JP2021072672A - Battery control device and battery control method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電池制御装置及び電池制御方法に関する。 The present invention relates to a battery control device and a battery control method.
特許文献1には、電動車両の駆動用電池のセル電圧センサが異常時に、セル電圧を推定して電池セルが過充電状態とならない範囲にて走行を継続可能にするためのセル電圧推定装置が開示されている。
セル電圧推定装置は、駆動用電池を構成する複数の電池セルと、電気負荷と、コンデンサと、コンデンサ電圧検出部と、電圧センサ異常検出部と、相関関係記憶部と、第1推定部とを備えている。電気負荷は、複数の電池セルのセル電圧の総和が印加される。コンデンサは、複数の電池セルのセル電圧の総和が印加される。コンデンサ電圧検出部は、コンデンサに印加されるコンデンサ電圧を検出する。電圧センサ異常検出部は、各電池セルに設けられた電圧センサの異常を検出する。相関関係記憶部は、電圧センサが正常であって車両が所定の運転状態においてコンデンサ電圧検出部による電圧とセル電圧の総和との相関関係を記憶する。第1推定部は、電圧センサ異常検出部によって異常を検出した場合、相関関係記憶部のデータとコンデンサ電圧検出部によって検出された電圧とセル電圧の総和の電池総電圧とを基に、電圧センサが異常の電池セルの電圧を推定する。 The cell voltage estimation device includes a plurality of battery cells constituting a drive battery, an electric load, a capacitor, a capacitor voltage detection unit, a voltage sensor abnormality detection unit, a correlation storage unit, and a first estimation unit. I have. The sum of the cell voltages of the plurality of battery cells is applied to the electric load. The sum of the cell voltages of a plurality of battery cells is applied to the capacitor. The capacitor voltage detector detects the capacitor voltage applied to the capacitor. The voltage sensor abnormality detection unit detects an abnormality of the voltage sensor provided in each battery cell. The correlation storage unit stores the correlation between the voltage generated by the capacitor voltage detection unit and the total cell voltage when the voltage sensor is normal and the vehicle is in a predetermined driving state. When an abnormality is detected by the voltage sensor abnormality detection unit, the first estimation unit is a voltage sensor based on the data of the correlation storage unit, the voltage detected by the capacitor voltage detection unit, and the total battery voltage of the cell voltage. Estimates the voltage of the abnormal battery cell.
特許文献1のセル電圧推定装置は、各電池セルに設けられた各電圧センサの電圧の合計値に基づいて、電圧センサが異常の電池セルの電圧を推定するものである。従って、電圧センサの電圧に誤差がある場合、当該誤差が各電圧センサの分だけ蓄積される結果、電圧センサが異常の電池セルの電圧の推定精度が悪くなるおそれがある。
In the cell voltage estimation device of
また、リチウムイオン二次電池(LIB:Lithium Ion Battery)を搭載する電気自動車(EV:Electric Vehicle)では、全ての電池セルの電圧をモニタすることで電池の安全性を確保することがある。このため、何らかの故障により1セルでも電圧検出が不可能になった場合、電池の使用を禁止するフェールセーフが実行され、車両が走行不可能になってしまう。 Further, in an electric vehicle (EV) equipped with a lithium ion secondary battery (LIB: Lithium Ion Battery), the safety of the battery may be ensured by monitoring the voltage of all the battery cells. Therefore, if voltage detection becomes impossible even for one cell due to some kind of failure, fail-safe that prohibits the use of the battery is executed, and the vehicle becomes impossible to travel.
本発明は、以上の問題意識に基づいてなされたものであり、高精度かつ高信頼性を確保するとともに柔軟性のある電池制御を実行することができる電池制御装置及び電池制御方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made based on the above awareness of the problems, and provides a battery control device and a battery control method capable of ensuring high accuracy and high reliability and performing flexible battery control. With the goal.
本実施形態の電池制御装置は、直列に接続された複数の電池を制御する電池制御装置であって、複数の電池のそれぞれの電圧を検出する電圧検出部と、複数の電池の総電圧を検出する総電圧検出部と、電圧検出部によって複数の電池のうち特定の電池の電圧が検出できないことを検知する検知部と、複数の電池の総電圧と、複数の電池のうち特定の電池以外の電池の電圧の合計との差分に基づいて、特定の電池の第1電圧を推定する第1推定部と、複数の電池のそれぞれの電流を積算して推定した充電状態に基づいて、特定の電池の第2電圧を推定する第2推定部と、第1電圧と第2電圧の精度を判定するとともに、第1電圧と第2電圧のうち精度が高い方を用いて、複数の電池を制御する制御部と、を有することを特徴とする。 The battery control device of the present embodiment is a battery control device that controls a plurality of batteries connected in series, and has a voltage detection unit that detects the voltage of each of the plurality of batteries and a voltage detection unit that detects the total voltage of the plurality of batteries. A total voltage detection unit, a detection unit that detects that the voltage of a specific battery among a plurality of batteries cannot be detected by the voltage detection unit, a total voltage of a plurality of batteries, and a plurality of batteries other than the specific battery. A specific battery based on the first estimation unit that estimates the first voltage of a specific battery based on the difference from the total voltage of the batteries and the charging state estimated by integrating the currents of each of the plurality of batteries. A second estimation unit that estimates the second voltage of the above, determines the accuracy of the first voltage and the second voltage, and controls a plurality of batteries by using the higher accuracy of the first voltage and the second voltage. It is characterized by having a control unit.
本実施形態の電池制御方法は、直列に接続された複数の電池を制御する電池制御方法であって、複数の電池のそれぞれの電圧を検出するステップと、複数の電池の総電圧を検出するステップと、電圧検出部によって複数の電池のうち特定の電池の電圧が検出できないことを検知するステップと、複数の電池の総電圧と、複数の電池のうち特定の電池以外の電池の電圧の合計との差分に基づいて、特定の電池の第1電圧を推定するステップと、複数の電池のそれぞれの電流を積算して推定した充電状態に基づいて、特定の電池の第2電圧を推定するステップと、第1電圧と第2電圧の精度を判定するとともに、第1電圧と第2電圧のうち精度が高い方を用いて、複数の電池を制御するステップと、を有することを特徴とする。 The battery control method of the present embodiment is a battery control method for controlling a plurality of batteries connected in series, and is a step of detecting the voltage of each of the plurality of batteries and a step of detecting the total voltage of the plurality of batteries. And the step of detecting that the voltage of a specific battery among a plurality of batteries cannot be detected by the voltage detector, the total voltage of the plurality of batteries, and the total voltage of the batteries other than the specific battery among the multiple batteries. A step of estimating the first voltage of a specific battery based on the difference between the above, and a step of estimating the second voltage of a specific battery based on the charging state estimated by integrating the currents of each of the plurality of batteries. It is characterized by having a step of determining the accuracy of the first voltage and the second voltage, and controlling a plurality of batteries by using whichever of the first voltage and the second voltage has the higher accuracy.
これにより、電圧検出部による電圧検出ができなくなった特定の電池の電圧として、第1推定による第1電圧と第2推定による第2電圧のうち精度が高い方を用いるので、特定の電池ひいては複数の電池について、高精度かつ高信頼性を確保するとともに柔軟性のある制御を実行することができる。 As a result, as the voltage of the specific battery for which the voltage detection unit cannot detect the voltage, the one with the higher accuracy, the first voltage according to the first estimation or the second voltage according to the second estimation, is used. It is possible to ensure high accuracy and high reliability and to execute flexible control of the battery.
制御部は、複数の電池の電流積算時間が所定の時間閾値より短い場合に、第2電圧が第1電圧よりも精度が高いと判定して、第2電圧を用いて複数の電池を制御し、複数の電池の電流積算時間が所定の時間閾値以上である場合に、第1電圧が第2電圧よりも精度が高いと判定して、第1電圧を用いて複数の電池を制御することができる。 When the current integration time of the plurality of batteries is shorter than the predetermined time threshold, the control unit determines that the second voltage is more accurate than the first voltage, and controls the plurality of batteries using the second voltage. When the current integration time of a plurality of batteries is equal to or longer than a predetermined time threshold, it is possible to determine that the first voltage has higher accuracy than the second voltage and control the plurality of batteries using the first voltage. it can.
これにより、複数の電池の電流積算時間を基準(指標)として、第1推定による第1電圧と第2推定による第2電圧のうち精度が高い方を用いるので、特定の電池ひいては複数の電池について、より一層、高精度かつ高信頼性を確保するとともに柔軟性のある制御を実行することができる。 As a result, the higher accuracy of the first voltage based on the first estimation and the second voltage based on the second estimation is used with the current integration time of the plurality of batteries as a reference (index). , It is possible to ensure high accuracy and high reliability and to execute flexible control.
制御部は、複数の電池の電流平均値が所定の電流閾値より低い場合に、第2電圧が第1電圧よりも精度が高いと判定して、第2電圧を用いて複数の電池を制御し、複数の電池の電流平均値が所定の電流閾値以上である場合に、第1電圧が第2電圧よりも精度が高いと判定して、第1電圧を用いて複数の電池を制御することができる。 When the current average value of the plurality of batteries is lower than the predetermined current threshold value, the control unit determines that the second voltage is more accurate than the first voltage, and controls the plurality of batteries using the second voltage. When the current average value of a plurality of batteries is equal to or higher than a predetermined current threshold value, it is possible to determine that the first voltage has higher accuracy than the second voltage and control the plurality of batteries using the first voltage. it can.
これにより、複数の電池の電流平均値を基準(指標)として、第1推定による第1電圧と第2推定による第2電圧のうち精度が高い方を用いるので、特定の電池ひいては複数の電池について、より一層、高精度かつ高信頼性を確保するとともに柔軟性のある制御を実行することができる。 As a result, the higher accuracy of the first voltage based on the first estimation and the second voltage based on the second estimation is used with the current average value of the plurality of batteries as a reference (index). , It is possible to ensure high accuracy and high reliability and to execute flexible control.
制御部は、複数の電池の温度が所定の温度閾値より高い場合に、第2電圧が第1電圧よりも精度が高いと判定して、第2電圧を用いて複数の電池を制御し、複数の電池の温度が所定の温度閾値以下である場合に、第1電圧が第2電圧よりも精度が高いと判定して、第1電圧を用いて複数の電池を制御することができる。 When the temperature of the plurality of batteries is higher than a predetermined temperature threshold, the control unit determines that the second voltage has higher accuracy than the first voltage, controls the plurality of batteries using the second voltage, and controls the plurality of batteries. When the temperature of the battery is equal to or lower than a predetermined temperature threshold, it can be determined that the first voltage has higher accuracy than the second voltage, and a plurality of batteries can be controlled using the first voltage.
これにより、複数の電池の温度を基準(指標)として、第1推定による第1電圧と第2推定による第2電圧のうち精度が高い方を用いるので、特定の電池ひいては複数の電池について、より一層、高精度かつ高信頼性を確保するとともに柔軟性のある制御を実行することができる。 As a result, the higher accuracy of the first voltage based on the first estimation and the second voltage based on the second estimation is used with the temperature of the plurality of batteries as a reference (index). Further, it is possible to ensure high accuracy and high reliability and execute flexible control.
第1推定部は、電圧検出部による複数の電池のそれぞれの電圧の計測公差の合計を足したものを最大第1電圧とし、電圧検出部による複数の電池のそれぞれの電圧の計測公差の合計を引いたものを最小第1電圧とし、複数の電池の充電時には最大第1電圧を第1電圧として使用し、複数の電池の放電時には最小第1電圧を第1電圧として使用することができる。 The first estimation unit sets the sum of the total voltage measurement tolerances of the plurality of batteries by the voltage detection unit as the maximum first voltage, and sets the total voltage measurement tolerances of the plurality of batteries by the voltage detection unit. The subtracted voltage can be used as the minimum first voltage, the maximum first voltage can be used as the first voltage when charging the plurality of batteries, and the minimum first voltage can be used as the first voltage when the plurality of batteries are discharged.
これにより、複数の電池の充放電時に応じて、最大第1電圧と最小第1電圧との好適な方を第1電圧として使用するので、第1電圧の推定精度を高めることができる。その結果、特定の電池ひいては複数の電池について、より一層、高精度かつ高信頼性を確保するとともに柔軟性のある制御を実行することができる。 As a result, the preferred one of the maximum first voltage and the minimum first voltage is used as the first voltage according to the charging / discharging of the plurality of batteries, so that the estimation accuracy of the first voltage can be improved. As a result, it is possible to further ensure high accuracy and high reliability and perform flexible control for a specific battery and thus a plurality of batteries.
第2推定部は、複数の電池のそれぞれの電流を検出する電流計の計測公差と複数の電池の内部抵抗の計測公差に基づいて最大第2電圧と最小第2電圧を求め、複数の電池の充電時には最大第2電圧を第2電圧として使用し、複数の電池の放電時には最小第2電圧を第2電圧として使用することができる。 The second estimation unit obtains the maximum second voltage and the minimum second voltage based on the measurement tolerance of the current meter that detects the current of each of the plurality of batteries and the measurement tolerance of the internal resistance of the plurality of batteries, and obtains the maximum second voltage and the minimum second voltage of the plurality of batteries. When charging, the maximum second voltage can be used as the second voltage, and when discharging the plurality of batteries, the minimum second voltage can be used as the second voltage.
これにより、複数の電池の充放電時に応じて、最大第2電圧と最小第2電圧との好適な方を第2電圧として使用するので、第2電圧の推定精度を高めることができる。その結果、特定の電池ひいては複数の電池について、より一層、高精度かつ高信頼性を確保するとともに柔軟性のある制御を実行することができる。 As a result, the preferred one of the maximum second voltage and the minimum second voltage is used as the second voltage according to the charging / discharging of the plurality of batteries, so that the estimation accuracy of the second voltage can be improved. As a result, it is possible to further ensure high accuracy and high reliability and perform flexible control for a specific battery and thus a plurality of batteries.
本発明によれば、高精度かつ高信頼性を確保するとともに柔軟性のある電池制御を実行することができる電池制御装置及び電池制御方法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a battery control device and a battery control method capable of ensuring high accuracy and high reliability and performing flexible battery control.
図1は、本実施形態による電池制御装置100の使用例を示す図である。この実施形態では、電池制御装置100は、電気自動車またはプラグインハイブリッド車などの電動車両1において使用され、走行用モータ111に電流を供給するための二次電池102の電圧を測定する。電池制御装置100は、監視ECU(Electronic Control Unit)に相当する。電池制御装置100は、電池パック10に含まれる。
FIG. 1 is a diagram showing a usage example of the
電池パック10は、電池制御装置100、電池ECU101、二次電池102、電流センサ103、サーミスタ104、リレー105、106を備える。なお、電池パック10は、図1に示していない他の回路構成を備えていてもよい。
The
電池制御装置100は、例えば、CPU(Central Processing Unit)、マルチコアCPU、プログラマブルなデバイス(FPGA(Field Programmable Gate Array)やPLD(Programmable Logic Device))などを用いた回路が考えられる。また、電池制御装置100は、内部又は外部に備えられているメモリを備え、メモリに記憶されている二次電池102の各部を制御するプログラムを読み出して実行する。なお、本実施形態においては電池制御装置100を用いて説明をするが、電池制御装置100が実行する制御を、例えば電動車両1に搭載されている一つ以上のECUなどに行わせてもよい。
As the
二次電池102は、直列に接続された複数の電池モジュールを含む組電池により実現される。そして、電池制御装置100は、二次電池102の電圧を計測すると共に、二次電池102を構成する各電池モジュールの電圧を計測する。また、各電池モジュールは、例えば、直列に接続される複数の電池セルで構成される。この場合、電池制御装置100は、各電池セルの電圧を計測してもよい。なお、以下の記載では、各電池モジュールまたは各電池セルを単に「電池」と呼ぶことがある。
The
電流センサ103は、例えば、ホール素子やシャント抵抗により構成され、二次電池102、リレー105、106に流れる電流を検出する。サーミスタ104は、二次電池102の温度または二次電池102の周辺温度を検出する。電池制御装置100は、二次電池102の電圧、電流センサ103により検出される電流及びサーミスタ104により検出される温度を示す電池状態情報を電池ECU101に送る。
The
充電器21は、二次電池102を充電する。このとき、充電器21は、電池制御装置100によりモニタされる電圧および電流センサ103によりモニタされる電流に基づいて二次電池102を充電してもよい。電動車両1の走行時には、二次電池102から走行用モータ111に電流が供給される。このとき、インバータ回路112は、二次電池102の直流電力を交流電力へ変換して走行用モータ111へ出力する。また、回生時には、インバータ回路112は、走行用モータ111の交流電力を直流電力へ変換し二次電池102へ出力する。
The charger 21 charges the
二次電池102と充電器21との間には、リレー105が設けられる。また、二次電池102の負極側において、二次電池102と走行用モータ111との間には、リレー106が設けられる。そして、電池ECU101は、リレー105、106を制御する。例えば、充電器21が二次電池102を充電するときは、電池ECU101は、リレー105、106をオン状態に制御する。二次電池102が過充電状態であるときは、電池ECU101は、リレー105、106をオフ状態に制御してもよい。電動車両1の走行時には、電池ECU101は、リレー106をオン状態に制御して、リレー105をオフ状態に制御する。二次電圧101が過放電状態であるときは、電池ECU101は、リレー105、106をオフ状態に制御してもよい。
A
電池ECU101は、例えば、CPU、マルチコアCPU、プログラマブルなデバイスやPLDなどを用いた回路が考えられる。また、電池ECU101は、内部又は外部に備えられているメモリを備え、メモリに記憶されている電池パック10の各部を制御するプログラムを読み出して実行する。
As the
電池ECU101は、二次電池102のSOC(充電率(State Of Charge))の上限閾値及び下限閾値に基づいて、制限された出力電力(Wout)情報及び回生電力(Win)情報を判定する。二次電池102のSOCが下限閾値以下の場合は、制限された出力電力(Wout)情報を車両ECU113へ伝達し、二次電池102のSOCが上限閾値以上の場合は、制限された回生電力(Win)情報を車両ECU113へ伝達する。
The
車両ECU113は、電池ECU101からの出力電力(Wout)情報に応じて、二次電池102から走行用モータ111への出力を制限する。また、車両ECU113は、電池ECU101からの回生電力(Win)情報に応じて、走行用モータ111から二次電池102への回生を制限する。具体的には、車両ECU113は、二次電池102のSOCに基づく出力電力(Wout)情報に基づいてインバータ回路112の出力電力を制限し、走行用モータ111の出力を制限する。また、車両ECU113は、二次電池102のSOCに基づく回生電力(Win)情報に基づいてインバータ回路112の入力電力を制限し、走行用モータ111からの回生を制限する。
The
インバータ回路112の出力電力を制限する方法は、公知の方法を採用することができるため特に限定しない。例えば、出力電力を制限する方法の一例として、車両ECU113は、インバータ回路112を構成するスイッチのスイッチング周波数を変更してDuty比を下げる方法を採用することができる。
The method for limiting the output power of the
なお、電池ECU101は、二次電池102のSOCに基づいて、出力電力(Wout)情報及び回生電力(Win)情報を判定しているがこの限りではない。例えば、電池ECU101は、二次電池102の電圧の上限閾値及び下限閾値に基づいて、制限された出力電力(Wout)情報及び回生電力(Win)情報を判定してもよい。二次電池102の電圧が下限閾値以下の場合は、制限された出力電力(Wout)情報を車両ECU113へ伝達し、二次電池102の電圧が上限閾値以上の場合は、制限された回生電力(Win)情報を車両ECU113へ伝達する。
The
この場合、車両ECU113は、二次電池102の電圧に基づく出力電力(Wout)情報に応じて、二次電池102から走行用モータ111への出力を制限する。また、車両ECU113は、二次電池102の電圧に基づく回生電力(Win)情報に応じて、走行用モータ111から二次電池102への回生を制限する。
In this case, the
なお、車両ECU113は、電池ECU101より受信する二次電池102の出力電力(Wout)情報及び回生電力(Win)情報に基づいて充電器21に電流指令値を与えてもよい。また、車両ECU113は、必要に応じて、電池ECU101に制御信号を与えることができる。電池ECU101と車両ECU113とはCAN(Controller Area Network)通信により相互に通信可能に接続してもよい。
The
図2は、本実施形態による電池制御装置100の内部構成の一例を示す図である。電池制御装置100は、本実施形態では、二次電池102の電圧を計測する。二次電池102は、図2に示すように、直列に接続されたn個の電池B1〜Bnを備える。そして、電池制御装置100は、二次電池102の電圧を測定すると共に、各電池B1〜Bnの正極端子の電位を測定する。これにより、電池制御装置100は、各電池B1〜Bnの電圧を計測できる。なお、電池B1〜Bnのそれぞれは、並列接続された複数の電池により構成されていてもよい。
FIG. 2 is a diagram showing an example of the internal configuration of the
電池制御装置100は、抵抗回路11、抵抗回路12、複数のリレー素子S1〜Sn、及び制御部13を備える。なお、電池制御装置100は、図2に示していない他の回路要素を備えていてもよい。
The
抵抗回路11は、参照抵抗R0および抵抗R1〜Rnから構成される。参照抵抗R0および抵抗R1〜Rnは、順番に、直列に接続されている。また、参照抵抗R0および抵抗R1〜Rnは、分圧抵抗として使用される。すなわち、抵抗回路11は、抵抗分圧回路の一例である。なお、抵抗R1〜Rnの抵抗値は、互いに同じであってもよいし、互いに同じでなくてもよい。抵抗回路12は、参照抵抗r0および補助抵抗r1を備える。参照抵抗r0および補助抵抗r1は、直列に接続されている。また、参照抵抗r0および補助抵抗r1は、分圧抵抗として使用される。すなわち、抵抗回路12も、抵抗分圧回路の一例である。
The
各リレー素子S1〜Snの一方の端子(電池側端子)は、対応する電池B1〜Bnの正極端子に電気的に接続されている。例えば、リレー素子S1の電池側端子は電池B1の正極端子に接続され、リレー素子Snの電池側端子は電池Bnの正極端子に接続される。また、各リレー素子S1〜Snの他方の端子(制御部側端子)は、対応する抵抗R1〜Rnの一方の端子(正側端子)に電気的に接続されている。例えば、リレー素子S1の制御部側端子は抵抗R1の正側端子に接続され、リレー素子Snの制御部側端子は抵抗Rnの正側端子に接続される。すなわち、電池B1〜Bnの正極端子と、対応する抵抗R1〜Rnの正側端子との間に、対応するリレー素子S1〜Snが設けられている。なお、各リレー素子S1〜Snの状態は、制御部13により制御される。
One terminal (battery side terminal) of each relay element S1 to Sn is electrically connected to a positive electrode terminal of the corresponding batteries B1 to Bn. For example, the battery-side terminal of the relay element S1 is connected to the positive electrode terminal of the battery B1, and the battery-side terminal of the relay element Sn is connected to the positive electrode terminal of the battery Bn. Further, the other terminal (control unit side terminal) of each relay element S1 to Sn is electrically connected to one terminal (positive side terminal) of the corresponding resistors R1 to Rn. For example, the control unit side terminal of the relay element S1 is connected to the positive terminal of the resistor R1, and the control unit side terminal of the relay element Sn is connected to the positive terminal of the resistor Rn. That is, the corresponding relay elements S1 to Sn are provided between the positive electrode terminals of the batteries B1 to Bn and the positive terminal of the corresponding resistors R1 to Rn. The state of each relay element S1 to Sn is controlled by the
抵抗R1の他方の端子(負側端子)は、参照抵抗R0の一方の端子(正側端子)に接続されている。参照抵抗R0の他方の端子(負側端子)は、二次電池102の負側端子(すなわち、電池B1の負側端子)に電気的に接続されている。そして、参照抵抗R0と抵抗R1との接続点の電圧Vaは、制御部13に与えられる。
The other terminal (negative terminal) of the resistor R1 is connected to one terminal (positive terminal) of the reference resistor R0. The other terminal (negative terminal) of the reference resistor R0 is electrically connected to the negative terminal of the secondary battery 102 (that is, the negative terminal of the battery B1). Then, the voltage Va at the connection point between the reference resistor R0 and the resistor R1 is given to the
抵抗回路12は、抵抗回路11に電気的に並列に接続される。即ち、補助抵抗r1の一方の端子(正側端子)は、抵抗Rnの正側端子およびリレー素子Snの制御部側端子に接続される。補助抵抗r1の他方の端子(負側端子)は、参照抵抗r0の一方の端子(正側端子)に接続される。参照抵抗r0の他方の端子(負側端子)は、参照抵抗R0の負側端子および二次電池102の負側端子に接続される。そして、参照抵抗r0と補助抵抗r1との接続点の電圧Vbは、制御部13に与えられる。
The
制御部13は、リレー素子S1〜Snを制御しながら電圧Vaおよび電圧Vbを検出することで、二次電池102の電圧および各電池B1〜Bnの正極端子の電位を計測する。また、制御部13は、リレー素子S1〜Snを制御しながら電圧Vaおよび電圧Vbをモニタすることで、抵抗回路11、12の故障を検出することもできる。
The
制御部13は、例えば、マイコンにより実現される。この場合、制御部13は、プロセッサ13Aおよびメモリ13Bを備える。プロセッサ13Aは、メモリ13Bに格納されているプログラムを実行することにより、電池の電圧を計測することができる。このプログラムは、例えば、リレー素子S1〜Snを制御する記述、電圧Vaおよび電圧Vbに基づいて電池の電圧を計算する記述、および抵抗回路11、12の故障を判定する記述を含む。尚、メモリ13Bには、各抵抗(R0〜Rn、r0〜r1)の抵抗値を表す抵抗情報が格納されていてもよい。
The
制御部13は、抵抗回路11の出力電圧Vaまたは抵抗回路12の出力電圧Vbを利用して、各電池B1〜Bnの正極端子の電位を計測することができる。
The
電池Bi(i=1〜n)の正極端子の電位は、二次電池102の負極の電位と電池Biの正極端子の電位との間の電圧に相当する。なお、以下の記載では、各抵抗R1〜Rnの正側端子の電位は、それぞれV1〜Vnで表されるものとする。抵抗Ri(i=1〜n)の正側端子の電位は、二次電池102の負極の電位と抵抗Riの正側端子の電位との間の電圧に相当する。
The potential of the positive electrode terminal of the battery Bi (i = 1 to n) corresponds to the voltage between the potential of the negative electrode of the
制御部13は、リレー素子S1〜Snの中から1個のリレー素子を選択する。そして、制御部13は、選択したリレー素子のみをオン状態に制御しながら、電圧Vaを取得する。ここで、制御部13は、選択したリレー素子Skをオン状態に制御し、他のリレー素子をオフ状態に制御するものとする。リレー素子Skは、電池Bk(即ち、二次電池102の負極から数えてk番目の電池モジュール)に接続されるリレー素子を表す。リレー素子Skがオン状態に制御され、かつ、他のリレー素子がオフ状態に制御されたとき、電圧Vaは、(1)式で表される。
The
制御部13は、電圧Vaの測定値を(1)式に与えることにより電圧Vkを計算する。電圧Vkは、抵抗Rk(即ち、参照抵抗R0から数えてk番目の抵抗)の正側端子の電位を表す。ここで、リレー素子Skがオン状態に制御されているので、電圧Vkは、電池Bkの正極端子の電位と実質的に同じである。したがって、制御部13は、電圧Vaに基づいて、選択されたリレー素子Skに対応する電池Bkの正極端子の電位を計算できる。
The
また、制御部13は、選択したリレー素子のみをオン状態に制御しながら、電圧Vbを取得する。リレー素子Skがオン状態に制御され、且つ、他のリレー素子がオフ状態に制御されたとき、電圧Vbは、(2)式で表される。
Further, the
制御部13は、電圧Vbの測定値を(2)式に与えることにより電圧Vkを計算する。電圧Vkは、抵抗Rk(即ち、参照抵抗R0から数えてk番目の抵抗)の正側端子の電位を表す。ここで、リレー素子Skがオン状態に制御されているので、電圧Vkは、電池Bkの正極端子の電位と実質的に同じである。したがって、制御部13は、電圧Vbに基づいて、選択されたリレー素子Skに対応する電池Bkの正極端子の電位を計算できる。そして、制御部13は、電圧Vaと電圧Vbの少なくともいずれかに基づいて、選択したリレー素子に対応する二次電池102の正極端子の電位を計測する。
The
このように、制御部13は、リレー素子S1〜Snの中から選択されたリレー素子をオン状態に制御することで、電圧Vaまたは電圧Vbの少なくともいずれかに基づいて、選択されたリレー素子に対応する二次電池102の正極端子の電位を計測できる。具体的には、リレー素子Skをオン状態に制御したときに、制御部13は、抵抗回路11の出力電圧Vaに基づいて電池Bkの正極端子の電位を計測し、抵抗回路12の出力電圧Vbに基づいて電池Bkの正極端子の電位を計測する。
In this way, the
ここで、全電池B1〜Bnの正極端子の電位をそれぞれ計測するときは、制御部13は、リレー素子を1個ずつ順番に選択しながら電圧Vaおよび電圧Vbを検出する。例えば、制御部13は、電池B1〜Bnの中から最も電位の低い電池に接続されるリレー素子から順番に、リレー素子を1個ずつ選択してオン状態に制御する。この場合、最初の計測時には、制御部13は、リレー素子S1をオン状態に制御しながら電圧Va、Vbを検出することにより、リレー素子S1に対応する電池B1の正極端子側の電位をそれぞれ計算する。そして、制御部13は、電池B1の電圧を、電池B1の正極端子の電位と二次電池102の負極端子の電位の電位との差分により求める。
Here, when measuring the potentials of the positive electrode terminals of all the batteries B1 to Bn, the
続いて、制御部13は、リレー素子S1の正側に隣接する1個のリレー素子S2をオン状態に制御しながら電圧Va、Vbを検出することによって、電池B1の正側に隣接するリレー素子S2に対応する電池B2の正極端子側の電位をそれぞれ計算する。すなわち、制御部13は、リレー素子S2をオン状態に制御しながら電圧Va、Vbを検出することによって、電池B2の正極端子の電位をそれぞれ計算する。そして、制御部13は、電池B2の電圧を、電池B2の正極端子の電位と電池B1の正極端子の電位との差分により求める。この後、電池Bnまで、二次電池102内の各電池の電位が1つずつ順番に計測される。これにより、抵抗分圧における電池制御装置において、一つの抵抗回路が故障した場合であっても、抵抗回路11または抵抗回路12によって電圧Vaまたは電圧Vbを検出することによって、二次電池102の電圧を計測することができる。
Subsequently, the
制御部13は、抵抗回路11の出力電圧Vaおよび抵抗回路12の出力電圧Vbを利用して抵抗回路11、12の故障を検出することができる。具体的には、制御部13は、抵抗回路11、12を構成する抵抗の抵抗値の異常を検出する。
The
本実施形態の電池制御装置100は、二次電池102の直列に接続された複数の電池B1〜Bnを制御するものである。この電池制御は、例えば、電力制限値の計算、過充電保護や過放電保護のための充放電制御に関するものである。そして、この電池制御は、制御部13のプロセッサ13Aによって実行される。
The
図3は、プロセッサ13Aの内部構成の一例を示すブロック図である。図3に示すように、プロセッサ13Aは、電圧検出部20と、総電圧検出部30と、検知部40と、第1推定部50と、第2推定部60と、電池制御部(制御部)70とを有している。
FIG. 3 is a block diagram showing an example of the internal configuration of the
電圧検出部20は、複数の電池B1〜Bnのそれぞれの電圧V1〜Vnを検出する。例えば、電圧検出部20は、リレー素子S1〜Snを制御しながら電圧Va及び電圧Vbを測定し、電圧Vaの測定値を(1)式に与えること、あるいは、電圧Vbの測定値を(2)式に与えることにより、複数の電池B1〜Bnのそれぞれの電圧V1〜Vnを検出する。
The
総電圧検出部30は、複数の電池B1〜Bnの総電圧を検出する。本実施形態において、複数の電池B1〜Bnの総電圧は、抵抗回路12の出力電圧(参照抵抗r0と補助抵抗r1との接続点の電圧)Vbに相当する。
The total
検知部40は、電圧検出部20によって複数の電池B1〜Bnの各々の電圧が検出できたか否かを検知する。検知部40は、電圧検出部20によって複数の電池B1〜Bnの各々の電圧が検出できない場合、さらに電圧検出部20によって複数の電池B1〜Bnのうち特定の電池の電圧が検出できないことを検知する。
The
ここで「特定の電池」とは、複数の電池B1〜Bnのうち電圧検出部20による電圧検出が不能になった1又は2以上の電池を意味しており、例えば、電池B1の電圧検出が不能になった場合は電池B1が「特定の電池」に相当し、電池Bnの電圧検出が不能になった場合は電池Bnが「特定の電池」に相当する。また、「特定の電池」は、例えば、「任意の電池」、「電圧検出不能電池」あるいは「第1の電池」等と読み替えてもよい。
Here, the "specific battery" means one or more batteries in which the
特定の電池について電圧検出部20による電圧検出が不能になる要因としては、特定の電池の故障を必ずしも除外しないが、本実施形態で想定しているのは、電圧検出センサ(電圧検出部20)側の故障である。例えば、上述したように、抵抗回路11の抵抗R1の故障により電池B1の電圧検出が不能になった場合や抵抗回路11の抵抗Rnの故障により電池Bnの電圧検出が不能になった場合が考えられる。さらには、電池B1と制御部13(プロセッサ13A)を結ぶ回路の断線やリレー素子S1の故障により電池B1の電圧検出が不能になった場合、電池Bnと制御部13(プロセッサ13A)を結ぶ回路の断線やリレー素子Snの故障により電池Bnの電圧検出が不能になった場合も考えられる。検知部40は、このような事態を判断材料として、電圧検出部20によって複数の電池B1〜Bnのうち特定の電池の電圧が検出できないことを検知する。検知部40は、例えば、電圧Va及び電圧Vbの比や差に基づいて、特定の電池の電圧が検出できないことを検知しても良いし、電圧Vaまたは電圧Vbが正常動作時に取りうる電圧範囲外になったことに基づいて、特定の電池の電圧が検出できないことを検知しても良い。
Although failure of a specific battery is not necessarily excluded as a factor that makes it impossible for the
第1推定部50は、複数の電池B1〜Bnの総電圧Vbと、複数の電池B1〜Bnのうち特定の電池以外の電池の電圧の合計との差分に基づいて、特定の電池の第1電圧VSPE1を推定する。例えば、電池B1が特定の電池である場合、複数の電池B1〜Bnの総電圧Vbと、電池B1以外の電池B2〜Bnの電圧の合計との差分に基づいて、電池B1の第1電圧VSPE1を推定する。あるいは、電池Bnが特定の電池である場合、複数の電池B1〜Bnの総電圧Vbと、電池Bn以外の電池B1〜Bn−1の電圧の合計との差分に基づいて、電池Bnの第1電圧VSPE1を推定する。
The
具体的に、第1推定部50は、電圧検出部20による複数の電池B1〜Bnのそれぞれの電圧の計測公差の合計を足したもの(計測公差を考慮した最大電圧値)を最大第1電圧VMAX-SPE1とし、電圧検出部20による複数の電池B1〜Bnのそれぞれの電圧の計測公差の合計を引いたもの(計測公差を考慮した最小電圧値)を最小第1電圧VMIN-SPE1とする。
Specifically, the
例えば、複数の電池(セル)の数が12個であり、各電池(セル)の基準電圧が3.5Vであり、各電池(セル)の電圧の計測公差が±10mVであり、12個の電池(セル)のうちの1個の電池(セル)が電圧検出不能な場合を想定する。この場合、12個の電池(セル)の計測公差を含む最大電圧は、(3.5V+10mV)×12=42.12Vとなり、12個の電池(セル)の計測公差を含む最小電圧は、(3.5V−10mV)×12=41.88Vとなる。また、特定の電池以外の11個の電池(セル)の計測公差を含む最大電圧は、(3.5V+10mV)×11=38.61Vとなり、特定の電池以外の11個の電池(セル)の計測公差を含む最小電圧は、(3.5V−10mV)×11=38.39Vとなる。よって、最大第1電圧VMAX-SPE1は、42.12V−38.39V=3.73Vとなり、最小第1電圧VMIN-SPE1は、41.88V−38.61V=3.27Vとなる。 For example, the number of a plurality of batteries (cells) is 12, the reference voltage of each battery (cell) is 3.5V, the measurement tolerance of the voltage of each battery (cell) is ± 10 mV, and 12 cells are used. It is assumed that one of the batteries (cells) cannot detect the voltage. In this case, the maximum voltage including the measurement tolerance of 12 batteries (cells) is (3.5V + 10mV) × 12 = 42.12V, and the minimum voltage including the measurement tolerance of 12 batteries (cells) is (3). .5V-10mV) × 12 = 41.88V. The maximum voltage including the measurement tolerance of 11 batteries (cells) other than the specific battery is (3.5V + 10mV) × 11 = 38.61V, and the measurement of 11 batteries (cells) other than the specific battery is performed. The minimum voltage including the tolerance is (3.5V-10mV) x 11 = 38.39V. Therefore, the maximum first voltage VMAX-SPE1 is 42.12V-38.39V = 3.73V, and the minimum first voltage V MIN-SPE1 is 41.88V-38.61V = 3.27V.
そして、第1推定部50は、複数の電池B1〜Bnの充電時には最大第1電圧VMAX-SPE1を第1電圧VSPE1として使用し、複数の電池B1〜Bnの放電時には最小第1電圧VMIN-SPE1を第1電圧VSPE1として使用する。このように、複数の電池B1〜Bnの充放電時に応じて、最大第1電圧VMAX-SPE1と最小第1電圧VMIN-SPE1との好適な方を第1電圧VSPE1として使用するので、第1電圧VSPE1の推定精度を高めることができる。その結果、特定の電池ひいては複数の電池B1〜Bnについて、より一層、高精度かつ高信頼性を確保するとともに柔軟性のある制御を実行することができる。
Then, the
第2推定部60は、複数の電池B1〜Bnのそれぞれの電流を積算して推定した充電状態に基づいて、特定の電池の第2電圧VSPE2を推定する。ここで、複数の電池B1〜Bnのそれぞれの電流は、電流センサ103による検出結果を利用することができる。
The second estimation unit 60 estimates the second voltage V SPE2 of a specific battery based on the charging state estimated by integrating the currents of the plurality of batteries B1 to Bn. Here, the currents of the plurality of batteries B1 to Bn can be detected by the
第2推定部60は、複数の電池B1〜Bnのそれぞれの電流を検出する電流センサ103(電流計)の計測公差と、複数の電池B1〜Bnの内部抵抗の計測公差とに基づいて、最大第2電圧VMAX-SPE2と最小第2電圧VMIN-SPE2を求める(演算・取得する)。
The
第2推定部60は、電圧検出できない電池(セル)のSOC(State Of Charge)に基づいてOCV(Open Circuit Voltage)を推定する。第2推定部60は、電流積算によるSOC推定と、当該SOC推定に基づくOCV推定とを継続する。第2推定部60は、電流センサ103による電流値と、推定した抵抗値(例えば、直流、分極)とに基づいて、現在電圧(閉回路電圧)であるCCV(Closed Circuit Voltage)を推定する。その際、第2推定部60は、電流センサ103による計測公差を考慮しつつ、抵抗は最大値を使用することで、最大第2電圧VMAX-SPE2と最小第2電圧VMIN-SPE2を継続的に計算する。
The
電流センサ103による計測公差は、電流センサ103による電流検出範囲に対して所定の値が設定されている(例えば±α)。分極の抵抗は、電流の大きさや流れた時間によって変動する。抵抗の最大値は、抵抗と温度の特性曲線に従って動的に求めることができる。一般に、抵抗値は、温度が低いほど大きく、温度が高くになるに連れて緩やかな曲線を描きながら小さくなる。このため、抵抗の最大値は、温度センサ(例えばサーミスタ104)の計測公差の最低値に対応する抵抗値とすることができる。あるいは、電池(抵抗)の劣化を考慮して、特性曲線における温度に対する抵抗値を高くするように補正してもよい。さらには、温度センサ(例えばサーミスタ104)を設けた電池(セル)と、電圧検出できない電池(セル)の距離が遠い場合、これらの電池(セル)の距離に応じて、温度の最大値と最小値を推定してもよい。この場合、電池制御装置100は、電池(セル)の位置と温度の関係を規定したマップを保持して、当該マップを参照できるようにしてもよい。
The measurement tolerance of the
以上を踏まえて、最大第2電圧VMAX-SPE2と最小第2電圧VMIN-SPE2は、次の式により表される。
最大第2電圧VMAX-SPE2(最大CCV)=OCV±I(電流公差最大)R(温度公差最小)
最小第2電圧VMIN-SPE2(最小CCV)=OCV±I(電流公差最小)R(温度公差最大)
Based on the above, the maximum second voltage VMAX-SPE2 and the minimum second voltage VMIN-SPE2 are expressed by the following equations.
Maximum second voltage VMAX-SPE2 (maximum CCV) = OCV ± I (maximum current tolerance) R (minimum temperature tolerance)
Minimum second voltage V MIN-SPE2 (minimum CCV) = OCV ± I (minimum current tolerance) R (maximum temperature tolerance)
そして、第2推定部60は、複数の電池B1〜Bnの充電時には最大第2電圧VMAX-SPE2を第2電圧VSPE2として使用し、複数の電池B1〜Bnの放電時には最小第2電圧VMIN-SPE2を第2電圧VSPE2として使用する。このように、複数の電池B1〜Bnの充放電時に応じて、最大第2電圧VMAX-SPE2と最小第2電圧VMIN-SPE2との好適な方を第2電圧VSPE2として使用するので、第2電圧VSPE2の推定精度を高めることができる。その結果、特定の電池ひいては複数の電池B1〜Bnについて、より一層、高精度かつ高信頼性を確保するとともに柔軟性のある制御を実行することができる。
Then, the
電池制御部(制御部)70は、第1電圧VSPE1と第2電圧VSPE2の精度を判定するとともに、第1電圧VSPE1と第2電圧VSPE2のうち精度が高い方を用いて、複数の電池B1〜Bnを制御する。この電池制御は、例えば、電力制限値の計算、過充電保護や過放電保護のための充放電制御に関するものである。電圧検出部20による電圧検出ができなくなった特定の電池の電圧として、第1推定による第1電圧VSPE1と第2推定による第2電圧VSPE2のうち精度が高い方を用いることで、特定の電池ひいては複数の電池B1〜Bnについて、高精度かつ高信頼性を確保するとともに柔軟性のある制御を実行することができる。
Battery control unit (control unit) 70 is configured to determine a first voltage V SPE1 the accuracy of the second voltage V SPE2, with a first voltage V SPE1 towards higher accuracy of the second voltage V SPE2, more B1 to Bn are controlled. This battery control relates to, for example, calculation of a power limit value, charge / discharge control for overcharge protection and overdischarge protection. As the voltage of the specific battery for which the
第1電圧VSPE1と第2電圧VSPE2のいずれを選択するかの基準となる「精度」には自由度があるが、ここでは、複数の電池B1〜Bnの電流積算時間、複数の電池B1〜Bnの電流平均値、複数の電池B1〜Bnの温度を例示して説明する。すなわち、何らかの基準(パラメータ)に従って第1電圧VSPE1と第2電圧VSPE2を比較して、その比較結果に基づいて、第1電圧VSPE1と第2電圧VSPE2のいずれを選択できればよい。 There is a degree of freedom in the "accuracy" that is the standard for selecting either the first voltage V SPE1 or the second voltage V SPE2 , but here, the current integration time of the plurality of batteries B1 to Bn and the plurality of batteries B1 The current average value of ~ Bn and the temperature of the plurality of batteries B1 to Bn will be described as an example. That is, it suffices that the first voltage V SPE1 and the second voltage V SPE2 are compared according to some reference (parameter), and either the first voltage V SPE1 or the second voltage V SPE2 can be selected based on the comparison result.
[複数の電池B1〜Bnの電流積算時間を用いる場合]
電池制御部70は、複数の電池B1〜Bnの電流積算時間Tが所定の時間閾値Tthreshholdより短い場合に(T<Tthreshhold)、第2電圧VSPE2が第1電圧VSPE1よりも精度が高いと判定して、第2電圧VSPE2を用いて複数の電池B1〜Bnを制御する。一方、電池制御部70は、複数の電池B1〜Bnの電流積算時間Tが所定の時間閾値Tthreshhold以上である場合に(T≧Tthreshhold)、第1電圧VSPE1が第2電圧VSPE2よりも精度が高いと判定して、第1電圧VSPE1を用いて複数の電池B1〜Bnを制御する。
[When using the current integration time of multiple batteries B1 to Bn]
ここで、所定の時間閾値Tthreshholdは、例えば、電流センサのオフセット誤差に基づいて設定することができる。具体的には、電流センサのオフセット誤差が積算され、電流積算値に所定以上の誤差が生じるまでの時間とする。 Here, the predetermined time threshold T threshhold, for example, can be set based on the offset error of the current sensor. Specifically, it is the time until the offset error of the current sensor is integrated and an error of a predetermined value or more occurs in the integrated current value.
このように、複数の電池B1〜Bnの電流積算時間Tを基準(指標)として、第1推定による第1電圧VSPE1と第2推定による第2電圧VSPE2のうち精度が高い方を用いるので、特定の電池ひいては複数の電池B1〜Bnについて、より一層、高精度かつ高信頼性を確保するとともに柔軟性のある制御を実行することができる。 Thus, the current integration time T a plurality of batteries B1~Bn basis (index), so use a first voltage V SPE1 by the first estimating the higher accuracy of the second voltage V SPE2 by the second estimation With respect to a specific battery and thus a plurality of batteries B1 to Bn, it is possible to further ensure high accuracy and high reliability and execute flexible control.
[複数の電池B1〜Bnの電流平均値を用いる場合]
電池制御部70は、複数の電池B1〜Bnの電流平均値Iが所定の電流閾値Ithreshholdより低い場合に(I<Ithreshhold)、第2電圧VSPE2が第1電圧VSPE1よりも精度が高いと判定して、第2電圧VSPE2を用いて複数の電池B1〜Bnを制御する。一方、電池制御部70は、複数の電池B1〜Bnの電流平均値Iが所定の電流閾値Ithreshhold以上である場合に(I≧Ithreshhold)、第1電圧VSPE1が第2電圧VSPE2よりも精度が高いと判定して、第1電圧VSPE1を用いて複数の電池B1〜Bnを制御する。なお、電流平均値Iは、複数の電池B1〜Bnに流れる電流の二乗の平均や、複数の電池B1〜Bnに流れる電流の絶対値の平均とする。
[When using the current average values of multiple batteries B1 to Bn]
ここで、所定の電流閾値Ithreshholdは、例えば、電流センサのゲイン誤差に基づいて設定することができる。具体的には、電流センサのゲイン誤差が所定以上の誤差となる電流とする。 Here, a predetermined current threshold I threshhold, for example, can be set based on the gain error of the current sensor. Specifically, the current is such that the gain error of the current sensor is equal to or greater than a predetermined error.
このように、複数の電池B1〜Bnの電流平均値Iを基準(指標)として、第1推定による第1電圧VSPE1と第2推定による第2電圧VSPE2のうち精度が高い方を用いるので、特定の電池ひいては複数の電池B1〜Bnについて、より一層、高精度かつ高信頼性を確保するとともに柔軟性のある制御を実行することができる。 Thus, the current average value I of the plurality of batteries B1~Bn basis (index), so use a first voltage V SPE1 by the first estimating the higher accuracy of the second voltage V SPE2 by the second estimation With respect to a specific battery and thus a plurality of batteries B1 to Bn, it is possible to further ensure high accuracy and high reliability and execute flexible control.
[複数の電池B1〜Bnの温度を用いる場合]
複数の電池B1〜Bnの温度は、複数の電池B1〜Bnのいずれかの温度であってもよいし、複数の電池B1〜Bnの平均温度であってもよい。電池制御部70は、複数の電池B1〜Bnの温度Tが所定の温度閾値Tthreshholdより高い場合に(T>Tthreshhold)、第2電圧VSPE2が第1電圧VSPE1よりも精度が高いと判定して、第2電圧VSPE2を用いて複数の電池B1〜Bnを制御する。一方、電池制御部70は、複数の電池B1〜Bnの温度Tが所定の温度閾値Tthreshhold以下である場合に(T≦Tthreshhold)、第1電圧VSPE1が第2電圧VSPE2よりも精度が高いと判定して、第1電圧VSPE1を用いて複数の電池B1〜Bnを制御する。
[When using the temperatures of multiple batteries B1 to Bn]
The temperature of the plurality of batteries B1 to Bn may be any of the temperatures of the plurality of batteries B1 to Bn, or may be the average temperature of the plurality of batteries B1 to Bn. When the temperature T of the plurality of batteries B1 to Bn is higher than the predetermined temperature threshold T threshold (T> T threshold ), the
ここで、所定の温度閾値Tthreshholdは、例えば、複数の電池B1〜Bnの内部抵抗に基づいて設定することができる。具体的には、複数の電池B1〜Bnの内部抵抗がCCVの計算の際に所定以上の誤差を生じさせる内部抵抗値となる温度とする。 Here, the predetermined temperature threshold value T threshhold, for example, can be set based on the internal resistance of the plurality of batteries Bl to Bn. Specifically, the temperature is set so that the internal resistances of the plurality of batteries B1 to Bn become internal resistance values that cause an error of a predetermined value or more in the calculation of CCV.
このように、複数の電池B1〜Bnの温度Tを基準(指標)として、第1推定による第1電圧VSPE1と第2推定による第2電圧VSPE2のうち精度が高い方を用いるので、特定の電池ひいては複数の電池B1〜Bnについて、より一層、高精度かつ高信頼性を確保するとともに柔軟性のある制御を実行することができる。 Thus, the temperature T of the plurality of batteries B1~Bn basis (index), so use a first voltage V SPE1 by the first estimating the higher accuracy of the second voltage V SPE2 by the second estimation, the specific With respect to the above batteries and thus a plurality of batteries B1 to Bn, it is possible to further ensure high accuracy and high reliability and execute flexible control.
以上説明した電池制御装置100では、検知部40が、電圧検出部20によって複数の電池B1〜Bnのうち特定の電池の電圧が検出できないことを検知したタイミングで、一旦、電力制限フェールセーフを実施する。その後、第1推定部50、第2推定部60、電池制御部70によって推定・選択した第1電圧VSPE1又は第2電圧VSPE2に基づいて電力制限値を算出する。その際、複数の電池B1〜Bnの充電時には、過充電保護制御として、最大第1電圧VMAX-SPE1又は最大第2電圧VMAX-SPE2を使用し、複数の電池B1〜Bnの放電時には、過放電保護制御として、最小第1電圧VMIN-SPE1又は最小第2電圧VMIN-SPE2を使用する。このように、電圧検出部20によって複数の電池B1〜Bnのうち特定の電池の電圧が検出できない場合であっても、安全性を確保しつつ、電動車両1のフェールセーフ走行を実現可能とすることができる。
In the
電池制御部70は、電圧検出部20によって複数の電池B1〜Bnの各々の電圧が検出できた場合には、当該検出電圧に基づいて、複数の電池B1〜Bnを制御する。この場合、第1推定部50と第2推定部60による第1電圧VSPE1と第2電圧VSPE2の推定は行わない(不要である)。
When the
なお、本発明は上記の実施形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。上記の実施形態において、添付図面に図示されている構成要素の大きさや形状、機能などについては、これに限定されず、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更することが可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。 The present invention is not limited to the above embodiment, and can be modified in various ways. In the above embodiment, the size, shape, function, and the like of the components shown in the accompanying drawings are not limited to this, and can be appropriately changed within the range in which the effects of the present invention are exhibited. In addition, it can be appropriately modified and implemented as long as it does not deviate from the scope of the object of the present invention.
100 電池制御装置(監視ECU(Electronic Control Unit))
102 二次電池
103 電流センサ(電流計)
B1〜Bn 複数の電池
20 電圧検出部
30 総電圧検出部
40 検知部
50 第1推定部
60 第2推定部
70 電池制御部(制御部)
100 Battery control device (monitoring ECU (Electronic Control Unit))
102
B1 to Bn
Claims (7)
前記複数の電池のそれぞれの電圧を検出する電圧検出部と、
前記複数の電池の総電圧を検出する総電圧検出部と、
前記電圧検出部によって前記複数の電池のうち特定の電池の電圧が検出できないことを検知する検知部と、
前記複数の電池の総電圧と、前記複数の電池のうち前記特定の電池以外の電池の電圧の合計との差分に基づいて、前記特定の電池の第1電圧を推定する第1推定部と、
前記複数の電池のそれぞれの電流を積算して推定した充電状態に基づいて、前記特定の電池の第2電圧を推定する第2推定部と、
前記第1電圧と前記第2電圧の精度を判定するとともに、前記第1電圧と前記第2電圧のうち精度が高い方を用いて、前記複数の電池を制御する制御部と、
を有することを特徴とする電池制御装置。 A battery control device that controls multiple batteries connected in series.
A voltage detection unit that detects the voltage of each of the plurality of batteries,
A total voltage detection unit that detects the total voltage of the plurality of batteries, and
A detection unit that detects that the voltage of a specific battery among the plurality of batteries cannot be detected by the voltage detection unit, and
A first estimation unit that estimates the first voltage of the specific battery based on the difference between the total voltage of the plurality of batteries and the total voltage of the batteries other than the specific battery among the plurality of batteries.
A second estimation unit that estimates the second voltage of the specific battery based on the charging state estimated by integrating the currents of each of the plurality of batteries.
A control unit that determines the accuracy of the first voltage and the second voltage, and controls the plurality of batteries by using the higher accuracy of the first voltage and the second voltage.
A battery control device characterized by having.
ことを特徴とする請求項1に記載の電池制御装置。 When the current integration time of the plurality of batteries is shorter than a predetermined time threshold, the control unit determines that the second voltage is more accurate than the first voltage, and uses the second voltage to describe the second voltage. When a plurality of batteries are controlled and the current integration time of the plurality of batteries is equal to or longer than a predetermined time threshold, it is determined that the first voltage has higher accuracy than the second voltage, and the first voltage is used. Use to control the plurality of batteries,
The battery control device according to claim 1.
ことを特徴とする請求項1に記載の電池制御装置。 When the current average value of the plurality of batteries is lower than a predetermined current threshold value, the control unit determines that the second voltage is more accurate than the first voltage, and uses the second voltage. When a plurality of batteries are controlled and the current average value of the plurality of batteries is equal to or higher than a predetermined current threshold value, it is determined that the first voltage has higher accuracy than the second voltage, and the first voltage is used. Use to control the plurality of batteries,
The battery control device according to claim 1.
ことを特徴とする請求項1に記載の電池制御装置。 When the temperature of the plurality of batteries is higher than a predetermined temperature threshold, the control unit determines that the second voltage is more accurate than the first voltage, and uses the second voltage to generate the plurality of batteries. When the batteries are controlled and the temperatures of the plurality of batteries are equal to or lower than a predetermined temperature threshold, it is determined that the first voltage is higher in accuracy than the second voltage, and the plurality of batteries are used. Control the battery,
The battery control device according to claim 1.
ことを特徴とする請求項1から請求項4のいずれかに記載の電池制御装置。 The first estimation unit has a maximum first voltage obtained by adding the sum of the measurement tolerances of the voltages of the plurality of batteries by the voltage detection unit, and the voltage of each of the plurality of batteries by the voltage detection unit. The minimum first voltage is obtained by subtracting the total measurement tolerances, the maximum first voltage is used as the first voltage when charging the plurality of batteries, and the minimum first voltage is used as the first voltage when the plurality of batteries are discharged. Used as the first voltage,
The battery control device according to any one of claims 1 to 4.
ことを特徴とする請求項1から請求項5のいずれかに記載の電池制御装置。 The second estimation unit obtains the maximum second voltage and the minimum second voltage based on the measurement tolerance of the current meter that detects the current of each of the plurality of batteries and the measurement tolerance of the internal resistance of the plurality of batteries. When charging the plurality of batteries, the maximum second voltage is used as the second voltage, and when discharging the plurality of batteries, the minimum second voltage is used as the second voltage.
The battery control device according to any one of claims 1 to 5.
前記複数の電池のそれぞれの電圧を検出するステップと、
前記複数の電池の総電圧を検出するステップと、
前記電圧検出部によって前記複数の電池のうち特定の電池の電圧が検出できないことを検知するステップと、
前記複数の電池の総電圧と、前記複数の電池のうち前記特定の電池以外の電池の電圧の合計との差分に基づいて、前記特定の電池の第1電圧を推定するステップと、
前記複数の電池のそれぞれの電流を積算して推定した充電状態に基づいて、前記特定の電池の第2電圧を推定するステップと、
前記第1電圧と前記第2電圧の精度を判定するとともに、前記第1電圧と前記第2電圧のうち精度が高い方を用いて、前記複数の電池を制御するステップと、
を有することを特徴とする電池制御方法。 A battery control method that controls multiple batteries connected in series.
The step of detecting the voltage of each of the plurality of batteries and
The step of detecting the total voltage of the plurality of batteries and
A step of detecting that the voltage of a specific battery among the plurality of batteries cannot be detected by the voltage detection unit, and
A step of estimating the first voltage of the specific battery based on the difference between the total voltage of the plurality of batteries and the total voltage of the batteries other than the specific battery among the plurality of batteries.
A step of estimating a second voltage of the specific battery based on a charging state estimated by integrating the currents of each of the plurality of batteries.
A step of determining the accuracy of the first voltage and the second voltage, and controlling the plurality of batteries by using the higher accuracy of the first voltage and the second voltage.
A battery control method characterized by having.
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