustment by the battery monitoring apparatus 100 of the present embodiment. Modes include charging and discharging. As shown in FIG. 2, for example, when the charge / discharge current of the battery 50 is measured by the current sensor 53, the measurement ranges for measuring the current include a plurality of measurement ranges having different ranges. In the example of FIG. 2, four measurement ranges such as 0A to 200A, 0A to 400A, 0A to 800A, and 0A to 1600A are provided (for convenience, in FIG. Is the maximum value). In addition, since predetermined charging control is performed on the charging current of the battery, the measurement range during charging can be set to, for example, 0A to 200A. In addition, the measurement range illustrated in FIG. 2 is an example, and is not limited to these values.

電流センサ53をシャント抵抗とし、例えば、シャント抵抗の抵抗値を1mΩとすると、電流が200Aの場合、電流センサ53は、0.2Vの電圧を出力する。同様に、電流が400A、800A、及び1600Aの場合、電流センサ53は、それぞれ0.4V、0.8V及び1.6Vの電圧を出力する。なお、シャント抵抗の抵抗値は一例であって、1mΩに限定されない。   If the current sensor 53 is a shunt resistor, for example, if the resistance value of the shunt resistor is 1 mΩ, the current sensor 53 outputs a voltage of 0.2 V when the current is 200 A. Similarly, when the current is 400 A, 800 A, and 1600 A, the current sensor 53 outputs voltages of 0.4 V, 0.8 V, and 1.6 V, respectively. The resistance value of the shunt resistor is an example and is not limited to 1 mΩ.

測定レンジが0A〜200Aの場合、増幅部11は、電流センサ53が出力する出力値(電圧値)0V〜0.2Vを増幅して所定値(例えば、0V〜5V)をAD変換部12へ出力する。この場合、ゲイン調整部15は、増幅部11のゲインが、200Aに相当する電圧0.2Vを5Vに増幅するに足るゲイン25(ゲインは大きい)となるように調整する。AD変換部12が、例えば、入力を2000段階に分解することができるとすると、AD変換部12の出力は、200Aを2000段階に分解するので、測定の感度は100mAとなる。   When the measurement range is 0 A to 200 A, the amplifying unit 11 amplifies the output value (voltage value) 0 V to 0.2 V output from the current sensor 53 and supplies a predetermined value (for example, 0 V to 5 V) to the AD converting unit 12. Output. In this case, the gain adjusting unit 15 adjusts the gain of the amplifying unit 11 to be a gain 25 (the gain is large) sufficient to amplify the voltage 0.2V corresponding to 200A to 5V. For example, if the AD conversion unit 12 can decompose the input into 2000 steps, the output of the AD conversion unit 12 decomposes 200 A into 2000 steps, so that the measurement sensitivity is 100 mA.

ここで、AD変換部12の分解能を、例えば、12ビットとすると、入力を4096段階に分解することができる。充電の場合と放電の場合とで、それぞれ半分の分解能を用いるとすると、例えば、放電の場合には、2048段階に分解することができるが、図2の例では、簡便のため2000段階としている。   Here, if the resolution of the AD conversion unit 12 is, for example, 12 bits, the input can be decomposed into 4096 stages. If half the resolution is used for both charging and discharging, for example, in the case of discharging, it can be broken down into 2048 stages, but in the example of FIG. .

また、測定レンジが0A〜400Aの場合、増幅部11は、電流センサ53が出力する出力値(電圧値)0V〜0.4Vを増幅して所定値(例えば、0V〜5V)をAD変換部12へ出力する。この場合、ゲイン調整部15は、増幅部11のゲインが、400Aに相当する電圧0.4Vを5Vに増幅するに足るゲイン12.5となるように調整する。AD変換部12の出力は、400Aを2000段階に分解するので、測定の感度は200mAとなる。   When the measurement range is 0A to 400A, the amplifying unit 11 amplifies the output value (voltage value) 0V to 0.4V output from the current sensor 53 and converts the predetermined value (for example, 0V to 5V) into the AD converting unit. 12 is output. In this case, the gain adjustment unit 15 adjusts the gain of the amplification unit 11 so that the gain becomes 12.5 which is sufficient to amplify the voltage 0.4V corresponding to 400A to 5V. Since the output of the AD converter 12 decomposes 400 A into 2000 steps, the measurement sensitivity is 200 mA.

また、測定レンジが0A〜800Aの場合、増幅部11は、電流センサ53が出力する出力値(電圧値)0V〜0.8Vを増幅して所定値(例えば、0V〜5V)をAD変換部12へ出力する。この場合、ゲイン調整部15は、増幅部11のゲインが、800Aに相当する電圧0.8Vを5Vに増幅するに足るゲイン6.25となるように調整する。AD変換部12の出力は、800Aを2000段階に分解するので、測定の感度は400mAとなる。   When the measurement range is 0A to 800A, the amplifying unit 11 amplifies the output value (voltage value) 0V to 0.8V output from the current sensor 53 and converts the predetermined value (for example, 0V to 5V) into the AD converting unit. 12 is output. In this case, the gain adjusting unit 15 adjusts the gain of the amplifying unit 11 to be a gain 6.25 sufficient to amplify the voltage 0.8V corresponding to 800A to 5V. Since the output of the AD converter 12 decomposes 800A into 2000 steps, the measurement sensitivity is 400 mA.

また、測定レンジが0A〜1600Aの場合、増幅部11は、電流センサ53が出力する出力値(電圧値)0V〜1.6Vを増幅して所定値(例えば、0V〜5V)をAD変換部12へ出力する。この場合、ゲイン調整部15は、増幅部11のゲインが、1600Aに相当する電圧1.6Vを5Vに増幅するに足るゲイン3.125(ゲインは小さい)となるように調整する。AD変換部12の出力は、1600Aを2000段階に分解するので、測定の感度は800mAとなる。   When the measurement range is 0A to 1600A, the amplifying unit 11 amplifies the output value (voltage value) 0V to 1.6V output from the current sensor 53 and converts a predetermined value (for example, 0V to 5V) into an AD conversion unit. 12 is output. In this case, the gain adjusting unit 15 adjusts the gain of the amplifying unit 11 to be a gain 3.125 (the gain is small) enough to amplify the voltage 1.6V corresponding to 1600A to 5V. Since the output of the AD converter 12 decomposes 1600 A into 2000 steps, the measurement sensitivity is 800 mA.

取得部14は、電流センサ53の入力値が所定値以上となる事象の発生を推定する信号を取得する。電池監視装置100を車載用として使用する場合、所定値以上となる事象とは、例えば、エンジンをスタート(コールドスタート、リスタートなど)させるような場合のバッテリ50の放電電流が急激に増加するような事象とすることができる。事象の発生を推定する信号の取得とは、例えば、イグニッション情報の取得、バッテリ50の電流値の推移から車両が停止中と考えられる場合に所定の停止時間が経過したタイミングの取得、アイドリングストップ状態が所定時間経過したタイミングの取得などとすることができる。   The acquisition unit 14 acquires a signal that estimates the occurrence of an event in which the input value of the current sensor 53 is greater than or equal to a predetermined value. When the battery monitoring apparatus 100 is used for in-vehicle use, an event that is equal to or greater than a predetermined value is, for example, that the discharge current of the battery 50 rapidly increases when the engine is started (cold start, restart, etc.). Event. Acquisition of a signal for estimating the occurrence of an event includes, for example, acquisition of ignition information, acquisition of timing when a predetermined stop time has elapsed when the vehicle is considered to be stopped from the transition of the current value of the battery 50, idling stop state Acquisition of timing when a predetermined time elapses.

ゲイン調整部15は、取得部14で取得した信号に基づいて、増幅部11のゲインを調整する。上述の構成により、コールドスタート、リスタートなどの突発的に電流が変化する状態を事前に想定して、電流センサ53の測定レンジを大きくすることができるので、急激に変化する電流に適切に追従するようにゲインを調整して、電流が測定できなくなる事態(電流測定の欠損)を防止して電流を精度よく測定することができる。   The gain adjustment unit 15 adjusts the gain of the amplification unit 11 based on the signal acquired by the acquisition unit 14. With the above-described configuration, it is possible to increase the measurement range of the current sensor 53 on the assumption that the current suddenly changes, such as a cold start or restart, and accordingly appropriately follow the rapidly changing current. Thus, the gain can be adjusted to prevent a situation where current cannot be measured (loss of current measurement) and the current can be measured accurately.

また、ゲイン調整部15は、取得部14で信号を取得した場合、増幅部11のゲインを小さくして電流センサ53の測定レンジを最大レンジに切り替える。これにより、コールドスタート、リスタートなどの突発的に電流が変化する場合でも、電流測定の欠損を生じることなく、電流を測定することができる。   In addition, when the acquisition unit 14 acquires a signal, the gain adjustment unit 15 reduces the gain of the amplification unit 11 and switches the measurement range of the current sensor 53 to the maximum range. As a result, even when the current suddenly changes such as cold start or restart, the current can be measured without causing a loss of current measurement.

図3は本実施の形態の電池監視装置100による測定レンジの切替方法の一例を示す説明図である。図3の上段の図は、放電電流の推移の一例を示し、下段の図は、測定レンジの切替の推移を示す。電流センサ53の各測定レンジ内に、ゲインを調整して測定レンジを切り替えるための所定の閾値を有する。例えば、測定レンジ0A〜200A内の閾値をIth1とし、測定レンジ0A〜400A内の閾値Ith2(>Ith1)とし、測定レンジ0A〜800A内の閾値をIth3(>Ith2)とする。なお、図3にはIth3を図示していない。   FIG. 3 is an explanatory diagram showing an example of a measurement range switching method by the battery monitoring apparatus 100 of the present embodiment. The upper diagram in FIG. 3 shows an example of the transition of the discharge current, and the lower diagram shows the transition of the measurement range switching. Each measurement range of the current sensor 53 has a predetermined threshold for adjusting the gain and switching the measurement range. For example, the threshold value in the measurement range 0A to 200A is set to Ith1, the threshold value Ith2 in the measurement range 0A to 400A (> Ith1), and the threshold value in the measurement range 0A to 800A is set to Ith3 (> Ith2). Note that Ith3 is not shown in FIG.

閾値Ith1は、例えば、150Aとし、閾値Ith2は、350Aとし、閾値Ith3は、700Aとすることができるが、これらの数値に限定されない。   The threshold value Ith1 can be set to 150A, the threshold value Ith2 can be set to 350A, and the threshold value Ith3 can be set to 700A, but is not limited to these numerical values.

ゲイン調整部15は、電流センサ53の入力値が任意の測定レンジ内の閾値より大きくなった場合、増幅部11のゲインを調整して任意の測定レンジの次に範囲が大きい測定レンジに切り替える。   When the input value of the current sensor 53 becomes larger than the threshold value in an arbitrary measurement range, the gain adjustment unit 15 adjusts the gain of the amplification unit 11 and switches to the measurement range having the next largest range after the arbitrary measurement range.

例えば、図3に示すように、現在の測定レンジが0A〜200Aであるとした場合、電流センサ53で測定した電流Iが閾値Ith1より大きくなった場合、測定レンジを0A〜200Aから0A〜400Aへ切り替える。また、現在の測定レンジが0A〜400Aであるとした場合、電流センサ53で測定した電流Iが閾値Ith2より大きくなった場合、測定レンジを0A〜400Aから0A〜800Aへ切り替える。   For example, as shown in FIG. 3, when the current measurement range is 0A to 200A, when the current I measured by the current sensor 53 is larger than the threshold value Ith1, the measurement range is changed from 0A to 200A to 0A to 400A. Switch to. Further, assuming that the current measurement range is 0A to 400A, when the current I measured by the current sensor 53 is larger than the threshold value Ith2, the measurement range is switched from 0A to 400A to 0A to 800A.

上述の構成により、電流の増加に応じてゲインを調整して測定レンジが大きくなるように測定レンジを切り替えることができるので、電流が変動しても電流測定の欠損を生じることなく、電流を測定することができる。   With the above configuration, the measurement range can be switched so that the measurement range becomes larger by adjusting the gain according to the increase in current, so even if the current fluctuates, the current can be measured without causing loss of current measurement. can do.

なお、図3の例では、電流センサ53で測定する電流が増加する場合の測定レンジの切替について図示しているが、電流センサ53で測定する電流が減少する場合も同様に測定レンジを切り替えることができる。例えば、現在の測定レンジが0A〜1600Aであるとした場合、電流センサ53で測定した電流Iが現在の測定レンジの次に小さい測定レンジ0A〜800A内の閾値Ith3より小さくなった場合、測定レンジを0A〜1600Aから0A〜800Aへ切り替える。他の測定レンジの場合も同様である。   In the example of FIG. 3, the measurement range is switched when the current measured by the current sensor 53 increases. However, the measurement range is switched similarly when the current measured by the current sensor 53 decreases. Can do. For example, when the current measurement range is 0A to 1600A, when the current I measured by the current sensor 53 is smaller than the threshold Ith3 in the measurement range 0A to 800A, which is the next smaller than the current measurement range, the measurement range Is switched from 0A to 1600A to 0A to 800A. The same applies to other measurement ranges.

図4は本実施の形態の電池監視装置100によるゲイン調整に基づく測定レンジの切替の第1例を示す説明図である。図4の上段の図は、充放電電流の推移の一例を示し、下段の図は、測定レンジの切替の推移を示す。なお、下段の図において、最大レンジ同士の間の測定レンジは、最大レンジ以外の所要の測定レンジであることを示す。   FIG. 4 is an explanatory diagram showing a first example of measurement range switching based on gain adjustment by the battery monitoring apparatus 100 of the present embodiment. The upper diagram in FIG. 4 shows an example of the transition of the charge / discharge current, and the lower diagram shows the transition of the measurement range switching. In the lower diagram, the measurement range between the maximum ranges indicates a required measurement range other than the maximum range.

図4の上段の図に示すように、当初、車両はエンジンが切られ駐車している。イグニッションをオン(コールドスタート)してエンジンを始動すると大きな放電電流が流れる。その後、車両の運転状況に応じてバッテリ50の充放電が行われる。信号待ちなどでアイドリングストップとなると、バッテリ50の放電電流は小さく(例えば、車両が停止中であると考えられる程度の電流値)なる。アイドリングストップ状態でリスタートによりエンジンが始動すると大きな放電電流が流れる。   As shown in the upper diagram of FIG. 4, the vehicle is initially parked with the engine turned off. When the ignition is turned on (cold start) and the engine is started, a large discharge current flows. Thereafter, charging / discharging of the battery 50 is performed according to the driving state of the vehicle. When idling is stopped when waiting for a signal or the like, the discharge current of the battery 50 becomes small (for example, a current value that is considered to be that the vehicle is stopped). When the engine is started by restarting in the idling stop state, a large discharge current flows.

本実施の形態では、コールドスタートを推定する信号、及びリスタートを推定する信号を取得した場合(図4中破線で示す矢印のタイミング)、測定レンジを、例えば、最大レンジに切り替えるので、コールドスタート、リスタートなどの突発的に電流が変化する場合でも、電流測定の欠損を生じることなく、電流を測定することができる。   In this embodiment, when a signal for estimating a cold start and a signal for estimating a restart are acquired (timing indicated by a broken line in FIG. 4), for example, the measurement range is switched to the maximum range. Even when the current changes suddenly, such as when restarted, the current can be measured without causing a loss of current measurement.

また、ゲイン調整部15は、測定レンジを切り替えるべく増幅部11のゲインを調整した場合、所定の停止時間ゲインの調整を停止する。図4の例では、最大レンジが、矢印で示す停止時間の間、維持されており、最大レンジ以外の測定レンジへの切り替えが停止されている。なお、所定の停止時間は、例えば、30秒、1分などとすることができるが、これに限定されるものではない。所定の停止時間ゲインの調整を停止するので、変則的な電流の変化により、ゲイン調整が困難となり、電流測定の欠損が継続的に発生する事態を抑制することができる。   Further, when the gain adjustment unit 15 adjusts the gain of the amplification unit 11 to switch the measurement range, the gain adjustment unit 15 stops adjusting the predetermined stop time gain. In the example of FIG. 4, the maximum range is maintained during the stop time indicated by the arrow, and switching to a measurement range other than the maximum range is stopped. The predetermined stop time can be, for example, 30 seconds, 1 minute, but is not limited to this. Since the adjustment of the predetermined stop time gain is stopped, it is possible to suppress a situation in which gain adjustment becomes difficult due to an irregular change in current, and current measurement is continuously lost.

図5は本実施の形態の電池監視装置100によるゲイン調整に基づく測定レンジの切替の第2例を示す説明図である。図5の上段の図は、充放電電流の推移の一例を示し、下段の図は、測定レンジの切替の推移を示す。図の電流の推移では、微地絡が発生している状況を示す。バッテリ50と電気負荷等を繋ぐ電気回路において、地絡又は短絡現象が発生する前の兆候として、突発的又は間欠的に比較的大きな電流が流れる微地絡と称する現象が現れる。微地絡状態に陥ると突発的な大電流が流れる現象が比較的短い時間の間に繰り返されるという通常の充放電サイクルの場合と異なる態様の電流変化が生じる。   FIG. 5 is an explanatory diagram showing a second example of measurement range switching based on gain adjustment by the battery monitoring apparatus 100 of the present embodiment. The upper diagram of FIG. 5 shows an example of the transition of the charge / discharge current, and the lower diagram shows the transition of the measurement range switching. The current transition in the figure shows a situation where a fine ground fault occurs. In an electric circuit that connects the battery 50 and an electric load or the like, a phenomenon referred to as a fine ground fault in which a relatively large current flows suddenly or intermittently appears as a sign before a ground fault or a short-circuit phenomenon occurs. When the micro ground fault occurs, a current change in a different manner from the normal charge / discharge cycle in which a phenomenon in which a sudden large current flows is repeated in a relatively short time occurs.

図5に示すように、微地絡が発生するタイミングで、電流(放電電流)が閾値Ith2より大きくなる。そして、電流(放電電流)が閾値Ith2(測定レンジ0A〜400A内の閾値)より大きくなるタイミングで、ゲイン調整部15はゲインを調整して測定レンジを所定の測定レンジ(例えば、0A〜800A)に切り替える。所定の測定レンジ以外の測定レンジは、充放電電流に応じて、例えば、0A〜200Aとすることができる。   As shown in FIG. 5, the current (discharge current) becomes larger than the threshold value Ith2 at the timing when the fine ground fault occurs. Then, at a timing when the current (discharge current) becomes larger than the threshold value Ith2 (threshold value in the measurement range 0A to 400A), the gain adjusting unit 15 adjusts the gain to set the measurement range to a predetermined measurement range (for example, 0A to 800A). Switch to. The measurement range other than the predetermined measurement range can be set to, for example, 0A to 200A according to the charge / discharge current.

計数部16は、ゲイン調整部15が測定レンジを切り替えるべく増幅部11のゲインを調整する回数を計数する。   The counting unit 16 counts the number of times that the gain adjusting unit 15 adjusts the gain of the amplifying unit 11 to switch the measurement range.

出力部17は、所定時間Tに計数部16で計数した回数が所定回数以上である場合、所定結果を出力する。所定時間Tは、例えば、1分、2分などとすることができるが、これらの数値に限定されない。また、所定回数は、2回、3回などとすることができるが、これらの数値に限定されない。所定結果は、例えば、警報又は警告などをユーザ(運転者、搭乗者)に通知することをいう。   The output unit 17 outputs a predetermined result when the number of times counted by the counting unit 16 in the predetermined time T is equal to or greater than the predetermined number. The predetermined time T can be, for example, 1 minute, 2 minutes, etc., but is not limited to these numerical values. Further, the predetermined number of times can be two times, three times, etc., but is not limited to these numerical values. The predetermined result refers to notifying a user (driver, passenger) of an alarm or a warning, for example.

所定回数を、例えば、3回とすると、出力部17は、所定時間Tの間に微地絡が3回発生した時点で、警報又は警告を出力する。上述の構成により、微地絡の如く変則的な電流変化に追従して微地絡の発生を通知することができる。   If the predetermined number of times is, for example, 3 times, the output unit 17 outputs an alarm or warning when a fine ground fault occurs 3 times during the predetermined time T. With the above-described configuration, it is possible to notify the occurrence of a fine ground fault following an irregular current change such as a fine ground fault.

図6は本実施の形態の電池監視装置100によるゲイン調整に基づく測定レンジの切替の第3例を示す説明図である。図6の上段の図は、充放電電流の推移の一例を示し、下段の図は、測定レンジの切替の推移を示す。図の電流の推移では、微地絡が発生している状況を示す。   FIG. 6 is an explanatory diagram showing a third example of measurement range switching based on gain adjustment by the battery monitoring apparatus 100 of the present embodiment. The upper diagram of FIG. 6 shows an example of the transition of the charge / discharge current, and the lower diagram shows the transition of the measurement range switching. The current transition in the figure shows a situation where a fine ground fault occurs.

図6に示すように、微地絡が発生するタイミングで、電流(放電電流)が閾値Ith3より大きくなる。そして、電流(放電電流)が閾値Ith3(測定レンジ0A〜800A内の閾値)より大きくなるタイミングで、ゲイン調整部15はゲインを調整して測定レンジを最大レンジ(例えば、0A〜1600A)に切り替える。最大レンジ以外の測定レンジは、充放電電流に応じて、例えば、0A〜200Aとすることができる。   As shown in FIG. 6, the current (discharge current) becomes larger than the threshold value Ith3 at the timing when the fine ground fault occurs. Then, at a timing when the current (discharge current) becomes larger than the threshold value Ith3 (threshold value in the measurement range 0A to 800A), the gain adjustment unit 15 adjusts the gain and switches the measurement range to the maximum range (for example, 0A to 1600A). . The measurement range other than the maximum range can be set to 0 A to 200 A, for example, depending on the charge / discharge current.

出力部17は、取得部14で信号を取得していない場合に、ゲイン調整部15が測定レンジを最大レンジへ切り替えるべく増幅部11のゲインを調整した場合、所定結果を出力する。信号を取得していない場合、すなわち、コールドスタート、リスタートなどが発生しない場合には、通常の充放電状態では、測定レンジが最大レンジへ切り替えることはないと考えられる。そこで、コールドスタート、リスタートなどが発生しない状況で測定レンジが最大レンジに切り替えられた場合には、微地絡が生じていると考えられる。上述の構成により、微地絡の如く変則的な電流変化に追従して微地絡の発生を通知することができる。   The output unit 17 outputs a predetermined result when the gain adjustment unit 15 adjusts the gain of the amplification unit 11 to switch the measurement range to the maximum range when the acquisition unit 14 has not acquired a signal. When a signal is not acquired, that is, when a cold start, a restart, etc. do not occur, it is considered that the measurement range is not switched to the maximum range in a normal charge / discharge state. Therefore, if the measurement range is switched to the maximum range in a situation where no cold start or restart occurs, it is considered that a fine ground fault has occurred. With the above-described configuration, it is possible to notify the occurrence of a fine ground fault following an irregular current change such as a fine ground fault.

図7は本実施の形態の電池監視装置100の処理手順の一例を示すフローチャートである。以下では、便宜上、処理の主体を制御部10として説明する。制御部10は、電流センサ53の測定レンジを初期値(例えば、0A〜200Aなど)に設定し(S11)、所定のサンプリング周期(例えば、10ms)で電流を測定する(S12)。   FIG. 7 is a flowchart showing an example of a processing procedure of the battery monitoring apparatus 100 of the present embodiment. Hereinafter, for the sake of convenience, the subject of processing will be described as the control unit 10. The control unit 10 sets the measurement range of the current sensor 53 to an initial value (for example, 0 A to 200 A) (S11), and measures the current at a predetermined sampling period (for example, 10 ms) (S12).

制御部10は、コールドスタート又はリスタートの発生推定信号を取得したか否かを判定し(S13)、発生推定信号を取得していない場合(S13でNO)、測定した電流値が現在の測定レンジ内の閾値より大きいか否かを判定する(S14)。測定した電流値が現在の測定レンジ内の閾値より大きい場合(S14でYES)、制御部10は、測定レンジを次に大きい測定レンジに切り替える(S15)。   The control unit 10 determines whether or not a cold start or restart occurrence estimation signal has been acquired (S13). If the generation estimation signal has not been acquired (NO in S13), the measured current value is the current measurement. It is determined whether or not it is larger than the threshold value within the range (S14). When the measured current value is larger than the threshold within the current measurement range (YES in S14), the control unit 10 switches the measurement range to the next larger measurement range (S15).

制御部10は、最大レンジに切り替えたか否かを判定し(S16)、最大レンジに切り替えていない場合(S16でNO)、所定時間に測定レンジの切替回数が所定回数以上であるか否かを判定する(S17)。測定レンジの切替回数が所定回数以上である場合(S17でYES)、制御部10は、警報を出力し(S18)、後述のステップS23の処理を行う。   The control unit 10 determines whether or not the maximum range has been switched (S16). If the maximum range has not been switched (NO in S16), it is determined whether or not the number of times the measurement range is switched is greater than or equal to the predetermined number in a predetermined time. Determine (S17). When the number of measurement range switching times is equal to or greater than the predetermined number (YES in S17), the control unit 10 outputs an alarm (S18) and performs the process of step S23 described later.

測定レンジの切替回数が所定回数以上でない場合(S17でNO)、制御部10は、ステップS18の処理を行うことなく、後述のステップS23の処理を行う。最大レンジに切り替えた場合(S16でYES)、制御部10は、ステップS18の処理を行う。   If the number of measurement range switching times is not equal to or greater than the predetermined number (NO in S17), the control unit 10 performs the process of step S23 described later without performing the process of step S18. When switching to the maximum range (YES in S16), the control unit 10 performs the process of step S18.

測定した電流値が現在の測定レンジ内の閾値より大きくない場合(S14でNO)、制御部10は、測定した電流値が現在の測定レンジの次に小さい測定レンジ内の閾値より小さいか否かを判定する(S19)。測定した電流値が現在の測定レンジの次に小さい測定レンジ内の閾値より小さい場合(S19でYES)、制御部10は、測定レンジを次に小さい測定レンジに切り替え(S20)、ステップS17の処理を行う。   When the measured current value is not larger than the threshold value in the current measurement range (NO in S14), the control unit 10 determines whether or not the measured current value is smaller than the threshold value in the next smaller measurement range than the current measurement range. Is determined (S19). If the measured current value is smaller than the threshold value in the next smaller measurement range than the current measurement range (YES in S19), the control unit 10 switches the measurement range to the next smaller measurement range (S20), and the process of step S17 I do.

測定した電流値が現在の測定レンジの次に小さい測定レンジ内の閾値より小さくない場合(S19でNO)、制御部10は、測定レンジを切り替えることなく、後述のステップS23の処理を行う。   When the measured current value is not smaller than the threshold value in the measurement range that is the next smaller than the current measurement range (NO in S19), the control unit 10 performs the process of step S23 described later without switching the measurement range.

発生推定信号を取得した場合(S13でYES)、制御部10は、測定レンジを最大レンジに切り替え(S21)、停止時間が経過したか否かを判定する(S22)。停止時間が経過していない場合(S22でNO)、制御部10は、ステップS22の処理を行う。停止時間が経過するまでの間、ゲイン調整は停止される。   When the generation estimation signal is acquired (YES in S13), the control unit 10 switches the measurement range to the maximum range (S21) and determines whether the stop time has elapsed (S22). When the stop time has not elapsed (NO in S22), the control unit 10 performs the process of step S22. The gain adjustment is stopped until the stop time elapses.

停止時間が経過した場合(S22でYES)、制御部10は、処理を終了するか否かを判定し(S23)、処理を終了しない場合(S23でNO)、ステップS12以降の処理を続ける。処理を終了する場合(S23でYES)、制御部10は、処理を終了する。   When the stop time has elapsed (YES in S22), the control unit 10 determines whether or not to end the process (S23). When the process is not ended (NO in S23), the process from step S12 is continued. When the process is to be ended (YES in S23), the control unit 10 ends the process.

本実施の形態において、バッテリ50は、鉛電池に限定されるものではなく、他の電池(例えば、リチウムイオン電池など)であってもよい。   In the present embodiment, battery 50 is not limited to a lead battery, and may be another battery (for example, a lithium ion battery).

以上に開示された実施の形態及び実施例は、全ての点で例示であって制限的なものではないと考慮されるべきである。本発明の範囲は、以上の実施の形態及び実施例ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての修正や変形を含むものと意図される。   The embodiments and examples disclosed above should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is shown not by the above embodiments and examples but by the scope of claims, and is intended to include all modifications and variations within the meaning and scope equivalent to the scope of claims. .

10 制御部
11 増幅部
12 AD変換部
13 バッファ
14 取得部
15 ゲイン調整部
16 計数部
17 出力部
18 電圧監視部
50 バッテリ
51 セル
52 電圧センサ
53 電流センサ
100 電池監視装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Control part 11 Amplification part 12 AD conversion part 13 Buffer 14 Acquisition part 15 Gain adjustment part 16 Count part 17 Output part 18 Voltage monitoring part 50 Battery 51 Cell 52 Voltage sensor 53 Current sensor 100 Battery monitoring apparatus

Claims (8)

測定する入力値に応じた出力値を出力するセンサの該出力値を増幅する増幅部と、
該増幅部のゲインの小大を調整して、範囲が大小異なる複数の測定レンジのうち大小の測定レンジに切り替えるゲイン調整部と、
所定の分解能を有し、前記増幅部で増幅された出力値をデジタル値に変換するAD変換部と、
前記センサの入力値が所定値以上となる事象の発生を推定する信号を取得する取得部と
を備え、
前記ゲイン調整部は、
前記取得部で取得した信号に基づいて前記増幅部のゲインを調整するゲイン調整装置。
An amplifier for amplifying the output value of the sensor that outputs an output value corresponding to the input value to be measured;
A gain adjustment unit that adjusts the magnitude of the gain of the amplification unit and switches the measurement range to a larger or smaller measurement range among a plurality of measurement ranges having different ranges.
An AD conversion unit that has a predetermined resolution and converts the output value amplified by the amplification unit into a digital value;
An acquisition unit for acquiring a signal for estimating the occurrence of an event in which an input value of the sensor is a predetermined value or more,
The gain adjusting unit is
A gain adjusting device that adjusts the gain of the amplifying unit based on the signal acquired by the acquiring unit.
前記ゲイン調整部は、
前記信号を取得した場合、前記増幅部のゲインを小さくして前記センサの測定レンジを最大レンジに切り替える請求項1に記載のゲイン調整装置。
The gain adjusting unit is
The gain adjusting device according to claim 1, wherein when the signal is acquired, the gain of the amplification unit is reduced to switch the measurement range of the sensor to the maximum range.
前記複数の測定レンジそれぞれ内に所定の閾値を有し、
前記ゲイン調整部は、
前記センサの入力値が任意の測定レンジ内の前記閾値より大きくなった場合、前記増幅部のゲインを調整して前記任意の測定レンジの次に範囲が大きい測定レンジに切り替える請求項2に記載のゲイン調整装置。
A predetermined threshold value in each of the plurality of measurement ranges;
The gain adjusting unit is
3. The switch according to claim 2, wherein when the input value of the sensor becomes larger than the threshold within an arbitrary measurement range, the gain of the amplification unit is adjusted to switch to a measurement range having the next largest range after the arbitrary measurement range. Gain adjustment device.
前記ゲイン調整部が前記増幅部のゲインを調整する回数を計数する計数部と、
所定時間に前記計数部で計数した回数が所定回数以上である場合、所定結果を出力する出力部と
を備える請求項3に記載のゲイン調整装置。
A counting unit for counting the number of times the gain adjusting unit adjusts the gain of the amplifying unit;
The gain adjusting apparatus according to claim 3, further comprising: an output unit that outputs a predetermined result when the number of times counted by the counting unit in a predetermined time is a predetermined number or more.
前記信号を取得していない場合に、前記ゲイン調整部が前記増幅部のゲインを小さくして前記測定レンジを最大レンジに切り替えた場合、所定結果を出力する出力部を備える請求項2又は請求項3に記載のゲイン調整装置。   The output unit that outputs a predetermined result when the gain adjustment unit reduces the gain of the amplification unit and switches the measurement range to the maximum range when the signal is not acquired. 4. The gain adjusting device according to 3. 前記ゲイン調整部は、
前記増幅部のゲインを調整した場合、所定の停止時間ゲインの調整を停止する請求項2から請求項5までのいずれか1項に記載のゲイン調整装置。
The gain adjusting unit is
The gain adjusting apparatus according to any one of claims 2 to 5, wherein when the gain of the amplifying unit is adjusted, adjustment of a predetermined stop time gain is stopped.
請求項1から請求項6までのいずれか1項に記載のゲイン調整装置と、二次電池の電流を測定するセンサとを備える電池監視システム。   A battery monitoring system comprising: the gain adjusting device according to any one of claims 1 to 6; and a sensor that measures a current of the secondary battery. ゲイン調整装置が行うゲイン調整方法であって、
測定する入力値に応じた出力値を出力するセンサの該出力値を増幅部が増幅し、
該増幅部のゲインの小大をゲイン調整部が調整して、範囲が大小異なる複数の測定レンジのうち大小の測定レンジに切り替え、
前記増幅部で増幅された出力値を所定の分解能を有するAD変換部がデジタル値に変換し、
前記センサの入力値が所定値以上となる事象の発生を推定する信号を取得部が取得し、
前記ゲイン調整部は、
取得された前記信号に基づいて前記増幅部のゲインを調整するゲイン調整方法。
A gain adjustment method performed by a gain adjustment device,
The amplification unit amplifies the output value of the sensor that outputs the output value according to the input value to be measured,
The gain adjustment unit adjusts the magnitude of the gain of the amplifying unit, and switches to a large or small measurement range among a plurality of measurement ranges having different ranges.
An AD conversion unit having a predetermined resolution converts the output value amplified by the amplification unit into a digital value,
The acquisition unit acquires a signal for estimating the occurrence of an event in which the input value of the sensor is equal to or greater than a predetermined value,
The gain adjusting unit is
A gain adjustment method for adjusting the gain of the amplification unit based on the acquired signal.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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