JP2020056756A - Method for detecting abnormality of current sensor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電流センサの異常を検出する方法に係わる。 The present invention relates to a method for detecting an abnormality of a current sensor.
充電可能な二次電池は、様々な分野において広く実用化されている。例えば、電気自動車またはプラグインハイブリッド車は、走行用モータに電流を供給するための二次電池を備える。 Rechargeable secondary batteries are widely used in various fields. For example, an electric vehicle or a plug-in hybrid vehicle includes a secondary battery for supplying a current to a traveling motor.
二次電池は、多くのケースにおいて、指定された値の電流で充電される。この場合、充電コントローラは、電流センサを用いて検知される充電電流をモニタしながら充電動作を制御する。このため、充電電流を検知する電流センサのゲインに異常が生じたときは、二次電池を適切に充電できないことがある。なお、電流センサのゲインは、電流センサの入力電流と出力電圧との比に相当する。また、電流センサのオフセット誤差によるオフセット異常が生じたときも、二次電池を適切に充電できないことがある。なお、電流センサのオフセット誤差は、二次電池に電流が流れていないときの電流センサの出力電圧と基準電圧との差に相当する。また、電流センサの出力値が所定の値に固定される電流値固定異常が生じたときも、二次電池を適切に充電できないことがある。 Secondary batteries are often charged with a specified value of current. In this case, the charging controller controls the charging operation while monitoring the charging current detected using the current sensor. For this reason, when an abnormality occurs in the gain of the current sensor that detects the charging current, the secondary battery may not be properly charged. Note that the gain of the current sensor corresponds to the ratio between the input current and the output voltage of the current sensor. Also, even when an offset error occurs due to an offset error of the current sensor, the secondary battery may not be able to be properly charged. Note that the offset error of the current sensor corresponds to the difference between the output voltage of the current sensor and the reference voltage when no current flows through the secondary battery. Also, when a current value fixing abnormality in which the output value of the current sensor is fixed to a predetermined value occurs, the secondary battery may not be able to be charged properly.
この問題に対処するため、例えば、電流センサにより検知される充電電流に基づいて得られるSOC(State of Charge)と電圧センサにより検知される電圧に基づいて得られるSOCとの差分が閾値より大きいときに電流センサが異常であると判定する技術が提案されている(例えば、特許文献1)。また、特許文献2〜4に関連する技術が記載されている。
To cope with this problem, for example, when a difference between an SOC (State of Charge) obtained based on a charging current detected by a current sensor and an SOC obtained based on a voltage detected by a voltage sensor is larger than a threshold value A technique for determining that a current sensor is abnormal has been proposed (for example, Patent Document 1). Further, techniques related to
ところが、電流センサの測定値に基づくSOCと電圧センサの測定値に基づくSOCとを比較する方法では、電流センサまたは電圧センサのいずれが故障しているのか判断できないことがある。 However, in the method of comparing the SOC based on the measurement value of the current sensor with the SOC based on the measurement value of the voltage sensor, it may not be possible to determine which of the current sensor and the voltage sensor has failed.
本発明の1つの側面に係わる目的は、二次電池の充電電流を検知する電流センサの異常を精度よく検出することである。 An object according to one aspect of the present invention is to accurately detect an abnormality of a current sensor that detects a charging current of a secondary battery.
本発明の1つの態様の異常検出方法は、電圧センサを用いて検知される電池の電圧をモニタし、第1の電流センサを用いて検知される前記電池の充電電流の積算値に基づいて前記電池の充電率を表す第1の充電率を計算し、第2の電流センサを用いて検知される前記電池の充電電流の積算値に基づいて前記電池の充電率を表す第2の充電率を計算し、前記電池の電圧が予め指定された満充電電圧であるときに、前記第1の充電率が前記満充電電圧に対応する閾値範囲に入っており、且つ、前記第2の充電率が前記閾値範囲から外れていれば、前記第2の電流センサが異常であると判定する。 The abnormality detection method according to one aspect of the present invention monitors a voltage of a battery detected using a voltage sensor, and based on an integrated value of a charging current of the battery detected using a first current sensor, Calculating a first charging rate representing the charging rate of the battery, and calculating a second charging rate representing the charging rate of the battery based on an integrated value of the charging current of the battery detected using a second current sensor. Calculating, when the voltage of the battery is a predetermined full charge voltage, the first charging rate is within a threshold range corresponding to the full charging voltage, and the second charging rate is If it is out of the threshold range, it is determined that the second current sensor is abnormal.
上述の方法において、電池の電圧が満充電電圧であるときは、電池の充電率は満充電電圧に対応する閾値範囲に入っているはずである。よって、電池の電圧が満充電電圧であるときに、第2の電流センサを用いて検知される充電電流に基づいて計算される第2の充電率が閾値範囲から外れていれば、電圧センサまたは第2の電流センサのうちの少なくとも一方に異常が生じていると考えられる。ここで、電池の電圧が満充電電圧であるときに、第1の電流センサを用いて検知される充電電流に基づいて計算される第1の充電率が閾値範囲に入っていれば、電圧センサおよび第1の電流センサの双方が正常であると考えられる。したがって、電池の電圧が満充電電圧であるときに、第1の充電率が閾値範囲に入っており、且つ、第2の充電率が閾値範囲から外れていれば、第2の電流センサが異常であると判定できる。すなわち、異常が発生している電流センサを精度よく特定することができる。 In the above method, when the voltage of the battery is at the full charge voltage, the charge rate of the battery should be within the threshold range corresponding to the full charge voltage. Therefore, when the voltage of the battery is the full charge voltage, if the second charging rate calculated based on the charging current detected using the second current sensor is out of the threshold range, the voltage sensor or It is considered that an abnormality has occurred in at least one of the second current sensors. Here, if the first charging rate calculated based on the charging current detected using the first current sensor falls within a threshold range when the voltage of the battery is the full charge voltage, the voltage sensor And the first current sensor are both considered normal. Therefore, if the first charging rate is within the threshold range and the second charging rate is out of the threshold range when the battery voltage is at the full charge voltage, the second current sensor is abnormal. Can be determined. That is, the current sensor in which the abnormality has occurred can be specified with high accuracy.
電池の電圧が満充電電圧であるときに、第1の充電率が閾値範囲に入っており、且つ、前記第2の充電率が前記閾値範囲から外れており、且つ、第1の充電率と第2の充電率との差分が所定の閾値より大きいときに限って、第2の電流センサが異常であると判定してもよい。ここで、第1の充電率および/または第2の充電率の計算結果が誤差を有する場合は、第1の電流センサおよび第2の電流センサがそれぞれ正常であるにもかかわらず、第1の充電率が閾値範囲に入っており、且つ、第2の充電率が閾値範囲から僅かに外れる状態が起こり得る。すなわち、誤検出が発生し得る。したがって、第1の充電率と第2の充電率との差分が所定の閾値より大きいときに限って第2の電流センサが異常であると判定することにより、上述の誤検出が回避または抑制され得る。 When the voltage of the battery is at the full charge voltage, the first charging rate is within a threshold range, and the second charging rate is out of the threshold range, and the first charging rate is different from the first charging rate. The second current sensor may be determined to be abnormal only when the difference from the second state of charge is greater than a predetermined threshold. Here, in the case where the calculation result of the first charging rate and / or the second charging rate has an error, the first current sensor and the second current sensor may be in a normal state even though the first and second current sensors are normal. A state where the state of charge is within the threshold range and the second state of charge slightly deviates from the threshold range may occur. That is, erroneous detection may occur. Therefore, the above-described erroneous detection is avoided or suppressed by determining that the second current sensor is abnormal only when the difference between the first state of charge and the second state of charge is greater than a predetermined threshold. obtain.
電池への充電の開始時に、電圧センサを用いて検知される電池の電圧に基づいて、第1の充電率および第2の充電率を計算するための初期値がそれぞれリセットされたときに限って、第1の電流センサおよび第2の電流センサの異常の有無を判定してもよい。ここで、充電電流の積算値に基づいて充電率が計算されるときには、その計算結果の誤差が蓄積するおそれがある。そして、誤差が蓄積した充電率を利用して第1の電流センサおよび第2の電流センサの異常の有無が判定されると、その信頼性は低くなる。したがって、電圧センサを用いて検知される電池の電圧に基づいて第1の充電率および第2の充電率を計算するための初期値をそれぞれリセットすることにより、誤差の蓄積が解消され、第1の電流センサおよび第2の電流センサの異常の有無の判定の信頼性が向上する。 At the start of charging the battery, only when the initial values for calculating the first charging rate and the second charging rate are reset based on the voltage of the battery detected using the voltage sensor, respectively. It may be determined whether the first current sensor and the second current sensor are abnormal. Here, when the charging rate is calculated based on the integrated value of the charging current, errors in the calculation result may accumulate. When the presence or absence of an abnormality in the first current sensor and the second current sensor is determined using the charging rate in which the error has accumulated, the reliability is reduced. Therefore, by resetting the initial values for calculating the first charging rate and the second charging rate based on the voltage of the battery detected using the voltage sensor, the accumulation of errors is eliminated, and Of the current sensor and the second current sensor is improved.
上述の態様によれば、二次電池の充電電流を検知する電流センサの異常を精度よく検出できる。 According to the above aspect, it is possible to accurately detect the abnormality of the current sensor that detects the charging current of the secondary battery.
図1は、本発明の実施形態に係わる電流センサの異常検出方法が使用される電池パックの一例を示す。図1に示す電池パック100は、例えば、電気自動車またはプラグインハイブリッド車に実装される。なお、以下の記載では、電気自動車またはプラグインハイブリッド車を「電動車両」と呼ぶことがある。
FIG. 1 shows an example of a battery pack in which an abnormality detection method for a current sensor according to an embodiment of the present invention is used. The
電池パック100は、図1に示すように、電池1、電流センサ2a、2b、電圧センサ3、プロセッサ10を備える。なお、電池パック100は、図1に示していない他の回路要素を備えていてもよい。
As shown in FIG. 1, the
電池1は、二次電池であり、充電装置200により充電され得る。なお、充電装置200は、電池パック100に着脱され得る。また、電池1は、不図示の負荷に電流を供給することができる。負荷は、例えば、電動車両のモータを含む。
Battery 1 is a secondary battery, and can be charged by
電流センサ2a、2b(第1の電流センサ、第2の電流センサ)は、充電装置200と電池1との間に設けられ、それぞれ電池1の充電電流を検知する。電流センサ2a、2bは、互いに直列に接続されている。各電流センサ2a、2bは、特に限定されるものではないが、例えば、ホール素子を用いて構成される。ただし、各電流センサ2a、2bは、他の構成で実現されてもよい。電圧センサ3は、電池1の正極端子と負極端子との間の電圧を検知する。
The
プロセッサ10は、充電装置200による充電動作を制御する。例えば、プロセッサ10は、充電装置200に充電電流の指令値を与えることができる。また、プロセッサ10は、電池1の状態を管理することができる。更に、プロセッサ10は、電流センサ2a、2bの異常を検出する異常検出処理を実行する。すなわち、プロセッサ10は、電流センサ2a、2bの異常を検出する異常検出装置として動作することができる。
電流センサ2a、2bの異常は、ゲイン異常、オフセット異常、電流値固定異常の少なくとも1つを含み、以降の実施形態では、ゲイン異常がある場合を想定して説明する。なお、ゲイン異常に限定されない異常を想定する場合は、以降の実施形態における「ゲイン異常」を「異常」に置き換えることができる。
The abnormalities of the
また、この実施例では、プロセッサ10が充電制御および電池1の状態管理の双方を実行するが、本発明はこの構成に限定されるものではない。すなわち、充電装置200に充電電流の指令値を与える充電制御、および電池1の状態を管理する状態管理が、別々のプロセッサで実行されるように構成してもよい。
Further, in this embodiment, the
プロセッサ10は、図1に示すように、充電制御部11、電圧モニタ12、SOC計算部13、判定部14を備える。なお、充電制御部11、電圧モニタ12、SOC計算部13、判定部14の機能は、例えば、プロセッサ10が不図示のメモリに格納されているソフトウェアプログラムを実行することにより実現される。また、プロセッサ10は、図1に示していない機能を提供することもできる。
The
充電制御部11は、充電電流の指令値を充電装置200に与えることで充電装置200を制御する。また、充電動作が定電流充電モードおよび定電圧充電モードを含むときは、充電制御部11は、定電流充電モードから定電圧充電モードへの切替えタイミングを制御してもよい。例えば、充電動作の開始時は、定電流充電モードで電池1が充電される。このとき、充電制御部11は、電圧センサ3により検知される電池1の電圧(閉回路電圧:CCV:Closed Circuit Voltage)をモニタする。そして、電池1の電圧が満充電電圧に達すると、充電制御部11は、充電モードを定電流充電モードから定電圧充電モードへ切り替える。定電圧充電モードにおいては、充電電流は段階的に引き下げられる。そして、充電電流が十分に小さい状態が所定時間継続すると、充電制御部11は、充電動作を終了する。
The charging
電圧モニタ部12は、電圧センサ3を用いて検知される電池1の電圧をモニタする。一例としては、電圧モニタ部12は、充電装置200から電池1への充電動作が行われているときに、電圧センサ3を用いて検知される電池1の電圧をモニタする。この場合、電池1の閉回路電圧がモニタされる。また、電圧モニタ部12は、電池1が使用されていないときに、電圧センサ3を用いて検知される電池1の電圧をモニタする。この場合、電池1の開回路電圧(OCV:Open Circuit Voltage)がモニタされる。
The voltage monitor 12 monitors the voltage of the battery 1 detected using the
SOC計算部(充電率計算部)13は、電流センサ2aを用いて検知される電池1の充電電流の積算値に基づいて、電池1の充電率を表すSOC_a(第1の充電率)を計算する。また、SOC計算部13は、電流センサ2bを用いて検知される電池1の充電電流の積算値に基づいて、電池1の充電率を表すSOC_b(第2の充電率)を計算する。SOC(State of Charge)は、電池の満充電容量に対する現在の充電容量を表す。即ち、SOCは、電池の充電率を表す。したがって、電池1のSOCは、例えば(1)式で計算される。
SOC=充電前SOC+100×電流積算値/満充電容量・・・(1)
The SOC calculator (charging rate calculator) 13 calculates SOC_a (first charging rate) representing the charging rate of the battery 1 based on the integrated value of the charging current of the battery 1 detected using the
SOC = SOC before charging + 100 × current integrated value / full charge capacity (1)
充電前SOCは、例えば、充電開始時の電池1の電圧(ここでは、開回路電圧)に基づいて決定される。なお、電池1のSOCは、電池1の電圧に一意に対応する。よって、SOC計算部13は、充電開始時に電圧センサ3の出力信号を取得することで充電前SOCを計算できる。但し、SOC計算部13は、他の方法で充電前SOCを決定してもよい。例えば、ある時点で電池1の開回路電圧に基づいてSOC初期値を設定し、その後、電池1の出力電流および充電電流をモニタして積算することにより、任意の時刻におけるSOCを計算できる。この場合、SOC計算部13は、SOC初期値が設定されたときから充電開始時までの電流を積算することにより、充電前SOCを得ることができる。
The pre-charge SOC is determined based on, for example, the voltage of the battery 1 at the start of charging (here, the open circuit voltage). Note that the SOC of the battery 1 uniquely corresponds to the voltage of the battery 1. Therefore,
(1)式の電流積算値は、電流センサ2a、2bにより検知される電池1の充電電流の積算値を表す。(1)式の満充電容量は、例えば、電池1の満充電容量についての経年劣化情報を利用して推定される。経年劣化情報は、時間経過に対する電池1の満充電容量の変化を表し、電池1の構造および電池1を構成する材料などに応じて予め作成される。よって、SOC計算部13は、電池1が製造されたときからの時間経過に基づいて電池1の満充電容量を推定することができる。
The integrated current value of the expression (1) represents the integrated value of the charging current of the battery 1 detected by the
このように、SOC計算部13は、電流センサ2aを用いて検知される充電電流に対応するSOC_aおよび電流センサ2bを用いて検知される充電電流に対応するSOC_bを計算する。ここで、電流センサ2a、2bのゲインが正常であれば、SOC_aおよびSOC_bは互いに実質的に同じはずである。換言すれば、SOC_aおよびSOC_bが互いに異なるときは、電流センサ2a、2bのうちの少なくとも一方のゲインが異常であると考えられる。
As described above,
判定部14は、電圧センサ3により検知される電池1の電圧、およびSOC計算部13により計算されるSOC_a、SOC_bに基づいて、電流センサ2a、2bのゲイン異常を検出する。例えば、電池1の電圧が予め指定された満充電電圧であるときに、SOC_aが満充電電圧に対応する閾値範囲に入っており、且つ、SOC_bがその閾値範囲から外れていれば、判定部14は、電流センサ2bのゲインが異常であると判定する。同様に、電池1の電圧が満充電電圧であるときに、SOC_bが閾値範囲に入っており、且つ、SOC_aがその閾値範囲から外れていれば、判定部14は、電流センサ2aのゲインが異常であると判定する。
The
「満充電電圧に対応する閾値範囲」は、SOC(すなわち、電池1の充電率)に換算して表され、満充電電圧に対応するSOCを含むように設定される。「満充電電圧に対応するSOC」は、この実施例では、100パーセントである。閾値範囲の下限値は、100パーセントからΔ1を引算することで得られ、閾値範囲の上限値は、100パーセントにΔ2を加算することで得られる。即ち、閾値範囲は「100−Δ1(%)」から「100+Δ2(%)」の範囲である。 The “threshold range corresponding to the full charge voltage” is expressed in terms of SOC (that is, the charging rate of the battery 1), and is set to include the SOC corresponding to the full charge voltage. The “SOC corresponding to the full charge voltage” is 100% in this embodiment. The lower limit of the threshold range is obtained by subtracting Δ1 from 100%, and the upper limit of the threshold range is obtained by adding Δ2 to 100%. That is, the threshold range is from “100−Δ1 (%)” to “100 + Δ2 (%)”.
Δ1およびΔ2は、互いに同じでもよいし、互いに異なってもよい。ここで、Δ1およびΔ2が大きすぎると、閾値範囲が広くなり、電流センサのゲイン異常を検出できない検出漏れが生じるおそれがある。他方、Δ1およびΔ2が小さすぎると、閾値範囲が狭くなり、正常な電流センサに対してゲイン異常が検出される誤検出が生じるおそれがある。よって、閾値範囲を規定するΔ1およびΔ2は、適切に決定される必要がある。Δ1およびΔ2は、特に限定されるものではないが、例えば、SOCに換算して数パーセント程度である。なお、Δ1およびΔ2は、電流センサ2a、2bおよび電圧センサ3の検知誤差を吸収するために設定される。
Δ1 and Δ2 may be the same or different from each other. Here, if Δ1 and Δ2 are too large, the threshold range becomes wide, and there is a possibility that a detection omission that cannot detect an abnormal gain of the current sensor may occur. On the other hand, if Δ1 and Δ2 are too small, the threshold range becomes narrow, and erroneous detection of a normal current sensor that may detect an abnormal gain may occur. Therefore, Δ1 and Δ2 defining the threshold range need to be appropriately determined. Δ1 and Δ2 are not particularly limited, but are, for example, about several percent in terms of SOC. Note that Δ1 and Δ2 are set to absorb detection errors of the
図2は、電池パック100の充電動作の一例を示す。この実施例では、時刻T1において充電動作が開始される。充電開始後、充電装置200は、定電流充電モードで電池1を充電する。すなわち、充電装置200は、図2(a)に示すように、充電制御部11から与えられる指令値に従って、一定の充電電流Iccで電池1を充電する。そうすると、電池1の電圧(すなわち、閉回路電圧)は、図2(b)に示すように増加してゆく。
FIG. 2 shows an example of a charging operation of the
このとき、電圧モニタ部12は、電池1の電圧をモニタする。そして、電池1の電圧が所定の満充電電圧に達すると、充電制御部11は、電池1の充電モードを定電流充電モードから定電圧充電モードに切り替える。図2に示す例では、時刻T2において、電池1の電圧が満充電電圧に到達し、定電流充電モードから定電圧充電モードへの切替えが行われている。
At this time, the
定電圧充電モードにおいては、充電電流は、段階的に低減される。このとき、電池1の電圧は、ほぼ満充電電圧に保持される。そして、充電電流が十分に小さい状態が所定時間継続すると、充電制御部11は、充電動作を終了する。図2に示す例では、時刻T3において充電動作が終了している。
In the constant voltage charging mode, the charging current is gradually reduced. At this time, the voltage of the battery 1 is maintained at substantially the full charge voltage. Then, when the state where the charging current is sufficiently small continues for a predetermined time, the charging
ここで、電流センサ2a、2bのゲインがいずれも正常であり、電流センサ2a、2bがいずれも正しく充電電流を検知するものとする。この場合、図2(c)に示すように、電流センサ2a、2bの出力信号(すなわち、電流センサ2a、2bにより検知される充電電流)は、互いに実質的に一致する。
Here, it is assumed that the gains of the
このとき、SOC計算部13は、電流センサ2a、2bによりそれぞれ検知される充電電流に基づいてSOC_a、SOC_bを計算する。ここで、電流センサ2a、2bがそれぞれ充電電流を正しく検知するときは、SOC_a、SOC_bは、図2(d)に示すように、互いにほぼ一致しており、また、時間経過に対してほぼ直線的に増加してゆく。そして、時刻T2において電池1の電圧が満充電電圧に達するときに、SOC_a、SOC_bは、それぞれ満充電電圧に対応するSOC(即ち、100パーセント)に達する。よって、時刻T2において電池1の電圧が満充電電圧に達したときには、SOC_a、SOC_bは、いずれも閾値範囲に入っている。
At this time, the
なお、実際には、定電流充電モードから定電圧充電モードへ移行した後も充電電流が流れるので、時刻T2以降もSOC_a、SOC_bは上昇する。ただし、定電流充電モードと比較して、定電圧充電モードの充電電流は小さく、また、充電時間も短い。したがって、図2に示す実施例において、時刻T2以降に実行される定電圧充電モードによるSOCの上昇分は無視するものとする。 Actually, the charging current flows even after the transition from the constant current charging mode to the constant voltage charging mode, so that the SOC_a and the SOC_b increase after the time T2. However, compared to the constant current charging mode, the charging current in the constant voltage charging mode is smaller, and the charging time is shorter. Therefore, in the embodiment shown in FIG. 2, the increase in SOC due to the constant voltage charging mode executed after time T2 is ignored.
また、期間T2〜T3は、定電圧充電モードで電池1が充電されるので、電池1の電圧は満充電電圧のまま保持される。すなわち、充電動作が終了した時点で、電池1の電圧は満充電電圧である。 In the period T2 to T3, the battery 1 is charged in the constant voltage charging mode, so that the voltage of the battery 1 is maintained at the full charge voltage. That is, when the charging operation is completed, the voltage of the battery 1 is the full charge voltage.
判定部14は、電池1の電圧が満充電電圧であるときに、電流センサ2a、2bについてゲイン異常の有無を判定する。一例としては、判定部14は、充電動作が終了した時点または充電動作が終了した後に、電流センサ2a、2bについてゲイン異常の有無を判定する。ここで、図2に示す例では、SOC_a、SOC_bがいずれも閾値範囲に入っているので、電流センサ2a、2bのゲイン異常は検出されない。
When the voltage of the battery 1 is the full charge voltage, the
図3は、電流センサのゲイン異常が検出されるケースの一例を示す。ここでは、図2に示す例と同様に、期間T1〜T2において定電流充電モードで電池1が充電され、期間T2〜T3において定電圧充電モードで電池1が充電される。すなわち、図3(a)に示すように、期間T1〜T2において一定の充電電流Iccが供給され、図3(b)に示すように、時刻T2において電池1の電圧が満充電電圧に達する。その後、電池1の電圧は、満充電電圧のまま保持される。 FIG. 3 shows an example of a case where an abnormal gain of the current sensor is detected. Here, as in the example shown in FIG. 2, battery 1 is charged in the constant current charging mode in periods T1 and T2, and battery 1 is charged in the constant voltage charging mode in periods T2 and T3. That is, as shown in FIG. 3A, a constant charging current Icc is supplied in the period T1 to T2, and as shown in FIG. 3B, at time T2, the voltage of the battery 1 reaches the full charge voltage. Thereafter, the voltage of the battery 1 is maintained at the full charge voltage.
また、この実施例では、電流センサ2aは正しく電流を検知できるが、電流センサ2bは正しく電流を検知できないものとする。具体的には、電流センサ2bのゲインは、正常値よりも小さいものとする。この結果、図3(c)に示すように、電流センサ2aにより検知される電流値と比較して、電流センサ2bにより検知される電流値は小さくなる。
In this embodiment, the
プロセッサ10は、電池1の電圧が満充電電圧であるときに、異常検出処理を実行する。この実施例では、プロセッサ10は、例えば、時刻T3において充電動作が終了したときに異常検出処理を実行する。ただし、プロセッサ10は、充電動作が終了した後、電池1の分極が解消した後に異常検出処理を実行してもよい。また、プロセッサ10は、定電圧充電モードで充電が行われているときに異常検出処理を実行してもよい。
The
異常検出処理は、電圧センサ3の出力信号に基づいて電池1の閉回路電圧をモニタする工程、電流センサ2a、2bの出力信号に基づいてSOC_a、SOC_bを計算する工程、および閉回路電圧、SOC_a、SOC_bに基づいて電流センサ2a、2bのゲイン異常の有無を判定する工程を含む。
The abnormality detection process includes a process of monitoring the closed circuit voltage of the battery 1 based on the output signal of the
判定部14は、電池1の電圧が満充電電圧であるときに、以下の2つの要件が満たされると、電流センサのゲインが異常であると判定する。
(1)電流センサ2a、2bのうちの一方により検知される充電電流に基づいて計算されるSOCが閾値範囲に入っている
(2)電流センサ2a、2bのうちの他方により検知される充電電流に基づいて計算されるSOCが閾値範囲から外れている
The
(1) The SOC calculated based on the charging current detected by one of the
図3に示す例では、時刻T3において異常検出処理が実行されるものとする。なお、時刻T3において、電池1の電圧は満充電電圧である。 In the example shown in FIG. 3, it is assumed that the abnormality detection processing is executed at time T3. At time T3, the voltage of battery 1 is the full charge voltage.
時刻T3において、図3(d)に示すように、SOC_aは閾値範囲に入っている。すなわち、上述の要件(1)は満足する。また、SOC_bは閾値範囲から外れている。すなわち、上述の要件(2)も満足する。この場合、判定部14は、電流センサ2bのゲインが異常であると判定する。ここで、時刻T3におけるSOC_bは、閾値範囲の下限値より小さい。したがって、判定部14は、電流センサ2bのゲインが正常値より小さいと判定する。
At time T3, as shown in FIG. 3D, SOC_a falls within the threshold range. That is, the above requirement (1) is satisfied. SOC_b is out of the threshold range. That is, the above requirement (2) is also satisfied. In this case, the
このように、異常検出処理においては、上述の要件(1)および(2)に基づいて電流センサのゲイン状態が検出される。ここで、電流センサのゲインが正常であるものとすると、電池1の電圧が満充電電圧であるときは、その電流センサに対応するSOCは閾値範囲に入っているはずである。したがって、電池1の電圧が満充電電圧であるときに、電流センサに対応するSOCが閾値範囲から外れていれば、何らかの異常状態が生じていると推測される。 As described above, in the abnormality detection processing, the gain state of the current sensor is detected based on the requirements (1) and (2) described above. Here, assuming that the gain of the current sensor is normal, when the voltage of the battery 1 is the full charge voltage, the SOC corresponding to the current sensor should be within the threshold range. Therefore, if the SOC corresponding to the current sensor is out of the threshold range when the voltage of the battery 1 is the full charge voltage, it is assumed that some abnormal state has occurred.
図3に示す例では、例えば時刻T3において、電池1の電圧が満充電電圧であるが、電流センサ2bに対応するSOC_bが閾値範囲から外れている。ところが、この状況だけでは、電圧センサ3または電流センサ2bのうちのどちらのセンサが異常なのかを判定できない。そこで、判定部14は、電流センサ2aに対応するSOC_aを参照する。ここで、時刻T3においては、電池1の電圧が満充電電圧であるときに、電流センサ2aに対応するSOC_aは閾値範囲に入っている。すなわち、電圧センサ3の出力信号および電流センサ2aの出力信号は互いに矛盾していないので、電圧センサ3および電流センサ2aは正常と判定される。したがって、判定部14は、時刻T3において、電流センサ2bのゲインが異常であると判定する。
In the example shown in FIG. 3, for example, at time T3, the voltage of the battery 1 is the full charge voltage, but the SOC_b corresponding to the
図4は、本発明の実施形態に係わる異常検出方法の一例を示すフローチャートである。なお、この実施例では、異常検出処理は、充電動作が終了したときに実行される。 FIG. 4 is a flowchart illustrating an example of the abnormality detection method according to the embodiment of the present invention. In this embodiment, the abnormality detection processing is executed when the charging operation is completed.
S1において、充電制御部11は、定電流充電モードで電池1の充電を開始する。そうすると、充電装置200から電池1に電流が供給され、電池1の電圧(ここでは、閉回路電圧CCV)は徐々に上昇してゆく。
In S1, the charging
S2において、電圧モニタ部12は、電圧センサ3により検知される電池1の閉回路電圧CCVが満充電電圧に達したか否かを判定する。そして、閉回路電圧CCVが満充電電圧に達していなければ、充電制御部11は、定電流充電モードでの充電動作を継続する。
In S2, the
電池1の閉回路電圧CCVが満充電電圧に達すると、S3において充電制御部11は、充電モードを定電流充電モードから定電圧充電モードに切り替える。定電圧充電モードにおいては、電池1の閉回路電圧CCVが満充電電圧に保持された状態で、充電電流が徐々に低減されてゆく。
When the closed circuit voltage CCV of the battery 1 reaches the full charge voltage, in S3, the
S4において、充電制御部11は、充電動作を終了するか否かを判定する。この実施例では、電流センサ2a、2bにより検知される充電電流が所定時間継続して所定値以下に低下すれば、充電制御部11は、充電動作を終了すべきと判定する。そして、充電動作の終了の後、プロセッサ10の処理はS5に進む。なお、S5以降の処理が実行されるときは、充電動作が終了しているので、電池1の電圧は、ほぼ満充電電圧に保持されている。
In S4, the charging
S5において、SOC計算部13は、SOC_aおよびSOC_bを計算する。すなわち、SOC計算部13は、電流センサ2aにより検知される充電電流の積算値を利用してSOC_aを計算する。また、SOC計算部13は、電流センサ2bにより検知される充電電流の積算値を利用してSOC_bを計算する。
In S5, the
S6〜S8において、判定部14は、電流センサ2a、2bの状態を判定する。具体的には、SOC_aおよびSOC_bがいずれも閾値範囲に入っているときは(S6:Yes、S7:Yes)、判定部14は、S9において、電流センサ2a、2bのゲインが正常であると判定する。すなわち、いずれの電流センサについてもゲイン異常は検出されない。
In S6 to S8, the
SOC_aが閾値範囲に入っており、且つ、SOC_bが閾値範囲から外れているときは(S6:Yes、S7:No)、判定部14は、S10において、電流センサ2bのゲインが異常であると判定する。また、SOC_aが閾値範囲から外れており、且つ、SOC_bが閾値範囲に入っているときは(S6:No、S8:Yes)、判定部14は、S11において、電流センサ2aのゲインが異常であると判定する。
When SOC_a is within the threshold range and SOC_b is out of the threshold range (S6: Yes, S7: No), the
なお、SOC_aおよびSOC_bがいずれも閾値範囲から外れているときは(S6:No、S8:No)、判定部14は、電圧センサ3、電流センサ2a、2bのうちのいずれが異常なのかを判定できない。この場合、判定部14は、S12において、エラーメッセージを出力する。
When both SOC_a and SOC_b are out of the threshold range (S6: No, S8: No), the
<バリエーション1>
電圧センサ3および電流センサ2a、2bの出力信号は誤差を含む。加えて、電流センサ2a、2bにより検知される充電電流の積算値に基づいてSOC_a、SOC_bが計算されるとき、SOC_a、SOC_bの誤差が蓄積するおそれがある。このため、電池1の電圧が満充電電圧であるときに、一方のSOCが閾値範囲に入っており、且つ、他方のSOCが閾値範囲から外れていても、それら2つのSOCの差分が小さいときは、判定部14の判定結果の信頼性は必ずしも高くない。
<Variation 1>
Output signals of the
そこで、判定部14は、SOC_aとSOC_bとの差分が所定の閾値より大きいときに限って電流センサのゲイン異常の有無を判定するようにしてもよい。この手順を導入すれば、判定部14の判定結果の信頼性が向上する。具体的には、電流センサのゲインが正常であるにもかかわらず異常であると判定される可能性が低くなる。
Therefore, the
<バリエーション2>
上述したように、電流センサ2a、2bにより検知される充電電流の積算値に基づいてSOC_a、SOC_bが計算されるときは、SOC_a、SOC_bの誤差が蓄積するおそれがある。ここで、この誤差の蓄積は、例えば、電池1への充電の開始時に、電圧センサ3を用いて検知される閉回路電圧に基づいてSOC_a、SOC_bを計算するための初期値をそれぞれリセットすれば解消され得る。
<
As described above, when SOC_a and SOC_b are calculated based on the integrated values of the charging currents detected by the
そこで、判定部14は、充電開始時に電圧センサ3を用いて検知される電池1の電圧に基づいて、SOC_a、SOC_bを計算するための初期値がそれぞれリセットされるときに限って、電流センサ2a、2bのゲイン異常の有無を判定するようにしてもよい。この場合、SOC_a、SOC_bの精度が高くなるので、判定部14の判定結果の信頼性が向上する。なお、SOC_a、SOC_bを計算するための初期値のリセットは、例えば、SOC計算部13により定期的に実行される。
Therefore, the
1 電池
2a、2b 電流センサ
3 電圧センサ
10 プロセッサ
11 充電制御部
12 電圧モニタ部
13 SOC計算部
14 判定部
100 電池パック
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (4)
第1の電流センサを用いて検知される前記電池の充電電流の積算値に基づいて前記電池の充電率を表す第1の充電率を計算し、
第2の電流センサを用いて検知される前記電池の充電電流の積算値に基づいて前記電池の充電率を表す第2の充電率を計算し、
前記電池の電圧が予め指定された満充電電圧であるときに、前記第1の充電率が前記満充電電圧に対応する閾値範囲に入っており、且つ、前記第2の充電率が前記閾値範囲から外れていれば、前記第2の電流センサが異常であると判定する
ことを特徴とする異常検出方法。 Monitor the battery voltage detected using the voltage sensor,
Calculating a first charging rate indicating a charging rate of the battery based on an integrated value of the charging current of the battery detected using a first current sensor;
Calculating a second charging rate representing the charging rate of the battery based on an integrated value of the charging current of the battery detected using a second current sensor;
When the voltage of the battery is a predetermined full charge voltage, the first charging rate falls within a threshold range corresponding to the full charging voltage, and the second charging rate falls within the threshold range. If not, determining that the second current sensor is abnormal.
ことを特徴とする請求項1に記載の異常検出方法。 When the voltage of the battery is the full charge voltage, the first charging rate is within the threshold range, and the second charging rate is out of the threshold range, and The abnormality detection method according to claim 1, wherein if the difference between the first charging rate and the second charging rate is larger than a predetermined threshold value, it is determined that the second current sensor is abnormal.
ことを特徴とする請求項1に記載の異常検出方法。 At the start of charging the battery, initial values for calculating the first charging rate and the second charging rate are reset based on the voltage of the battery detected using the voltage sensor. The abnormality detection method according to claim 1, further comprising: determining whether there is an abnormality in the first current sensor and the second current sensor.
前記電池の電圧を検知する電圧センサと、
前記電池の充電電流を検知する第1の電流センサと、
前記第1の電流センサに直列に接続され、前記電池の充電電流を検知する第2の電流センサと、
前記電圧センサを用いて検知される前記電池の電圧をモニタする電圧モニタ部と、
前記第1の電流センサを用いて検知される前記電池の充電電流の積算値に基づいて前記電池の充電率を表す第1の充電率を計算すると共に、前記第2の電流センサを用いて検知される前記電池の充電電流の積算値に基づいて前記電池の充電率を表す第2の充電率を計算する充電率計算部と、
前記電池の電圧が予め指定された満充電電圧であるときに、前記第1の充電率が前記満充電電圧に対応する閾値範囲に入っており、且つ、前記第2の充電率が前記閾値範囲から外れていれば、前記第2の電流センサが異常であると判定する判定部と、
を備える電池パック。 Batteries and
A voltage sensor for detecting a voltage of the battery;
A first current sensor for detecting a charging current of the battery;
A second current sensor connected in series to the first current sensor and detecting a charging current of the battery;
A voltage monitoring unit that monitors the voltage of the battery detected using the voltage sensor,
Calculating a first charging rate indicating a charging rate of the battery based on an integrated value of the charging current of the battery detected using the first current sensor, and detecting the charging rate using the second current sensor; A charging rate calculation unit that calculates a second charging rate representing the charging rate of the battery based on the integrated value of the charging current of the battery,
When the voltage of the battery is a predetermined full charge voltage, the first charging rate falls within a threshold range corresponding to the full charging voltage, and the second charging rate falls within the threshold range. If not, a determination unit that determines that the second current sensor is abnormal,
A battery pack comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018189286A JP2020056756A (en) | 2018-10-04 | 2018-10-04 | Method for detecting abnormality of current sensor |
Applications Claiming Priority (1)
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Publication Number | Publication Date |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2022009669A1 (en) * | 2020-07-10 | 2022-01-13 | 株式会社デンソー | Storage battery control device |
-
2018
- 2018-10-04 JP JP2018189286A patent/JP2020056756A/en active Pending
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WO2022009669A1 (en) * | 2020-07-10 | 2022-01-13 | 株式会社デンソー | Storage battery control device |
JP2022022897A (en) * | 2020-07-10 | 2022-02-07 | 株式会社デンソー | Storage battery control device |
JP7276268B2 (en) | 2020-07-10 | 2023-05-18 | 株式会社デンソー | storage battery controller |
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