JP5269108B2

JP5269108B2 - バッテリ管理装置

Info

Publication number: JP5269108B2
Application number: JP2011005785A
Authority: JP
Inventors: ベルガーデニス; アッツマルクス; ホフマンユルゲン
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2010-01-26
Filing date: 2011-01-14
Publication date: 2013-08-21
Anticipated expiration: 2031-01-14
Also published as: FR2955714A1; DE102010005666B4; DE102010005666A1; US20110181248A1; JP2011155832A

Description

本発明は、特許請求項１の前掲部分に記載のバッテリ管理装置に関する。

自動車のバッテリが、自動車内の電気負荷を作動させるための電位を全体として供給する、直列に接続された複数の電池を含むのは実際上公知である。特に、直列に接続された電池がリチウム技術を基本としている場合、自動車バッテリ内の個々の電池が同じ電圧レベルにあり、結果的にほぼ同じ電池電圧を有することが望ましい。これは、バッテリ管理装置を用いて保証することができるが、単純で効果的であり、かつバッテリを検出する態様で、自動車バッテリの直列接続された電池を同じ電圧レベルに維持することを可能にするバッテリ管理装置は、これまでなかった。バッテリ管理装置については、例えば、独国特許第１０３４５３０６Ａ１号明細書に記載されている。

こうした背景の下で、本発明は、新規のバッテリ管理装置を提供するという課題に基づく。

この課題は、特許請求項１に記載のバッテリ管理装置によって解決される。

本発明によれば、バッテリ管理装置は、自動車バッテリの各電池ごとの電池電圧を測定（検出）できる装置を含み、バッテリ管理装置は、電池の測定した電池電圧を互いに比較し、少なくとも１つの電池の電池電圧が、第１の制限値よりも大きい場合で、さらに、少なくとも１つの電池の電池電圧が、特定の第２の制限値分を超えて、他の電池または他の各電池の電池電圧と異なっている場合に、基準電圧で電池間の電圧のバランスを取るために、電池の最も低い電池電圧を基準電圧として使用し、より高い電池電圧を有する他の電池または他の各電池を放電させるように電池電圧を処理する。

本発明によるバッテリ管理装置は、特定の測定サイクルまたは測定間隔で自動車バッテリの各電池ごとの電池電圧を測定（検出）し、少なくとも１つの電池の電池電圧が、第１の制限値よりも大きい場合で、さらに、１つの電池の電池電圧が、特定の第２の制限値分を超えて、他の電池または他の各電池の電池電圧と異なっている場合に、電池間の電圧のバランスを取るために、電池の最も低い電池電圧を基準電圧として使用して、より高い電池電圧を有する電池を基準電圧まで放電させるように電池電圧を処理する。

これは、単純で効果的な態様で、自動車バッテリの個々の電池を同じ電圧レベルに維持するのを可能にする。

一方、この電圧のバランス取りは、少なくとも１つの電池の電池電圧が第１の制限値よりも大きく、さらに、少なくとも１つの電池の電池電圧が、特定の第２の制限値分を超えて、他の電池または他の各電池の電池電圧と異なっている場合にのみ行われる。

バッテリ管理装置は、電池の電池電圧を互いに一緒に処理するのが好ましく、すべての電池の電池電圧が第１の制限値未満の場合に、電池の電池電圧のバランスを取らない。

本発明の１つの有益な発展形態によれば、少なくとも１つの電池の電池電圧が第３の制限値よりも大きい場合に、バッテリ管理装置は、第１の比較的短い測定サイクルまたは測定間隔で電池の電池電圧を測定（検出）する。この場合に、第３の制限値は、第１の制限値に対応するのが好ましい。これは、少なくとも１つの電池の電池電圧が、第１の制限値に対応することが好ましい第３の制限値よりも大きい場合だけ、第１の比較的短い測定サイクルまたは測定間隔で電池電圧が測定されるので、自動車バッテリを保護することを可能にする。

本発明のさらに有益な発展形態によれば、電池の電池電圧のいずれもが、特定の期間の間、第２の制限値分を超えるほど他の電池の電池電圧と異なっていない場合、バッテリ管理装置は、第２の比較的長い測定サイクルまたは測定間隔で電池電圧を測定（検出）する。この場合に、測定サイクルを長くすることによって自動車電池を保護することが同様に可能である。

本発明の好ましい発展形態が、従属請求項および下記の説明から明らかになるであろう。本発明の例示的な実施形態が、それに限定されることなしに、図面を参照してより詳細に説明される。

直列に接続された複数の電池を含む自動車バッテリと合わせた本発明によるバッテリ管理装置の概略図を示している。

図１は、直列に接続された複数の電池１１、１２、１３、１４を含む自動車バッテリ１０のきわめて概略的な図を示し、自動車バッテリ１０は、本発明によるバッテリ管理装置１５に接続されている。

自動車バッテリ１０は、自動車の電気負荷を作動させるために、２つの接続部１６、１７の間で電源電圧を生成する。接続部１６は、バッテリ管理装置１５の電圧測定装置１８に接続された接地接続であるのが好ましい。

バッテリ管理装置１５の電圧測定装置１８は、さらなる接続部１９、２０、２１、２２を有していて、自動車バッテリ１０の各電池１１〜１４は、その電極で電圧測定装置１８のそれぞれの接続部１６〜２２に接続することができる。

自動車バッテリ１０の各電池１１〜１４ごとの測定により、個々の電池電圧を求めるのに、電圧測定装置１８を使用することができる。

バッテリ管理装置１５は、少なくとも１つの電池１１、電池１２、電池１３、または電池１４の電池電圧が第１の制限値よりも大きい場合で、さらに、少なくとも１つの電池１１、電池１２、電池１３、または電池１４の電池電圧が、特定の第２の制限値分を超えて、他の電池または他の各電池の電池電圧と異なっている場合に、電池１１〜１４の最も低い電池電圧を基準電圧として使用し、より高い電池電圧を有する他の電池または他の各電池を基準電圧まで放電し、このようにして、電池１１〜１４間の電圧のバランスを取り、電池電圧を同じ電圧レベルに維持するように、電圧測定装置１８を用いて求めた、電池１１〜１４の個々の電池電圧を比較および処理する。

すべての電池１１〜１４の電池電圧が第１の制限値未満の場合、電池１１〜１４間で電圧のバランスを取らないことが好ましい。したがって、バッテリ管理装置１５は、すべての電池１１〜１４の電池電圧が第１の制限値未満の場合に、もはや電池１１〜１４の電池電圧のバランスを取らないように、電池１１〜１４の電池電圧を互いに処理する。一方、１つまたは複数の電池１１〜１４の電池電圧が第１の制限値よりも大きい場合に、少なくとも１つの電池１１〜１４の電池電圧が、特定の第２の制限値分だけ、他の電池または他の各電池の電池電圧と異なっていれば、基準電圧に合わせた、本発明による電圧のバランス取りが行われる。

あるいは、すべての電池１１〜１４の電池電圧が、第１の制限値よりも大きく、さらに、少なくとも１つの電池１１〜１４の電池電圧が、特定の第２の制限値分を超えて、他の電池または他の各電池の電池電圧と異なっている場合のみ、バッテリ管理装置１５が、基準電圧に合わせた、具体的には、それぞれの最も低い電池電圧に合わせた、上記に説明した電圧のバランス取りを行うことも可能である。この場合に、たとえ、１つの電池のただ１つの電池電圧のみが、第１の制限値未満であるとしても、電池１１〜１４間の電圧のバランス取りは、もはや行われない。

本発明の有益な発展形態によれば、バッテリ管理装置１５、具体的には、バッテリ管理装置の電圧測定装置１８は、次いで、少なくとも１つの電池１１〜１４の電池電圧が、第３の制限値よりも大きい場合に、第１の比較的短い測定サイクルまたは測定間隔で、電池１１〜１４の電池電圧を測定し、第１の比較的短い測定サイクルまたは測定間隔で、これらの測定された値を互いに処理する。この場合に、第３の制限値は、第１の制限値と同じであるのが好ましいが、第１の制限値と異なってもよい。

バッテリ管理装置１５、具体的には、バッテリ管理装置の電圧測定装置１８は、すべての電池１１〜１４の電池電圧が、第３の制限値未満の場合に、第２の比較的長い測定サイクルまたは測定間隔で電池電圧を測定するのが好ましい。次いで、バッテリ管理装置１５での電池電圧の処理も、この第２の比較的長い測定サイクルまたは測定間隔で行われる。これは、電池１１〜１４が比較的大きく放電された場合に、測定サイクルまたは測定間隔を長くするのを可能にし、したがって、電池１１〜１４が、比較的低い充電状態にある場合に、電池電圧をより長い時間間隔で測定することで、電池を保護することを可能にする。すでに述べたように、電池１１〜１４の少なくとも１つの電池電圧が第３の制限値よりも大きい場合に、電池電圧は、第１の比較的短い測定サイクルまたは測定間隔で検出される。

あるいは、すべての電池１１〜１４の電池電圧が、第３の制限値よりも大きい場合にのみ、第１の比較的短い測定サイクルで電池電圧を測定し、次いで、少なくとも１つの電池１１〜１４の電池電圧が、第３の制限値未満に落ちた場合に、第２の比較的長い測定サイクルまたは測定間隔に変えることも可能である。

電池１１〜１４の電池電圧のいずれもが、第２の制限値分を超えるほど他の電池の電池電圧と異なっていない場合に、バッテリ管理装置１５が、第２の比較的長い測定サイクルまたは測定間隔で電池電圧を測定することで、バッテリ管理装置１５を用いた電池１１〜１４のさらなる保護が可能である。

したがって、電池の電池電圧が、特定の時間間隔の間、ほぼ同じ電圧レベルにあると分かった場合に、測定サイクルまたは測定間隔を延ばすことができる。

特に、自動車バッテリ、具体的には、自動車バッテリの電池１１〜１４がリチウム技術に基づいており、リン酸鉄リチウム電池の形態にある場合に、本発明によるバッテリ管理装置１５が使用される。

１０自動車バッテリ
１１電池
１２電池
１３電池
１４電池
１５バッテリ管理装置
１８電圧測定装置

Claims

直列に接続された複数の電池を含む自動車バッテリ用のバッテリ管理装置であって、
前記自動車バッテリ（１０）の各電池（１１、１２、１３、１４）ごとの電池電圧を測定できる装置（１８）を含み、
前記電池（１１、１２、１３、１４）の測定した電池電圧を互いに比較し、少なくとも１つの電池（１１、１２、１３、１４）の電池電圧が、第１の制限値分よりも大きい場合で、さらに、少なくとも１つの電池（１１、１２、１３、１４）の電池電圧が、特定の第２の制限値分を超えて、他の電池または他の各電池（１１、１２、１３、１４）の電池電圧と異なっている場合に、前記電池の最も低い電池電圧を基準電圧として使用し、より高い電池電圧を有する他の電池または他の各電池（１１、１２、１３、１４）を放電させて、前記基準電圧で前記電池間の電圧のバランスを取るようにし、すべての前記電池（１１、１２、１３、１４）の電池電圧が、前記第１の制限値未満である場合に、前記電池（１１、１２、１３、１４）の電池電圧のバランスを取らないように電池電圧を処理することを特徴とする、バッテリ管理装置。
すべての前記電池（１１、１２、１３、１４）の電池電圧が、前記第１の制限値よりも大きい場合で、さらに、少なくとも１つの電池（１１、１２、１３、１４）の電池電圧が、前記特定の第２の制限値分を超えて、他の電池または他の各電池（１１、１２、１３、１４）の電池電圧と異なっている場合に、最も低い電圧を前記基準電圧として使用し、より高い電池電圧を有する他の電池または他の各電池（１１、１２、１３、１４）を前記基準電圧まで放電させるように、前記電池の電池電圧を処理することを特徴とする、請求項１に記載のバッテリ管理装置。
少なくとも１つの電池（１１、１２、１３、１４）の電池電圧が、第３の制限値よりも大きい場合に、第１の比較的短い測定サイクルで前記電池の電池電圧を測定し、電池電圧を互いに比較し、電池電圧を処理することを特徴とする、請求項１、２のいずれか一項に記載のバッテリ管理装置。
すべての前記電池（１１、１２、１３、１４）の電池電圧が、前記第３の制限値よりも大きい場合に、前記第１の比較的短い測定サイクルで電池電圧を測定し、電池電圧を互いに比較し、電池電圧を処理することを特徴とする、請求項３に記載のバッテリ管理装置。
すべての前記電池（１１、１２、１３、１４）の電池電圧が、前記第３の制限値未満の場合に、第２の比較的長い測定サイクルで電池電圧を測定し、電池電圧を互いに比較し、電池電圧を処理することを特徴とする、請求項３に記載のバッテリ管理装置。
前記第３の制限値は前記第１の制限値に対応することを特徴とする、請求項３〜５のいずれか一項に記載のバッテリ管理装置。
前記電池（１１、１２、１３、１４）の電池電圧のいずれもが、特定の期間にわたって、前記第２の制限値分を超えるほど他の前記電池の電池電圧と異なっていない場合に、第２の比較的長い測定サイクルで電池電圧を測定し、電池電圧を互いに比較し、電池電圧を処理することを特徴とする、請求項３〜６のいずれか一項に記載のバッテリ管理装置。