JP2019036539A - バッテリ管理システムのための障害検出 - Google Patents
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Abstract
Description
複数のバッテリセルと、
前記バッテリセルの少なくとも1つの状態を検知するように構成される少なくとも1つのセンサと、
バッテリ管理システムと
を備えるバッテリパックにある。バッテリ管理システムは、前記バッテリセルおよび前記少なくとも1つのセンサに結合される。バッテリ管理システムは、検出結果を生成するために、前記少なくとも1つの状態に基づいて前記バッテリパックが正常状態にあるかどうかを検出するように構成される。バッテリ管理システムは、前記バッテリパックにおいて障害が発生しているかどうかを検出するように構成される。
電流センサを使用して前記バッテリパックのバッテリ電流を検知するステップと、
検出結果を生成するために、前記バッテリパックの状態に基づいて前記バッテリパックが正常状態にあるかどうかを検出するステップと、
前記バッテリパックの端子における電圧の変化率を監視するステップと、
前記変化率と第1のしきい値との間の比較の結果に基づき、かつ前記検出結果に基づいて、前記電流センサにおいて障害が発生しているかどうかを検出するステップと
を備える。
202 バッテリセル
204 バッテリ管理システム(BMS)
208 検出回路、dVPACK/dt検出回路、変化率(dVPACK/dt)検出回路、変化率検出回路
212 検出回路、バッテリ電流(IBAT)検出回路、バッテリ電流検出回路
214 検出回路、(VR1, VR2)検出回路
216 検出回路、VTHM検出回路、温度検出回路
218 検出回路、VRDS(ON)検出回路
220 電流生成回路
222 電流生成回路
224 ローパスフィルタ
226 制御論理回路
228 出力
230 比較結果
232 デジタル信号、信号
236 信号
238 情報、信号
240 PCB(プリント回路基板)トレース
242 寄生インダクタンス
244 寄生抵抗
246 内部抵抗
258 電流センサ、状態センサ
260 温度センサ、状態センサ
262 状態検出回路
262' 状態検出回路
264 障害検出回路
264' 障害検出回路
268 出力
452 比較器
500A 第3の検出回路
500B 第3の検出回路
520 電流生成回路
522 電流生成回路
570 比較器
572 比較器
1000 バッテリパック
1004 BMS
1006 ローパスフィルタ
1026 制御論理回路
1034 マルチプレクサ回路
1066 ADC
Claims (20)
- バッテリパックの状態を検知する複数のセンサと、
前記センサに結合され、かつ検出結果を生成するために前記状態に基づいて前記バッテリパックが正常状態にあるかどうかを検出する状態検出回路と、
前記センサに結合され、前記バッテリパックにおいて障害が発生しているかどうかを検出する障害検出回路と
を備え、
前記センサが、前記バッテリパックのバッテリ電流を検知する電流センサを備え、前記障害検出回路が、前記バッテリパックの端子における電圧の変化率を監視することと、前記変化率と第1のしきい値との間の比較の結果に基づきかつ前記検出結果に基づいて、前記電流センサにおいて障害が発生しているかどうかを検出することとを行う第1の検出回路を備える、
バッテリ管理システム。 - 前記第1の検出回路が、前記変化率が所定の時間間隔にわたって前記第1のしきい値よりも大きいことを検出し、かつ前記状態検出回路が、前記バッテリ電流が前記正常状態にあることを検出した場合、前記第1の検出回路が、前記電流センサにおいて短絡が発生していると判定する、請求項1に記載のバッテリ管理システム。
- 前記バッテリパックが、前記バッテリ電流が流れることを可能にする放電スイッチを備え、前記障害検出回路が、前記放電スイッチにわたるセンス電圧を監視することと、前記センス電圧と第2のしきい値との間の比較の結果に基づき、かつ前記検出結果に基づいて、前記電流センサにおいて障害が発生しているかどうかを検出することとを行う第2の検出回路をさらに備える、請求項1または2に記載のバッテリ管理システム。
- 前記第2の検出回路が、予め設定された時間間隔にわたって前記センス電圧が前記第2のしきい値よりも高いことを検出し、かつ前記状態検出回路が、前記バッテリ電流が前記正常状態にあることを検出した場合、前記第2の検出回路が、前記電流センサにおいて短絡が発生していると判定する、請求項3に記載のバッテリ管理システム。
- 前記バッテリパックが、前記電流センサの第1の端部と前記状態検出回路の第1の端子との間に結合される第1の抵抗器を備え、かつ前記電流センサの第2の端部と前記状態検出回路の第2の端部との間に結合される第2の抵抗器を備え、
前記障害検出回路が、前記第1の抵抗器を介して前記第1の端子から前記第1の端部に流れる第1の電流を生成することと、前記第2の抵抗器を介して第2の端子から前記第2の端部に流れる第2の電流を生成することと、前記第1の抵抗器における電圧を第3のしきい値と比較するとともに前記第2の抵抗器における電圧を第4のしきい値と比較することによって前記第1の端子および前記第2の端子において障害が発生しているかどうかを検出することとを行う第3の検出回路をさらに備える、
請求項1から4のいずれか一項に記載のバッテリ管理システム。 - 前記第1の抵抗器および第2の抵抗器が実質的に同じ抵抗を有し、前記第1の電流および第2の電流が実質的に同じ電流レベルを有する、請求項5に記載のバッテリ管理システム。
- 前記第3の検出回路が、前記第1の抵抗器における前記電圧が前記第3のしきい値よりも高いことを検出した場合、前記第3の検出回路が、前記第1の端子においてオープン回路が発生していると判定し、前記第3の検出回路が、前記第2の抵抗器における前記電圧が前記第4のしきい値よりも高いことを検出した場合、前記第3の検出回路が、前記第2の端子においてオープン回路が発生していると判定する、請求項5または6に記載のバッテリ管理システム。
- 前記センサが、前記バッテリパック内の温度を示す指示電圧を生成する温度センサを備え、前記障害検出回路が、前記指示電圧を第5のしきい値と比較することによって前記温度センサにおいて障害が発生しているかどうかを検出する第4の検出回路をさらに備える、請求項1から7のいずれか一項に記載のバッテリ管理システム。
- 前記温度センサがサーミスタを備え、前記第4の検出回路が、前記指示電圧が指定された時間間隔にわたって前記第5のしきい値よりも低いことを検出した場合、前記第4の検出回路が、前記サーミスタにおいて短絡が発生していると判定する、請求項8に記載のバッテリ管理システム。
- 前記温度センサがサーミスタを備え、前記第4の検出回路が、前記指示電圧が指定された時間間隔にわたって前記第5のしきい値よりも高いことを検出した場合、前記第4の検出回路が、前記サーミスタにおいてオープン回路が発生していると判定する、請求項8に記載のバッテリ管理システム。
- 前記障害検出回路が、前記バッテリパック内のバッテリセルの正端子におけるバッテリ電圧を受け取り、接続ノードを介して前記バッテリセルから供給電圧を受け取り、かつ前記バッテリ電圧と前記供給電圧との間の差に従って前記バッテリ管理システムにおいて障害が発生しているかどうかを検出する第5の検出回路をさらに備え、前記バッテリパックが、前記バッテリセルの前記正端子と前記接続ノードとの間に結合される抵抗性コンポーネントを備え、前記抵抗性コンポーネントを流れる電流が前記バッテリ管理システムに給電する、請求項1から10のいずれか一項に記載のバッテリ管理システム。
- 前記バッテリ電圧と前記供給電圧との間の前記差が第7のしきい値よりも大きい場合、前記第5の検出回路が、前記バッテリ管理システムにおいて障害が発生していると判定する、請求項11に記載のバッテリ管理システム。
- バッテリパックであって、
複数のバッテリセルと、
前記バッテリセルの状態を検知する複数のセンサと、
前記バッテリセルおよび前記センサに結合され、検出結果を生成するために前記状態に基づいて前記バッテリパックが正常状態にあるかどうかを検出し、かつ前記バッテリパックにおいて障害が発生しているかどうかを検出するバッテリ管理システムと
を備え、
前記センサが、前記バッテリセルのバッテリ電流を検知する電流センサを備え、前記バッテリ管理システムが、前記バッテリパックの端子における電圧の変化率を監視することと、前記変化率と第1のしきい値との間の比較の結果に基づきかつ前記検出結果に基づいて、前記電流センサにおいて障害が発生しているかどうかを検出することとを行う第1の検出回路を備える、
バッテリパック。 - 前記変化率が所定の時間間隔にわたって前記第1のしきい値よりも大きく、かつ前記バッテリ管理システムが、前記バッテリ電流が前記正常状態にあることを検出した場合、前記第1の検出回路が、前記電流センサにおいて短絡が発生していると判定する、請求項13に記載のバッテリパック。
- 前記バッテリパックが、前記バッテリ電流が流れることを可能にする放電スイッチを備え、前記バッテリ管理システムが、前記放電スイッチにわたるセンス電圧を監視することと、前記センス電圧と第2のしきい値との間の比較の結果に基づきかつ前記検出結果に基づいて、前記電流センサにおいて障害が発生しているかどうかを検出することとを行う第2の検出回路をさらに備える、請求項13または14に記載のバッテリパック。
- 前記バッテリパックが、前記電流センサの第1の端部と前記バッテリ管理システムの第1の端子との間に結合される第1の抵抗器を備え、かつ前記電流センサの第2の端部と前記バッテリ管理システムの第2の端子との間に結合される第2の抵抗器を備え、
前記バッテリ管理システムが、前記第1の抵抗器を介して前記第1の端子から前記第1の端部に流れる第1の電流を生成することと、前記第2の抵抗器を介して前記第2の端子から前記第2の端部に流れる第2の電流を生成することと、前記第1の抵抗器における電圧を第3のしきい値と比較するとともに前記第2の抵抗器における電圧を第4のしきい値と比較することによって前記第1および第2の端子において障害が発生しているかどうかを検出することとを行う第3の検出回路をさらに備える、請求項13から15のいずれか一項に記載のバッテリパック。 - 前記センサが、前記バッテリパック内の温度を示す指示電圧を生成する温度センサを備え、前記バッテリ管理システムが、前記指示電圧を第5のしきい値と比較することによって前記温度センサにおいて障害が発生しているかどうかを検出する第4の検出回路をさらに備える、請求項13から16のいずれか一項に記載のバッテリパック。
- 前記バッテリ管理システムが、前記バッテリセルの正端子におけるバッテリ電圧を受け取り、接続ノードを介して前記バッテリセルから供給電圧を受け取り、かつ前記バッテリ電圧と前記供給電圧との間の差に従って前記バッテリ管理システムにおいて障害が発生しているかどうかを検出する第5の検出回路をさらに備え、前記バッテリパックが、前記バッテリセルの前記正端子と前記接続ノードとの間に結合される抵抗性コンポーネントを備え、前記抵抗性コンポーネントを流れる電流が前記バッテリ管理システムに給電する、請求項13から17のいずれか一項に記載のバッテリパック。
- バッテリパックにおける障害を検出するための方法であって、
電流センサを使用して前記バッテリパックのバッテリ電流を検知するステップと、
検出結果を生成するために、前記バッテリパックの状態に基づいて前記バッテリパックが正常状態にあるかどうかを検出するステップと、
前記バッテリパックの端子における電圧の変化率を監視するステップと、
前記変化率と第1のしきい値との間の比較の結果に基づき、かつ前記検出結果に基づいて、前記電流センサにおいて障害が発生しているかどうかを検出するステップと
を備える、方法。 - 前記変化率が所定の時間間隔にわたって前記第1のしきい値よりも大きく、かつ前記検出結果が、前記バッテリ電流が前記正常状態にあることを示す場合、前記電流センサにおいて障害が発生していると判定するステップをさらに備える、請求項19に記載の方法。
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