JP2023076984A - battery system - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、電池システム、特に、直列接続された複数のブロックを含む組電池を備えた電池システムに関する。 TECHNICAL FIELD The present disclosure relates to a battery system, particularly a battery system including an assembled battery including a plurality of blocks connected in series.
直列接続された複数のブロックを含む組電池を備えた電池システムでは、各ブロックを構成する単電池(電池セル)の自己放電や内部抵抗の個体差等によって、長期間使用することにより、各ブロックの電圧にばらつきが発生する。特開2014-223003号公報(特許文献1)に開示された蓄電システムでは、蓄電ユニット(ブロック)の電圧を検出する電圧検出回路を設け、各蓄電ユニット(ブロック)間に所定値以上の電圧差がある場合、各蓄電ユニットと並列接続された放電回路を用いて放電を行うことで、複数の蓄電ユニットの電圧値を揃える均等化処理を行っている。 In a battery system that includes a battery pack that includes multiple blocks connected in series, each block loses its strength after long-term use due to self-discharge of the single cells (battery cells) that make up each block and individual differences in internal resistance. variation occurs in the voltage of In the power storage system disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2014-223003 (Patent Document 1), a voltage detection circuit that detects the voltage of the power storage unit (block) is provided, and a voltage difference of a predetermined value or more is detected between each power storage unit (block). If there is, a discharge circuit connected in parallel with each storage unit is used to perform discharge, thereby performing an equalization process to equalize the voltage values of the plurality of storage units.
電圧検出回路や放電回路にリーク電流が生じると、電圧検出回路で検出される電圧値が、リーク電流が生じたブロック(蓄電ユニット)では実際値より低く、リーク電流が生じたブロックに隣接するブロックでは実際値より高くなる。このため、電圧検出回路で検出した電圧値に基づいて充放電を行うと、過放電や過充電を招く可能性がある。 When leakage current occurs in the voltage detection circuit or discharge circuit, the voltage value detected by the voltage detection circuit is lower than the actual value in the block (storage unit) where the leakage current occurs, and the block adjacent to the block where the leakage current occurs. will be higher than the actual value. Therefore, if charging/discharging is performed based on the voltage value detected by the voltage detection circuit, over-discharging or over-charging may occur.
特許文献1では、均等化処理を行っている間の放電量を用いて、均等化処理の基準電圧を示すブロックに対応した電圧検出回路または放電回路にリーク電流が生じているか否かを判別している。
In
特許文献1では、均等化処理の基準電圧を示すブロック(蓄電ユニット)に対応した電圧検出回路または放電回路のリーク電流を判別しているが、その他のブロックに対応した電圧検出回路または放電回路のリーク電流の判別は行っていない。
In
本開示の目的は、均等化処理の基準電圧を示すブロックに対応した電圧検出回路または放電回路以外の電圧検出回路または放電回路においても、リーク電流の発生を検出可能とすることである。 An object of the present disclosure is to make it possible to detect the occurrence of leakage current even in a voltage detection circuit or discharge circuit other than the voltage detection circuit or discharge circuit corresponding to the block indicating the reference voltage for equalization processing.
本開示の電池システムは、直列接続された複数のブロックを含み、負荷に接続され充放電を行う組電池と、複数のブロックの各々の電圧を検出する電圧検出回路と、複数のブロックとそれぞれ並列接続された放電回路と、複数のブロックの電圧を均等化する均等化制御を実行する均等化制御部と、負荷との接続が遮断されており、かつ、均等化制御が実行されていないとき、ブロックの電圧降下量を計測することにより、電圧検出回路、あるいは、放電回路におけるリーク電流の発生を判定する異常判定部と、を備える。 The battery system of the present disclosure includes a plurality of blocks connected in series, an assembled battery that is connected to a load and charges and discharges, a voltage detection circuit that detects the voltage of each of the plurality of blocks, and a plurality of blocks in parallel. When the connection between the connected discharge circuit, the equalization control unit that executes equalization control for equalizing the voltages of the plurality of blocks, and the load is cut off and the equalization control is not executed, and an abnormality determination unit that determines occurrence of leak current in the voltage detection circuit or the discharge circuit by measuring the amount of voltage drop in the block.
電圧検出回路、あるいは、放電回路においてリーク電流が発生すると、負荷との接続が遮断されており、かつ、均等化制御が実行されていないとき、リーク電流が発生した電圧検出回路、あるいは、放電回路に対応するブロックの電圧は、リーク電流による放電によって降下する。リーク電流の発生を検出したいブロックの電圧降下量を計測することにより、当該ブロックにおけるリーク電流の発生を判定することができる。 When a leakage current occurs in the voltage detection circuit or the discharge circuit, the voltage detection circuit or the discharge circuit in which the leakage current occurs when the connection with the load is cut off and the equalization control is not executed. The voltage of the block corresponding to drops due to discharge due to leakage current. By measuring the amount of voltage drop in a block whose occurrence of leak current is to be detected, it is possible to determine the occurrence of leak current in that block.
本開示によれば、均等化処理の基準電圧を示すブロックに対応した電圧検出回路または放電回路以外の電圧検出回路または放電回路においても、リーク電流の発生を検出することができる。 According to the present disclosure, it is possible to detect the occurrence of leakage current even in a voltage detection circuit or a discharge circuit other than the voltage detection circuit or discharge circuit corresponding to the block indicating the reference voltage for equalization processing.
以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付して、その説明は繰り返さない。 Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described in detail with reference to the drawings. The same or corresponding parts in the drawings are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will not be repeated.
以下では、本実施の形態に係る電池システムが電気自動車に搭載された構成を例に説明する。ただし、本実施の形態に係る電池システムは、電気自動車に限らず、走行用の組電池が搭載される車両全般(ハイブリッド車、プラグインハイブリッド車、燃料電池車など)に適用可能である。さらに、本実施の形態に係る電池システムの用途は車両用に限定されるものではなく、たとえば定置用であってもよい。 A configuration in which the battery system according to the present embodiment is mounted on an electric vehicle will be described below as an example. However, the battery system according to the present embodiment can be applied not only to electric vehicles but also to general vehicles (hybrid vehicles, plug-in hybrid vehicles, fuel cell vehicles, etc.) equipped with an assembled battery for running. Furthermore, the application of the battery system according to the present embodiment is not limited to vehicle use, and may be stationary use, for example.
図1は、本実施の形態に係る電池システムが搭載された車両の全体構成を概略的に示す図である。図1を参照して、車両1は、電気自動車であって、電池システム2を備える。電池システム2は、組電池10と、監視ユニット20と、均等化ユニット30と、システムメインリレー(SMR:System Main Relay)40と、電池ECU(Electronic Control Unit)50とを備える。車両1は、パワーコントロールユニット(PCU:Power Control Unit)60と、モータジェネレータ70と、駆動輪80と、統合ECU90とをさらに備える。
FIG. 1 is a diagram schematically showing the overall configuration of a vehicle equipped with a battery system according to the present embodiment. Referring to FIG. 1 ,
組電池10は、直列接続された複数の単電池(電池セル)101~10M(図2参照)を含む。組電池10は、モータジェネレータ70を駆動するための電力を蓄え、PCU60を通じてモータジェネレータ70に電力を供給する。組電池10は、モータジェネレータ70の発電時にPCU60を通じて発電電力を受けて充電される。なお、組電池10は、図示しないインレット等を介して、外部電源(商用電源)を用いた外部充電を行うことが可能とされている。
The assembled
監視ユニット20は、電圧検出回路21と、電流センサ22と、温度センサ23とを含む。電圧検出回路21は、組電池10を構成する単電池の電圧VBを検出する。電流センサ22は、組電池10に入出力される電流IBを検出する。温度センサ23は、組電池10の温度TBを検出する。これらの検出結果は電池ECU50に入力される。
均等化ユニット30は、組電池10を構成する複数の単電池間のSOC(State Of Charge)の不均等を解消するために設けられている。組電池10では、時間の経過に伴い、自己放電電流のばらつき、電圧検出回路21の消費電流のばらつき、内部抵抗の個体差等に起因して、複数の単電池の電圧VBにばらつきが発生し得る。複数の単電池間の電圧ばらつきは、充電効率のばらつきによっても生じ得る。単電池の電圧VBにばらつきが生じると、単電池間のSOCの不均等が生じる。均等化ユニット30は、電池ECU50からの制御指令に従って、単電池の電圧VBの不均等を解消するために複数の単電池のうちのいずれかの単電池(1以上の単電池)を放電させる。組電池10、電圧検出回路21および均等化ユニット30の詳細な構成については図2にて説明する。
The
SMR40は、組電池10とPCU60とを結ぶ電力線に電気的に接続されている。SMR40は、電池ECU50からの制御指令に応じて、組電池10とPCU60との間での電力の供給と遮断とを切り替える。SMR40は、車両1がIG-ON(イグニッションオン)状態のとき閉成(ON)される。また、IG-OFF(イグニッションオフ)の状態のとき、SMR40は開放(OFF)される。
SMR 40 is electrically connected to a power line connecting assembled
電池ECU50は、CPU(Central Processing Unit)などのプロセッサ51と、ROM(Read Only Memory)およびRAM(Random Access Memory)などのメモリ52と、各種信号を入出力するための入出力ポート(図示せず)とを含む。電池ECU50は、監視ユニット20から受ける信号ならびにメモリ52に記憶されたプログラムおよびマップ(後述)に基づいて、組電池10を管理する。
The
PCU60は、統合ECU90からの制御指令に従って、組電池10とモータジェネレータ70との間で双方向の電力変換を実行する。PCU60は、たとえば、組電池10の直流電力を昇圧するコンバータと、コンバータにより昇圧された直流電力を交流電力に変換してモータジェネレータ70に出力するインバータ(いずれも図示せず)とを含む。PCU60は、本開示の「負荷」に相当する。
PCU 60 executes bidirectional power conversion between assembled
モータジェネレータ70は、交流回転電機であり、たとえば、ロータに永久磁石が埋設された三相交流同期電動機である。モータジェネレータ70は、組電池10からの電力を用いて駆動される。モータジェネレータ70の駆動力は駆動輪80に伝達される。一方、車両1の制動時または下り斜面での加速度低減時等には、モータジェネレータ70は回生発電(回生制動)を行う。モータジェネレータ70により発電された電力は、PCU60を介して組電池10に供給される。
統合ECU90は、電池ECU50と同様に、プロセッサと、メモリと、入出力ポート(いずれも図示せず)とを含む。統合ECU90は、各種センサから受ける信号ならびにメモリに記憶されたプログラムおよびマップに基づいて、電池ECU50と協調しながら車両1全体を制御する。統合ECU90は、機能毎に分割されて構成されていてもよいし、電池ECU50と一体的に構成されていてもよい。
Integrated ECU 90, like battery ECU 50, includes a processor, memory, and input/output ports (none of which are shown). Integrated ECU 90 controls the
図2は、電池システム2の構成を説明する図である。組電池10においては、複数の単電池(電池セル)101~10Mが直列接続されている。単電池101~10Mは、充放電可能な二次電池であり、たとえば、リチウムイオン電池やニッケル水素電池である。なお、複数の単電池101~10Mに代えて、複数の単電池(電池セル)が並列接続されたモジュール(スタック)を、直列に接続することにより、組電池10を構成するようにしてもよい。本開示では、単電池101~10Mの各々、あるいは、複数の単電池が並列接続された各モジュールを「ブロック」とも称する。
FIG. 2 is a diagram illustrating the configuration of the
電圧検出回路21は、複数の電圧検出ラインL1、分岐ラインL11、および分岐ラインL12を介して、単電池101~10Mの電圧を検出する。電圧検出ラインL1は、単電池101の正極端子と単電池10Mの負極端子に接続される。また、電圧検出ラインL1は、単電池101~10Mの間において、一方の単電池の負極端子と他方の単電池の負極端子とに接続されている。
The
電圧検出ラインL1には、ヒューズFとチップビーズCbが設けられている。ヒューズFは、過電流の発生時に溶断し、回路を保護する。チップビーズCbは、瞬間的にサージ電圧が印加された際に、印加ストレスを低減する。 A fuse F and a chip bead Cb are provided on the voltage detection line L1. The fuse F melts when an overcurrent occurs to protect the circuit. The chip bead Cb reduces applied stress when a surge voltage is instantaneously applied.
単電池101~10Mには、電圧検出ラインL1を介してツェナーダイオードDが並列に接続されている。ツェナーダイオードDのカソードは、対応の単電池の正極端子側に接続され、アノードは、対応の単電池の負極端子側に接続される。組電池10(単電池)から電圧検出回路21に過電圧が印加されると、ツェナーダイオードDに電流が流れることにより、電圧検出回路21を過電圧から保護する。
A Zener diode D is connected in parallel to the
電圧検出ラインL1は、ツェナーダイオードDより監視ユニット20側において、分岐ラインL11と分岐ラインL12に分岐する。分岐ラインL11は、スイッチSoを介してコンパレータ21aに接続され、分岐ラインL12は、スイッチShを介してコンパレータ21aに接続される。スイッチSoおよびスイッチShは、たとえば、フォトMOS(Metal Oxide Semiconductor)リレーを用いることができる。なお、組電池10の正極出力端子側に配置された単電池101の正極端子に接続される電圧検出ラインL1から分岐した分岐ラインL11は、コンパレータ21aに接続されない。また、組電池10の負極出力端子側に配置された単電池10Mの負極端子に接続される電圧検出ラインL1は、分岐ラインL12を備えない。
The voltage detection line L1 branches into a branch line L11 and a branch line L12 on the
分岐ラインL12には、抵抗R1が設けられている。各単電池の正極端子に接続された分岐ラインL12と、負極端子に接続された分岐ラインL11の間に、キャパシタ(フライングキャパシタ)Cが設けられている。分岐ラインL12において、キャパシタCは、抵抗R1とスイッチShとの間に接続されており、抵抗R1とキャパシタCによってRCローパスフィルタを形成している。キャパシタCは、対応する単電池101~10Mと並列に接続されており、対応する単電池101~10Mの電荷がキャパシタCにチャージされ、キャパシタCの電圧値は、対応する単電池101~10Mに電圧値と等しくなる。特定の単電池101~10Mに対応したスイッチShおよびスイッチSoをON(閉成)することにより、コンパレータ21aは、特定の単電池101~10Mの電圧VBを出力する。これにより、監視ユニット20は、各単電池101~10Mに対応したスイッチShおよびSoを順次ONすることにより、電圧検出回路21を用いて、各単電池101~10Mの電圧VBを検出することができる。
A resistor R1 is provided on the branch line L12. A capacitor (flying capacitor) C is provided between the branch line L12 connected to the positive terminal of each cell and the branch line L11 connected to the negative terminal. In branch line L12, capacitor C is connected between resistor R1 and switch Sh, and resistor R1 and capacitor C form an RC low-pass filter. The capacitor C is connected in parallel with the corresponding cell 101-10M, the charge of the corresponding cell 101-10M is charged in the capacitor C, and the voltage value of the capacitor C changes to the corresponding cell 101-10M. equal to the voltage value. By turning ON (closed) the switch Sh and the switch So corresponding to the specific cell 101-10M, the
均等化ユニット30は、分岐ラインL11に設けた放電用抵抗Rdと、隣接する分岐ラインL11の間を導通(閉成)/遮断(開放)するスイッチS1から構成される。スイッチS1は、電池ECU50からの制御信号を受けることにより、ON(閉成)およびOFF(開放)の間で切り替わる。図3は、電圧VBの不均等を解消するため、均等化制御を実行した際の電流の流れを示す図である。図3は、単電池102の電圧VBが基準電圧(目標電圧)Vhより高く、単電池102から放電を行い、均等化制御を実行した場合を示している。単電池102の電圧VBが基準電圧Vhより高い場合、単電池102に対応するスイッチS1をON(閉成)する。単電池102に対応するスイッチS1をON(閉成)されると、図3に一点鎖線の矢印で示すように、単電池102から放電された電流が放電用抵抗Rd、Rdによって消費されて、単電池102の電圧VBが低下し、電池電圧の均等化が実行される。なお、放電用抵抗RdおよびスイッチS1によって構成される電気回路が、本開示の「放電回路」に相当する。
The
電池システム2において、ツェナーダイオードD、キャパシタC、スイッチS1、スイッチSh、スイッチSo等の劣化や異常等により、電圧検出回路21や均等化ユニット30(放電回路)等に微少なリーク電流が生じる可能性がある。リーク電流が生じると、電圧検出回路21で検出する電圧VBが、リーク電流が生じた単電池では実際値より低く、リーク電流が生じた単電池に隣接する単電池では実際値より高くなる。このため、電圧検出回路21で検出した電圧VBに基づいて充放電を行うと、過放電や過充電を招く可能性がある。したがって、リーク電流の発生を検出し、過放電や過充電を回避することが望まれる。
In the
本実施の形態では、均等化制御が実行されていないとき、単電池101~10Mの電圧VBの降下量を計測することにより、リーク電流の発生を検出する。 In this embodiment, when the equalization control is not executed, the occurrence of leakage current is detected by measuring the amount of drop in the voltage VB of the cells 101-10M.
図4は、電池ECU50で実行される、均等化制御およびリーク電流検出処理を示すフローチャートである。このフローチャートは、車両1がIG-OFFであり、SMR40がOFF(開放)されているとき、実行される。
FIG. 4 is a flow chart showing equalization control and leak current detection processing executed by
ステップ(以下、ステップを「S」と略す)10で、組電池10の均等化制御が必要か否かを判定する。電圧検出回路21で各単電池101~10Mの電圧VBを検出し、検出した電圧VBのうち最も低い電圧値を、基準電圧Vhに設定する。次に、各単電池101~10Mの電圧VBと基準電圧Vhとの電圧差ΔVkを算出する。そして、電圧差ΔVkが閾値Vs以上であるか否かを判別する。閾値Vsは、均等化制御を行うか否かを判別するための値であり、電圧VBの検出誤差等を考慮して実験等により適宜設定することができる。電圧差ΔVkが閾値Vs以上である単電池がある場合には、当該単電池の均等化制御が必要であるので、肯定判定されS11へ進む。電圧差ΔVkが閾値Vs以上である単電池がない場合、否定判定されS13へ進む。
In step (hereinafter, step is abbreviated as "S") 10, it is determined whether equalization control of the assembled
S11では、均等化制御の中断条件が成立しているか否かを判定する。条件としては、たとえば、ア)車両1の今回のIG-OFFまでにおける使用中の組電池10の温度TBの頻度ピーク(電池温度頻度ピーク)が閾値TBf以下であること、イ)車両1の今回のIG-OFFまでにおける使用中の組電池10のSOC頻度ピークが閾値Sf以下であること、および、ウ)均等化制御の対象である単電池(電圧差ΔVkが閾値Vs以上である単電池)の均等化処理累積時間が所定値Tf以上であること等である。電池温度頻度ピークは、使用中の組電池10の温度TBの分布において、最も出現頻度の高い温度TBの値である。SOC頻度ピークは、使用中のSOCの分布において、最も出現頻度の高いSOCの値である。均等化処理累積時間は、その単電池において均等化処理が実行された積算(累積)時間である。
In S11, it is determined whether or not a condition for interrupting the equalization control is satisfied. The conditions are, for example, a) that the frequency peak (battery temperature frequency peak) of the temperature TB of the assembled
S11において、たとえば、ア~ウのすべての条件が成立したとき、中断条件が成立したと判定し、S13へ進んでよい。また、アとイが成立、アとウが成立、あるいは、イとウが成立した場合に、中断条件が成立したと判定し、S13へ進むようにしてもよい。S11で中断条件が成立したと判定されない場合、S12へ進む。 In S11, for example, when all the conditions a to c are satisfied, it may be determined that the interruption condition is satisfied, and the process may proceed to S13. Alternatively, when a and b are established, a and c are established, or when b and c are established, it may be determined that the interruption condition is established, and the process proceeds to S13. If it is determined in S11 that the interruption condition is not satisfied, the process proceeds to S12.
S12では、均等化制御の対象である単電池の均等化処理を一定時間実行する。電圧差ΔVkが閾値Vs以上である単電池に対応するスイッチS1をON(閉成)することにより、図3に示すように、単電池から放電された電流が放電用抵抗Rd、Rdによって消費されて、単電池の電圧VBが低下し、電池電圧の均等化が行われる。均等化処理が一定時間実行されると、スイッチS1をOFF(開放)として均等化処理を終了しS10へ戻る。なお、S12における均等化処理の実行時間は、均等化処理累積時間に加算される。 In S12, the equalization process for the single cell, which is the target of the equalization control, is executed for a certain period of time. By turning ON (closed) the switch S1 corresponding to the cell whose voltage difference ΔVk is equal to or greater than the threshold value Vs, the current discharged from the cell is consumed by the discharge resistors Rd and Rd, as shown in FIG. As a result, the voltage VB of the single battery decreases, and the battery voltages are equalized. After the equalization process has been executed for a certain period of time, the switch S1 is turned OFF (opened) to terminate the equalization process and return to S10. Note that the execution time of the equalization process in S12 is added to the equalization process accumulated time.
S12の均等化処理が実行されて、あるいは、IG-OFF後の最初の処理において、S10で否定判定、あるいは、S11で肯定判定されると、S13へ進む。S13では、スイッチS1のOFF(開放)を維持した状態で、所定時間にわたって、単電池101~10Mの電圧VBの降下量ΔVBを計測する。たとえば、6~12時間にわたって、単電池101~10Mの電圧VBの降下量ΔVBを計測したあと、S14へ進む。
If the equalization process of S12 is executed, or if the first process after IG-OFF is negatively determined in S10 or affirmatively determined in S11, the process proceeds to S13. In S13, the amount of drop ΔVB of the voltage VB of the
S14では、各単電池101~10Mの降下量ΔVBが所定値α以上であるか否かを判定する。所定値αは、リーク電流が発生しているか否かを判定するための判定値であり、電圧VBの検出誤差等を考慮して実験等により適宜設定することができる。降下量ΔVBが所定値α以上である単電池がある場合には、当該単電池に対応する電圧検出回路21、あるいは、放電回路(均等化ユニット30)にリーク電流が発生しているので、肯定判定されS15へ進む。降下量ΔVBが所定値α以上である単電池がない場合には、否定判定され、今回の処理を終了する。
In S14, it is determined whether or not the drop amount ΔVB of each of the
S15では、降下量ΔVBが所定値α以上である単電池に対応する電圧検出回路21、あるいは、放電回路にリーク電流が発生していると判定し、リーク故障(リーク異常)を示すMIL(Malfunction Indication Lamp)を点灯するとともに、リーク故障を示すダイアグコードをメモリ52に記憶したあと、今回の処理を終了する。
In S15, it is determined that a leakage current is generated in the
本実施の形態では、均等化制御が実行されていないとき、S13において、単電池101~10Mの電圧VBの降下量を計測することにより、リーク電流の発生を検出している。したがって、均等化処理の基準電圧を示す単電池に対応した電圧検出回路または放電回路以外の電圧検出回路21または放電回路(均等化ユニット30)のリーク電流の発生を検出することができる。
In the present embodiment, when the equalization control is not executed, in S13, the amount of drop in the voltage VB of the
特許文献1のように、均等化処理を行っている際の放電量によりリーク電流の発生を検出する際には、均等化処理による放電によって、隣り合う単電池の電圧VBを精度よく検出することができない場合がある。本実施の形態では、均等化制御が実行されていないとき、単電池101~10Mの電圧VBの降下量を計測することにより、リーク電流の発生を判定しているので、比較的精度よく単電池の電圧VBを検出でき、リーク電流の発生の有無を精度よく判定することができる。
As in
本実施の形態では、S10において、均等化制御が必要であると判定された場合であっても、S11において、均等化制御中断条件が成立していると判定されたときには、S13で、単電池101~10Mの電圧VBの降下量を計測することにより、リーク電流の発生を検出する。したがって、各単電池の間で電圧に多少のばらつきが発生していても、均等化制御を中断して、リーク電流の発生を判定するので、均等化処理とリーク電流の判定を両立することができる。 In the present embodiment, even if it is determined in S10 that the equalization control is necessary, when it is determined in S11 that the equalization control interruption condition is satisfied, in S13 the unit cell By measuring the amount of drop in the voltage VB from 101 to 10M, occurrence of leakage current is detected. Therefore, even if there is some variation in voltage between the cells, the equalization control is interrupted and the occurrence of leakage current is determined. can.
本実施の形態では、各単電池101~10Mの降下量ΔVBが所定値α以上であるかに基づいて、リーク電流の発生を判定していたが、各単電池101~10Mの電圧降下の変化量dVB/dtが所定値β以上のときに、リーク電流が発生していると判定してもよい。また、各単電池101~10Mの降下量ΔVBを比較して、単電池101~10Mの降下量ΔVBの差を算出し、その差が設定以上のとき、降下量ΔVBが相対的に大きい単電池に対応する電圧検出回路21等にリーク電流が発生していると判定してもよい。
In the present embodiment, the occurrence of leakage current is determined based on whether the amount of drop ΔVB of each of the
(変形例)
図5は、変形例における、電圧検出回路21Mを示す図である。上記の実施の形態では、分岐ラインL12と分岐ラインL11の間に設けられ、RCローパスフィルタ機能を兼ねるキャパシタCを電圧VB検出用のフライングキャパシタとして利用していた。変形例の電圧検出回路21Mは、電圧VB検出用のフライングキャパシタを備える。
(Modification)
FIG. 5 is a diagram showing a
図5を参照して、各単電池に対応する分岐ラインL11(図2参照)に設けたスイッチSoは、電圧検出ラインL21によって、スイッチSw2を介してコンパレータ21aに接続される。また、各単電池に対応する分岐ラインL12(図2参照)に設けたスイッチShは、電圧検出ラインL22によって、スイッチSw1を介してコンパレータ21aに接続される。スイッチSw1およびスイッチSw2は、たとえば、フォトMOSリレーを用いることができる。
Referring to FIG. 5, switch So provided in branch line L11 (see FIG. 2) corresponding to each cell is connected to
電圧検出ラインL21と電圧検出ラインL22の間には、スイッチSw1およびスイッチSw2より単電池側において、フライングキャパシタCfが設けられる。監視ユニット20は、スイッチSw1およびスイッチSw2をOFF(開放)した状態で、選択した(電圧VBを検出する)単電池101~10Mに対応したスイッチShおよびスイッチSoをON(閉成)する。フライングキャパシタCfの電位が選択された単電池の電圧と同電位になると、監視ユニット20は、選択した単電池101~10Mに対応したスイッチShおよびスイッチSoをOFF(開放)するとともに、スイッチSw1およびスイッチSw2をON(閉成)する。これにより、コンパレータ21aは、選択された単電池101~10Mの電圧VBを出力する。監視ユニット20は、各単電池101~10Mに対応したスイッチShおよびSoを順次ONすることにより、電圧検出回路21Mを用いて、選択した単電池101~10Mの電圧VBを検出することができる。
A flying capacitor Cf is provided between the voltage detection line L21 and the voltage detection line L22 on the cell side of the switches Sw1 and Sw2. The
この変形例によれば、キャパシタCをRCローパスフィルタ専用として用いることができ、適切なカットオフ周波数を得ることが容易になる。 According to this modification, the capacitor C can be used exclusively for the RC low-pass filter, making it easier to obtain an appropriate cutoff frequency.
本開示における実施態様を例示すると、次のような態様を例示できる。
1)直列接続された複数のブロック(101~10M)を含み、負荷(60)に接続され充放電を行う組電池(10)と、複数のブロック(101~10M)の各々の電圧を検出する電圧検出回路(21)と、複数のブロック(101~10M)にそれぞれ並列接続された複数の放電回路(Rd、S1)と、複数のブロック(101~10M)の電圧を均等化する均等化制御を実行する均等化制御部(50、S10~S12)と、組電池(10)と負荷(60)との接続が遮断されており、かつ、均等化制御(S10)が実行されていないとき、複数のブロック(101~10M)の各々の電圧降下量を計測することにより、電圧検出回路(21)、あるいは、複数の放電回路(Rd、S1)におけるリーク電流の発生を判定する異常判定部(50、S13~S15)と、を備える電池システム。
Exemplifying embodiments in the present disclosure, the following aspects can be exemplified.
1) An assembled battery (10) including a plurality of blocks (101 to 10M) connected in series, connected to a load (60) for charging and discharging, and detecting the voltage of each of the plurality of blocks (101 to 10M). A voltage detection circuit (21), a plurality of discharge circuits (Rd, S1) connected in parallel to a plurality of blocks (101 to 10M), and an equalization control that equalizes the voltages of the plurality of blocks (101 to 10M). When the connection between the equalization control unit (50, S10 to S12) that executes An abnormality determination unit ( 50, S13-S15), and a battery system comprising:
2)1において、電池システムは車両(1)に搭載されており、均等化制御部(50、S10~S12)は、車両(1)のイグニッションがオフの状態において、各ブロック(101~10M)の電圧(VB)の差が所定値以上のとき、放電回路(Rd、S1)を用いて放電を行うことにより、均等化制御を実行する。 2) In 1, the battery system is mounted on the vehicle (1), and the equalization control unit (50, S10-S12) controls each block (101-10M) when the ignition of the vehicle (1) is off. When the difference between the voltages (VB) of the two is equal to or greater than a predetermined value, the discharge circuit (Rd, S1) is used to discharge, thereby executing equalization control.
3)2において、均等化制御部(50、S10~S12)は、均等化制御中断条件が成立したとき、各ブロック(101~10M)の電圧(VB)の差が所定値以上であっても、均等化制御(S10)を停止し、異常判定部(50、S13~S15)は、ブロック(101~10M)の電圧降下量を計測することにより、電圧検出回路(21)、あるいは、放電回路(Rd、S1)におけるリーク電流の発生を判定する。 3) In 2, the equalization control unit (50, S10 to S12), when the equalization control interruption condition is established, even if the difference in voltage (VB) of each block (101 to 10M) is equal to or greater than a predetermined value, , the equalization control (S10) is stopped, and the abnormality determination unit (50, S13-S15) measures the amount of voltage drop in the blocks (101-10M) to determine whether the voltage detection circuit (21) or the discharge circuit Determine the occurrence of leakage current at (Rd, S1).
4)3において、「組電池(10)の温度(TB)の頻度ピークが第1閾値(TBf)以下であること」、「組電池(10)のSOC頻度ピークが第2閾値(Sf)以下であること」、あるいは、「均等化制御の対象であるブロック(101~10M)の均等化処理累積時間が所定値(Tf)以上であること」のうち、少なくとも2つを満たす場合、均等化制御中断条件が成立したと判定する。 4) In 3, "the frequency peak of the temperature (TB) of the assembled battery (10) is equal to or less than the first threshold (TBf)", "the SOC frequency peak of the assembled battery (10) is equal to or less than the second threshold (Sf) or "the accumulated equalization processing time of blocks (101 to 10M) subject to equalization control is equal to or greater than a predetermined value (Tf)." It is determined that the control interruption condition is satisfied.
今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiments disclosed this time should be considered as examples and not restrictive in all respects. The scope of the present disclosure is indicated by the scope of claims rather than the description of the above-described embodiments, and is intended to include all modifications within the scope and meaning equivalent to the scope of the claims.
1 車両、2 電池システム、10 組電池、101~10M 単電池、20 監視ユニット、21 電圧検出回路、21a コンパレータ、22 電流センサ、23 温度センサ、30 均等化ユニット、40 SMR、50 電池ECU、51 プロセッサ、52 メモリ、60 PCU、70 モータジェネレータ、80 駆動輪、90 統合ECU、C キャパシタ、Cb チップビーズ、Cf フライングキャパシタ、D ツェナーダイオード、F ヒューズ、L1 電圧検出ライン、L11 分岐ライン、L12 分岐ライン、L21 電圧検出ライン、L22 電圧検出ライン、R1 抵抗、Rd 放電用抵抗、S1 スイッチ、Sh スイッチ、So スイッチ、Sw1 スイッチ、Sw2 スイッチ。 1 vehicle, 2 battery system, 10 assembled battery, 101 to 10M cells, 20 monitoring unit, 21 voltage detection circuit, 21a comparator, 22 current sensor, 23 temperature sensor, 30 equalization unit, 40 SMR, 50 battery ECU, 51 Processor, 52 Memory, 60 PCU, 70 Motor Generator, 80 Drive Wheel, 90 Integrated ECU, C Capacitor, Cb Chip Bead, Cf Flying Capacitor, D Zener Diode, F Fuse, L1 Voltage Detection Line, L11 Branch Line, L12 Branch Line , L21 voltage detection line, L22 voltage detection line, R1 resistor, Rd discharge resistor, S1 switch, Sh switch, So switch, Sw1 switch, Sw2 switch.
Claims (1)
前記複数のブロックの各々の電圧を検出する電圧検出回路と、
前記複数のブロックにそれぞれ並列接続された複数の放電回路と、
前記複数のブロックの電圧を均等化する均等化制御を実行する均等化制御部と、
前記組電池と前記負荷との接続が遮断されており、かつ、前記均等化制御が実行されていないとき、前記複数のブロックの各々の電圧降下量を計測することにより、前記電圧検出回路、あるいは、前記複数の放電回路におけるリーク電流の発生を判定する異常判定部と、を備える電池システム。
an assembled battery that includes a plurality of blocks connected in series and is connected to a load for charging and discharging;
a voltage detection circuit that detects the voltage of each of the plurality of blocks;
a plurality of discharge circuits connected in parallel to the plurality of blocks;
an equalization control unit that executes equalization control to equalize the voltages of the plurality of blocks;
When the connection between the assembled battery and the load is cut off and the equalization control is not executed, the voltage detection circuit measures the amount of voltage drop in each of the plurality of blocks, or and an abnormality determination unit that determines occurrence of leakage current in the plurality of discharge circuits.
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JP2021190049A JP2023076984A (en) | 2021-11-24 | 2021-11-24 | battery system |
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