JP2018074844A

JP2018074844A - バッテリ装置

Info

Publication number: JP2018074844A
Application number: JP2016214985A
Authority: JP
Inventors: 雄祐北本; Yusuke Kitamoto
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 2016-11-02
Filing date: 2016-11-02
Publication date: 2018-05-10

Abstract

【課題】各バッテリモジュールの状態のばらつきを低減できるようにする。【解決手段】バッテリセンサ１３が接続されているバッテリモジュール１１と、バッテリセンサが接続されていないバッテリモジュール１２とがあり、バッテリセンサ１３は、イグニッションスイッチ１４がオンの場合に、バッテリモジュール１１から供給される電流が大きくなり、バッテリモジュール１２の電極間に、イグニッションスイッチ１４がオンの場合にバッテリモジュール１２からの電流を通過可能にするフォトカプラ１６と、抵抗１７とを備え、抵抗１７は、イグニッションスイッチ１４がオンの際にバッテリモジュール１１からバッテリセンサ１３に流れる第１電流と、フォトカプラ１６によりバッテリモジュール１２からの電流が通過可能となった場合にバッテリモジュール１２から抵抗１７に流れる第２電流との電流値の差が、第１電流の電流値よりも低減される抵抗値となっている。【選択図】図１

Description

本発明は、複数のバッテリモジュールが直列に接続されたバッテリ装置に関する。

従来、トラックやバス等の大型の車両においては、例えば、同一の１２Ｖのバッテリモジュールを直列に２個接続して利用していることがある。このように、同一のバッテリモジュールを複数個直列にして利用する場合には、各バッテリモジュールの状態は大きく異ならないために、下側（接地されている側）のバッテリモジュールにバッテリの状態を推定するためのバッテリセンサを取り付けて、そのバッテリセンサを用いて複数のバッテリモジュールを管理するようにしている。

しかしながら、このように同一のバッテリモジュールを直列に接続している場合において、長期間の使用や、使用状況等によって、各バッテリモジュールの状態が均一でない状況が発生することがあり、バッテリセンサによって各バッテリモジュールの状態を適切に把握することができない虞がある。このように各バッテリモジュールがばらついた状態となっていると、例えば、充電時において、一部のバッテリモジュールの劣化を早めてしまう虞がある。

例えば、複数の電池モジュールの充電率を均一にするように調整し、その際に、電池モジュールの容量がほぼゼロとなるまで放電が継続されてしまうことを防止する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００３−９４１１号公報

例えば、各バッテリモジュールの状態を適切に推定するためには、各バッテリモジュールに対してバッテリセンサを備えるようにすることもできるが、コストがかかる問題がある。

コストを抑制することを考慮すると、各バッテリモジュールの状態のばらつきを如何に低減するかが重要となってくる。

そこで、本発明は、各バッテリモジュールの状態のばらつきを低減することのできる技術を提供することを目的とする。

上述の目的を達成するため、本発明の一観点に係るバッテリ装置は、複数のバッテリモジュールが直列に接続されているバッテリ装置であって、複数のバッテリモジュールには、自バッテリモジュールの状態を検出するバッテリセンサが接続されている第１バッテリモジュールと、バッテリセンサが接続されていない第２バッテリモジュールとが含まれており、バッテリセンサは、主要な電力消費部へ電力を供給するための所定の電源スイッチがオンの場合に、所定の状態推定処理を行うことにより前記第１バッテリモジュールから供給される電流が大きくなり、第２バッテリモジュールの電極間に、電源スイッチがオンの際に第２バッテリモジュールからの電流を通過可能にするスイッチ手段と、抵抗とを備え、抵抗は、電源スイッチがオンの際に第１バッテリモジュールからバッテリセンサに流れる第１電流と、スイッチ手段により第２バッテリモジュールからの電流が通過可能となった場合に第２バッテリモジュールから抵抗に流れる第２電流との電流値の差が、第１電流の電流値よりも低減されるような抵抗値となっている。

上記バッテリ装置において、抵抗の抵抗値は、第２電流の電流値が第１電流の電流値と同じになるような抵抗値となっていてもよい。

また、上記バッテリ装置において、スイッチ手段は、フォトカプラであってもよい。

本発明によれば、バッテリセンサの消費電流に起因する各バッテリモジュールの状態のばらつきを低減することができる。

本発明の一実施形態に係るバッテリ装置の模式的な回路図である。

以下、添付図面に基づいて、本発明の一実施形態に係るバッテリ装置を説明する。同一の部品には同一の符号を付してあり、それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。

図１は、本発明の一実施形態に係るバッテリ装置の模式的な回路図である。

本実施形態に係るバッテリ装置１０は、例えば、トラックやバス等の大型の車両に設けられる装置である。

バッテリ装置１０は、例えば、同一の形式の複数のバッテリモジュール１１，１２を備える。バッテリモジュール１１、１２は、例えば、１２Ｖの鉛蓄電池である。

バッテリ装置１０において、バッテリモジュール（第１バッテリモジュール）１１と、バッテリモジュール（第２バッテリモジュール）１２とは、直列に接続されている。本実施形態では、バッテリモジュール１１の負極（−極）が接地され、バッテリモジュール１１の正極（＋極）がバッテリモジュール１２の−極に接続されている。

バッテリモジュール１１の−極と、バッテリモジュール１２の＋極との間には、バッテリモジュール１１，１２を充電するための発電部の一例としてのオルタネータ２０が設けられている。

バッテリモジュール１１の＋極と、−極との間には、バッテリセンサ１３が接続されている。バッテリセンサ１３は、バッテリモジュール１１の電極間の電圧、電流等に基づいて、バッテリモジュール１１の状態を推定する状態推定処理を行う。バッテリセンサ１３は、図示しないＥＣＵからの指示に従って、状態推定処理を実行する。本実施形態では、バッテリセンサ１３は、イグニッションスイッチ１４がオンの場合に、ＥＣＵの指示を受けて状態推定処理を実行し、イグニッションスイッチ１４がオフの場合には、待機状態となる。したがって、バッテリセンサ１３により消費される電流（電力にも対応）は、待機状態よりも状態推定処理を実行している方が高くなる。なお、バッテリセンサ１３により状態推定処理において消費される電力は、例えば、１Ｗ未満である。

バッテリモジュール１１の−極と、バッテリモジュール１２の＋極との間には、車両において電力を消費する主要な電力消費部１５と、電力消費部１５への電力の供給／非供給を切り替える電源スイッチの一例としてのイグニッションスイッチ１４とが配置されている。電力消費部１５には、例えば、車両における図示しないエンジンを動作させるために電力の供給が必要な各部（電子制御ユニット（ＥＣＵ）等）が含まれている。イグニッションスイッチ１４をオンにすると、電力消費部１５にバッテリモジュール１１，１２からの電力が供給され、エンジンをオン状態にすることができる。

バッテリモジュール１２の＋極と−極との間には、イグニッションスイッチ１４がオンの場合に電流を通過可能にするスイッチ手段の一例としてのフォトカプラ１６と、抵抗１７とが設けられている。

フォトカプラ１６は、電流が流れると発光する発光部１６Ａと、発光部１６Ａからの光を受光すると電流を通過可能にする受光部１６Ｂとを有する。発光部１６Ａと受光部１６Ｂとの間は、絶縁が確保されており、発光部１６Ａに接続される配線と受光部１６Ｂに接続される配線と間ではフォトカプラ１６を介して電流が流れない。

フォトカプラ１６の発光部１６Ａは、バッテリモジュール１２の＋極と電力消費部１５との間に接続されている。これにより、発光部１６Ａは、イグニッションスイッチ１４がオンになって電流が流れると、発光する。

一方、フォトカプラ１６の受光部１６Ｂは、バッテリモジュール１２の＋極と抵抗１７との間に接続されている。これにより、発光部１６Ａが発光すると、すなわち、イグニッションスイッチ１４がオンになると、バッテリモジュール１２の＋極から抵抗１７へ電流が供給される。なお、受光部１６Ａが発光しない場合、すなわち、イグニッションスイッチ１４がオフの場合には、バッテリモジュール１２の＋極から抵抗１７へは電流が供給されない。

抵抗１７は、バッテリセンサ１３が状態推定処理を実行する際に消費する電流（第１電流）の電流値（第１電流値）と、フォトカプラ１６を介して電流が流れる際において自身に流れる電流（第２電流）の電流値（第２電流値）との差が、第１電流値よりも小さくなるような抵抗値となっている。本実施形態では、抵抗１７は、例えば、第１電流値と第２電流値とが同じ（同じか、又はそれに近い状態を含む）となるような抵抗値となっている。

次に、本発明の一実施形態に係るバッテリ装置１０の状態及び動作について説明する。

まず、イグニッションスイッチ１４がオフの場合（エンジンがオフの場合に相当）におけるバッテリ装置１０について説明する。

バッテリセンサ１３は、待機状態となっているので、バッテリモジュール１１の電力をほとんど消費しない状態となっている。

また、フォトカプラ１６の発光部１６Ａには電流が供給されないので、発光することがなく、受光部１６Ｂにおいては、バッテリモジュール１２の＋極から抵抗１７へは電流が流れない。したがって、抵抗１７は、バッテリモジュール１２の電力を消費しない状態となっている。

この結果、イグニッションスイッチ１４がオフの場合には、バッテリモジュール１１の充電量と、バッテリモジュール１２の充電量とは、あまり変わらない状態が維持される。

次に、イグニッションスイッチ１４がオンの場合（エンジンがオンの場合に相当）におけるバッテリ装置１０について説明する。

バッテリセンサ１３は、状態推定処理を実行することとなるので、その処理を実行するための電流をバッテリモジュール１１から受けて、電力を消費している。

また、フォトカプラ１６の発光部１６Ａに電流が供給されるので、発光することとなり、受光部１６Ｂは、バッテリモジュール１２の＋極から抵抗１７へ電流を流すようになる。抵抗１７は、バッテリモジュール１２からの電流を受けて、電力を消費している。ここで、抵抗１７に流れる電流の電流値は、バッテリセンサ１３が状態推定処理を実行する際に消費する電流の電流値との差が、その電流値よりも小さくなるような電流値であるので、抵抗１７を設けない場合に比して、バッテリモジュール１１とバッテリモジュール１２とのそれぞれで消費される電力量の差を低減することができ、バッテリモジュール１１とバッテリモジュール１２との充電量のばらつきを低減することができる。本実施形態では、抵抗１７に流れる電流の電流値を、バッテリセンサ１３が状態推定処理を実行する際に消費する電流の電流値と同じ電流値としているので、バッテリモジュール１１で消費される電力量と、バッテリモジュール１２で消費される電力量とを同じにすることができ、バッテリモジュール１１とバッテリモジュール１２との充電量を均一に保つことができる。

以上説明したように、本実施形態に係るバッテリ装置１０によると、バッテリモジュール１２の電極間に、イグニッションスイッチ１４がオンの場合にバッテリモジュール１２からの電流を通過可能にするフォトカプラ１６と、抵抗１７とを備え、抵抗１７の抵抗値を、イグニッションスイッチ１４がオンの際にバッテリモジュール１１からバッテリセンサ１３に流れる第１電流と、フォトカプラ１６によりバッテリモジュール１２からの電流が通過可能となった場合にバッテリモジュール１２から抵抗１７に流れる第２電流との電流値の差が、第１電流の電流値よりも低減される抵抗値とするようにしたので、イグニッションスイッチ１４がオンにされている場合において、バッテリモジュール１１において消費される電力と、バッテリモジュール１２において消費される電力との差を低減することができ、バッテリモジュール１１とバッテリモジュール１２との充電量のばらつきを低減することができる。

特に、抵抗１７を、イグニッションスイッチ１４がオンの際にバッテリモジュール１１からバッテリセンサ１３に流れる第１電流と、フォトカプラ１６によりバッテリモジュール１２からの電流が通過可能となった場合にバッテリモジュール１２から抵抗１７を流れる第２電流とを同じになるような抵抗値とすると、イグニッションスイッチ１４がオンにされている場合において、バッテリモジュール１１において消費される電力と、バッテリモジュール１２において消費される電力とを同じにすることができ、バッテリモジュール１１とバッテリモジュール１２との状態を高精度に均一化することができる。

なお、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変形して実施することが可能である。

例えば、上記実施形態では、スイッチ手段の一例としてフォトカプラ１６を使用するようにしていたが、本発明はこれに限られず、例えば、磁気カプラや、リレー等を用いてもよく、要は、電力消費部１５側の電線と、抵抗１７側の電線との間の絶縁が確保された状態で、抵抗１７側の回路の開閉を行うことができる部材であればよい。

また、上記実施形態では、バッテリモジュールを２個直列に接続したバッテリ装置１０としていたが、本発明はこれに限られず、バッテリモジュールを３個以上直列に接続したバッテリ装置に対しても適用することができる。

１０バッテリ装置
１１，１２バッテリモジュール
１３バッテリセンサ
１４イグニッションスイッチ
１５電力消費部
１６フォトカプラ
１６Ａ発光部
１６Ｂ受光部
１７抵抗
２０オルタネータ

Claims

複数のバッテリモジュールが直列に接続されているバッテリ装置であって、
複数の前記バッテリモジュールには、自バッテリモジュールの状態を検出するバッテリセンサが接続されている第１バッテリモジュールと、前記バッテリセンサが接続されていない第２バッテリモジュールとが含まれており、前記バッテリセンサは、主要な電力消費部へ電力を供給するための所定の電源スイッチがオンの場合に、所定の状態推定処理を行うことにより前記第１バッテリモジュールから供給される電流が大きくなり、
前記第２バッテリモジュールの電極間に、前記電源スイッチがオンの際に前記第２バッテリモジュールからの電流を通過可能にするスイッチ手段と、抵抗とを備え、
前記抵抗は、前記電源スイッチがオンの場合に前記第１バッテリモジュールから前記バッテリセンサに流れる第１電流と、前記スイッチ手段により前記第２バッテリモジュールからの電流が通過可能となった場合に前記第２バッテリモジュールから前記抵抗に流れる第２電流との電流値の差が、前記第１電流の電流値よりも低減されるような抵抗値となっている
バッテリ装置。
前記抵抗の抵抗値は、前記第２電流の電流値が前記第１電流の電流値と同じになるような抵抗値となっている
請求項１に記載のバッテリ装置。
前記スイッチ手段は、フォトカプラである
請求項１又は請求項２に記載のバッテリ装置。