JP3778821B2 - Power supply for automobile - Google Patents

Power supply for automobile Download PDF

Info

Publication number
JP3778821B2
JP3778821B2 JP2001232652A JP2001232652A JP3778821B2 JP 3778821 B2 JP3778821 B2 JP 3778821B2 JP 2001232652 A JP2001232652 A JP 2001232652A JP 2001232652 A JP2001232652 A JP 2001232652A JP 3778821 B2 JP3778821 B2 JP 3778821B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
battery
unit
state detection
detection circuit
voltage
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2001232652A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2003047111A (en
Inventor
稔 行田
政樹 湯郷
邦穂 田中
正一 遠矢
武始 八谷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sanyo Electric Co Ltd filed Critical Sanyo Electric Co Ltd
Priority to JP2001232652A priority Critical patent/JP3778821B2/en
Publication of JP2003047111A publication Critical patent/JP2003047111A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3778821B2 publication Critical patent/JP3778821B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/16Information or communication technologies improving the operation of electric vehicles

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の分割ユニットを直列接続してなる組電池を備える自動車用の電源装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
ニッケル水素電池は、エネルギー密度、出力密度、サイクル特性等の基本特性に優れており、電気自動車等の電源としての実用化の開発が進んでいる。電気自動車用として用いられる場合、所定の出力を得るためには50〜200A程度の電流を流すことができる電池容量と、100〜350V程度の出力電圧が要求される。ニッケル水素電池は、1セル当りの出力電圧が1.2V程度であるため、多数のセルを直列接続して所要の出力電圧を得ることになる。例えば、6セルを直列接続して1モジュールとし、更にこれを32モジュール直列接続することによって、192セルの組電池を備える電源装置が構成され、約230Vの出力電圧が得られる。
【0003】
このような電源装置においては、常に安定した出力を得るために電池の状態を監視しておく必要がある。かかる電池状態の監視は、組電池全体の出力電圧及びまたは電池温度を検出するのが構成的にも簡単である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
この構成にあっては、組電池を構成するモジュールやセルの1つが異常状態であっても、当該異常の存在を発見することは困難であった。そこで、特開平11−165540号公報によれば、電池モジュール毎に電池電圧を検出する電圧センサを設けた構成が記載されている。この構成においては、各モジュール毎の状態を個別に検出することができる。
【0005】
しかしながら、当該先行技術にあっては、各モジュール毎に設けられているのは単にモジュールの電圧を検出するセンサであり、各センサの出力に基づく各種演算はバッテリECUにて集中的に行うようになっているため、バッテリECUの負荷が多大となるなど問題点が多い。
【0006】
さらに、ひとつのバッテリECUが全ての電池モジュールの状態を検出するので、各々の電池モジュールを独立して正確に検出するのが難しい。また、各々の電池モジュールの電圧を考慮しながら残容量を独立して演算すると、ますますバッテリECUの負荷が増加する。さらに、各々の電池モジュールの電圧を電圧センサーで検出する電源装置は、各々の電圧センサーのリード線をバッテリECUに接続する必要がある。電圧センサーは、各々の電池モジュールに接続しているので高電位となる。このため、事故等で電源装置が破損されるときに高電圧のリード線に大電流が流れる欠点がある。
【0007】
本発明は、このような欠点を解決することを目的に開発されたものである。本発明の重要な目的は、バッテリECUの負荷を軽くして安価なものを使用しながら、各々の電池モジュールで構成される分割ユニットの状態を独立してより詳細に検出できる自動車用の電源装置を提供することにある。
【0008】
また、本発明の他の大切な目的は、電池モジュールの寿命を長くできると共に、衝突時の安全性と信頼性を向上でき、さらに雑音による誤差を少なくしてより正確に電池モジュールで構成される分割ユニットの状態を検出できる自動車用の電源装置を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明の自動車用の電源装置は、複数の分割ユニットを直列に接続している組電池と、組電池を構成している各々の分割ユニットに接続している複数の電池状態検出回路9と、各々の電池状態検出回路9に外部通信バス10を介して接続しているバッテリECU8とを備える。各々の電池状態検出回路9は、分割ユニットの電池電圧を検出する電圧検出器と、電圧検出器の出力をデジタル信号に変換するA/D変換器と、電圧検出器で検出した電圧から分割ユニットの状態を検出するユニット演算回路と、ユニット演算回路で検出された分割ユニットの状態を外部通信バス10を介してバッテリECU8に伝送する通信回路を備える。電池状態検出回路9は、ユニット演算回路で各々の分割ユニットの状態を検出し、検出された分割ユニットの状態を外部通信バス10を介してバッテリECU8に伝送する。
【0010】
さらに、本発明の電源装置は、複数の分割ユニットを直列に接続している組電池と、組電池を構成している各々の分割ユニットに接続している複数の電池状態検出回路9と、組電池に流れる電流を検出する電池電流検出回路11と、各々の電池状態検出回路9に外部通信バス10を介して接続しているバッテリECU8とを備える。各々の電池状態検出回路9は、分割ユニットの電池電圧を検出する電圧検出器と、電圧検出器の出力をデジタル信号に変換するA/D変換器と、電圧検出器で検出される電圧と電池電流検出回路11で検出される電流から分割ユニットの残容量を演算するユニット演算回路と、ユニット演算回路で演算された残容量を外部通信バス10を介してバッテリECU8に伝送する通信回路を備える。電池状態検出回路9は、ユニット演算回路で各々の分割ユニットの残容量を演算し、演算された残容量を外部通信バス10を介してバッテリECU8に伝送する。
【0012】
電池電流検出回路11は、好ましくは、検出した電池電流をデジタル信号に変換するA/D変換器を備え、A/D変換器で変換されたデジタル信号の電池電流を外部通信バス10を介して電池状態検出回路9に伝送する。電池電流検出回路11は、電池電流を検出してアナログ信号の電圧信号に変換し、アナログ信号である電流信号を各々の電池状態検出回路9に伝送することもできる。この電池状態検出回路9は、電池電圧をデジタル信号に変換するA/D変換器でもって、アナログ信号である電流信号をデジタル信号に変換することができる。さらに、電池状態検出回路9は、アナログ信号である電流信号をA/D変換器に変換する専用のA/D変換器を備えることもできる。
【0014】
さらに、本発明の電源装置は、複数の電池モジュール1を電池ケース4に収納して、この電池ケース4の一部であって、電池モジュール1を直列に接続するバスバー6を固定しているエンドプレート5に、電池モジュール (1) の収納空間を利用することなく、電池状態検出回路9を固定することができる。電池電流検出回路11は、電池モジュール1を直列に接続するバスバー6の電圧を検出して電流を測定することができる。さらに、電源装置は、電池ケース4をケース3に収納して、ケース3の内側で電池ケース4の外側にバッテリECU8に配設することができる
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するための電源装置を例示するものであって、本発明は電源装置を以下のものに特定しない。
【0016】
さらに、この明細書は、特許請求の範囲を理解しやすいように、実施例に示される部材に対応する番号を、「特許請求の範囲の欄」、および「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付記している。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。
【0017】
図1は、電気自動車等に用いられる本発明の一実施例の電源装置を示し、この電源装置の回路図を図2に示す。図1の電源装置は、自動車を走行させるモーターを駆動する電池をケース3に内蔵している。ケース3は、電池を収納する電池収納部3Aと、この電池収納部3Aに隣接して配設している衝撃吸収部3Bとを有する。衝撃吸収部3Bは、それ自体を破壊して衝撃を吸収する。それ自体を破壊して衝撃を吸入する衝撃吸収部3Bは、電池収納部3Aよりも破壊強度を弱くなるように製作される。
【0018】
電池収納部3Aは、複数の電池を収納する電池ケース4とバッテリECU8を収納している。図1の電源装置は、電池収納部3Aに2つの電池ケース4を収納している。この図に示すように、電池収納部3Aは、複数の電池ケース4を収納することができる。電池収納部3Aに複数の電池ケース4を収納する構造は、電池ケース4を軽く小さくできるので、電池収納部3Aに収納する作業を能率よくできる。さらに、両側に取っ手を設けている電池ケース4は、さらに能率よく電池収納部3Aに出し入れできる。
【0019】
本発明の電源装置は、直列に接続している複数の分割ユニットで組電池を構成する。分割ユニットは、ひとつまたは複数の電池モジュール1で構成される。電池ケース4は、図3に示すように、分割ユニットを構成する複数本の電池モジュール1を隙間ができるように平行に並べて収納している。電池モジュール1は、複数の素電池2を直線状に直列に連結している。電池ケース4に収納される複数の電池モジュール1は、金属板のバスバー6で互いに直列に接続されて出力電圧を高くしている。バスバー6は、電池ケース4のエンドプレート5に装着される。さらに、電池収納部3Aに収納される複数の電池ケース4の出力も互いに直列に接続される。したがって、電池収納部3Aに収納される全ての素電池2は、互いに直列に接続されて出力電圧を高くしている。電源装置の出力電圧は、素電池2の数、いいかえると電池モジュール1の本数で出力電圧を調整する。電源装置の出力電圧は、自動車に要求される出力により最適電圧に設定され、たとえば100〜300Vの範囲に設定される。素電池2は、5〜7Ahのニッケル−水素電池である。ただ、素電池2の容量をこの値に特定せず、これよりも大きくあるいは小さくすることができる。また、素電池2には、リチウムイオン電池やニッケル−カドミウム電池等の全ての二次電池を使用できる。
【0020】
電池モジュール1は、たとえば、5〜10本の素電池2を直線状に直列に連結している。電池モジュール1は、円筒型の素電池2を、金属板で製作している皿状接続体7を介して直線状に連結される。ただし、電池モジュールは、角型の素電池を直列に接続して製作することもできる。電池モジュール1の両端には、正極端子と負極端子からなる電極端子(図示せず)を連結している。この電極端子がバスバー6で接続されて、全ての電池モジュール1は直列に接続される。
【0021】
直列に連結される素電池は、皿状接続体を使用することなく、U曲したリード板の対向面を互いに溶接して連結することもできる。この電池モジュールは、素電池を放電させる方向に、大電流をパルス通電して、U曲したリード板の対向面を溶着する。さらに、電池モジュールは、素電池の正負の電極の間に金属板を挟着する状態で、素電池を放電させる方向に大電流パルス通電処理をして、金属板を素電池の電極に溶着することもできる。
【0022】
さらにまた、素電池の間に金属板を挟着することなく、素電池の正負の電極を直接に溶着することもできる。この素電池は、正極端子である封口板の上部表面に円錐状の突起を設け、この突起を隣接する素電池の負極端子に大電流パルス通電して溶接する。
【0023】
電池ケース4は、図3に示すように、電池状態検出回路9をエンドプレート5に装着している。エンドプレート5は、電池モジュール1の両端部に位置する。このエンドプレート5は、電池モジュール1を直列に接続するバスバー6を装着している。バスバー6は、隣接する電池モジュール1の正極端子と負極端子に端部をネジ止して固定されて、隣接する電池モジュール1を直列に接続する。エンドプレート5は、バスバー6と共に、電池状態検出回路9も装着している。
【0024】
電源装置は、直列に接続している複数の分割ユニットで組電池を構成しており、ひとつの分割ユニットは、ひとつの電池モジュール1、または複数の電池モジュール1で構成される。ひとつの電池モジュール1をひとつの分割ユニットとする電源装置は、最も正確に各々の電池モジュール1の状態を検出できる。電池状態検出回路9がひとつの電池モジュール1をひとつの分割ユニットとして、その状態を検出するからである。ひとつの分割ユニットは、2個の電池モジュール1で構成することができる。この電源装置は、電池ケース4の片側のエンドプレート5に電池状態検出回路9を装着して、全ての分割ユニットの電圧を検出できる。隣接するバスバー6間の電圧が、2つの電池モジュール1の電圧となるからである。ただ、ひとつの分割ユニットをひとつの電池モジュールで構成して、片側のエンドプレートに装着される電池状態検出回路で、全ての分割ユニットの電圧を検出することもできる。この電源装置は、電圧を検出するためのリード線を、電池状態検出回路を設けているのと反対側のエンドプレートまで延長してバスバーに接続する。さらに、分割ユニットは、3個以上の電池モジュールを直列したもので構成することもできる。しかしながら、ひとつの分割ユニットを多くの電池モジュールで構成するほど、各々の電池モジュールの状態を正確に検出するのが難しくなる。したがって、複数の電池モジュールで構成される分割ユニットは、好ましくは2〜4個の電池モジュールでひとつの分割ユニットを構成する。
【0025】
電池状態検出回路9は、分割ユニットの電池電圧を検出する電圧検出器と、分割ユニットを構成する電池モジュール1の温度を検出する温度検出器と、電圧検出器と温度検出器の出力をデジタル信号に変換するA/D変換器と、電圧検出器と温度検出器の出力をデジタル信号に変換した信号から分割ユニットの状態を検出するユニット演算回路と、ユニット演算回路で検出された分割ユニットの状態を外部通信バス10を介してバッテリECU8に伝送する通信回路を備える。
【0026】
各々のユニット演算回路は、A/D変換器から入力される信号で、各々の分割ユニットの状態、たとえば分割ユニットの残容量や異常状態を検出する。検出した各々の分割ユニットの状態は、外部通信バス10を介してバッテリECU8に伝送される。ユニット演算回路は、たとえば各々の分割ユニットの電圧偏差が所定値(例えば、1V)以上ある場合、または各々の電池温度偏差が所定値(例えば、10℃)以上ある場合に異常状態と判別する。さらに、ユニット演算回路は、分割ユニットの電圧値が最高電圧よりも高いとき、または最低電圧よりも低いとき、さらに、分割ユニットの温度が設定値よりも高いときも異常状態と判別することもできる。
【0027】
図2の電源装置は、組電池の電流を検出する電池電流検出回路11を設けている。この電池電流検出回路11は、組電池に流れる電流を図2に示すようにシャント抵抗の両端電圧を測定することにより検出してデジタル信号に変換するA/D変換器を備える。なお、シャント抵抗に代えて、ホール素子等、電流値を測定することができる素子を用いても良い。A/D変換器で変換されたデジタル信号の電池電流は、外部通信バス10を介して電池状態検出回路9に伝送される。この電源装置は、電池状態検出回路9のユニット演算回路でもって、電池電流検出回路11から入力されるデジタル信号と、電圧検出器及び温度検出器の信号をA/D変換器でデジタル信号に変換した信号から、分割ユニットの残容量を演算する。残容量は、電池に流れる充放電の電流を積算して演算される。電源装置は、全ての電池モジュール1を直列に接続しているので、全ての電池モジュール1に同じ電流が流れる。したがって、電流は各々の電池モジュール1で検出する必要がなく、ひとつの検出値を全ての電池モジュール1の残容量の演算に利用できる。
【0028】
残容量は、充電容量から放電容量を減算して演算される。充電容量は、充電電流の積算値と充電効率の積で演算され、放電容量は放電電流の積算値と放電効率の積で演算される。全ての電池モジュール1は直列に接続されて同じ電流が流れるが、各々の電池モジュール1の残容量は必ずしも一致しない。とくに、残容量を%で表示する相対残容量は、劣化するにしたがって変動する。最大充電容量が変化して相対残容量を変化させるからである。相対残容量は、残容量/最大充電容量の比率で演算される。したがって、仮にいずれかひとつの分割ユニットの最大充電容量が他のものに比較して半分に減少すると、演算される相対残容量は2倍になる。
【0029】
さらに、相対残容量が100%を越える分割ユニットが充電されると、この分割ユニットは過充電されて素電池2を著しく劣化させる。また、相対残容量が0%になった分割ユニットを放電しても素電池2を過放電させて著しく劣化させる。素電池2の劣化をできるかぎり少なくするために、全ての分割ユニットは過充電と過放電が阻止されなければならない。バッテリECU8は、分割ユニットの相対残容量が0〜100%の範囲を越えないように、好ましくは20〜80%、さらに好ましくは30〜70%の範囲で充放電させる。ただ、バッテリECU8は、分割ユニットの残容量を補正するために必要なとき、あるいは電池のメモリ効果を解消するために必要なときに限って、残容量が0になるまで放電し、あるいは満充電されるまで充電する。
【0030】
分割ユニットは、完全に放電されると電池電圧が設定電圧まで低下する。したがって、ユニット演算回路は、分割ユニットの電圧が設定電圧まで低下すると、充放電電流の積算値から演算した残容量を完全に放電された状態に補正する。また、分割ユニットが満充電されると電池電圧が設定電圧まで電圧が上昇し、あるいはピーク電圧が−ΔV低下する。素電池をリチウムイオン電池とする電池モジュールは、電池電圧が設定電圧まで上昇したことを検出して満充電と判定する。素電池をニッケル−水素電池やニッケル−カドミウム電池とする電池モジュールは、電池電圧がピーク電圧から−ΔV低下することを検出して満充電と判定する。電池が満充電されると相対残容量を100%と補正し、あるいはそのときに演算された残容量(Ah)を最大充電容量と補正する。このように、電池の残容量が0または100%になったことを検出して、残容量を補正すると極めて正確に残容量を補正できる。
【0031】
ただ、分割ユニットの残容量が20%となり、あるいは80%になるときに残容量を補正することもできる。残容量が20%以下となり、あるいは80%以上になると、分割ユニットの電圧が急激に変化(低下または上昇)する特性を有するからである。このことを実現するユニット演算回路は、残容量と電池電圧との相関関係を記憶しており、残容量が所定の値になるときに、電池電圧から残容量を正確に補正する。
【0032】
さらに各々の電池状態検出回路9のユニット演算回路は、充放電サイクルの回数、充放電電流のトータル値、あるいは電源装置の使用状態等から最大充電容量を補正して残容量を補正することもできる。この電源装置は、残容量を所定の容量となるまで充電したり放電させることなく、演算した残容量を補正できる特長がある。電源装置のユニット演算回路で演算された残容量は、相対残容量として、あるいはAhで表される容量で、外部通信バス10からバッテリECU8に伝送する。相対残容量でなくてAhで表される容量を演算するユニット演算回路は、残容量と共に最大充電容量も外部通信バス10からバッテリECU8に伝送する。バッテリECU8が最大充電容量以上に分割ユニットを充電しないようにするためである。
【0033】
電池電流検出回路11のA/D変換器と、電池状態検出回路9のA/D変換器は、一定のサンプリング周期で、あるいはバッテリECU8から入力される信号に制御されて、電流や電圧をデジタル信号に変換する。電池電流検出回路11のA/D変換器でA/D変換されたデジタル信号である電流信号は、外部通信バス10を介して各々の電池状態検出回路9のユニット演算回路に伝送される。
【0034】
電池電流検出回路11は、電池モジュール1を直列に接続しているバスバー6の電圧降下を検出して電流を検出する。バスバー6の電圧降下は、電池に流れる電流と、バスバー6の抵抗値の積となり、充電電流と放電電流では電圧降下の正負が逆になる。バスバー6の抵抗値は極めて小さいので、電流に対するバスバー6の電圧降下は小さい。したがって、バスバー6の電圧は、アンプで増幅してA/D変換器でデジタル信号に変換される。
【0035】
電池状態検出回路9は、A/D変換器を内蔵しているので、このA/D変換器で電池電流検出回路11のアナログ信号をデジタル信号に変換することができる。この電源装置は、電池電流検出回路11からアナログ信号である電流信号を各々の電池状態検出回路9に伝送する。各々の電池状態検出回路9は、電流信号をデジタル信号に変換して、分割ユニットの残容量を演算する。この電源装置は、電池電流検出回路11にA/D変換器を設ける必要がなく、電池電流検出回路11を簡単で安価にできる。さらに、電池状態検出回路9に内蔵されるA/D変換器は、電圧検出器と温度検出器の両方から入力されるアナログ信号をデジタル信号に変換することができる。この電池状態検出回路9は、ひとつのA/D変換器を内蔵する。ただ、電池状態検出回路9は、電圧検出器と温度検出器のアナログ信号を別々に専用のA/D変換器でデジタル信号に変換することもできる。
【0036】
各々の電池状態検出回路9に内蔵されるユニット演算回路は、各々が独立して分割ユニットの残容量を演算しており、バッテリECU8から残容量の出力を要求する信号が外部通信バス10から入力されると、残容量を示すデジタル信号をバッテリECU8に出力する。あるいは、ユニット演算回路は、演算した残容量を一定の周期でバッテリECU8に出力することもできる。電池状態検出回路9は、一定のサンプリング周期で検出した電池電圧をデジタル信号に変換すると共に、電池電流検出回路11から入力される電流信号を演算して残容量を正確に演算する。この電源装置は、バッテリECU8で残容量を演算する必要がないので、バッテリECU8の負荷をもっとも軽くしながら、各々の分割ユニットの残容量を正確に検出できる。バッテリECU8は、残容量や電池状態の判定結果を車側コントローラ12に送信する。
【0037】
以上の電源装置は、以下のフローチャートで分割ユニットの残容量をバッテリECU8に伝送できる。
[S1のステップ]
バッテリECU8は、電池状態検出回路9に対して当該検出回路を示すID信号を外部通信バス10から送信する。
[S2のステップ]
当該ID信号に対応する電池状態検出回路9は、分割ユニットの残容量と異常かどうかを外部通信バス10でデジタル信号としてバッテリECU8に送信する。
その後、バッテリECU8は、電池状態検出回路9A、・・・、9Xに対して順次、同様にID信号を送信し、これら電池状態検出回路9から残容量等のデジタル信号を受信する。
【0038】
各々の分割ユニットから残容量が伝送されるバッテリECU8は、各々の分割ユニットの残容量が最大充電容量の20%〜80%の範囲内で行われるように、充放電を制御する。
【0039】
なお、外部通信バス10を介して行われるデジタル信号の通信は、3〜4回繰り返し行うことで、雑音等の影響で間違った信号が伝送されるのを防止できる。電池状態検出回路9は、分割ユニットが異常であるかどうかのデジタル信号と、残容量のデジタル信号を順番にバッテリECU8に伝送し、バッテリECU8はその結果を車側コントローラ12に送信する。以後、この動作が繰り返し行われる。
【0040】
【発明の効果】
本発明の自動車用の電源装置は、バッテリECUの負荷を軽くして安価なものを使用しながら、各々の電池モジュールで構成される分割ユニットの状態を独立してより詳細に検出できる特長がある。それは、本発明の電源装置が、複数の分割ユニットにそれぞれ電池状態検出回路を接続しており、この電池状態検出回路が各々の分割ユニットの状態を検出し、検出された分割ユニットの状態を外部通信バスを介してバッテリECUに伝送しているからである。このように、複数の電池状態検出回路が各々の分割ユニットの状態を独立して検出する電源装置は、各分割ユニットの状態をより詳細に検出できると共に、バッテリECUの負荷を軽くして安価なものを使用できる特長がある。
【0041】
とくに、この電源装置は、各々の分割ユニットに接続される電池状態検出回路が各分割ユニットの電圧を検出して各分割ユニットの状態を検出するので、従来のように、各々の分割ユニットに配設された電圧センサーのリード線をバッテリECUに接続する必要がない。このように、複雑な配線を必要としない本発明の電源装置は、衝突時の安全性と信頼性を向上できると共に、雑音による誤差を少なくしてより正確に電池モジュールで構成される分割ユニットの状態を検出できる特長もある。
【0042】
さらに、本発明の電源装置は、分割ユニット単位毎に同じ構成の電池状態検出回路を設置しているため、分割ユニット数の増減に関係なく、汎用性のあるシステムを構成することができる。また、電池状態検出回路は、分割ユニットに近接して配置することができるため、各種配線を短くして検出精度を向上させることができると共に、組み立て性を上げることができる。さらにまた、電池状態検出回路からの信号をデジタル信号で送信することにより、信号線の安全性及び信頼性を向上させることができる。
【0043】
さらに、本発明の電源装置は、組電池に流れる電流を検出する電池電流検出回路を備えているので、各々の電池状態検出回路で検出される電圧と、電池電流検出回路で検出される電流から各々の分割ユニットの残容量を正確に演算できる。このため、この電源装置は、分割ユニット単位で残容量を理想の状態に制御して、各分割ユニットを構成する電池モジュールの劣化を有効に防止し、電池モジュールの寿命を長くできる特長がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例にかかる自動車用の電源装置の内部構造を示す斜視図
【図2】本発明の一実施例にかかる自動車用の電源装置の回路図
【図3】複数の電池モジュールを電池ケースに収納した状態を示す概略斜視図
【符号の説明】
1…電池モジュール
2…素電池
3…ケース 3A…電池収納部 3B…衝撃吸収部
4…電池ケース
5…エンドプレート
6…バスバー
7…皿状接続体
8…バッテリECU
9…電池状態検出回路
10…外部通信バス
11…電池電流検出回路
12…車側コントローラ
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a power supply device for an automobile including an assembled battery formed by connecting a plurality of divided units in series.
[0002]
[Prior art]
Nickel metal hydride batteries are excellent in basic characteristics such as energy density, power density, and cycle characteristics, and are being developed for practical use as power sources for electric vehicles and the like. When used for an electric vehicle, a battery capacity capable of flowing a current of about 50 to 200 A and an output voltage of about 100 to 350 V are required to obtain a predetermined output. Since the nickel hydride battery has an output voltage of about 1.2 V per cell, a large number of cells are connected in series to obtain a required output voltage. For example, by connecting 6 cells in series to form one module, and further connecting 32 modules in series, a power supply device including a battery pack of 192 cells is configured, and an output voltage of about 230 V is obtained.
[0003]
In such a power supply device, it is necessary to monitor the state of the battery in order to always obtain a stable output. In monitoring the battery state, it is easy in terms of construction to detect the output voltage and / or battery temperature of the entire assembled battery.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In this configuration, even if one of the modules and cells constituting the assembled battery is in an abnormal state, it is difficult to find the presence of the abnormality. Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-165540 describes a configuration in which a voltage sensor for detecting a battery voltage is provided for each battery module. In this configuration, the state of each module can be detected individually.
[0005]
However, in the prior art, what is provided for each module is a sensor that simply detects the voltage of the module, and various calculations based on the output of each sensor are performed intensively by the battery ECU. Therefore, there are many problems such as a heavy load on the battery ECU.
[0006]
Furthermore, since one battery ECU detects the state of all the battery modules, it is difficult to accurately detect each battery module independently. Also, if the remaining capacity is calculated independently while taking into account the voltage of each battery module, the load on the battery ECU will increase more and more. Furthermore, the power supply device that detects the voltage of each battery module with the voltage sensor needs to connect the lead wire of each voltage sensor to the battery ECU. Since the voltage sensor is connected to each battery module, it has a high potential. For this reason, when a power supply device is damaged by an accident etc., there exists a fault to which a heavy current flows into a high voltage lead wire.
[0007]
The present invention has been developed for the purpose of solving such drawbacks. An important object of the present invention is to provide a power supply device for an automobile capable of detecting in more detail the state of a divided unit composed of each battery module while reducing the load on the battery ECU and using an inexpensive one. Is to provide.
[0008]
Another important object of the present invention is that it can extend the life of the battery module, improve safety and reliability at the time of collision, further reduce the error due to noise, and more accurately configure the battery module. An object of the present invention is to provide a power supply device for an automobile that can detect the state of a divided unit.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The power supply device for an automobile of the present invention includes an assembled battery in which a plurality of divided units are connected in series, a plurality of battery state detection circuits 9 connected to each divided unit constituting the assembled battery, A battery ECU 8 connected to each battery state detection circuit 9 via an external communication bus 10 is provided. Each battery state detection circuit 9 includes a voltage detector that detects the battery voltage of the dividing unit, an A / D converter that converts the output of the voltage detector into a digital signal, and a voltage detected by the voltage detector. And a communication circuit for transmitting the state of the divided unit detected by the unit calculation circuit to the battery ECU 8 via the external communication bus 10. The battery state detection circuit 9 detects the state of each divided unit by the unit arithmetic circuit, and transmits the detected state of the divided unit to the battery ECU 8 via the external communication bus 10.
[0010]
  Furthermore, the present inventionPower ofThe source device includes an assembled battery in which a plurality of divided units are connected in series, a plurality of battery state detection circuits 9 connected to each divided unit constituting the assembled battery, and a current flowing through the assembled battery. A battery current detection circuit 11 for detection and a battery ECU 8 connected to each battery state detection circuit 9 via an external communication bus 10 are provided. Each battery state detection circuit 9 includes a voltage detector that detects the battery voltage of the divided unit, an A / D converter that converts the output of the voltage detector into a digital signal, a voltage detected by the voltage detector, and a battery. A unit arithmetic circuit that calculates the remaining capacity of the divided unit from the current detected by the current detection circuit 11 and a communication circuit that transmits the remaining capacity calculated by the unit arithmetic circuit to the battery ECU 8 via the external communication bus 10 are provided. The battery state detection circuit 9 calculates the remaining capacity of each divided unit by the unit calculation circuit, and transmits the calculated remaining capacity to the battery ECU 8 via the external communication bus 10.
[0012]
The battery current detection circuit 11 preferably includes an A / D converter that converts the detected battery current into a digital signal, and the battery current of the digital signal converted by the A / D converter is transmitted via the external communication bus 10. This is transmitted to the battery state detection circuit 9. The battery current detection circuit 11 can also detect the battery current and convert it into a voltage signal of an analog signal, and transmit the current signal as an analog signal to each battery state detection circuit 9. The battery state detection circuit 9 can convert an analog current signal into a digital signal by an A / D converter that converts the battery voltage into a digital signal. Further, the battery state detection circuit 9 may include a dedicated A / D converter that converts a current signal that is an analog signal into an A / D converter.
[0014]
  Furthermore, the power supply device of the present invention houses a plurality of battery modules 1 in a battery case 4 and is an end that fixes a bus bar 6 that is a part of the battery case 4 and connects the battery modules 1 in series. On plate 5Battery module (1) Without using the storage spaceThe battery state detection circuit 9 can be fixed. The battery current detection circuit 11 can measure the current by detecting the voltage of the bus bar 6 connecting the battery modules 1 in series. Further, the power supply device can accommodate the battery case 4 in the case 3 and be disposed in the battery ECU 8 inside the case 3 and outside the battery case 4..
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. However, the embodiments described below exemplify a power supply device for embodying the technical idea of the present invention, and the present invention does not specify the power supply device as follows.
[0016]
Further, in this specification, in order to facilitate understanding of the scope of claims, the numbers corresponding to the members shown in the examples are referred to as “the scope of claims” and “the means for solving the problems”. It is added to the member shown by. However, the members shown in the claims are not limited to the members in the embodiments.
[0017]
FIG. 1 shows a power supply apparatus according to an embodiment of the present invention used in an electric vehicle or the like, and a circuit diagram of the power supply apparatus is shown in FIG. The power supply device of FIG. 1 has a battery for driving a motor that drives an automobile built in a case 3. The case 3 has a battery storage portion 3A for storing a battery, and an impact absorbing portion 3B disposed adjacent to the battery storage portion 3A. The shock absorber 3B destroys itself and absorbs the shock. The shock absorbing part 3B that destroys itself and sucks the shock is manufactured so that the breaking strength is weaker than that of the battery housing part 3A.
[0018]
The battery storage unit 3A stores a battery case 4 and a battery ECU 8 that store a plurality of batteries. The power supply device of FIG. 1 stores two battery cases 4 in a battery storage portion 3A. As shown in this figure, the battery storage portion 3A can store a plurality of battery cases 4. The structure in which the plurality of battery cases 4 are accommodated in the battery accommodating portion 3A can make the battery case 4 light and small, so that the operation for accommodating the battery accommodating portion 3A can be efficiently performed. Furthermore, the battery case 4 provided with handles on both sides can be more efficiently inserted into and removed from the battery storage portion 3A.
[0019]
The power supply apparatus of this invention comprises an assembled battery by the some division | segmentation unit connected in series. The dividing unit is composed of one or a plurality of battery modules 1. As shown in FIG. 3, the battery case 4 houses a plurality of battery modules 1 constituting the divided unit, arranged in parallel so that a gap is formed. The battery module 1 has a plurality of unit cells 2 connected in series in a straight line. The plurality of battery modules 1 housed in the battery case 4 are connected to each other in series by a metal plate bus bar 6 to increase the output voltage. The bus bar 6 is attached to the end plate 5 of the battery case 4. Further, the outputs of the plurality of battery cases 4 stored in the battery storage unit 3A are also connected in series. Accordingly, all the unit cells 2 housed in the battery housing portion 3A are connected in series to increase the output voltage. The output voltage of the power supply device is adjusted by the number of unit cells 2, in other words, the number of battery modules 1. The output voltage of the power supply device is set to an optimum voltage according to the output required for the automobile, and is set to a range of 100 to 300 V, for example. The unit cell 2 is a 5 to 7 Ah nickel-hydrogen battery. However, the capacity of the unit cell 2 is not specified to this value and can be made larger or smaller than this value. The unit cell 2 can be any secondary battery such as a lithium ion battery or a nickel-cadmium battery.
[0020]
In the battery module 1, for example, 5 to 10 unit cells 2 are linearly connected in series. In the battery module 1, a cylindrical unit cell 2 is linearly connected via a dish-like connecting body 7 made of a metal plate. However, the battery module can also be manufactured by connecting square unit cells in series. At both ends of the battery module 1, an electrode terminal (not shown) composed of a positive electrode terminal and a negative electrode terminal is connected. This electrode terminal is connected by the bus bar 6, and all the battery modules 1 are connected in series.
[0021]
The unit cells connected in series can be connected by welding the opposing surfaces of the U-curved lead plates without using a dish-like connection body. In this battery module, a large current is pulsed in the direction in which the unit cell is discharged, and the opposing surfaces of the U-curved lead plate are welded. Further, the battery module performs a large current pulse energization process in the direction of discharging the unit cell in a state where the metal plate is sandwiched between the positive and negative electrodes of the unit cell, and welds the metal plate to the unit cell electrode. You can also
[0022]
Furthermore, the positive and negative electrodes of the unit cell can be directly welded without sandwiching the metal plate between the unit cells. In this unit cell, a conical protrusion is provided on the upper surface of the sealing plate which is a positive electrode terminal, and this protrusion is welded by applying a large current pulse to the negative electrode terminal of the adjacent unit cell.
[0023]
As shown in FIG. 3, the battery case 4 has a battery state detection circuit 9 attached to the end plate 5. The end plate 5 is located at both ends of the battery module 1. The end plate 5 is equipped with a bus bar 6 that connects the battery modules 1 in series. The bus bar 6 is fixed to the positive electrode terminal and the negative electrode terminal of the adjacent battery module 1 by screwing ends, and connects the adjacent battery modules 1 in series. The end plate 5 is mounted with a battery state detection circuit 9 together with the bus bar 6.
[0024]
In the power supply apparatus, a plurality of divided units connected in series form an assembled battery, and one divided unit includes one battery module 1 or a plurality of battery modules 1. A power supply device that uses one battery module 1 as one divided unit can detect the state of each battery module 1 most accurately. This is because the battery state detection circuit 9 detects the state of one battery module 1 as one divided unit. One divided unit can be composed of two battery modules 1. This power supply device can detect the voltages of all the divided units by attaching the battery state detection circuit 9 to the end plate 5 on one side of the battery case 4. This is because the voltage between the adjacent bus bars 6 becomes the voltage of the two battery modules 1. However, the voltage of all the divided units can also be detected by the battery state detection circuit that is constituted by one battery module and is mounted on one end plate. In this power supply device, a lead wire for detecting a voltage is extended to an end plate on the side opposite to that provided with a battery state detection circuit and connected to a bus bar. Further, the division unit can be constituted by a series of three or more battery modules. However, the more the battery module is configured in one divided unit, the more difficult it is to accurately detect the state of each battery module. Therefore, the division unit constituted by a plurality of battery modules preferably constitutes one division unit by 2 to 4 battery modules.
[0025]
The battery state detection circuit 9 includes a voltage detector that detects the battery voltage of the divided unit, a temperature detector that detects the temperature of the battery module 1 that constitutes the divided unit, and a digital signal that outputs the voltage detector and the temperature detector. A / D converter that converts the output of the voltage detector and the temperature detector into a digital signal, a unit arithmetic circuit that detects the state of the divided unit from the signal converted into a digital signal, and the state of the divided unit detected by the unit arithmetic circuit Is transmitted to the battery ECU 8 via the external communication bus 10.
[0026]
Each unit arithmetic circuit detects a state of each divided unit, for example, a remaining capacity or an abnormal state of the divided unit, based on a signal input from the A / D converter. The detected state of each divided unit is transmitted to the battery ECU 8 via the external communication bus 10. The unit arithmetic circuit determines that the abnormal state is present, for example, when the voltage deviation of each divided unit is a predetermined value (for example, 1 V) or more, or when the battery temperature deviation is a predetermined value (for example, 10 ° C.) or more. Further, the unit arithmetic circuit can also determine that the divided unit is in an abnormal state when the voltage value of the divided unit is higher than the highest voltage or lower than the lowest voltage, and when the temperature of the divided unit is higher than the set value. .
[0027]
The power supply device of FIG. 2 includes a battery current detection circuit 11 that detects the current of the assembled battery. The battery current detection circuit 11 includes an A / D converter that detects the current flowing through the assembled battery by measuring the voltage across the shunt resistor and converts it into a digital signal as shown in FIG. Instead of the shunt resistor, an element capable of measuring a current value such as a Hall element may be used. The battery current of the digital signal converted by the A / D converter is transmitted to the battery state detection circuit 9 via the external communication bus 10. This power supply device uses a unit arithmetic circuit of the battery state detection circuit 9 to convert a digital signal input from the battery current detection circuit 11 and a signal of the voltage detector and the temperature detector into a digital signal by an A / D converter. The remaining capacity of the division unit is calculated from the obtained signal. The remaining capacity is calculated by integrating the charge / discharge current flowing in the battery. Since all the battery modules 1 are connected in series in the power supply device, the same current flows through all the battery modules 1. Therefore, it is not necessary to detect the current in each battery module 1, and one detection value can be used for calculation of the remaining capacity of all the battery modules 1.
[0028]
The remaining capacity is calculated by subtracting the discharge capacity from the charge capacity. The charge capacity is calculated by the product of the integrated value of the charge current and the charge efficiency, and the discharge capacity is calculated by the product of the integrated value of the discharge current and the discharge efficiency. All battery modules 1 are connected in series and the same current flows, but the remaining capacity of each battery module 1 does not necessarily match. In particular, the relative remaining capacity that displays the remaining capacity in% fluctuates as it deteriorates. This is because the maximum charge capacity changes and the relative remaining capacity changes. The relative remaining capacity is calculated by the ratio of remaining capacity / maximum charging capacity. Therefore, if the maximum charge capacity of any one of the divided units is reduced by half compared to the other, the calculated relative remaining capacity is doubled.
[0029]
Further, when a divided unit having a relative remaining capacity exceeding 100% is charged, the divided unit is overcharged and the unit cell 2 is significantly deteriorated. Further, even if the divided unit having a relative remaining capacity of 0% is discharged, the unit cell 2 is over-discharged to be significantly deteriorated. In order to minimize the degradation of the unit cell 2, all the divided units must be prevented from being overcharged and overdischarged. The battery ECU 8 is preferably charged and discharged within a range of 20 to 80%, more preferably 30 to 70% so that the relative remaining capacity of the divided units does not exceed the range of 0 to 100%. However, the battery ECU 8 discharges until the remaining capacity becomes zero or is fully charged only when necessary to correct the remaining capacity of the divided unit or when necessary to eliminate the memory effect of the battery. Charge until
[0030]
When the divided unit is completely discharged, the battery voltage drops to the set voltage. Therefore, when the voltage of the divided unit is reduced to the set voltage, the unit arithmetic circuit corrects the remaining capacity calculated from the integrated value of the charge / discharge current to a completely discharged state. When the divided unit is fully charged, the battery voltage increases to the set voltage, or the peak voltage decreases by -ΔV. A battery module in which a unit cell is a lithium ion battery detects that the battery voltage has increased to a set voltage and determines that the battery is fully charged. A battery module in which the unit cell is a nickel-hydrogen battery or a nickel-cadmium battery detects that the battery voltage is reduced by -ΔV from the peak voltage and determines that the battery is fully charged. When the battery is fully charged, the relative remaining capacity is corrected to 100%, or the remaining capacity (Ah) calculated at that time is corrected to the maximum charging capacity. As described above, when the remaining capacity of the battery is detected to be 0 or 100% and the remaining capacity is corrected, the remaining capacity can be corrected extremely accurately.
[0031]
However, the remaining capacity can be corrected when the remaining capacity of the divided unit is 20% or 80%. This is because, when the remaining capacity is 20% or less, or 80% or more, the voltage of the divided unit has a characteristic of rapidly changing (decreasing or increasing). The unit arithmetic circuit for realizing this stores the correlation between the remaining capacity and the battery voltage, and corrects the remaining capacity accurately from the battery voltage when the remaining capacity becomes a predetermined value.
[0032]
Furthermore, the unit arithmetic circuit of each battery state detection circuit 9 can also correct the remaining capacity by correcting the maximum charge capacity from the number of charge / discharge cycles, the total value of charge / discharge current, or the use state of the power supply device. . This power supply device has a feature that the calculated remaining capacity can be corrected without charging or discharging the remaining capacity until it reaches a predetermined capacity. The remaining capacity calculated by the unit arithmetic circuit of the power supply device is transmitted from the external communication bus 10 to the battery ECU 8 as a relative remaining capacity or a capacity represented by Ah. The unit calculation circuit that calculates the capacity represented by Ah instead of the relative remaining capacity transmits the maximum charge capacity together with the remaining capacity from the external communication bus 10 to the battery ECU 8. This is to prevent the battery ECU 8 from charging the divided unit beyond the maximum charging capacity.
[0033]
The A / D converter of the battery current detection circuit 11 and the A / D converter of the battery state detection circuit 9 are controlled at a constant sampling period or by a signal input from the battery ECU 8, and the current and voltage are digitalized. Convert to signal. A current signal which is a digital signal A / D converted by the A / D converter of the battery current detection circuit 11 is transmitted to the unit arithmetic circuit of each battery state detection circuit 9 via the external communication bus 10.
[0034]
The battery current detection circuit 11 detects a voltage drop of the bus bar 6 connecting the battery modules 1 in series to detect a current. The voltage drop of the bus bar 6 is the product of the current flowing through the battery and the resistance value of the bus bar 6, and the polarity of the voltage drop is reversed between the charging current and the discharging current. Since the resistance value of the bus bar 6 is extremely small, the voltage drop of the bus bar 6 with respect to the current is small. Therefore, the voltage of the bus bar 6 is amplified by the amplifier and converted into a digital signal by the A / D converter.
[0035]
Since the battery state detection circuit 9 includes an A / D converter, the analog signal of the battery current detection circuit 11 can be converted into a digital signal by the A / D converter. The power supply device transmits a current signal, which is an analog signal, from the battery current detection circuit 11 to each battery state detection circuit 9. Each battery state detection circuit 9 converts the current signal into a digital signal and calculates the remaining capacity of the division unit. In this power supply device, it is not necessary to provide an A / D converter in the battery current detection circuit 11, and the battery current detection circuit 11 can be made simple and inexpensive. Further, the A / D converter built in the battery state detection circuit 9 can convert an analog signal input from both the voltage detector and the temperature detector into a digital signal. The battery state detection circuit 9 includes one A / D converter. However, the battery state detection circuit 9 can also convert the analog signals of the voltage detector and the temperature detector into digital signals separately by a dedicated A / D converter.
[0036]
Each unit state calculation circuit built in each battery state detection circuit 9 independently calculates the remaining capacity of the divided unit, and a signal requesting output of the remaining capacity from the battery ECU 8 is input from the external communication bus 10. Then, a digital signal indicating the remaining capacity is output to the battery ECU 8. Alternatively, the unit arithmetic circuit can output the calculated remaining capacity to the battery ECU 8 at a constant cycle. The battery state detection circuit 9 converts the battery voltage detected at a constant sampling period into a digital signal and calculates the current signal input from the battery current detection circuit 11 to accurately calculate the remaining capacity. Since this power supply device does not need to calculate the remaining capacity by the battery ECU 8, the remaining capacity of each divided unit can be accurately detected while making the load on the battery ECU 8 lightest. The battery ECU 8 transmits the determination result of the remaining capacity and the battery state to the vehicle-side controller 12.
[0037]
The above power supply device can transmit the remaining capacity of the divided unit to the battery ECU 8 in the following flowchart.
[Step S1]
The battery ECU 8 transmits an ID signal indicating the detection circuit to the battery state detection circuit 9 from the external communication bus 10.
[Step S2]
The battery state detection circuit 9 corresponding to the ID signal transmits to the battery ECU 8 as a digital signal over the external communication bus 10 whether the remaining capacity of the divided unit is abnormal.
Thereafter, the battery ECU 8 sequentially transmits ID signals to the battery state detection circuits 9A,..., 9X in the same manner, and receives digital signals such as the remaining capacity from these battery state detection circuits 9.
[0038]
The battery ECU 8 to which the remaining capacity is transmitted from each divided unit controls charging / discharging so that the remaining capacity of each divided unit is performed within a range of 20% to 80% of the maximum charging capacity.
[0039]
The digital signal communication performed via the external communication bus 10 can be repeated 3 to 4 times to prevent an erroneous signal from being transmitted due to noise or the like. The battery state detection circuit 9 sequentially transmits a digital signal indicating whether the divided unit is abnormal and a digital signal of the remaining capacity to the battery ECU 8, and the battery ECU 8 transmits the result to the vehicle-side controller 12. Thereafter, this operation is repeated.
[0040]
【The invention's effect】
The power supply device for automobiles of the present invention has the feature that the state of the divided unit composed of each battery module can be detected independently and in more detail while reducing the load on the battery ECU and using an inexpensive one. . In the power supply device of the present invention, a battery state detection circuit is connected to each of a plurality of divided units, and this battery state detection circuit detects the state of each divided unit, and the detected state of the divided unit is externally indicated. This is because the data is transmitted to the battery ECU via the communication bus. As described above, the power supply apparatus in which the plurality of battery state detection circuits independently detect the state of each divided unit can detect the state of each divided unit in more detail and can reduce the load on the battery ECU and can be inexpensive. There is a feature that can use things.
[0041]
In particular, since the battery state detection circuit connected to each divided unit detects the voltage of each divided unit and detects the state of each divided unit, this power supply apparatus is distributed to each divided unit as in the prior art. There is no need to connect the lead wire of the installed voltage sensor to the battery ECU. Thus, the power supply device of the present invention that does not require complicated wiring can improve safety and reliability in the event of a collision, and can reduce the error due to noise, and more accurately the divided unit composed of battery modules. There is also a feature that can detect the state.
[0042]
Furthermore, since the power supply apparatus of the present invention is provided with a battery state detection circuit having the same configuration for each divided unit, a versatile system can be configured regardless of the increase or decrease in the number of divided units. In addition, since the battery state detection circuit can be disposed close to the divided unit, various wirings can be shortened to improve detection accuracy, and assemblability can be improved. Furthermore, the safety and reliability of the signal line can be improved by transmitting the signal from the battery state detection circuit as a digital signal.
[0043]
  Furthermore, the present inventionPower ofSince the source device includes a battery current detection circuit that detects a current flowing through the assembled battery, the voltage detected by each battery state detection circuit and the current detected by the battery current detection circuit The remaining capacity can be calculated accurately. For this reason, this power supply device has the feature that the remaining capacity is controlled to an ideal state for each divided unit, the deterioration of the battery module constituting each divided unit is effectively prevented, and the life of the battery module can be extended.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing the internal structure of a power supply device for an automobile according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a circuit diagram of an automobile power supply device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a schematic perspective view showing a state in which a plurality of battery modules are housed in a battery case.
[Explanation of symbols]
1 ... Battery module
2 ... Unit cell
3 ... Case 3A ... Battery storage part 3B ... Shock absorbing part
4 ... Battery case
5 ... End plate
6 ... Bus bar
7 ... Dish-shaped connector
8 ... Battery ECU
9 ... Battery state detection circuit
10 ... External communication bus
11 ... Battery current detection circuit
12 ... Car controller

Claims (8)

複数の分割ユニットを直列に接続している組電池と、組電池を構成している各々の分割ユニットに接続している複数の電池状態検出回路(9)と、組電池に流れる電流を検出する電池電流検出回路(11)と、各々の電池状態検出回路(9)に外部通信バス(10)を介して接続しているバッテリECU(8)とを備え、
前記電池状態検出回路(9)の各々が、前記分割ユニットの電池電圧を検出する電圧検出器と、当該電圧検出器の出力をデジタル信号に変換するA/D変換器と、電圧検出器で検出される電圧と電池電流検出回路(11)で検出される電流から分割ユニットの残容量を演算するユニット演算回路と、ユニット演算回路で演算された残容量を外部通信バス(10)を介してバッテリECU(8)に伝送する通信回路を備え、電池状態検出回路(9)のユニット演算回路で各々の分割ユニットの残容量を演算し、演算された残容量を外部通信バス(10)を介してバッテリECU(8)に伝送するようにしてなり、
電池電流検出回路(11)が、検出した電池電流をデジタル信号に変換するA/D変換器を備え、A/D変換器で変換されたデジタル信号の電池電流を外部通信バス(10)を介して電池状態検出回路(9)に伝送する自動車用の電源装置。
An assembled battery in which a plurality of divided units are connected in series, a plurality of battery state detection circuits (9) connected to each divided unit constituting the assembled battery, and a current flowing through the assembled battery are detected. A battery current detection circuit (11) and a battery ECU (8) connected to each battery state detection circuit (9) via an external communication bus (10),
Each of the battery state detection circuits (9) is detected by a voltage detector that detects the battery voltage of the divided unit, an A / D converter that converts the output of the voltage detector into a digital signal, and a voltage detector. Unit calculation circuit that calculates the remaining capacity of the split unit from the detected voltage and the current detected by the battery current detection circuit (11), and the remaining capacity calculated by the unit calculation circuit via the external communication bus (10) A communication circuit is provided for transmission to the ECU (8), the remaining capacity of each divided unit is calculated by the unit calculation circuit of the battery state detection circuit (9), and the calculated remaining capacity is calculated via the external communication bus (10). To the battery ECU (8),
The battery current detection circuit (11) includes an A / D converter that converts the detected battery current into a digital signal, and the battery current of the digital signal converted by the A / D converter is transmitted via the external communication bus (10). A power supply for automobiles that transmits to the battery state detection circuit (9).
複数の分割ユニットを直列に接続している組電池と、組電池を構成している各々の分割ユニットに接続している複数の電池状態検出回路(9)と、組電池に流れる電流を検出する電池電流検出回路(11)と、各々の電池状態検出回路(9)に外部通信バス(10)を介して接続しているバッテリECU(8)とを備え、
前記電池状態検出回路(9)の各々が、前記分割ユニットの電池電圧を検出する電圧検出器と、当該電圧検出器の出力をデジタル信号に変換するA/D変換器と、電圧検出器で検出される電圧と電池電流検出回路(11)で検出される電流から分割ユニットの残容量を演算するユニット演算回路と、ユニット演算回路で演算された残容量を外部通信バス(10)を介してバッテリECU(8)に伝送する通信回路を備え、電池状態検出回路(9)のユニット演算回路で各々の分割ユニットの残容量を演算し、演算された残容量を外部通信バス(10)を介してバッテリECU(8)に伝送するようにしてなり、
電池電流検出回路(11)が、電池電流を検出してアナログ信号の電圧信号に変換し、アナログ信号である電流信号を各々の電池状態検出回路(9)に伝送する自動車用の電源装置。
An assembled battery in which a plurality of divided units are connected in series, a plurality of battery state detection circuits (9) connected to each divided unit constituting the assembled battery, and a current flowing through the assembled battery are detected. A battery current detection circuit (11) and a battery ECU (8) connected to each battery state detection circuit (9) via an external communication bus (10),
Each of the battery state detection circuits (9) is detected by a voltage detector that detects the battery voltage of the divided unit, an A / D converter that converts the output of the voltage detector into a digital signal, and a voltage detector. Unit calculation circuit that calculates the remaining capacity of the split unit from the detected voltage and the current detected by the battery current detection circuit (11), and the remaining capacity calculated by the unit calculation circuit via the external communication bus (10) A communication circuit is provided for transmission to the ECU (8), the remaining capacity of each divided unit is calculated by the unit calculation circuit of the battery state detection circuit (9), and the calculated remaining capacity is calculated via the external communication bus (10). To the battery ECU (8),
A power supply device for an automobile in which a battery current detection circuit (11) detects a battery current, converts it into a voltage signal of an analog signal, and transmits the current signal as an analog signal to each battery state detection circuit (9).
電池状態検出回路(9)に装備される、電池電圧をデジタル信号に変換するA/D変換器でもって、アナログ信号である電流信号をデジタル信号に変換する請求項2に記載される自動車用の電源装置。  3. The vehicle-use vehicle according to claim 2, wherein an A / D converter for converting a battery voltage into a digital signal, which is provided in the battery state detection circuit (9), converts an analog current signal into a digital signal. Power supply. 電池状態検出回路(9)が、アナログ信号である電流信号をA/D変換器に変換する専用のA/D変換器を備える請求項2に記載される自動車用の電源装置。  The power supply device for an automobile according to claim 2, wherein the battery state detection circuit (9) includes a dedicated A / D converter for converting a current signal which is an analog signal into an A / D converter. 複数の分割ユニットを直列に接続している組電池と、組電池を構成している各々の分割ユニットに接続している複数の電池状態検出回路(9)と、各々の電池状態検出回路(9)に外部通信バス(10)を介して接続しているバッテリECU(8)とを備え、
前記電池状態検出回路(9)の各々が、前記分割ユニットの電池電圧を検出する電圧検出器と、当該電圧検出器の出力をデジタル信号に変換するA/D変換器と、電圧検出器で検出した電圧から分割ユニットの状態を検出するユニット演算回路と、ユニット演算回路で検出された分割ユニットの状態を外部通信バス(10)を介してバッテリECU(8)に伝送する通信回路を備え、電池状態検出回路(9)のユニット演算回路で各々の分割ユニットの状態を検出し、検出された分割ユニットの状態を外部通信バス(10)を介してバッテリECU(8)に伝送するようにし、
電池ケース(4)をケース(3)に収納しており、ケース(3)の内側で電池ケース(4)の外側にバッテリECU(8)を配設している自動車用の電源装置。
An assembled battery in which a plurality of divided units are connected in series, a plurality of battery state detection circuits (9) connected to each of the divided units constituting the assembled battery, and each battery state detection circuit (9 Battery ECU (8) connected via an external communication bus (10) to
Each of the battery state detection circuits (9) is detected by a voltage detector that detects the battery voltage of the divided unit, an A / D converter that converts the output of the voltage detector into a digital signal, and a voltage detector. A unit arithmetic circuit for detecting the state of the divided unit from the measured voltage, and a communication circuit for transmitting the state of the divided unit detected by the unit arithmetic circuit to the battery ECU (8) via the external communication bus (10). The unit operation circuit of the state detection circuit (9) detects the state of each divided unit, and transmits the detected state of the divided unit to the battery ECU (8) via the external communication bus (10).
A power supply device for an automobile in which a battery case (4) is housed in a case (3), and a battery ECU (8) is disposed outside the battery case (4) inside the case (3).
複数の分割ユニットを直列に接続している組電池と、組電池を構成している各々の分割ユニットに接続している複数の電池状態検出回路(9)と、組電池に流れる電流を検出する電池電流検出回路(11)と、各々の電池状態検出回路(9)に外部通信バス(10)を介して接続しているバッテリECU(8)とを備え、
前記電池状態検出回路(9)の各々が、前記分割ユニットの電池電圧を検出する電圧検出器と、当該電圧検出器の出力をデジタル信号に変換するA/D変換器と、電圧検出器で検出される電圧と電池電流検出回路(11)で検出される電流から分割ユニットの残容量を演算するユニット演算回路と、ユニット演算回路で演算された残容量を外部通信バス(10)を介してバッテリECU(8)に伝送する通信回路を備え、電池状態検出回路(9)のユニット演算回路で各々の分割ユニットの残容量を演算し、演算された残容量を外部通信バス(10)を介してバッテリECU(8)に伝送するようにしてなり、
電池ケース(4)をケース(3)に収納しており、ケース(3)の内側で電池ケース(4)の外側にバッテリECU(8)を配設している自動車用の電源装置。
An assembled battery in which a plurality of divided units are connected in series, a plurality of battery state detection circuits (9) connected to each divided unit constituting the assembled battery, and a current flowing through the assembled battery are detected. A battery current detection circuit (11) and a battery ECU (8) connected to each battery state detection circuit (9) via an external communication bus (10),
Each of the battery state detection circuits (9) is detected by a voltage detector that detects the battery voltage of the divided unit, an A / D converter that converts the output of the voltage detector into a digital signal, and a voltage detector. Unit calculation circuit that calculates the remaining capacity of the split unit from the detected voltage and the current detected by the battery current detection circuit (11), and the remaining capacity calculated by the unit calculation circuit via the external communication bus (10) A communication circuit is provided for transmission to the ECU (8), the remaining capacity of each divided unit is calculated by the unit calculation circuit of the battery state detection circuit (9), and the calculated remaining capacity is calculated via the external communication bus (10). To the battery ECU (8),
A power supply device for an automobile in which a battery case (4) is housed in a case (3), and a battery ECU (8) is disposed outside the battery case (4) inside the case (3).
複数の分割ユニットを直列に接続している組電池と、組電池を構成している各々の分割ユニットに接続している複数の電池状態検出回路(9)と、各々の電池状態検出回路(9)に外部通信バス(10)を介して接続しているバッテリECU(8)とを備え、
前記電池状態検出回路(9)の各々が、前記分割ユニットの電池電圧を検出する電圧検出器と、当該電圧検出器の出力をデジタル信号に変換するA/D変換器と、電圧検出器で検出した電圧から分割ユニットの状態を検出するユニット演算回路と、ユニット演算回路で検出された分割ユニットの状態を外部通信バス(10)を介してバッテリECU(8)に伝送する通信回路を備え、電池状態検出回路(9)のユニット演算回路で各々の分割ユニットの状態を検出し、検出された分割ユニットの状態を外部通信バス(10)を介してバッテリECU(8)に伝送するようにし、
複数の電池モジュール(1)を電池ケース(4)に収納しており、この電池ケース(4)の一部であって、電池モジュール(1)を直列に接続するバスバー(6)を固定しているエンドプレート(5)に、電池モジュール (1) の収納空間を利用することなく、電池状態検出回路(9)を固定している自動車用の電源装置。
An assembled battery in which a plurality of divided units are connected in series, a plurality of battery state detection circuits (9) connected to each of the divided units constituting the assembled battery, and each battery state detection circuit (9 Battery ECU (8) connected via an external communication bus (10) to
Each of the battery state detection circuits (9) is detected by a voltage detector that detects the battery voltage of the divided unit, an A / D converter that converts the output of the voltage detector into a digital signal, and a voltage detector. A unit arithmetic circuit for detecting the state of the divided unit from the measured voltage, and a communication circuit for transmitting the state of the divided unit detected by the unit arithmetic circuit to the battery ECU (8) via the external communication bus (10). The unit operation circuit of the state detection circuit (9) detects the state of each divided unit, and transmits the detected state of the divided unit to the battery ECU (8) via the external communication bus (10).
A plurality of battery modules (1) are stored in a battery case (4), and a bus bar (6) that is a part of the battery case (4) and connects the battery modules (1) in series is fixed. A vehicle power supply device in which the battery state detection circuit (9) is fixed to the end plate (5) without using the storage space for the battery module (1) .
複数の分割ユニットを直列に接続している組電池と、組電池を構成している各々の分割ユニットに接続している複数の電池状態検出回路(9)と、組電池に流れる電流を検出する電池電流検出回路(11)と、各々の電池状態検出回路(9)に外部通信バス(10)を介して接続しているバッテリECU(8)とを備え、
前記電池状態検出回路(9)の各々が、前記分割ユニットの電池電圧を検出する電圧検出器と、当該電圧検出器の出力をデジタル信号に変換するA/D変換器と、電圧検出器で検出される電圧と電池電流検出回路(11)で検出される電流から分割ユニットの残容量を演算するユニット演算回路と、ユニット演算回路で演算された残容量を外部通信バス(10)を介してバッテリECU(8)に伝送する通信回路を備え、電池状態検出回路(9)のユニット演算回路で各々の分割ユニットの残容量を演算し、演算された残容量を外部通信バス(10)を介してバッテリECU(8)に伝送するようにしてなり、
複数の電池モジュール(1)を電池ケース(4)に収納しており、この電池ケース(4)の一部であって、電池モジュール(1)を直列に接続するバスバー(6)を固定しているエンドプレート(5)に、電池モジュール (1) の収納空間を利用することなく、電池状態検出回路(9)を固定している自動車用の電源装置。
An assembled battery in which a plurality of divided units are connected in series, a plurality of battery state detection circuits (9) connected to each divided unit constituting the assembled battery, and a current flowing through the assembled battery are detected. A battery current detection circuit (11) and a battery ECU (8) connected to each battery state detection circuit (9) via an external communication bus (10),
Each of the battery state detection circuits (9) is detected by a voltage detector that detects the battery voltage of the divided unit, an A / D converter that converts the output of the voltage detector into a digital signal, and a voltage detector. Unit calculation circuit that calculates the remaining capacity of the split unit from the detected voltage and the current detected by the battery current detection circuit (11), and the remaining capacity calculated by the unit calculation circuit via the external communication bus (10) A communication circuit is provided for transmission to the ECU (8), the remaining capacity of each divided unit is calculated by the unit calculation circuit of the battery state detection circuit (9), and the calculated remaining capacity is calculated via the external communication bus (10). To the battery ECU (8),
A plurality of battery modules (1) are stored in a battery case (4), and a bus bar (6) that is a part of the battery case (4) and connects the battery modules (1) in series is fixed. A vehicle power supply device in which the battery state detection circuit (9) is fixed to the end plate (5) without using the storage space for the battery module (1) .
JP2001232652A 2001-07-31 2001-07-31 Power supply for automobile Expired - Fee Related JP3778821B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001232652A JP3778821B2 (en) 2001-07-31 2001-07-31 Power supply for automobile

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001232652A JP3778821B2 (en) 2001-07-31 2001-07-31 Power supply for automobile

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2003047111A JP2003047111A (en) 2003-02-14
JP3778821B2 true JP3778821B2 (en) 2006-05-24

Family

ID=19064539

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2001232652A Expired - Fee Related JP3778821B2 (en) 2001-07-31 2001-07-31 Power supply for automobile

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3778821B2 (en)

Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4540429B2 (en) * 2004-09-02 2010-09-08 三洋電機株式会社 Power supply for vehicle
US7679324B2 (en) * 2005-02-04 2010-03-16 O2Micro International Limited Non-common ground series bus physical layer implementation
CA2523240C (en) * 2005-10-11 2009-12-08 Delaware Systems Inc. Universal battery module and controller therefor
US7642748B2 (en) * 2005-10-19 2010-01-05 General Electric Company Battery charging system and method of operating same
CN101506649B (en) * 2006-05-15 2013-04-24 A123系统公司 Multi-configurable, scalable, redundant battery module with multiple fault tolerance
JP5100141B2 (en) * 2007-02-01 2012-12-19 三洋電機株式会社 Power supply for vehicle
EP2416435B1 (en) 2009-03-31 2018-08-29 Sanyo Electric Co., Ltd. Battery module, battery system, and electric vehicle
JP5537867B2 (en) * 2009-08-25 2014-07-02 三洋電機株式会社 Power supply device for vehicle having shunt resistance and shunt resistance, and vehicle
JP5474454B2 (en) 2009-09-07 2014-04-16 三洋電機株式会社 Battery system having current detection circuit and vehicle equipped with this battery system
BR112012019509A2 (en) * 2010-02-04 2018-03-13 Ecomotive Inova Consultores, S.L. vehicle power supply system
EP2355229A1 (en) * 2010-02-08 2011-08-10 Fortu Intellectual Property AG High voltage battery system and method for controlling same
WO2012043592A1 (en) 2010-09-30 2012-04-05 三洋電機株式会社 Power source device and vehicle using same
JP5937011B2 (en) * 2010-10-19 2016-06-22 三洋電機株式会社 Power supply device, vehicle using the same, and power storage device
JP5739244B2 (en) * 2011-06-14 2015-06-24 矢崎総業株式会社 Battery status notification unit, bus bar module, assembled battery, and battery status monitoring system
WO2014027509A1 (en) 2012-08-13 2014-02-20 日産自動車株式会社 Cell module
CN102795118B (en) * 2012-09-12 2015-03-25 北京普莱德新能源电池科技有限公司 Power battery system for electric vehicle
CN103956791B (en) * 2014-05-05 2016-06-29 中国矿业大学 A kind of super capacitor charging monitoring and controlling system
TWI628453B (en) * 2018-01-19 2018-07-01 新盛力科技股份有限公司 Method for estimated battery capacity
JPWO2021149298A1 (en) * 2020-01-23 2021-07-29
JP2022001843A (en) * 2020-06-22 2022-01-06 矢崎総業株式会社 Current sensor

Also Published As

Publication number Publication date
JP2003047111A (en) 2003-02-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3778821B2 (en) Power supply for automobile
US6891352B2 (en) Battery apparatus for controlling plural batteries and control method of plural batteries
JP4275078B2 (en) Battery current limit control method
KR101504274B1 (en) Apparatus and method for diagnosis of electric contactor
US9519027B2 (en) Battery monitoring device and battery system monitoring device
JP5274110B2 (en) Power supply for vehicle
US20100304206A1 (en) Battery pack, and battery system
WO2011105095A1 (en) Battery module, battery system, electric vehicle, mobile body, power storage device, power supply device, and electric apparatus
US9568557B2 (en) Battery monitoring device and battery system monitoring device
KR101998091B1 (en) Apparatus for measuring current using shunt resistor
KR20100117521A (en) Battery module, battery system and electric vehicle
JP5100141B2 (en) Power supply for vehicle
JP2014206453A (en) Battery monitoring device
JP5154076B2 (en) Battery pack and battery module and hybrid vehicle using the same
JP5779060B2 (en) Voltage detection circuit
KR20220028991A (en) Apparatus of detecting thermal runaway for electric vehicle
US20220155376A1 (en) Battery Apparatus and Current Sensor Diagnosis Method
JP2001324553A (en) Monitoring circuit for set battery
US20230009467A1 (en) Current measuring device and energy storage apparatus

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20040603

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20050811

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20050817

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20050906

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20060214

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20060228

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 3778821

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100310

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110310

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110310

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130310

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140310

Year of fee payment: 8

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees