JP2022175762A - Battery monitoring device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複数の単位セルを直列に接続して構成される組電池にフィルタ回路を介して接続され、各単位セルを監視する装置に関する。 The present invention relates to a device that is connected via a filter circuit to an assembled battery configured by connecting a plurality of unit cells in series and that monitors each unit cell.
組電池を構成する各単位セルに接続されるフィルタ回路には、大別すると、図32に示す半共通型とも称される単独RC型と、図33に示す分離型とも称されるπ型又は対地型との2種類がある。フィルタの構成は、OEM(Original Equipment Manufacturing)先が要求する仕様に応じて決定される。そして、フィルタ回路の構成が異なれば、監視装置で検出する端子も異なるため、監視装置内部の配線の経路も異なる。 The filter circuits connected to each unit cell that constitutes the assembled battery can be roughly classified into a single RC type also called a semi-common type shown in FIG. There are two types, the ground type. The configuration of the filter is determined according to the specifications required by the OEM (Original Equipment Manufacturer). If the configuration of the filter circuit is different, the terminal to be detected by the monitoring device is also different, so the wiring route inside the monitoring device is also different.
また、単位セルの監視を行うには、一般に、単位セルの端子電圧を検出するための通常経路と、フィルタ回路が備える抵抗素子での電圧降下を利用して故障を検知するための診断経路とを切り替える必要がある。図32及び図33に示すように、1つの単位セルに対応して、4つの端子Vn,Sn,Sn+1,Vn-1が設けられている。 In addition, in order to monitor a unit cell, in general, a normal path for detecting the terminal voltage of the unit cell and a diagnostic path for detecting a failure using a voltage drop in a resistive element provided in the filter circuit are used. need to switch. As shown in FIGS. 32 and 33, four terminals Vn, Sn, Sn+1, Vn-1 are provided corresponding to one unit cell.
図32に示す単独RC型の場合、通常経路は端子Vn-Sn間となり、診断経路は端子Sn+1-Vn-1間となる。一方、図33に示す対地型の場合、通常経路は端子Vn-Vn-1間となり、診断経路は端子Sn+1-Sn間となる。尚、フィルタ回路がπ型の場合は、図32において、上端が端子Vnに接続されているコンデンサの下端が、グランドに替えて端子Vn-1に接続される。図33に示す分離型のフィルタ回路では、端子Vを通常経路の検出経路となる検出専用端子として用い、端子Sを均等化経路の均等化専用端子として用いるという意味で両端子の用途が分離している。一方、図32に示す半共通型のフィルタ回路では、端子Vが検出専用端子として用いられているのに対して、端子Sが検出端子と均等化端子を兼用しているという意味で、両端子の用途が半共通化している。 In the case of the single RC type shown in FIG. 32, the normal path is between terminals Vn-Sn, and the diagnostic path is between terminals Sn+1-Vn-1. On the other hand, in the case of the ground type shown in FIG. 33, the normal path is between terminals Vn-Vn-1, and the diagnostic path is between terminals Sn+1-Sn. When the filter circuit is of the π type, the lower end of the capacitor whose upper end is connected to the terminal Vn in FIG. 32 is connected to the terminal Vn-1 instead of the ground. In the separated filter circuit shown in FIG. 33, the terminal V is used as a detection-dedicated terminal for the detection path of the normal path, and the terminal S is used as an equalization-dedicated terminal for the equalization path. ing. On the other hand, in the semi-common type filter circuit shown in FIG. has become semi-common.
上述のように、1つの監視装置によって検出経路が異なる単独RC型とπ型又は対地型との双方のフィルタ回路に対応させることは困難であると共に、単純に通常経路と診断経路とを切り替えようとすると、マルチプレサを構成するスイッチ素子が倍増することになる。 As described above, it is difficult for a single monitoring device to handle both single RC-type and π-type or ground-type filter circuits with different detection paths, and it is difficult to simply switch between the normal path and the diagnostic path. Then, the number of switch elements constituting the multiplexer is doubled.
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、フィルタ回路の構成が異なる際にも対応できると共に、通常経路と診断経路とを切り替えるために必要なスイッチ素子の数を削減できる電池監視装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and its object is to be able to cope with different configurations of filter circuits and to reduce the number of switch elements required for switching between the normal path and the diagnostic path. An object of the present invention is to provide a battery monitoring device.
請求項1記載の電池監視装置によれば、複数の単位セルを、上位側セル群と下位側セル群とにグループ分けしたものにフィルタ回路群を介して接続される。マルチプレクサを、一端が各単位セルの第1端子側,第2端子側にそれぞれ接続され、他端が奇数第1配線及び偶数第1配線,奇数第2配線及び偶数第2配線の何れかに接続される複数のスイッチ素子で構成する。
According to the battery monitoring apparatus of
A/Dコンバータを内蔵する上位側及び下位側フロントエンド回路を設け、各配線と各フロントエンド回路の差動入力端子との間に、差動入力端子への入力極性の反転が可能となる複数のスイッチ素子からなる各スイッチ群を、以下のように対応させて配置する。
上位側奇数及び偶数第1配線-上位側フロントエンド回路:上位側第1スイッチ群
上位側奇数及び偶数第2配線-上位側フロントエンド回路:上位側第2スイッチ群
上位側奇数及び偶数第2配線-下位側フロントエンド回路:上位側第3スイッチ群
下位側奇数及び偶数第1配線-下位側フロントエンド回路:下位側第1スイッチ群
下位側奇数及び偶数第2配線-下位側フロントエンド回路:下位側第2スイッチ群
下位側寄数及び偶数第1配線-上位側フロントエンド回路:下位側第3スイッチ群
尚、上位側第3スイッチ群及び下位側第3スイッチ群については、上記の接続に替えて、下記の組み合わせで接続しても良い。
上位側奇数及び偶数第1配線-下位側フロントエンド回路:上位側第3スイッチ群
下位側寄数及び偶数第2配線-上位側フロントエンド回路:下位側第3スイッチ群
尚、請求項1において、上位側第3スイッチ群及び下位側第3スイッチ群について記載した「又は」の接続関係は任意ではなく、上記のような両者の対応関係があることをここで付記しておく。
Upper and lower front-end circuits with built-in A/D converters are provided, and between each wiring and the differential input terminals of each front-end circuit, it is possible to invert the input polarity to the differential input terminals. are arranged in association with each other as follows.
Higher order odd and even numbered first wiring - higher order front end circuit: upper side first switch group Upper order odd and even numbered second wiring - higher order front end circuit: upper side second switch group Upper order odd and even numbered second wiring - Lower side front-end circuit: Upper side third switch group Lower side odd and even numbered first wiring - Lower side front end circuit: Lower side first switch group Lower side odd and even numbered second wiring - Lower side front end circuit: Lower Side 2nd switch group Low side even and even number 1st wiring - Higher side front end circuit: Lower side 3rd switch group Note that the connection of the upper side 3rd switch group and the lower side 3rd switch group should be replaced with the above connection. You can also connect in the following combinations.
Upper side odd and even numbered first wiring - lower side front end circuit: upper side third switch group Lower side odd and even numbered second wiring - upper side front end circuit: lower side third switch group In
すなわち、上位側セル群に対して上位側フロントエンド回路を設け、下位側セル群に対して下位側フロントエンド回路を設けることで、それぞれのセル群で独立して電圧を測定できる。また、マルチプレクサと各スイッチ群との間を、上位側, 下位側のそれぞれにおいて、奇数及び偶数第1配線並びに奇数及び偶数第2配線からなる4つの配線と極性反転スイッチとを介して接続することで、マルチプレクサを構成するスイッチ素子の増加を抑制できる。 That is, by providing an upper-side front-end circuit for the upper-side cell group and providing a lower-side front-end circuit for the lower-side cell group, the voltage can be measured independently for each cell group. Further, the multiplexer and each switch group are connected to each other on the upper side and the lower side through four wirings consisting of odd and even first wirings and odd and even second wirings and polarity reversing switches. , it is possible to suppress an increase in the number of switch elements constituting the multiplexer.
更に、下位側フロントエンド回路に接続可能な上位側第3スイッチ群と、上位側フロントエンド回路に接続可能な下位側第3スイッチ群とを設けることで、上位側及び下位側セル群と、上位側及び下位側フロントエンド回路との間の接続を、より柔軟に切り替えることができ、通常経路と診断経路の同時検出が可能になる。 Furthermore, by providing a third upper switch group connectable to the lower front end circuit and a third lower switch group connectable to the upper front end circuit, the upper and lower cell groups and the upper The connections between the side and the lower side front-end circuits can be switched more flexibly, allowing simultaneous detection of normal and diagnostic paths.
請求項2記載の電池監視装置によれば、制御回路は、マルチプレクサと、上位側第1~第3スイッチ群及び下位側第1~第3スイッチ群を制御することで、各単位セルの電圧を検出する通常経路と、単位セルからフロントエンド回路までの経路中に故障が発生している際に前記電圧と比較するための電圧を検出する診断経路とを切り替える。このように制御すれば、それぞれのセル群について通常経路と診断経路とを切り替えて測定した電圧を比較することで、故障検知を行うことができる。
According to the battery monitoring device of
請求項3記載の電池監視装置によれば、制御回路は、一方のフロントエンド回路によって上位側セル群の単位セルの電圧を通常経路により検出するように制御し、他方のフロントエンド回路によって下位側セル群の単位セルの電圧を通常経路により検出するように制御する。これにより、それぞれのセル群について通常経路による電圧測定を並行して行うことができる。
According to the battery monitoring device of
請求項4記載の電池監視装置によれば、制御回路は、一方のフロントエンド回路によって上位側セル群の単位セルの電圧を診断経路により検出するように制御し、他方のフロントエンド回路によって下位側セル群の単位セルの電圧を診断経路により検出するように制御する。これにより、それぞれのセル群について診断経路による電圧測定を並行して行うことができる。
According to the battery monitoring device of
(第1実施形態)
図1に示すように組電池1は、例えば25個の単位セルI1~I25を直列に接続して構成されているが、本実施形態では、単位セルI1~I12を下位側セル群1Dとし、単位セルI13~I25を上位側セル群1Uとして2つのセル群に分けている。各単位セルI1~I25には、それぞれにフィルタ回路が接続されるが、図1では1つのフィルタ回路群2として示している。
(First embodiment)
As shown in FIG. 1, the assembled
フィルタ回路群2の図中右側には、各単位セルI1~I25に対応した端子V0~V25,S1~S26が配置されている。端子V,Sと単位セルとの接続関係は、フィルタ回路群2におけるフィルタのタイプに応じて図31,図32に準じている。また単位セルの高電位端子は第1端子に相当し、低電位端子は第2端子に相当する。
Terminals V0 to V25 and S1 to S26 corresponding to the unit cells I1 to I25 are arranged on the right side of the
上位側,下位側のAFE(Analog Front End)回路7U,7Dは、それぞれ上位側セル群1U,下位側セル群1Dに対応して設けられており、A/Dコンバータ8U,8Dや図示しないレベルシフタ等を内蔵している。そして、フィルタ回路群2とAFE回路7U,7Dとの間には、マルチプレクサ4,分割配線部5及び極性反転スイッチ部6が配置されている。
Upper and lower AFE (Analog Front End)
マルチプレクサ4を構成するスイッチ素子3(V0)~3(S26)の一端は、それぞれ上記の52の端子V0~V25,S1~S26に接続されている。スイッチ素子3は、例えばNチャネルMOSFETである。下位側セル群1D,上位側セル群1Uのセル数はそれぞれ12個,13個であるから、スイッチ素子3は、それらのセルの直列電圧分の耐圧を備えている。
One ends of the switch elements 3 (V0) to 3 (S26) constituting the
分割配線部5は、上位側配線部5Uと下位側配線部5Dとに2分されている。これらの配線部5U,5Dはそれぞれ4本の配線VO,VE,SE,SOからなり、各配線には、各端子に対応するマルチプレクサ4のスイッチ素子3が以下のように接続される。
配線 端子
VO Vの奇数番目
VE Vの偶数番目
SO Sの奇数番目
SE Sの偶数番目
The divided
Wiring Terminal VO V odd number VE V even number SO S odd number SE S even number
例えば、一端が端子V1に接続されるスイッチ素子3(V1)の他端は配線VOに接続され、一端が端子S1に接続されるスイッチ素子3(S1)の他端は配線SOに接続されている。一端が端子S26に接続されるスイッチ素子3(S26)の他端は配線SEに接続され、一端が端子V24に接続されるスイッチ素子3(V24)の他端は配線VEに接続されている。尚、端子S13,V12については、他端が上位側配線部5Uに接続されるスイッチ素子3(S13U),3(V12U)と、他端が下位側配線部5Dに接続されるスイッチ素子3(S13D),3(V12D)とを備えている。これらのうち図1では、図示の都合上、スイッチ素子3(S13U),3(S13D)のみに符号を付している。
For example, the switch element 3 (V1) whose one end is connected to the terminal V1 has the other end connected to the wiring VO, and the other end of the switch element 3 (S1) whose one end is connected to the terminal S1 is connected to the wiring SO. there is The other end of the switch element 3 (S26), one end of which is connected to the terminal S26, is connected to the wire SE, and the other end of the switch element 3 (V24), one end of which is connected to the terminal V24, is connected to the wire VE. As for the terminals S13 and V12, the switch elements 3 (S13U) and 3 (V12U) whose other ends are connected to the
極性反転スイッチ部6は、6つの極性反転スイッチ6(U1~U3,D1~D3)からなり、各スイッチ6(U1~U3,D1~D3)は、4つのスイッチ素子9(1~4)を用いた4端子スイッチとして対称に構成されている。スイッチ素子9は、例えばNチャネルMOSFETである。スイッチ6の入力端子IN(+)には、スイッチ素子9(1)及び9(2)の一端が接続され、入力端子IN(-)には、スイッチ素子9(3)及び9(4)の一端が接続されている。スイッチ6の出力端子OUT(+)には、スイッチ素子9(1)及び9(3)の他端が接続され、出力端子OUT(-)には、スイッチ素子9(2)及び9(4)の他端が接続されている。
The polarity
各配線と、極性反転スイッチ6の入力端子I(+),I(-)との接続関係は、以下の様になっている。
配線 極性反転スイッチ
SO,SE 6(U1)
VO,VE 6(U2)
SO,SE 6(U3)
VO,VE 6(D1)
VO,VE 6(D2)
SO,SE 6(D3)
極性反転スイッチ6(U2),6(U1),6(U3)は上位側第1~第3スイッチ群に相当し、極性反転スイッチ6(D2),6(D3),6(D1)は下位側第1~第3スイッチ群に相当する。
The connection relationship between each wiring and the input terminals I(+) and I(-) of the
Wiring Polarity reversal switch SO, SE 6 (U1)
VO, VE 6 (U2)
SO, SE 6 (U3)
VO, VE 6 (D1)
VO, VE 6 (D2)
SO, SE 6 (D3)
The polarity reversing switches 6 (U2), 6 (U1), and 6 (U3) correspond to the upper side first to third switch groups, and the polarity reversing switches 6 (D2), 6 (D3), and 6 (D1) correspond to the lower side switches. It corresponds to the side first to third switch groups.
AFE回路7Uの入力端子IN(+),IN(-)には、極性反転スイッチ6(U1),6(U2),6(D1)の出力端子OUT(+),OUT(-)が接続されている。AFE回路7Dの入力端子IN(+),IN(-)には、極性反転スイッチ6(U3),6(D2),6(D3)の出力端子OUT(+),OUT(-)が接続されている。ロジック回路で構成される制御回路10は、マルチプレクサ4及び極性反転スイッチ部6を構成する各スイッチ素子3,9のオンオフを制御する。以上において、組電池1及びフィルタ回路群2を除いたものが、電池監視装置11を構成している。
The input terminals IN(+) and IN(-) of the
次に、本実施形態の作用について説明する。
<π型/対地型フィルタ回路:通常経路,診断経路並行測定>
本実施形態では、フィルタ回路群2のタイプがπ型又は対地型である場合に、1つの単位セルについてAFE回路7U側で通常経路による電圧を測定するのに並行して、AFE回路7D側で診断経路による電圧を測定する場合を示す。
Next, the operation of this embodiment will be described.
<π-type/ground-type filter circuit: normal path, diagnostic path parallel measurement>
In this embodiment, when the type of the
図2は、下位側セル群1Dの単位セルI1~I12について、AFE回路7Uの差動入力端子に順次端子Vn,Vn-1を接続すると同時に、AFE回路7Dの差動入力端子に順次端子Sn+1,Snを接続する制御シーケンスを示す。この場合はn=1~12である。
2, for the unit cells I1 to I12 of the
図3は、上位側セル群1Uの単位セルI13~I25について、AFE回路7Uの差動入力端子に順次端子Vn,Vn-1を接続すると同時に、AFE回路7Dの差動入力端子に順次端子Sn+1,Snを接続する制御シーケンスを示す。この場合はn=13~25である。
In FIG. 3, for the unit cells I13 to I25 of the
図4以降では、制御回路10の図示を省略し、スイッチ素子をオンしている経路に太線を重ねて示す。薄い太線は通常経路を示し、濃い太線は診断経路を示す。図4は、測定対象が単位セルI1である場合の接続経路を示す。この時、通常経路;端子V1,V0とAFE回路7Uとの接続は、極性反転スイッチ6(D1)を介して行われる。また、診断経路;端子S2,S1とAFE回路7Dとの接続は、極性反転スイッチ6(D3)を介して行われる。
In FIG. 4 and subsequent figures, illustration of the
また、図示が煩雑になることを避けるため図4にのみ破線で示すが、実際には、通常経路や診断経路の形成に関わらない極性反転スイッチ部6を構成するスイッチ素子9がフローティング状態になることを回避するため、マルチプレクサ4において端子S14,V13,S13,V12に繋がるスイッチ素子3もオンにしている。この場合に、各セル群1D,1Uにそれぞれ対応するマルチプレクサ4のスイッチ素子3を同期させて切り替えることで、下位側,上位側の極性反転スイッチ6に印加される電圧が低減されるので、これらに高耐圧のスイッチ素子を用いる必要がなく、各セル群1D,1Uのセル数に応じた耐圧を備えるスイッチ素子3を用いれば良い。
4 only in FIG. 4 to avoid complication of the drawing, the
図5は、測定対象が単位セルI12である場合の接続経路を示す。この時、通常経路;端子V12,V11とAFE回路7Uとの接続は、極性反転スイッチ6(D1)を介して極性を反転させて行われる。また、診断経路;端子S13,S12とAFE回路7Dとの接続は、極性反転スイッチ6(D3)を介して極性を反転させて行われる。
FIG. 5 shows the connection path when the object to be measured is the unit cell I12. At this time, the normal path; the connection between the terminals V12 and V11 and the
図6は、測定対象が単位セルI13である場合の接続経路を示す。この時、通常経路;端子V13,V12とAFE回路7Uとの接続は、極性反転スイッチ6(U2)を介して行われる。また、診断経路;端子S14,S13とAFE回路7Dとの接続は、極性反転スイッチ6(U3)を介して行われる。
FIG. 6 shows a connection path when the object to be measured is the unit cell I13. At this time, normal path; terminals V13, V12 and
図7は、測定対象が単位セルI24である場合の接続経路を示す。この時、通常経路;端子V24,V23とAFE回路7Uとの接続は、極性反転スイッチ6(U2)を介して極性を反転させて行われる。また、診断経路;端子S25,S24とAFE回路7Dとの接続は、極性反転スイッチ6(U3)を介して極性を反転させて行われる。
FIG. 7 shows a connection path when the object to be measured is the unit cell I24. At this time, the normal path; connection between the terminals V24 and V23 and the
図8は、測定対象が単位セルI25である場合の接続経路を示す。この時、通常経路;端子V25,V24とAFE回路7Uとの接続は、極性反転スイッチ6(U2)を介して行われる。また、診断経路;端子S26,S25とAFE回路7Dとの接続は、極性反転スイッチ6(U3)を介して行われる。
FIG. 8 shows a connection path when the object to be measured is the unit cell I25. At this time, the normal path; connection between the terminals V25 and V24 and the
以上のように本実施形態によれば、25個の単位セルI1~I25を上位側セル群1Uと下位側セル群1Dとにグループ分けし、これらにフィルタ回路群2を介して電池監視装置11を接続する。電池監視装置11に、A/Dコンバータ8U,8Dを内蔵する上位側AFE回路7U,下位側AFE回路7Dを設ける。マルチプレクサ4を、一端が各単位セルの端子V,端子Sにそれぞれ接続され、他端が上位側及び下位側配線部5U及び5Dにおける配線VO,VE,SO,SEの何れかに接続される複数のスイッチ素子3で構成する。
As described above, according to the present embodiment, the 25 unit cells I1 to I25 are grouped into the
そして、分割配線部5とAFE回路7U及び7Dの差動入力端子IN(+),IN(-)との間に、複数のスイッチ素子9からなる6個の極性反転スイッチ6(U1)~6(D3)を配置する。これにより、上位側セル群1U,下位側セル群1Dで独立して電圧を測定できる。また、マルチプレクサ4と各極性反転スイッチ6との間に分割配線部5を配置し、各極性反転スイッチ6と共に用いることで、マルチプレクサ4を構成するスイッチ素子3の個数が増加することを抑制できる。
Six polarity reversing switches 6 (U1) to 6 each composed of a plurality of
この場合、AFE回路7Dに接続可能な上位側の極性反転スイッチ6(U3)と、AFE回路7Uに接続可能な下位側の極性反転スイッチ6(D1)とを設けることで、上位側及び下位側セル群1U及び1Dと、AFE回路7U及び7Dとの間の接続をより柔軟に切り替えることができ、通常経路と診断経路の同時検出が可能になる。
In this case, by providing an upper-side polarity reversal switch 6 (U3) connectable to the
そして、制御回路10は、マルチプレクサ4と極性反転スイッチ6とを制御することで、各単位セルI1~I25の電圧を検出する診断経路と、組電池1からAFE回路7までの経路中に故障が発生している際に前記電圧より降下した電圧を検出する通常経路とを切り替える。すなわち、フィルタ回路群2のタイプがπ型又は対地型である場合に、各経路によって測定した電圧を比較することで故障検知を行うことができる。
尚、通常経路で測定した電圧と、診断経路で測定した電圧とを比較することで検出する故障については、フィルタコンデンサのリークによるものだけでなく、その他マルチプレクサ4の故障や端子間の短絡故障等についても対応可能である。
Then, the
Note that failures detected by comparing the voltage measured in the normal path and the voltage measured in the diagnostic path are not limited to leaks in the filter capacitors, but also multiplexer 4 failures, short-circuit failures between terminals, etc. It is also possible to deal with
(第2実施形態)
以下、第1実施形態と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、異なる部分について説明する。
<π型/対地型フィルタ回路:上位側,下位側通常経路並行測定>
図9に示すように第2実施形態は、フィルタ回路群2のタイプが同じくπ型又は対地型である場合に、AFE回路7D側で下位側セル群1Dについて通常経路による電圧を測定するのに並行して、AFE回路7U側で上位側セル群1Uについて通常経路による電圧を測定する場合を示す。AFE回路7Uの差動入力端子に上位側の端子Vn,Vn-1(n=13~25)を接続すると同時に、AFE回路7Dの差動入力端子に下位側の端子Vn,Vn-1(n=1~12)を接続する。薄い太線は上位側の通常経路を示し、濃い太線は下位側の通常経路を示す。このとき、同図に示すように、下位側セル群1D,上位側セル群1Uにそれぞれ対応するマルチプレクサ4のスイッチ素子3を、同期させて切り替える。
(Second embodiment)
Hereinafter, the same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted, and different parts will be described.
<π-type/ground-type filter circuit: upper side, lower side normal path parallel measurement>
As shown in FIG. 9, in the second embodiment, when the
図10は、測定対象が単位セルI1,I13である場合の接続経路を示す。この時、通常経路;端子V1,V0とAFE回路7Dとの接続は、極性反転スイッチ6(D2)を介して行われる。また、通常経路;端子V13,V12とAFE回路7Uとの接続は、極性反転スイッチ6(U2)を介して行われる。
FIG. 10 shows connection paths when the objects to be measured are the unit cells I1 and I13. At this time, the normal path; connection between the terminals V1 and V0 and the
図11は、測定対象が単位セルI2,I14である場合の接続経路を示す。この時、通常経路;端子V2,V1とAFE回路7Dとの接続は、極性反転スイッチ6(D2)を介して極性を反転させて行われる。また、通常経路;端子V14,V13とAFE回路7Uとの接続は、極性反転スイッチ6(U2)を介して極性を反転させて行われる。
FIG. 11 shows connection paths when the objects to be measured are the unit cells I2 and I14. At this time, the normal path; connection between the terminals V2 and V1 and the
図12は、測定対象が単位セルI12,I24である場合の接続経路を示す。この時、通常経路;端子V12,V11とAFE回路7Dとの接続は、極性反転スイッチ6(D2)を介して極性を反転させて行われる。また、通常経路;端子V24,V23とAFE回路7Uとの接続は、極性反転スイッチ6(U2)を介して極性を反転させて行われる。
FIG. 12 shows the connection paths when the objects to be measured are the unit cells I12 and I24. At this time, the normal path; connection between the terminals V12 and V11 and the
図13は、測定対象が単位セルI25である場合の接続経路を示す。この時、通常経路;端子V25,V24とAFE回路7Uとの接続は、極性反転スイッチ6(U2)を介して行われる。
FIG. 13 shows a connection path when the object to be measured is the unit cell I25. At this time, the normal path; connection between the terminals V25 and V24 and the
以上のように第2実施形態によれば、フィルタ回路群2のタイプがπ型又は対地型である場合に、上位側セル群1U,下位側セル群1Dのそれぞれについて通常経路による電圧測定を並行して行うことができる。
As described above, according to the second embodiment, when the type of the
(第3実施形態)
<π型/対地型フィルタ回路:上位側,下位側診断経路並行測定>
図14に示すように第3実施形態は、フィルタ回路群2のタイプが同じくπ型又は対地型である場合に、AFE回路7D側で下位側セル群1Dについて診断経路による電圧を測定するのに並行して、AFE回路7U側で上位側セル群1Uについて診断経路による電圧を測定する場合を示す。AFE回路7Uの差動入力端子に上位側の端子Sn+1,Sn(n=13~25)を接続すると同時に、AFE回路7Dの差動入力端子に下位側の端子Sn+1,Sn(n=1~12)を接続する。薄い太線は上位側の診断経路を示し、濃い太線は下位側の診断経路を示す。
(Third embodiment)
<π-type/ground-type filter circuit: upper side, lower side diagnostic path parallel measurement>
As shown in FIG. 14, in the third embodiment, when the
図15は、測定対象が単位セルI1,I13である場合の接続経路を示す。この時、診断経路;端子S2,S1とAFE回路7Dとの接続は、極性反転スイッチ6(D3)を介して行われる。また、診断経路;端子S14,S13とAFE回路7Uとの接続は、極性反転スイッチ6(U1)を介して行われる。
FIG. 15 shows connection paths when the objects to be measured are the unit cells I1 and I13. At this time, the diagnosis path; terminals S2 and S1 are connected to the
図16は、測定対象が単位セルI2,I14である場合の接続経路を示す。この時、診断経路;端子S3,S2とAFE回路7Dとの接続は、極性反転スイッチ6(D3)を介して極性を反転させて行われる。また、診断経路;端子S15,S14とAFE回路7Uとの接続は、極性反転スイッチ6(U1)を介して極性を反転させて行われる。
FIG. 16 shows connection paths when the objects to be measured are the unit cells I2 and I14. At this time, the diagnosis path; terminals S3 and S2 are connected to the
図17は、測定対象が単位セルI12,I24である場合の接続経路を示す。この時、診断経路;端子S13,S12とAFE回路7Dとの接続は、極性反転スイッチ6(D3)を介して極性を反転させて行われる。また、診断経路;端子S25,S24とAFE回路7Uとの接続は、極性反転スイッチ6(U1)を介して極性を反転させて行われる。
FIG. 17 shows the connection paths when the objects to be measured are the unit cells I12 and I24. At this time, the diagnosis path; terminals S13 and S12 are connected to the
図18は、測定対象が単位セルI25である場合の接続経路を示す。この時、診断経路;端子S26,S25とAFE回路7Uとの接続は、極性反転スイッチ6(U1)を介して行われる。
FIG. 18 shows the connection path when the object to be measured is the unit cell I25. At this time, the diagnosis path; terminals S26 and S25 are connected to the
以上のように第3実施形態によれば、フィルタ回路群2のタイプがπ型又は対地型である場合に、上位側セル群1U,下位側セル群1Dのそれぞれについて診断経路による電圧測定を並行して行うことができる。
As described above, according to the third embodiment, when the type of the
(第4実施形態)
<単独RC型フィルタ回路:上位側,下位側通常経路並行測定>
図19に示すように第4実施形態は、フィルタ回路群2のタイプが単独RC型である場合に、AFE回路7D側で下位側セル群1Dについて通常経路による電圧を測定するのに並行して、AFE回路7U側で上位側セル群1Uについて通常経路による電圧を測定する場合を示している。下位側セル群1Dの単位セルI1~I12について、AFE回路7Dの差動入力端子に順次端子Vn,Sn(n=1~12)を接続すると同時に、AFE回路7Uの差動入力端子に順次端子Vn,Sn(n=13~25)を接続する。薄い太線は上位側の通常経路を示し、濃い太線は下位側の通常経路を示す。
(Fourth embodiment)
<Individual RC type filter circuit: upper side, lower side normal path parallel measurement>
As shown in FIG. 19, in the fourth embodiment, when the
図20は、測定対象が単位セルI1,I13である場合の接続経路を示す。この時、通常経路;端子V1,S1とAFE回路7Dとの接続は、極性反転スイッチ6(D2),6(D3)を介して行われる。また、通常経路;端子V13,S13とAFE回路7Uとの接続は、極性反転スイッチ6(U2),6(U1)を介して行われる。
FIG. 20 shows connection paths when the objects to be measured are the unit cells I1 and I13. At this time, the normal path; connection between the terminals V1, S1 and the
図21は、測定対象が単位セルI2,I14である場合の接続経路を示す。この時、通常経路;端子V2,S2とAFE回路7Dとの接続は、極性反転スイッチ6(D2),6(D3)を介して行われる。また、通常経路;端子V14,S14とAFE回路7Uとの接続は、極性反転スイッチ6(U2),6(U1)を介して行われる。
FIG. 21 shows connection paths when the objects to be measured are the unit cells I2 and I14. At this time, the normal path; connection between the terminals V2 and S2 and the
図22は、測定対象が単位セルI12,I24である場合の接続経路を示す。この時、通常経路;端子V12,S12とAFE回路7Dとの接続は、極性反転スイッチ6(D2),6(D3)を介して行われる。また、通常経路;端子V24,S24とAFE回路7Uとの接続は、極性反転スイッチ6(U2),6(U1)を介して行われる。
FIG. 22 shows connection paths when the objects to be measured are the unit cells I12 and I24. At this time, the normal path; connection between the terminals V12, S12 and the
図23は、測定対象が単位セルI125である場合の接続経路を示す。この時、通常経路;端子V25,S25とAFE回路7Uとの接続は、極性反転スイッチ6(U2),6(U1)を介して行われる。
FIG. 23 shows the connection path when the object to be measured is the unit cell I125. At this time, the normal path; connection between the terminals V25, S25 and the
以上のように第4実施形態によれば、フィルタ回路群2のタイプが単独RC型である場合に、上位側セル群1U,下位側セル群1Dのそれぞれについて通常経路による電圧測定を並行して行うことができる。
As described above, according to the fourth embodiment, when the
(第5実施形態)
<単独RC型フィルタ回路:上位側,下位側診断経路並行測定>
図24に示すように第5実施形態は、フィルタ回路群2のタイプが同じく単独RC型である場合に、AFE回路7D側で下位側セル群1Dについて診断経路による電圧を測定するのに並行して、AFE回路7U側で上位側セル群1Uについて診断経路による電圧を測定する場合を示している。下位側セル群1Dの単位セルI1~I12について、AFE回路7Dの差動入力端子に順次端子Sn+1,Vn-1(n=1~12)を接続すると同時に、AFE回路7Uの差動入力端子に順次端子Sn+1,Vn-1(n=13~25)を接続する。薄い太線は上位側の診断経路を示し、濃い太線は下位側の診断経路を示す。
(Fifth embodiment)
<Individual RC type filter circuit: upper side, lower side diagnostic path parallel measurement>
As shown in FIG. 24, in the fifth embodiment, when the
図25は、測定対象が単位セルI1,I13である場合の接続経路を示す。この時、診断経路;端子S2,V0とAFE回路7Dとの接続は、極性反転スイッチ6(D3),6(D2)を介して行われる。また、診断経路;端子S14,V12とAFE回路7Uとの接続は、極性反転スイッチ6(U1),6(U2)を介して行われる。
FIG. 25 shows connection paths when the objects to be measured are the unit cells I1 and I13. At this time, the diagnosis path; terminals S2 and V0 are connected to the
図26は、測定対象が単位セルI2,I14である場合の接続経路を示す。この時、診断経路;端子S3,V1とAFE回路7Dとの接続は、極性反転スイッチ6(D3),6(D2)を介して行われる。また、診断経路;端子S15,V13とAFE回路7Uとの接続は、極性反転スイッチ6(U1),6(U2)を介して行われる。
FIG. 26 shows connection paths when the objects to be measured are the unit cells I2 and I14. At this time, the diagnosis path; terminals S3, V1 and the
図27は、測定対象が単位セルI12,I24である場合の接続経路を示す。この時、診断経路;端子S13,V11とAFE回路7Dとの接続は、極性反転スイッチ6(D3),6(D2)を介して行われる。また、診断経路;端子S25,V23とAFE回路7Uとの接続は、極性反転スイッチ6(U1),6(U2)を介して行われる。
FIG. 27 shows the connection paths when the objects to be measured are the unit cells I12 and I24. At this time, the diagnosis path; terminals S13, V11 and the
図28は、測定対象が単位セルI25である場合の接続経路を示す。この時、診断経路;端子S26,V24とAFE回路7Uとの接続は、極性反転スイッチ6(U1),6(U2)を介して行われる。
FIG. 28 shows a connection path when the object to be measured is the unit cell I25. At this time, the diagnosis path; terminals S26, V24 and the
以上のように第5実施形態によれば、フィルタ回路群2のタイプが単独RC型である場合に、上位側セル群1U,下位側セル群1Dのそれぞれについて診断経路による電圧測定を並行して行うことができる。
As described above, according to the fifth embodiment, when the type of the
(第6実施形態)
<上位側,下位側AFE回路のオフセット電圧測定>
第6実施形態では、例えば図29に示すように、極性反転スイッチ6(D2)のスイッチ素子9(3)及び9(4)を同時にオンにし、極性反転スイッチ6(U2)のスイッチ素子9(3)及び9(4)を同時にオンにすることで、AFE回路7D,7Uそれぞれの差動入力端子を短絡する。この時の電圧をA/Dコンバータ8D,8Uで測定すれば、AFE回路7D,7Uの入力オフセット電圧Vosが得られる。その後に測定した電圧よりオフセット電圧Vosを減じることで、オフセット分を除いた電圧を得ることができる。
(Sixth embodiment)
<Offset voltage measurement of upper and lower AFE circuits>
In the sixth embodiment, for example, as shown in FIG. 29, the switch elements 9(3) and 9(4) of the polarity reversal switch 6 (D2) are turned on at the same time, and the switch element 9 ( By simultaneously turning on 3) and 9(4), the differential input terminals of the
(第7実施形態)
図30に示す第7実施形態は、第1実施形態における組電池1の上位側セル群1Uを、下記のように上位側セル群1UU,下位側セル群1UDに分けると共に、下位側セル群1Dを上位側セル群1DU,下位側セル群1DDに分けている。
セル群 単位セル
1UU I19~125
1UD I13~I18
1DU I7~I12
1DD I1~I6
(Seventh embodiment)
In the seventh embodiment shown in FIG. 30, the
Cell group unit cell 1UU I19-125
1UD I13-I18
1DU I7-I12
1DD I1-I6
そして、上位側セル群1UU,下位側セル群1UDに対して2つのAFE回路7UU,7UDを備える電池監視装置11Uを配置し、上位側セル群1DU,下位側セル群1DDに対して2つのAFE回路7DU,7DDを備える電池監視装置11Dを配置した構成を示す。同図では、フィルタ回路のタイプはπ型/対地型であり、上位側の電池監視装置11Uでは、単位セルI13の通常経路及び診断経路に接続しており、下位側の電池監視装置11Dでは、単位セルI1の通常経路及び診断経路に接続した状態を示している。
A
(第8実施形態)
図31に示す第8実施形態は、フィルタ回路群2のフィルタ回路がπ型である場合に、通常経路である端子Vn-Vn-1間と診断経路である端子Sn+1-Sn間とで、RCフィルタの時定数が等しくなるように設定されている場合である。この時、リークの発生等の故障がなければ、通常経路,診断経路のそれぞれで測定される電圧は等しくなり、故障が発生している側の経路では、他方の経路よりも測定電圧が低くなる。同図では、通常経路においてフィルタコンデンサにリークが発生している場合を示しており、診断経路で測定されるセル電圧に対して、通常経路では(2ΔV)の電圧降下が生じる。このように構成すれば、通常経路,診断経路のそれぞれで外乱ノイズに対するRCフィルタの時定数が等しくなることで、測定精度をより向上させることができる。
(Eighth embodiment)
In the eighth embodiment shown in FIG. 31, when the filter circuit of the
(その他の実施形態)
スイッチ素子は、NチャネルMOSFETに限ることはない。
A/Dコンバータ8D,8Uについては、例えば一方を低速で高精度の変換を行うモードで動作させ、他方を高速で低精度の変換を行うモードで動作させても良い。
組電池1を構成する単位セルの数は、25個に限らない。
第1実施形態で述べたように、通常経路や診断経路の形成に関わらない極性反転スイッチ部6を構成するスイッチ素子9がフローティング状態になることを回避するため、前記スイッチ素子9に接続されているマルチプレクサ4のスイッチ素子3を適宜オンにすれば良い。
極性反転スイッチ6(U3)を、上位側配線部5Uの配線SO,SEに替えて配線VO,VEに接続すると共に、極性反転スイッチ6(D1)を、下位側配線部5Dの配線VO,VEに替えて配線SO,SE接続しても良い。
本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。
(Other embodiments)
Switch elements are not limited to N-channel MOSFETs.
For example, one of the A/
The number of unit cells forming the assembled
As described in the first embodiment, in order to prevent the
The polarity reversal switch 6 (U3) is connected to the wirings VO and VE instead of the wirings SO and SE of the
Although the present disclosure has been described with reference to examples, it is understood that the present disclosure is not limited to such examples or structures. The present disclosure also includes various modifications and modifications within the equivalent range. In addition, various combinations and configurations, as well as other combinations and configurations, including single elements, more, or less, are within the scope and spirit of this disclosure.
図面中、1は組電池、1Uは上位側セル群、1Dは下位側セル群、2はフィルタ回路群、3はスイッチ素子、4はマルチプレクサ、5は分割配線部、6(U1~U3,D1~D3)は極性反転スイッチ部6、7U,7DはAFE回路、8U,8DはA/Dコンバータ、9はスイッチ素子、10は制御回路を示す。
In the drawings, 1 is an assembled battery, 1U is an upper cell group, 1D is a lower cell group, 2 is a filter circuit group, 3 is a switch element, 4 is a multiplexer, 5 is a divided wiring part, 6 (U1 to U3, D1 . . . D3) denote polarity
Claims (9)
前記上位側セル群に対応して設けられる上位側奇数第1配線及び上位側偶数第1配線並びに上位側奇数第2配線及び上位側偶数第2配線と、
前記下位側セル群に対応して設けられる下位側奇数第1配線及び下位側偶数第1配線並びに下位側奇数第2配線及び下位側偶数第2配線と
一端が各単位セルの第1端子側,第2端子側にそれぞれ接続され、他端が奇数第1配線及び偶数第1配線,奇数第2配線及び偶数第2配線の何れかに接続される複数のスイッチ素子(3)からなるマルチプレクサ(4)と、
A/Dコンバータ(8U,8D)を内蔵する上位側フロントエンド回路(7U,7UU,7DU)及び下位側フロントエンド回路(7D,7UD,7DD)と、
前記上位側奇数第1配線及び前記上位側偶数第1配線と前記上位側フロントエンド回路の差動入力端子との間に配置され、前記差動入力端子への入力極性の反転が可能となる複数のスイッチ素子からなる上位側第1スイッチ群(6(U2))と、
前記上位側奇数第2配線及び前記上位側偶数第2配線と前記上位側フロントエンド回路の差動入力端子との間に配置され、前記差動入力端子への入力極性の反転が可能となる複数のスイッチ素子からなる上位側第2スイッチ群(6(U1))と、
前記上位側奇数第2配線及び前記上位側偶数第2配線又は前記上位側奇数第1配線及び前記上位側偶数第1配線と前記下位側フロントエンド回路の差動入力端子との間に配置され、前記差動入力端子への入力極性の反転が可能となる複数のスイッチ素子からなる上位側第3スイッチ群(6(U3))と、
前記下位側奇数第1配線及び前記下位側偶数第1配線と前記下位側フロントエンド回路の差動入力端子との間に配置され、前記差動入力端子への入力極性の反転が可能となる複数のスイッチ素子からなる下位側第1スイッチ群(6(D2))と、
前記下位側奇数第2配線及び前記下位側偶数第2配線と前記下位側フロントエンド回路の差動入力端子との間に配置され、前記差動入力端子への入力極性の反転が可能となる複数のスイッチ素子からなる下位側第2スイッチ群(6(D3))と、
前記下位側奇数第1配線及び前記下位側偶数第1配線又は前記下位側奇数第2配線及び前記下位側偶数第2配線と前記上位側フロントエンド回路の差動入力端子との間に配置され、前記差動入力端子への入力極性の反転が可能となる複数のスイッチ素子からなる下位側第3スイッチ群(6(D1))とを備える電池監視装置。 A plurality of unit cells (I1 to I25) are grouped into upper cell groups (1U, 1UU, 1DU) and lower cell groups (1D, 1UD, 1DD) through filter circuit groups (2). connected and
an upper odd-numbered first wiring and an upper even-numbered first wiring and an upper odd-numbered second wiring and an upper even-numbered second wiring provided corresponding to the upper-side cell group;
a lower odd-numbered first wiring, a lower-side even-numbered first wiring, a lower-side odd-numbered second wiring, and a lower-side even-numbered second wiring provided corresponding to the lower-side cell group, one end of which is on the first terminal side of each unit cell; A multiplexer (4) comprising a plurality of switch elements (3) each connected to a second terminal side and the other end connected to any one of the odd first wiring, the even first wiring, the odd second wiring, and the even second wiring )When,
upper side front-end circuits (7U, 7UU, 7DU) and lower side front-end circuits (7D, 7UD, 7DD) containing A/D converters (8U, 8D);
A plurality of wirings arranged between the higher-order odd-numbered first wiring and the higher-order even-numbered first wiring and the differential input terminals of the higher-order front-end circuit, and capable of reversing the input polarity to the differential input terminals. A higher-order side first switch group (6 (U2)) consisting of switch elements of
A plurality of wirings arranged between the higher-order odd-numbered second wiring and the higher-order even-numbered second wiring and the differential input terminals of the higher-order front-end circuit, and capable of inverting the input polarity to the differential input terminals. A higher-order side second switch group (6 (U1)) consisting of switch elements of
arranged between the upper odd-numbered second wiring and the upper even-numbered second wiring or the upper-order odd-numbered first wiring and the upper even-numbered first wiring and differential input terminals of the lower-side front-end circuit; an upper-side third switch group (6 (U3)) composed of a plurality of switch elements capable of reversing the input polarity to the differential input terminals;
A plurality of wirings arranged between the lower-side odd-numbered first wiring and the lower-side even-numbered first wiring and the differential input terminals of the lower-side front-end circuit, and capable of reversing the input polarity to the differential input terminals. a lower-side first switch group (6 (D2)) consisting of switch elements of
A plurality of wirings arranged between the lower odd-numbered second wiring and the lower even-numbered second wiring and the differential input terminals of the lower front-end circuit, and capable of reversing the input polarity to the differential input terminals. a lower-side second switch group (6 (D3)) consisting of switch elements of
arranged between the lower odd first wiring and the lower even first wiring or the lower odd second wiring and the lower even second wiring and differential input terminals of the upper front end circuit; A battery monitoring device comprising a lower side third switch group (6(D1)) consisting of a plurality of switch elements capable of reversing the input polarity to the differential input terminals.
前記2つのフロントエンド回路の他方によって前記下位側セル群の単位セルの電圧を前記通常経路により検出するように制御する請求項2記載の電池監視装置。 the control circuit controls one of the two front-end circuits to detect the voltage of the unit cell of the upper cell group through the normal path;
3. The battery monitoring device according to claim 2, wherein the other of said two front-end circuits is controlled to detect the voltage of the unit cell of said lower cell group through said normal path.
前記2つのフロントエンド回路の他方によって前記下位側セル群の単位セルの電圧を前記診断経路により検出するように制御する請求項2又は3記載の電池監視装置。 the control circuit controls one of the two front-end circuits to detect the voltage of the unit cell of the upper cell group through the diagnostic path;
4. The battery monitoring device according to claim 2, wherein the other of the two front-end circuits is controlled to detect the voltage of the unit cell of the lower cell group through the diagnostic path.
前記2つのフロントエンド回路の他方によって前記上位側及び前記下位側セル群の単位セルの電圧を前記診断経路により検出するように制御する請求項2から4の何れか一項に記載の電池監視装置。 the control circuit controls one of the two front-end circuits to detect the voltages of the unit cells of the upper-side and lower-side cell groups through the normal path;
5. The battery monitoring device according to any one of claims 2 to 4, wherein the other of the two front-end circuits is controlled to detect the voltages of the unit cells of the upper-side and lower-side cell groups through the diagnosis path. .
前記検出端子間と前記均等化端子間とにおいて前記フィルタ回路の時定数が、同一に設定されている請求項7記載の電池監視装置。 A filter circuit group in which the filter circuit is a separate type,
8. The battery monitoring device according to claim 7, wherein the time constant of said filter circuit is set to be the same between said detection terminals and between said equalization terminals.
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