JP4020630B2 - Power supply device having a voltage detection circuit - Google Patents

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  • Secondary Cells (AREA)
  • Battery Mounting, Suspending (AREA)
  • Tests Of Electric Status Of Batteries (AREA)

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主として、ハイブリッド自動車や電気自動車等のように自動車を駆動するモーターの電源用に使用される大電流用の電源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
大出力の電源装置は、多数の電池モジュールを直列に接続して出力電圧を高くしている。たとえば、電気自動車等の電源として使用される電源装置は、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流容量と、１００〜３５０Ｖ程度の出力電圧が要求される。この種の電源装置に多用されるニッケル水素電池は、１個の出力電圧が１．２Ｖ程度であるから、多数の電池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個の電池を直列接続してひとつの電池モジュールとし、さらに３２個の電池モジュールを直列に接続して、１９２個の電池を直列に接続している電源装置となる。この電源装置の出力電圧は約２３０Ｖとなる。この構造の電源装置は、多数の電池モジュールを平行に並べてケースに収納している。電池モジュールは、複数の電池を直線上に並べて直列に接続している。この構造の電源装置は、各々の電池モジュールの過充電と過放電を防止しながら充放電させることが大切である。それは、過充電や過放電が電池モジュールを構成している二次電池の電気特性を著しく低下させて、電池の寿命を短くするからである。とくに、大出力に使用される電源装置は、大容量の二次電池を直列に接続して電池モジュールとし、さらに多数の電池モジュールを直列に接続しているので製造コストが高く、寿命を長くできることが極めて大切である。
【０００３】
この種の電源装置は、全ての電池モジュールの過充電と過放電を防止するために、各々の電池モジュールの電圧を検出している。各々の電池モジュールの電圧を検出する構造は、大別してふたつある。第１の構造は、全ての電池モジュールの出力端子に電圧検出用のリード線を接続し、このリード線を電圧検出回路に入力する構造である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
この構造は、リード線を電池モジュールの出力端子から電圧検出回路まで引き伸ばす必要がある。リード線は高電圧の出力端子に接続されるので、ショートすると極めて大電流が流れる弊害がある。第２の構造は、電池モジュールの一方の出力端子の近傍に電圧検出回路を設ける構造である。電池モジュールの一方の端部に設けた電圧検出回路は、ひとつの電池モジュールの電圧を検出できず、直列に接続しているふたつの電池モジュールの出力電圧の和が検出される。それは、電池モジュールが両端に出力端子を設けているからである。この構造で全ての電池モジュールの電圧を検出するには、電圧検出回路を設けていない側の出力端子にリード線を接続し、このリード線を電圧検出回路に接続する必要がある。
【０００５】
しかしながら、第２の構造も、出力端子に接続しているリード線を、電池モジュールの一端から他端に配線する必要がある。このリード線も高電圧の出力端子に接続されるので、ショートすると大電流が流れる弊害が発生する。
【０００６】
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、長いリード線を配線することなく、全ての電池モジュールの電圧を正確に検出できる電圧検出回路を備える電源装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の電源装置は、直列に接続した複数本の電池モジュール１を互いに平行に配列し、各々の電池モジュール１の電圧を検出する電圧検出回路２を備える。電圧検出回路２は、電池モジュール１の第１の端部に配設している第１電圧検出回路２Ｌと、第２の端部に配設している第２電圧検出回路２Ｒと、第１電圧検出回路２Ｌと第２電圧検出回路２Ｒの検出電圧から各々の電池モジュール１の電圧を演算する演算回路２Ｘとを備える。第１電圧検出回路２Ｌは、電池モジュール１の第１の端部の出力端子間の電圧を検出し、第２電圧検出回路２Ｒは、電池モジュール１の第２の端部の出力端子間の電圧を検出する。さらに、電圧検出回路２は、第１の端部の検出電圧と第２の端部の検出電圧とを演算回路２Ｘに入力して、演算回路２Ｘが各々の電池モジュール１の電圧を検出する。
【０００８】
第１電圧検出回路２Ｌと第２電圧検出回路２Ｒは、好ましくはマルチプレクサ５を備え、マルチプレクサ５で切り換えて複数の電池モジュール１の出力端子間の電圧を検出することができる。さらに、第１電圧検出回路２Ｌと第２電圧検出回路２Ｒは、電池モジュール１の出力端子間の電圧を分圧する抵抗分圧回路４を備えることができる。さらにまた、第１電圧検出回路２Ｌと第２電圧検出回路２Ｒは、検出した電圧をデジタル値に変換するＡ／Ｄコンバータ６を備えて、Ａ／Ｄコンバータ６の出力信号であるデジタル値を演算回路２Ｘに伝送することができる。
【０００９】
本発明の電源装置は、自動車を走行させる電源とすることができる。さらに、本発明の電源装置は、演算回路２Ｘを、自動車に搭載される電池用のＥＣＵとすることができる。
【００１０】
【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。
【００１１】
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。
【００１２】
図１に示す電源装置は、互いに平行に配列している複数本の電池モジュール１と、各々の電池モジュール１の電圧を検出する電圧検出回路２とを備える。電池モジュール１は、複数の二次電池を直線上に並べて直列に接続している。自動車用の電源装置は、二次電池として５〜７Ａｈのニッケル−水素電池を使用する。ただ、二次電池には、リチウムイオン電池やニッケル−カドミウム電池も使用できる。電源装置は、直列に接続する電池モジュール１の個数で出力電圧を調整する。電源装置の出力電圧は、たとえば１００〜３００Ｖである。
【００１３】
電池モジュール１は、ケース（図示せず）に収納して定位置に配設される。ケースに入れた電池モジュール１は、図２の回路図に示すように、金属板で製作しているパスバー３で直列に接続される。パスバー３は、隣接する電池モジュール１の出力端子に両端を連結して、電池モジュール１を直列に接続する。
【００１４】
電圧検出回路２は、電池モジュール１の第１の端部に配設している第１電圧検出回路２Ｌと、第２の端部に配設している第２電圧検出回路２Ｒと、第１電圧検出回路２Ｌと第２電圧検出回路２Ｒの検出電圧から各々の電池モジュール１の電圧を演算する演算回路２Ｘとを備える。第１電圧検出回路２Ｌは、電池モジュール１の第１の端部において、電池モジュール１の出力端子間の電圧を検出する。この第１電圧検出回路２Ｌは、図２に示すように、Ｖ1、Ｖ2+3、Ｖ4+5、Ｖ6+7、Ｖ8+9の電圧を検出する。第２電圧検出回路２Ｒは、電池モジュール１の第２の端部において、電池モジュール１の出力端子間の電圧、すなわちＶ1+2、Ｖ3+4、Ｖ5+6、Ｖ7+8、Ｖ9+10の電圧を検出する。
【００１５】
第１電圧検出回路２Ｌと第２電圧検出回路２Ｒは、隣接して配設している電池モジュール１の出力端子間の電圧を抵抗で分圧する抵抗分圧回路４と、この抵抗分圧回路４の出力を順番に切り換えて、Ａ／Ｄコンバータ６に入力する切換回路であるマルチプレクサ５と、マルチプレクサ５から出力されるアナログ電圧をデジタル値に変換するＡ／Ｄコンバータ６とを備える。
【００１６】
抵抗分圧回路４は、出力端子から出力される電圧を分圧する分圧抵抗７を内蔵している。分圧抵抗７は、電池モジュール１を直列に接続しているパスバー３、あるいは直列に接続されない端部に配設される電池モジュール１の出力端子に接続される。分圧抵抗７は、基準抵抗８との比率で出力電圧を分圧する。基準抵抗８をマルチプレクサ５の出力側に接続することもできる。抵抗分圧回路４は、分圧抵抗７と基準抵抗８との比率で、Ａ／Ｄコンバータ６に入力する電圧を、Ａ／Ｄコンバータ６の最適範囲に変更する。したがって、抵抗分圧回路４を備える第１電圧検出回路２Ｌと第２電圧検出回路２Ｒは、電池モジュール１の出力電圧に関係なく、Ａ／Ｄコンバータ６に最適な電圧を入力できる特長がある。Ａ／Ｄコンバータが、隣接する電池モジュール間の電圧を検出できる場合、抵抗分圧回路を設けることなく、電池モジュール間の電圧をマルチプレクサを介してＡ／Ｄコンバータに入力し、あるいは直接にＡ／Ｄコンバータに入力できる。
【００１７】
マルチプレクサ５は、所定の時間周期で切り換えるスイッチング回路９と、このスイッチング回路９をオンオフに制御するコントロール回路（図示せず）を内蔵している。第１電圧検出回路２Ｌのコントロール回路は、マルチプレクサ５からＶ1、Ｖ2+3、Ｖ4+5、Ｖ6+7、Ｖ8+9の電圧が順番に出力されるようにスイッチング回路９を切り換える。第２電圧検出回路２Ｒのコントロール回路は、マルチプレクサ５からＶ1+2、Ｖ3+4、Ｖ5+6、Ｖ7+8、Ｖ9+10の電圧が出力されるようにスイッチング回路９を切り換える。マルチプレクサ５は、コントロール回路でスイッチング回路９を制御して、隣接するパスバー３間の電圧、あるいはパスバー３と直列接続されない電池モジュール１との出力端子との電圧を、順番にＡ／Ｄコンバータ６に出力する。
【００１８】
第１電圧検出回路２Ｌと第２電圧検出回路２Ｒのマルチプレクサ５は、互いに同期して、順番に電池モジュール１間の電圧をＡ／Ｄコンバータ６に出力する。スイッチング回路９を同期して切り換える第１電圧検出回路２Ｌと第２電圧検出回路２Ｒのマルチプレクサ５は、同期回路（図示せず）を設けて制御され、あるいは演算回路２Ｘから入力されるタイミング信号で順番に切り換えられる。
【００１９】
Ａ／Ｄコンバータ６は、マルチプレクサ５から入力されるアナログ電圧をデジタル値に変換して演算回路２Ｘに出力する。図の第１電圧検出回路２Ｌと第２電圧検出回路２Ｒは、マルチプレクサ５を備えるので、ひとつのＡ／Ｄコンバータ６で複数のアナログ電圧をデジタル値に変換できる。ただ、第１電圧検出回路と第２電圧検出回路は、必ずしもマルチプレクサを設ける必要はない。マルチプレクサのない第１電圧検出回路と第２電圧検出回路は、抵抗分圧回路から出力される電圧を各々独立して設けたＡ／Ｄコンバータでデジタル値に変換して、演算回路に出力する。
【００２０】
演算回路２Ｘは、第１電圧検出回路２Ｌから出力される第１の端部の検出電圧と、第２電圧検出回路２Ｒから出力される第２の端部の検出電圧とを順番に演算して、１０本の電池モジュール１の各々の電圧を検出する。演算回路２Ｘは、電池モジュール１の電圧を検出すると共に、電池の充放電を制御する電池ＥＣＵを使用できる。演算回路２Ｘは、以下の計算式で電池モジュール１の電圧Ｖnを演算する。
(1) 電池モジュールＢ1の電圧（Ｖ1）
この電圧は、第１電圧検出回路２Ｌの検出電圧であるＶ1である。
(2) 電池モジュールＢ2の電圧（Ｖ2）
この電圧は、第２電圧検出回路２Ｒが検出したＶ1＋Ｖ2から、第１電圧検出回路２Ｌで検出した電池モジュールＢ1の電圧であるＶ1を減算して演算される。
すなわち、Ｖ2＝（Ｖ1＋Ｖ2）−Ｖ1
(3) 電池モジュールＢ3の電圧（Ｖ3）
この電圧は、第１電圧検出回路２Ｌが検出したＶ2＋Ｖ3から、演算された電池モジュールＢ2の電圧であるＶ2を減算して演算される。
すなわち、Ｖ3＝（Ｖ2＋Ｖ3）−Ｖ2
(4) 電池モジュールＢ4の電圧（Ｖ4）
この電圧は、第２電圧検出回路２Ｒが検出したＶ3＋Ｖ4から、演算された電池モジュールＢ3の電圧であるＶ3を減算して演算される。
すなわち、Ｖ4＝（Ｖ3＋Ｖ4）−Ｖ3
(5) 電池モジュールＢ5の電圧（Ｖ5）
この電圧は、第１電圧検出回路２Ｌが検出したＶ4＋Ｖ5から、演算された電池モジュールＢ4の電圧であるＶ4を減算して演算される。
すなわち、Ｖ5＝（Ｖ4＋Ｖ5）−Ｖ4
(6) 電池モジュールＢ6の電圧（Ｖ6）
この電圧は、第２電圧検出回路２Ｒが検出したＶ5＋Ｖ6から、演算された電池モジュールＢ5の電圧であるＶ5を減算して演算される。
すなわち、Ｖ6＝（Ｖ5＋Ｖ6）−Ｖ5
(7) 電池モジュールＢ7の電圧（Ｖ7）
この電圧は、第１電圧検出回路２Ｌが検出したＶ6＋Ｖ7から、演算された電池モジュールＢ6の電圧であるＶ6を減算して演算される。
すなわち、Ｖ7＝（Ｖ6＋Ｖ7）−Ｖ6
(8) 電池モジュールＢ8の電圧（Ｖ8）
この電圧は、第２電圧検出回路２Ｒが検出したＶ7＋Ｖ8から、演算された電池モジュールＢ7の電圧であるＶ7を減算して演算される。
すなわち、Ｖ8＝（Ｖ7＋Ｖ8）−Ｖ7
(9) 電池モジュールＢ9の電圧（Ｖ9）
この電圧は、第１電圧検出回路２Ｌが検出したＶ8＋Ｖ9から、演算された電池モジュールＢ8の電圧であるＶ8を減算して演算される。
すなわち、Ｖ9＝（Ｖ8＋Ｖ9）−Ｖ8
(10) 電池モジュールＢ10の電圧（Ｖ10）
この電圧は、第２電圧検出回路２Ｒが検出したＶ9＋Ｖ10から、演算された電池モジュールＢ9の電圧であるＶ9を減算して演算される。
すなわち、Ｖ10＝（Ｖ9＋Ｖ10）−Ｖ9
【００２１】
以上の方法で電池モジュール１の電圧を検出する演算回路２Ｘは、図３に示すフローチャートで各々の電池モジュール１の電圧を検出する。
［ｎ＝１のステップ］
演算回路２Ｘは、電圧データの要求信号を出力する。演算回路２Ｘから出力される要求信号は、マルチプレクサ５のコントロール回路とＡ／Ｄコンバータ６を制御して、順番に電池モジュール１間の電圧をＡ／Ｄコンバータ６から出力させる。
［ｎ＝２のステップ］
演算回路２Ｘは、Ａ／Ｄコンバータ６から出力される隣接する電池モジュール１間の電圧（Ｖn-1＋Ｖn）を受信して、これをレジスタに蓄える。
［ｎ＝３のステップ］
演算回路２Ｘは、図４に示すステップで各々の電池モジュール１の電圧を検出する。
［ｎ＝４のステップ］
以上のステップを５回繰り返して、各々の電池モジュール１の電圧を正確に検出する。
【００２２】
以上は、わかりやすいように１０本の電池モジュール１の電圧を演算する方法を例示している。ｎ本の電池モジュールを直列に接続している電源装置は、電池モジュールＢnの電圧（Ｖn）を以下の式で演算する。
Ｖn＝（Ｖn-1＋Ｖn）−Ｖn-1
この式において隣接するふたつの電池モジュールの電圧の加算値（Ｖn-1＋Ｖn）は、第１電圧検出回路２Ｌと第２電圧検出回路２Ｒで交互に検出する。
【００２３】
【発明の効果】
本発明の電圧検出回路を備える電源装置は、長いリード線を配線することなく、全ての電池モジュールの電圧を正確に検出できる特長がある。それは、本発明の電源装置が、互いに平行に配列してなる複数本の電池モジュールの第１の端部に第１電圧検出回路を配設して、第１の端部の出力端子間の電圧を検出すると共に、第２の端部に第２電圧検出回路を配設して第２の端部の出力端子間の電圧を検出しており、これら検出電圧を演算回路に入力して、演算回路で各々の電池モジュールの電圧を演算しているからである。この構造の電源装置は、第１電圧検出回路と第２電圧検出回路とを、それぞれ電池モジュールの第１の端部と第２の端部に接近して配設するので、電圧検出用の長いリード線を電池モジュールから延長して引き出すことなく出力端子間の電圧を検出できる。このため、高電圧の出力端子に接続されていた長いリード線に起因する種々の弊害を皆無にして、極めて安全な構造として確実に電圧を検出できる。とくに、高電圧用のリード線は、高い信頼性が求められて高価であるので、長いリード線を配線しない本発明の電源装置は、製造コストを低減できる。さらに、長いリード線を配線しないので、組み立て性を向上して生産効率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例にかかる電圧検出回路を備える電源装置の概略構成図
【図２】図１に示す電源装置の回路図
【図３】演算回路が各電池モジュールの電圧を検出するステップを示すフローチャート
【図４】演算回路が検出電圧から各電池モジュールの電圧を演算するステップを示すフローチャート
【符号の説明】
１…電池モジュール
２…電圧検出回路 ２Ｌ…第１電圧検出回路
２Ｒ…第２電圧検出回路
２Ｘ…演算回路
３…パスバー
４…抵抗分圧回路
５…マルチプレクサ
６…Ａ／Ｄコンバータ
７…分圧抵抗
８…基準抵抗
９…スイッチング回路[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention mainly relates to a high-current power supply device used for powering a motor that drives a vehicle such as a hybrid vehicle or an electric vehicle.
[0002]
[Prior art]
A high-output power supply device has a large number of battery modules connected in series to increase the output voltage. For example, a power supply device used as a power source for an electric vehicle or the like requires a current capacity capable of flowing a current of about 50 to 200 A and an output voltage of about 100 to 350 V in order to obtain a predetermined output. A nickel-metal hydride battery frequently used in this type of power supply device has a single output voltage of about 1.2 V. Therefore, a large number of batteries are connected in series to obtain a required output voltage. For example, six battery cells are connected in series to form one battery module, 32 battery modules are further connected in series, and 192 batteries are connected in series. The output voltage of this power supply device is about 230V. In the power supply device having this structure, a large number of battery modules are arranged in parallel and stored in a case. The battery module has a plurality of batteries arranged in a straight line and connected in series. It is important to charge and discharge the power supply device having this structure while preventing overcharge and overdischarge of each battery module. This is because overcharge and overdischarge significantly reduce the electrical characteristics of the secondary battery constituting the battery module and shorten the battery life. In particular, the power supply device used for high output has a large capacity secondary battery connected in series to form a battery module, and since many battery modules are connected in series, the manufacturing cost is high and the life can be extended. Is extremely important.
[0003]
This type of power supply device detects the voltage of each battery module in order to prevent overcharge and overdischarge of all battery modules. There are roughly two structures for detecting the voltage of each battery module. The first structure is a structure in which a lead wire for voltage detection is connected to the output terminals of all the battery modules, and this lead wire is input to the voltage detection circuit.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In this structure, it is necessary to extend the lead wire from the output terminal of the battery module to the voltage detection circuit. Since the lead wire is connected to the high voltage output terminal, there is a problem that a very large current flows when short-circuited. The second structure is a structure in which a voltage detection circuit is provided in the vicinity of one output terminal of the battery module. The voltage detection circuit provided at one end of the battery module cannot detect the voltage of one battery module, and the sum of the output voltages of the two battery modules connected in series is detected. This is because the battery module is provided with output terminals at both ends. In order to detect the voltages of all the battery modules with this structure, it is necessary to connect a lead wire to the output terminal on the side where no voltage detection circuit is provided, and to connect this lead wire to the voltage detection circuit.
[0005]
However, also in the second structure, it is necessary to wire the lead wire connected to the output terminal from one end of the battery module to the other end. Since this lead wire is also connected to the high voltage output terminal, a short circuit causes a problem that a large current flows.
[0006]
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 including a voltage detection circuit that can accurately detect the voltages of all battery modules without wiring long lead wires.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The power supply apparatus according to the present invention includes a voltage detection circuit 2 that arranges a plurality of battery modules 1 connected in series in parallel and detects the voltage of each battery module 1. The voltage detection circuit 2 includes a first voltage detection circuit 2L disposed at the first end of the battery module 1, a second voltage detection circuit 2R disposed at the second end, An arithmetic circuit 2X that calculates the voltage of each battery module 1 from the detection voltage of the voltage detection circuit 2L and the second voltage detection circuit 2R is provided. The first voltage detection circuit 2L detects the voltage between the output terminals at the first end of the battery module 1, and the second voltage detection circuit 2R is the voltage between the output terminals at the second end of the battery module 1. Is detected. Furthermore, the voltage detection circuit 2 inputs the detection voltage at the first end and the detection voltage at the second end to the arithmetic circuit 2X, and the arithmetic circuit 2X detects the voltage of each battery module 1.
[0008]
The first voltage detection circuit 2L and the second voltage detection circuit 2R preferably include a multiplexer 5, and can be switched by the multiplexer 5 to detect voltages between the output terminals of the plurality of battery modules 1. Furthermore, the first voltage detection circuit 2L and the second voltage detection circuit 2R can include a resistance voltage dividing circuit 4 that divides the voltage between the output terminals of the battery module 1. Furthermore, the first voltage detection circuit 2L and the second voltage detection circuit 2R include an A / D converter 6 that converts the detected voltage into a digital value, and calculates a digital value that is an output signal of the A / D converter 6. It can be transmitted to the circuit 2X.
[0009]
The power supply device of the present invention can be used as a power supply for driving an automobile. Furthermore, in the power supply device of the present invention, the arithmetic circuit 2X can be an ECU for a battery mounted on an automobile.
[0010]
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.
[0011]
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.
[0012]
The power supply device shown in FIG. 1 includes a plurality of battery modules 1 arranged in parallel to each other, and a voltage detection circuit 2 that detects the voltage of each battery module 1. The battery module 1 has a plurality of secondary batteries arranged in a straight line and connected in series. The power supply apparatus for automobiles uses a 5 to 7 Ah nickel-hydrogen battery as a secondary battery. However, lithium ion batteries and nickel-cadmium batteries can also be used as secondary batteries. The power supply device adjusts the output voltage by the number of battery modules 1 connected in series. The output voltage of the power supply device is, for example, 100 to 300V.
[0013]
The battery module 1 is housed in a case (not shown) and disposed at a fixed position. As shown in the circuit diagram of FIG. 2, the battery modules 1 placed in the case are connected in series by a pass bar 3 made of a metal plate. The pass bar 3 connects both ends to the output terminal of the adjacent battery module 1 to connect the battery modules 1 in series.
[0014]
The voltage detection circuit 2 includes a first voltage detection circuit 2L disposed at the first end of the battery module 1, a second voltage detection circuit 2R disposed at the second end, An arithmetic circuit 2X that calculates the voltage of each battery module 1 from the detection voltage of the voltage detection circuit 2L and the second voltage detection circuit 2R is provided. The first voltage detection circuit 2 </ b> L detects the voltage between the output terminals of the battery module 1 at the first end of the battery module 1. As shown in FIG. 2, the first voltage detection circuit 2L detects voltages V1, V2 + 3, V4 + 5, V6 + 7, and V8 + 9. The second voltage detection circuit 2R has a voltage between the output terminals of the battery module 1 at the second end of the battery module 1, that is, V1 + 2, V3 + 4, V5 + 6, V7 + 8, V9 + 10. Detect voltage.
[0015]
The first voltage detection circuit 2L and the second voltage detection circuit 2R include a resistance voltage dividing circuit 4 that divides a voltage between output terminals of the battery modules 1 disposed adjacent to each other by a resistance, and the resistance voltage dividing circuit 4 Are sequentially switched and input to the A / D converter 6. The multiplexer 5 is provided, and the A / D converter 6 converts the analog voltage output from the multiplexer 5 into a digital value.
[0016]
The resistance voltage dividing circuit 4 includes a voltage dividing resistor 7 that divides the voltage output from the output terminal. The voltage dividing resistor 7 is connected to a path bar 3 that connects the battery modules 1 in series, or an output terminal of the battery module 1 that is disposed at an end portion that is not connected in series. The voltage dividing resistor 7 divides the output voltage at a ratio with the reference resistor 8. The reference resistor 8 can be connected to the output side of the multiplexer 5. The resistance voltage dividing circuit 4 changes the voltage input to the A / D converter 6 within the optimum range of the A / D converter 6 at the ratio of the voltage dividing resistor 7 and the reference resistor 8. Therefore, the first voltage detection circuit 2 </ b> L and the second voltage detection circuit 2 </ b> R including the resistance voltage dividing circuit 4 have an advantage that an optimum voltage can be input to the A / D converter 6 regardless of the output voltage of the battery module 1. When the A / D converter can detect the voltage between the adjacent battery modules, the voltage between the battery modules is input to the A / D converter via the multiplexer without providing a resistance voltage dividing circuit, or directly from the A / D converter. Can be input to D converter.
[0017]
The multiplexer 5 includes a switching circuit 9 that switches at a predetermined time period and a control circuit (not shown) that controls the switching circuit 9 to be turned on and off. The control circuit of the first voltage detection circuit 2L switches the switching circuit 9 so that the voltages V1, V2 + 3, V4 + 5, V6 + 7, and V8 + 9 are sequentially output from the multiplexer 5. The control circuit of the second voltage detection circuit 2R switches the switching circuit 9 so that the voltages V1 + 2, V3 + 4, V5 + 6, V7 + 8, and V9 + 10 are output from the multiplexer 5. The multiplexer 5 controls the switching circuit 9 with a control circuit, and the voltage between the adjacent pass bars 3 or the voltage with the output terminal of the battery module 1 not connected in series with the pass bar 3 is sequentially supplied to the A / D converter 6. Output.
[0018]
The multiplexers 5 of the first voltage detection circuit 2L and the second voltage detection circuit 2R output the voltage between the battery modules 1 to the A / D converter 6 in order in synchronization with each other. The multiplexer 5 of the first voltage detection circuit 2L and the second voltage detection circuit 2R that switches the switching circuit 9 synchronously is controlled by providing a synchronization circuit (not shown) or is a timing signal input from the arithmetic circuit 2X. Switch in order.
[0019]
The A / D converter 6 converts the analog voltage input from the multiplexer 5 into a digital value and outputs it to the arithmetic circuit 2X. Since the first voltage detection circuit 2L and the second voltage detection circuit 2R in the figure include the multiplexer 5, a single A / D converter 6 can convert a plurality of analog voltages into digital values. However, the first voltage detection circuit and the second voltage detection circuit are not necessarily provided with a multiplexer. The first voltage detection circuit and the second voltage detection circuit without the multiplexer convert the voltage output from the resistance voltage dividing circuit into a digital value by an A / D converter provided independently, and output the digital value to the arithmetic circuit.
[0020]
The arithmetic circuit 2X sequentially calculates the detection voltage at the first end output from the first voltage detection circuit 2L and the detection voltage at the second end output from the second voltage detection circuit 2R. The voltage of each of the ten battery modules 1 is detected. The arithmetic circuit 2X can use a battery ECU that detects the voltage of the battery module 1 and controls charging and discharging of the battery. The arithmetic circuit 2X calculates the voltage Vn of the battery module 1 with the following calculation formula.
(1) Voltage of battery module B1 (V1)
This voltage is V1 which is a detection voltage of the first voltage detection circuit 2L.
(2) Battery module B2 voltage (V2)
This voltage is calculated by subtracting V1, which is the voltage of the battery module B1 detected by the first voltage detection circuit 2L, from V1 + V2 detected by the second voltage detection circuit 2R.
That is, V2 = (V1 + V2) -V1
(3) Battery module B3 voltage (V3)
This voltage is calculated by subtracting the calculated voltage V2 of the battery module B2 from V2 + V3 detected by the first voltage detection circuit 2L.
That is, V3 = (V2 + V3) -V2
(4) Battery module B4 voltage (V4)
This voltage is calculated by subtracting the calculated voltage V3 of the battery module B3 from V3 + V4 detected by the second voltage detection circuit 2R.
That is, V4 = (V3 + V4) -V3
(5) Battery module B5 voltage (V5)
This voltage is calculated by subtracting the calculated voltage V4 of the battery module B4 from V4 + V5 detected by the first voltage detection circuit 2L.
That is, V5 = (V4 + V5) -V4
(6) Voltage of battery module B6 (V6)
This voltage is calculated by subtracting the calculated voltage V5 of the battery module B5 from V5 + V6 detected by the second voltage detection circuit 2R.
That is, V6 = (V5 + V6) -V5
(7) Voltage of battery module B7 (V7)
This voltage is calculated by subtracting the calculated voltage V6 of the battery module B6 from V6 + V7 detected by the first voltage detection circuit 2L.
That is, V7 = (V6 + V7) -V6
(8) Voltage of battery module B8 (V8)
This voltage is calculated by subtracting V7 which is the calculated voltage of the battery module B7 from V7 + V8 detected by the second voltage detection circuit 2R.
That is, V8 = (V7 + V8) -V7
(9) Voltage of battery module B9 (V9)
This voltage is calculated by subtracting the calculated voltage V8 of the battery module B8 from V8 + V9 detected by the first voltage detection circuit 2L.
That is, V9 = (V8 + V9) -V8
(10) Voltage of battery module B10 (V10)
This voltage is calculated by subtracting the calculated voltage V9 of the battery module B9 from V9 + V10 detected by the second voltage detection circuit 2R.
That is, V10 = (V9 + V10) -V9
[0021]
The arithmetic circuit 2X which detects the voltage of the battery module 1 by the above method detects the voltage of each battery module 1 in the flowchart shown in FIG.
[Step of n = 1]
The arithmetic circuit 2X outputs a request signal for voltage data. The request signal output from the arithmetic circuit 2X controls the control circuit of the multiplexer 5 and the A / D converter 6 so that the voltage between the battery modules 1 is output from the A / D converter 6 in order.
[Step of n = 2]
The arithmetic circuit 2X receives the voltage (Vn-1 + Vn) between adjacent battery modules 1 output from the A / D converter 6, and stores this in a register.
[Step n = 3]
The arithmetic circuit 2X detects the voltage of each battery module 1 in the steps shown in FIG.
[Step n = 4]
The above steps are repeated five times to accurately detect the voltage of each battery module 1.
[0022]
The above has illustrated the method of calculating the voltage of ten battery modules 1 so that it may be easy to understand. A power supply device in which n battery modules are connected in series calculates the voltage (Vn) of the battery module Bn by the following equation.
Vn = (Vn-1 + Vn) -Vn-1
In this equation, the voltage addition value (Vn-1 + Vn) of two adjacent battery modules is detected alternately by the first voltage detection circuit 2L and the second voltage detection circuit 2R.
[0023]
【The invention's effect】
The power supply device including the voltage detection circuit of the present invention has an advantage that the voltages of all the battery modules can be accurately detected without wiring a long lead wire. The power supply device according to the present invention includes a first voltage detection circuit disposed at a first end of a plurality of battery modules arranged in parallel to each other, and a voltage between output terminals at the first end. And a second voltage detection circuit is provided at the second end to detect the voltage between the output terminals of the second end, and these detection voltages are input to the arithmetic circuit to perform calculation. This is because the voltage of each battery module is calculated by the circuit. In the power supply device with this structure, the first voltage detection circuit and the second voltage detection circuit are disposed close to the first end and the second end of the battery module, respectively. The voltage between the output terminals can be detected without extending the lead wire from the battery module. For this reason, it is possible to reliably detect the voltage as an extremely safe structure without any various problems caused by the long lead wire connected to the high voltage output terminal. In particular, since the high voltage lead wire is required to have high reliability and is expensive, the power supply device of the present invention in which a long lead wire is not wired can reduce the manufacturing cost. Furthermore, since a long lead wire is not wired, the assemblability can be improved and the production efficiency can be increased.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a power supply device including a voltage detection circuit according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a circuit diagram of the power supply device shown in FIG. 1. FIG. FIG. 4 is a flowchart showing steps in which the arithmetic circuit calculates the voltage of each battery module from the detected voltage.
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Battery module 2 ... Voltage detection circuit 2L ... 1st voltage detection circuit 2R ... 2nd voltage detection circuit 2X ... Arithmetic circuit 3 ... Passbar 4 ... Resistance voltage dividing circuit 5 ... Multiplexer 6 ... A / D converter 7 ... Voltage dividing resistance 8 ... Reference resistor 9 ... Switching circuit

Claims (6)

直列に接続した複数本の電池モジュール (1) を互いに平行に配列し、各々の電池モジュール(1)の電圧を検出する電圧検出回路(2) を備える電源装置であって、
電圧検出回路(2)が、電池モジュール(1)の第１の端部に配設している第１電圧検出回路(2L)と、第２の端部に配設している第２電圧検出回路(2R)と、第１電圧検出回路(2L)と第２電圧検出回路(2R)の検出電圧から各々の電池モジュール(1)の電圧を演算する演算回路(2X)とを備え、
第１電圧検出回路(2L)が電池モジュール(1)の第１の端部の出力端子間の電圧を検出し、第２電圧検出回路(2R)が電池モジュール(1)の第２の端部の出力端子間の電圧を検出し、第１の端部の検出電圧と第２の端部の検出電圧とを演算回路(2X)に入力して、演算回路(2X)が各々の電池モジュール(1)の電圧を検出する電圧検出回路を備える電源装置。 A plurality of battery modules (1) connected in series are arranged in parallel with each other, and a power supply device including a voltage detection circuit (2) for detecting the voltage of each battery module (1),
The voltage detection circuit (2) has a first voltage detection circuit (2L) disposed at the first end of the battery module (1) and a second voltage detection disposed at the second end. A circuit (2R), and an arithmetic circuit (2X) for calculating the voltage of each battery module (1) from the detection voltage of the first voltage detection circuit (2L) and the second voltage detection circuit (2R),
The first voltage detection circuit (2L) detects the voltage between the output terminals of the first end of the battery module (1), and the second voltage detection circuit (2R) detects the second end of the battery module (1). , And the detection voltage at the first end and the detection voltage at the second end are input to the arithmetic circuit (2X), and the arithmetic circuit (2X) is connected to each battery module ( A power supply device comprising a voltage detection circuit for detecting the voltage of 1). 第１電圧検出回路(2L)と第２電圧検出回路(2R)がマルチプレクサ(5)を備え、マルチプレクサ(5)で切り換えて複数の電池モジュール(1)の出力端子間の電圧を検出する請求項１に記載の電圧検出回路を備える電源装置。  The first voltage detection circuit (2L) and the second voltage detection circuit (2R) include a multiplexer (5), and switches between the multiplexer (5) to detect voltages between output terminals of the plurality of battery modules (1). A power supply device comprising the voltage detection circuit according to 1. 第１電圧検出回路(2L)と第２電圧検出回路(2R)が、電池モジュール(1)の出力端子間の電圧を分圧する分圧回路を有する請求項１に記載の電圧検出回路を備える電源装置。  The power supply comprising the voltage detection circuit according to claim 1, wherein the first voltage detection circuit (2L) and the second voltage detection circuit (2R) have a voltage dividing circuit for dividing the voltage between the output terminals of the battery module (1). apparatus. 第１電圧検出回路(2L)と第２電圧検出回路(2R)が、検出した電圧をデジタル値に変換するＡ／Ｄコンバータ(6)を備え、Ａ／Ｄコンバータ(6)の出力信号であるデジタル値を演算回路(2X)に伝送する請求項１に記載の電圧検出回路を備える電源装置。  The first voltage detection circuit (2L) and the second voltage detection circuit (2R) include an A / D converter (6) that converts the detected voltage into a digital value, and are output signals of the A / D converter (6). A power supply device comprising the voltage detection circuit according to claim 1, wherein the digital value is transmitted to an arithmetic circuit (2X). 電源装置が自動車を走行させる電源である請求項１に記載の電圧検出回路を備える電源装置。  The power supply device comprising the voltage detection circuit according to claim 1, wherein the power supply device is a power supply for running the automobile. 演算回路(2X)が自動車に搭載される電池用のＥＣＵである請求項５に記載の電圧検出回路を備える電源装置。  6. A power supply device comprising a voltage detection circuit according to claim 5, wherein the arithmetic circuit (2X) is an ECU for a battery mounted on an automobile.
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