JP2018125930A - Battery pack voltage measuring device and battery control device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は電池制御装置の組電池電圧測定装置及びそれを用いた電池制御装置に関する。 The present invention relates to an assembled battery voltage measuring device for a battery control device and a battery control device using the same.
近年、バッテリシステムはますます安全性向上が求められている。そこでバッテリシステムを監視する為に、リチウムイオン二次電池の総電圧を検出する総電圧検出回路が設けられている。この総電圧検出回路から出力される電圧検出信号は、その後マイクロプロセッサに入力されて、リチウムイオン二次電池の制御に使用される。故障はバッテリシステムにおいて、大きな影響があり、迅速に検出することが求められる。 In recent years, battery systems are increasingly required to improve safety. In order to monitor the battery system, a total voltage detection circuit for detecting the total voltage of the lithium ion secondary battery is provided. The voltage detection signal output from the total voltage detection circuit is then input to the microprocessor and used for controlling the lithium ion secondary battery. Failures have a significant impact on battery systems and require rapid detection.
そのため、総電圧検出回路の故障はバッテリシステムにおいて、大きな影響があり、迅速に検出することが求められる。たとえば特許文献1に記載の電源装置では、組電池電圧を同一抵抗値複数個で構成された直列抵抗と、グランドに接続した抵抗により、組電池制御部の入力電圧範囲に収まるように分圧し、単電池電圧情報との比較で、組電池電圧測定回路の故障を検出している。 Therefore, the failure of the total voltage detection circuit has a great influence on the battery system and is required to be detected quickly. For example, in the power supply device described in Patent Document 1, the assembled battery voltage is divided so as to be within the input voltage range of the assembled battery control unit by a series resistor composed of a plurality of identical resistance values and a resistor connected to the ground. A failure of the assembled battery voltage measurement circuit is detected by comparison with the cell voltage information.
しかし、特許文献1に記載の発明では、総電圧検出回路において故障が発生した場合、故障箇所、故障状態までは判定できない。そのため、本発明の目的は、組電池電圧測定回路の故障箇所、故障状態を検出することを可能にする電池制御装置を提供することを課題とする。 However, in the invention described in Patent Document 1, when a failure occurs in the total voltage detection circuit, it is not possible to determine the failure location and the failure state. Therefore, an object of the present invention is to provide a battery control device that makes it possible to detect a failure location and a failure state of an assembled battery voltage measurement circuit.
本発明に記載の組電池電圧測定装置(140)は、複数の二次電池(111)を直列に接続した組電池(112a、112b)の電圧を測定し、組電池電圧測定装置(140)は、電源ライン(113)に直列に接続される複数個の直列抵抗(141、1400)と、前記直列抵抗の末端で接続されるグランド側分圧抵抗(1410)と、を有し、前記直列抵抗(141)のうち、1か所が抵抗が二直列二並列の回路(1401,1402,1403,1404)であり、前記グランド側分圧抵抗(1411,1412)は、抵抗が二並列となる回路であることを特徴とする The assembled battery voltage measuring device (140) according to the present invention measures the voltage of an assembled battery (112a, 112b) in which a plurality of secondary batteries (111) are connected in series, and the assembled battery voltage measuring device (140) A plurality of series resistors (141, 1400) connected in series to the power supply line (113), and a ground side voltage dividing resistor (1410) connected at an end of the series resistor, the series resistor In (141), one is a circuit (1401, 1402, 1403, 1404) with two series and two parallel resistors, and the ground side voltage dividing resistors (1411, 1412) are circuits with two parallel resistors. It is characterized by
本発明によれば、複雑な回路、制御を追加せずに、組電池電圧測定回路の故障状態検出が可能な電池制御装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the battery control apparatus which can detect the failure state of an assembled battery voltage measurement circuit can be provided, without adding a complicated circuit and control.
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。 Problems, configurations, and effects other than those described above will be clarified by the following description of embodiments.
以下、実施例を図面を用いて説明する。 Hereinafter, examples will be described with reference to the drawings.
実施例1では、プラグインハイブリット自動車(PHEV)、電気自動車(EV)に搭載される電池制御装置に対して本発明を適用した場合を例に挙げて説明する。 In the first embodiment, a case where the present invention is applied to a battery control device mounted on a plug-in hybrid vehicle (PHEV) or an electric vehicle (EV) will be described as an example.
図1は、電池制御装置100とその周辺の構成を示す図である。電池制御装置100は、モータジェネレータ410をPWM制御するインバータ400に、リレー300、310を介して接続される。車両制御部200は、組電池制御部150、インバータ400と通信する。
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of the
図1の二点鎖で示される領域は電池制御装置100であり、組電池110、単電池管理部120、組電池制御部160、フォトカプラに代表される絶縁素子130を備える。
A region indicated by a two-dot chain in FIG. 1 is a
組電池110は、複数の単電池群112から構成されている。ここでは2つの単電池群から構成されている場合、すなわち単電池群112a、112b(以下、総称して符号112とする場合もある)から構成されている場合を示している。各単電池郡112は、複数の単電池111から構成される。
The assembled
単電池管理部120は、単電池群112aと112bに対応する単電池制御部121aと121b(以下、総称して符号121とする場合もある)を備えている。単電池制御部121は、単電池群112を構成する単電池111の電池電圧や温度などの測定、異常が生じていないかの監視等を行う。
The unit
単電池管理部120は、単電池制御121を管理することで、間接的に単電池111を管理する。
The unit
組電池制御部160は、単電池管理部120が絶縁素子130を介して送信する単電池111の電池電圧、温度情報を受信し、車両制御部200とは組電池制御情報の送受信を行う。また単電池111の電池電圧情報とは別に組電池電圧を、プラス側組電池電圧測定回路140a、マイナス側組電池電圧測定回路140b(以下、総称して符号140とする場合もある)を経由して入力する。本発明の総電圧検回140路は当該プラス側組電池電圧測定回路140aとマイナス側組電池電圧測定回路140bの二つを指す。
The assembled
車両制御部200は、組車両電池制御部160から受信した情報を用いて、インバータ400を制御する。車両走行中、電池制御装置100はインバータ400と接続され、組電池110が蓄えているエネルギーを用いて、モータジェネレータ410を駆動する。
The
電池制御装置100を搭載した車両システムが始動して走行する場合には、車両制御部200の管理のもと、電池制御装置100はインバータ400に接続され、組電池110が蓄えているエネルギーを用いてモータジェネレータ410を駆動し、回生時はモータジェネレータ410の発電電力により組電池110が充電される。
When the vehicle system equipped with the
図2は従来の電池制御装置100の組電池電圧測定回路140の回路構成を示す図である(プラス側組電池電圧測定回路140a、マイナス側組電池電圧測定回路140bは同一回路構成であり、以下説明はプラス側組電池電圧測定回路140aを例とする。)。組電池110の電圧を同一抵抗値複数個で構成された直列抵抗141、1400(ここでは同一抵抗が10直列で構成された場合で説明している)とグランド側分圧抵抗1410でマイコン等に代表される組電池制御部160のアナログ入力端子の入力レベルに収まるよう分圧する。なお、抵抗値については直列抵抗の方がグランド側分圧抵抗よりも大きなものが用いられる。この回路構成の場合、直列抵抗141、1400又はグランド側分圧抵抗1410に故障があった場合、組電池制御部160に入力される電圧と、単電池管理部120から送られた電池電圧情報との差が発生し、この差をそれぞれが持つ誤差範囲で比較することで、組電池電圧測定回路140に故障が発生したことがわかる。
FIG. 2 is a diagram showing a circuit configuration of an assembled battery voltage measurement circuit 140 of the conventional battery control apparatus 100 (the plus side assembled battery
たとえば単電池管理部120から送られた電池電圧情報が設計仕様で2%の誤差を持ち、組電池電圧測定回路140が設計仕様で5%の誤差をもっていた場合、それぞれの電圧測定結果の差が3%を超えると組電池電圧測定回路140が故障していることがわかる。ただしこの場合故障箇所によっては電圧測定の結果が同じになるため、故障箇所、故障状態は判定できない。図2の組電池電圧測定回路140では、直列抵抗141、1400のどれか1個が開放故障した場合とグランド側分圧抵抗1410が短絡故障した場合はどちらも電圧がほぼ0Vとなる。
For example, if the battery voltage information sent from the single
図3は本発明を表す電池制御装置100の組電池電圧測定回路140の回路構成を示す図である(プラス側組電池電圧測定回路140a、マイナス側組電池電圧測定回路140bは同一回路構成であり、以下説明はプラス側組電池電圧測定回路140aを例とする。)。組電池電圧測定回路140は同一抵抗値で構成された分圧抵抗141(ここでは9直列)と、二直二並列分圧抵1401、1402、1403、1404、)を直列に接続し、グランド側の二並列分圧抵抗1411,1412と組み合わせることでで、組電池110の電圧を二直二並列分圧抵1401、1402、1403、1404、および二並列分圧抵抗1411,1412の故障箇所、故障状態に応じた電圧値に分圧させ、単電池管理部120との電圧比較により組電池電圧測定回路140の分圧抵抗故障箇所、故障状態を検出する。たとえば単電池管理部120から送られた電池電圧情報が設計仕様で2%の誤差を持ち、組電池電圧測定回路140が設計仕様で5%の誤差をもっていた場合、それぞれの電圧測定結果の差が3%を超えると組電池電圧測定回路140が故障していることがわかる。さらに本発明では二直二並列分圧抵1401、1402、1403、1404のどれかひとつが開放故障した場合は正常値に対し5%低下、二直二並列分圧抵1401、1402、1403、1404のどれかひとつが短絡故障した場合は正常値に対し5%上昇、二並列分圧抵抗1411,1412のどちらかが開放故障した場合は正常値に対し99%上昇(ほぼ2倍)、二並列分圧抵抗1411,1412のどちらかが短絡故障した場合は正常値に対し99%低下(ほぼ0V)となり、故障箇所、故障状態の検出が可能となる。
FIG. 3 is a diagram showing a circuit configuration of the assembled battery voltage measuring circuit 140 of the
図4に簡単に結果をまとめる。図4は従来回路と本発明の回路で故障時に、正常時に測定される値からどの程度変化するのかをまとめた図である。この図から明らかなように、本発明の総電圧検出回路を用いることによって、直列抵抗の開放故障、直列抵抗の短絡故障、グランド側分圧抵抗の開放故障、グランド側分圧抵抗の短絡故障の4つの故障モードでそれぞれ違う測定結果とすることができる。したがって、複雑な回路、制御を追加せずに、組電池電圧測定回路の故障状態検出が可能な電池制御装置を提供することができる。 The results are summarized in FIG. FIG. 4 is a diagram summarizing how much the measured value changes from the value measured in the normal state when a failure occurs in the conventional circuit and the circuit of the present invention. As is apparent from this figure, by using the total voltage detection circuit of the present invention, series resistance open fault, series resistance short circuit fault, ground side voltage dividing resistor open fault, ground side voltage dividing resistance short circuit fault Different measurement results can be obtained for each of the four failure modes. Therefore, it is possible to provide a battery control device capable of detecting a failure state of the assembled battery voltage measurement circuit without adding complicated circuits and controls.
以上、本発明についてまとめる。本発明に記載の組電池電圧測定装置(140)は、複数の二次電池(111)を直列に接続した組電池(112a、112b)の電圧を測定し、組電池電圧測定装置(140)は、電源ライン(113)に直列に接続される複数個の直列抵抗(141、1400)と、前記直列抵抗の末端で接続されるグランド側分圧抵抗(1410)と、を有し、前記直列抵抗(141)のうち、1か所が抵抗が二直列二並列の回路(1401,1402,1403,1404)であり、前記グランド側分圧抵抗(1411,1412)は、抵抗が二並列となる回路であることを特徴とする。このような構成にすることによって、複雑な回路、制御を追加せずに、組電池電圧測定回路の故障状態検出が可能な電池制御装置を提供することができる。
また、さらなる特徴として、本発明の電池制御装置は、組電池電圧測定装置(140)と組電池(112a、112b)とを備える。
The present invention has been summarized above. The assembled battery voltage measuring device (140) according to the present invention measures the voltage of an assembled battery (112a, 112b) in which a plurality of secondary batteries (111) are connected in series, and the assembled battery voltage measuring device (140) A plurality of series resistors (141, 1400) connected in series to the power supply line (113), and a ground side voltage dividing resistor (1410) connected at an end of the series resistor, the series resistor In (141), one is a circuit (1401, 1402, 1403, 1404) with two series and two parallel resistors, and the ground side voltage dividing resistors (1411, 1412) are circuits with two parallel resistors. It is characterized by being. With such a configuration, it is possible to provide a battery control device capable of detecting a failure state of the assembled battery voltage measurement circuit without adding complicated circuits and control.
As a further feature, the battery control device of the present invention includes an assembled battery voltage measuring device (140) and assembled batteries (112a, 112b).
以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は、前記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を行うことができるものである。例えば、前記した実施の形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。さらに、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。 Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various designs can be made without departing from the spirit of the present invention described in the claims. It can be changed. For example, the above-described embodiment has been described in detail for easy understanding of the present invention, and is not necessarily limited to one having all the configurations described. Further, a part of the configuration of an embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment, and the configuration of another embodiment can be added to the configuration of an embodiment. Furthermore, it is possible to add, delete, and replace other configurations for a part of the configuration of each embodiment.
100・・・電池制御装置
110・・・組電池
111・・・単電池
112・・・単電池群
113・・・電源ライン
120・・・単電池管理部
121・・・単電池制御部
130・・・絶縁素子
140・・・プラス側組電池電圧測定回路
141、1400・・・プラス側組電池電圧測定回路の直列分圧抵抗
1410・・・プラス側組電池電圧測定回路グランド側分圧抵抗
1401、1402、1403、1404・・・プラス側組電池電圧測定回路の二直二並列分圧抵抗
1411、1412・・・プラス側組電池電圧測定回路グランド側の二並列分圧抵抗
141b・・・マイナス側組電池電圧測定回路
150a、160・・・組電池制御部
200・・・車両制御部
300・・・リレー
310・・・リレー
400・・・インバータ
410・・・モータジェネレータ
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記組電池電圧測定装置は、電源ラインに直列に接続される複数個の直列抵抗と、前記直列抵抗の末端で接続されるグランド側分圧抵抗と、を有し、
前記直列抵抗のうち、1か所の抵抗が二直列二並列の回路であり、
前記グランド側分圧抵抗は、抵抗が二並列となる回路であることを特徴とする組電池電圧測定装置。 In an assembled battery voltage measuring device for measuring the voltage of an assembled battery in which a plurality of secondary batteries are connected in series,
The assembled battery voltage measuring device has a plurality of series resistors connected in series to a power supply line, and a ground side voltage dividing resistor connected at an end of the series resistor,
One of the series resistors is a two-series two-parallel circuit,
The assembled battery voltage measuring device, wherein the ground-side voltage dividing resistor is a circuit having two resistors in parallel.
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