JP5365263B2 - Battery management system - Google Patents
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Description
本発明は、組電池の状態を管理する電池管理システムに関する。 The present invention relates to a battery management system that manages a state of an assembled battery.
電気自動車やハイブリッドカーに搭載する電源として、複数の単電池を電気的に直列接続した組電池が用いられる。この類の組電池では、電池の状態を監視するために、個々の単電池に対応して設けられて上位から下位にかけて直列接続されるセルコントローラと、最上位のセルコントローラと最下位のセルコントローラと相互に接続されるバッテリコントローラとによって組電池を管理するシステムが構成される。このシステムにおいて、バッテリコントローラは、個々のセルコントローラによって検出される電池状態(例えば、電圧状態)に基づいて、個々の単電池および組電池全体の状態を管理している(例えば、特許文献1参照)。 As a power source mounted on an electric vehicle or a hybrid car, an assembled battery in which a plurality of single cells are electrically connected in series is used. In this type of battery pack, in order to monitor the state of the battery, a cell controller provided corresponding to each unit cell and connected in series from the upper level to the lower level, the uppermost cell controller and the lowermost cell controller And a battery controller connected to each other constitute a system for managing the assembled battery. In this system, the battery controller manages the state of each individual cell and the entire assembled battery based on the battery state (for example, voltage state) detected by each cell controller (see, for example, Patent Document 1). ).
しかしながら、個々のセルコントローラは上位から下位にかけて状態検出を順次行うが、この検出タイミングとノイズの発生タイミングとが同期した場合には、電池の状態を正しく検出することができないという不都合がある。 However, each cell controller sequentially detects the state from the upper level to the lower level. However, when the detection timing and the noise generation timing are synchronized, there is a disadvantage that the state of the battery cannot be detected correctly.
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ノイズの影響をさけて電池の状態を検出することにより、電池の状態を正しく検出することである。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to correctly detect the state of the battery by detecting the state of the battery while avoiding the influence of noise.
かかる課題を解決するために、本発明の電池管理システムにおいて、状態検出指令は、バッテリコントローラが最上位のセルコントローラに状態検出指令を送信することにより、上位側から下位側へかけて隣接するセルコントローラの間でカスケード方式の通信で伝達されている。ここで、個々のセルコントローラは、組電池に接続される電力変換装置のスイッチング周波数の1/N(Nは自然数)倍値からずらしたクロック周波数にて動作する。 In order to solve this problem, in the battery management system of the present invention, the state detection command is transmitted from the upper side to the lower side by transmitting a state detection command from the battery controller to the uppermost cell controller. The data is transmitted between the controllers using cascade communication. Here, each cell controller operates at a clock frequency shifted from 1 / N (N is a natural number) times the switching frequency of the power converter connected to the assembled battery.
本発明によれば、各セルコントローラによる順列的な検出タイミングと、電力変換装置のスイッチング動作のタイミングとが互いに同期するといった事態を抑制することができる。これにより、ノイズの影響が抑制されたタイミングで状態検出を行うことができるので、個々の単電池に関する検出精度の向上を図ることができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the situation where the permutation detection timing by each cell controller and the timing of switching operation of a power converter device mutually synchronize can be suppressed. Thereby, since a state detection can be performed at the timing when the influence of noise was suppressed, the improvement of the detection accuracy regarding each single cell can be aimed at.
図1は、本発明の実施形態にかかる電池管理システムを適用した電気自動車を模式的に示す構成図である。この電気自動車は、組電池1の電力を三相同期モータ(車両の駆動用電動機)6へ供給することによって駆動する。具体的には、組電池1と三相同期モータ6との間で電力変換を行うインバータ2は、複数のスイッチング素子(半導体スイッチング素子)を主体に構成されており、組電池1から直流電力を交流電力に変換し、変換した交流電力を三相同期モータ6へ供給する。供給された交流電力により三相同期モータ6が回転駆動することにより、減速機(図示せず)を介して左右の駆動輪(図示せず)を回転させる。
FIG. 1 is a configuration diagram schematically showing an electric vehicle to which a battery management system according to an embodiment of the present invention is applied. The electric vehicle is driven by supplying electric power of the assembled
組電池1は、複数の単電池C1〜Cnが直列に接続されて構成されている。組電池1には、各単電池C1〜Cnに対応してセルコントローラCC1〜CCnがそれぞれ設けられている。単電池C1を上位側、単電池Cnを下位側として場合、個々のセルコントローラCC1〜CCnは、上位から下位にかけて直列接続されている。セルコントローラCC1〜CCnは、バッテリコントローラ3からの起動信号がオンされることにより起動し、起動信号がオフしたらセルコントローラCC1〜CCnもオフとなる。個々のセルコントローラCC1〜CCnは、対応する単電池C1〜Cnを電源としている。
The assembled
個々のセルコントローラCC1〜CCnは、自己に対応して設けられた単電池1の電池状態(本実施形態では、電圧値)を検出する。具体的には、個々のセルコントローラCC1〜CCnは、対応して設けられた単電池C1〜Cnの両端子間に接続されており、電圧検出指令を受信した場合、対応する単電池C1〜Cnの電圧値を検出する。
Each cell controller CC1-CCn detects the battery state (in this embodiment, voltage value) of the
電圧検出指令は、後述するバッテリコントローラ3が最上位のセルコントローラCC1に電圧検出指令を送信することにより、上位側から下位側へかけて隣接するセルコントローラCC1〜CCnの間でカスケード方式で伝達される。具体的には、個々のセルコントローラCC1〜CCnは、上位のセルコントローラCC1〜CCnから電圧検出指令を受信した場合、対応する単電池C1〜Cnに関する電圧値を検出する。また、個々のセルコントローラCC1〜CCnは、隣接する下位のセルコントローラCC1〜CCnに電圧検出指令を送信するとともに、上位のセルコントローラCC1〜CCnから送信された電圧データ(自己よりも上位側の各セルコントローラCC1〜CCnによって検出された電圧値)および自己が検出した電圧値を電圧データとして送信する。
The voltage detection command is transmitted in a cascade manner between the adjacent cell controllers CC1 to CCn from the upper side to the lower side when the
本実施形態の特徴の一つとして、セルコントローラCC1〜CCnのそれぞれは、パルス幅変調法を用いて制御されるインバータ2のスイッチング周波数よりも低いクロック周波数で動作するものであり、より具体的には、インバータ2のスイッチング周波数の1/N(Nは自然数)倍値からずらしたクロック周波数にて動作する。そのため、上位から下位のセルコントローラCC1〜CCnにおいてカスケード方式の通信で伝達される電圧検出指令は、一旦あるセルコントローラCC1〜CCnで受信されると、クロック周波数に対応する所定周期が経過した後に、その下位のセルコントローラCC1〜CCnに送信されることとなる。そのため、個々のセルコントローラCC1〜CCnによって実行される電圧検出動作についても、上位から下位のセルコントローラCC1〜CCnにかけて、クロック周波数に対応する所定周期だけタイミングをオフセットさせながら順次実行される。
As one of the features of this embodiment, each of the cell controllers CC1 to CCn operates at a clock frequency lower than the switching frequency of the
バッテリコントローラ(BC)3は、CPU、ROM、RAM、I/Oインターフェースを主体に構成されている。バッテリコントローラ3は、最上位のセルコントローラCC1と、最下位のセルコントローラCCnとにそれぞれ接続されている。バッテリコントローラ3は、最上位のセルコントローラCC1に電圧検出指令を出力することにより、個々のセルコントローラCC1〜CCnによるカスケード方式の通信を通じて、上位から下位までの各セルコントローラCC1〜CCnによって検出される各電圧値(電圧データ)を、最下位のセルコントローラCCnから受信する。これにより、バッテリコントローラ3は、各セルコントローラCC1〜CCnの検出結果に基づいて組電池1全体を管理する。バッテリコントローラ3は補助バッテリ(Ba)7を電源としている。
The battery controller (BC) 3 is mainly composed of a CPU, a ROM, a RAM, and an I / O interface. The
なお、本実施の形態では、バッテリコントローラ3と各セルコントローラCC1〜CCnとの間の通信は、直列伝送方式により行われている。これは、通信ライン数を最小にして複数の単電池C1〜Cnの最新のデータを取得するためである。
In the present embodiment, communication between the
トルクプロセッシングコントローラ(TPC)4は、CPU、ROM、RAM、I/Oインターフェースを主体に構成されている。トルクプロセッシングコントローラ4は、アクセルペダルの踏み込み量(アクセル開度)を検出するセンサ(AP)8の検出結果および車速情報などに基づいて、三相同期モータ6のトルク指令値を演算する。 The torque processing controller (TPC) 4 is mainly composed of a CPU, a ROM, a RAM, and an I / O interface. The torque processing controller 4 calculates the torque command value of the three-phase synchronous motor 6 based on the detection result of the sensor (AP) 8 that detects the amount of depression of the accelerator pedal (accelerator opening), vehicle speed information, and the like.
演算したトルク指令値は、モータコントローラ(MC)5に送信される。モータコントローラ5は、トルクプロセッシングコントローラ4から送られてきたトルク指令値や、三相同期モータ6の回転位置情報、ブレーキ情報などに基づいて、インバータ2から三相同期モータ6へ供給するための電流指令値を演算する。そして、モータコントローラ5は、演算した電流指令値に基づいて、インバータ2が備えるスイッチング素子(半導体スイッチング素子)をパルス幅変調法を用いて制御する。
The calculated torque command value is transmitted to the motor controller (MC) 5. The
図2は、組電池1の電圧検出処理の手順を示すフローチャートである。組電池1の電圧検出処理において、バッテリコントローラ3は、セルコントローラCC1〜CCnと協働することにより、個々の単電池C1〜Cnに関する電圧を検出する電池管理システムとして機能する。
FIG. 2 is a flowchart showing a procedure of voltage detection processing of the assembled
まず、ステップ10(S10)において、バッテリコントローラ3は、スイープ処理を行う。図3は、スイープ処理の詳細な手順を示すフローチャートである。まず、ステップ20(S20)において、待機パラメータnに応じた待機処理を行う。待機パラメータnは所定の待ち時間を設定するためのパラメータであり、この待機パラメータnに応じて所定の基準時間(後述するオフセット時間T1)と待機パラメータnとの積算値によって得られる時間が待ち時間として設定される。バッテリコントローラ3は、設定された待ち時間だけ待機した後に、ステップ21(S21)に進む。
First, in step 10 (S10), the
ステップ21において、バッテリコントローラ3は、待機パラメータnを、現在の待機パラメータnに「1」を加算した値によって更新する。ステップ22(S22)において、バッテリコントローラ3は、待機パラメータnが判定値nthに到達したか否かを判断する。待機パラメータnが判定値nthに到達していない場合には、後述するステップ23(S23)をスキップして、本ルーチンを抜ける。一方、待機パラメータnが判定値nthに到達した場合には、ステップ23に進む。ステップ23において、バッテリコントローラ3は、待機パラメータnを「0」にリセットする。
In step 21, the
再び図2を参照するに、ステップ11(S11)において、バッテリコントローラ3は、最上位のセルコントローラCC1に対して電圧検出指令を送信する。ステップ12(S12)において、バッテリコントローラ3は、最下位のセルコントローラCCnから、電圧データを受信したか否かを判断する。最下位のセルコントローラCCnから電圧データを受信した場合には、本ステップにおいて肯定判定されるため、ステップ13(S13)に進む。
Referring to FIG. 2 again, in step 11 (S11), the
ステップ13において、バッテリコントローラ3は、受信した電圧データに基づいて、個々の単電池C1〜Cnに関して検出された電圧値を、検出対象である単電池C1〜Cnと検出値とが関連付けられるようにROMなどの記憶手段に配列的に格納する。なお、バッテリコントローラ3は、1回の電圧検出指令に対応する各単電池C1〜Cnの電圧値(電圧データ)を時系列的に保存することができ、これにより、従前に検出した電圧データを参照することができる。
In step 13, the
ステップ14(S14)において、バッテリコントローラ3は、電圧演算処理を行う。図4は、電圧演算処理の手順を示すフローチャートである。まず、ステップ30(S30)において、バッテリコントローラ3は、車両が走行中であるか否かを判断する。このステップ30において否定判定された場合、すなわち、車両が走行中でない場合には、ステップ31(S31)に進む。これに対して、ステップ14において肯定判定された場合、すなわち、車両が走行中である場合には、ステップ33(S33)に進む。
In step 14 (S14), the
ステップ31において、バッテリコントローラ3は、単電池C1〜Cnの中から処理対象となる単電池C1〜Cnを一つ特定すると、この特定された単電池C1〜Cnについて平均化処理を行う。具体的には、バッテリコントローラ3は、従前に検出された複数回の電圧値を候補データとして抽出する。つぎに、バッテリコントローラ3は、後述する演算によって算出される平均値データの現在値、すなわち、前回の処理サイクルで算出された平均値データを参照し、平均値データから所定値以上乖離した電圧値を規格外のデータとして候補データから除去する。そして、ステップ32(S32)において、バッテリコントローラ3は、規格外データが除外された候補データに基づいて電圧値の平均値を算出し、これを平均値データとして設定する。なお、バッテリコントローラ3は、組電池1を構成する全ての単電池C1〜Cnについて、このような平均化処理を行う。
In step 31, when one battery cell C1 to Cn to be processed is specified from the single cells C1 to Cn, the
これに対して、ステップ33において、バッテリコントローラ3は、単電池C1〜Cnの中から処理対象となる単電池C1〜Cnを一つ特定すると、この特定された単電池C1〜Cnについて平均化処理を行う。具体的には、バッテリコントローラ3は、従前に検出された複数回の電圧値を候補データとして抽出する。そして、バッテリコントローラ3は、候補データに基づいて電圧値の平均値を算出し、これを平均値データとして設定する。なお、バッテリコントローラ3は、組電池1を構成する全ての単電池C1〜Cnについて、このような平均化処理を行う。
On the other hand, when the
ステップ34(S34)において、バッテリコントローラ3は、個々の単電池C1〜Cnに関する平均値データを、各単電池C1〜Cnと平均値データとを関連付けるようにROMなどの記憶手段に配列的に格納する。
In step 34 (S34), the
再び図2を参照するに、最上位のセルコントローラCC1は、バッテリコントローラ3とは並列的に、自己の制御周期にしたがって以下に示す処理を行う。具体的には、ステップ40(S40)において、セルコントローラCC1は、電圧検出指令を受信したか否かを判断する。セルコントローラCC1がバッテリコントローラ3から電圧検出指令を受信した場合には、本ステップ40において肯定判定されるため、ステップ41(S41)に進む。これに対して、セルコントローラCC1がバッテリコントローラ3から電圧検出指令を受信していない場合には、本ルーチンを抜ける。
Referring to FIG. 2 again, the highest cell controller CC1 performs the following processing in parallel with the
ステップ42(S42)において、セルコントローラCC1は、自己に対応して設けられた単電池C1に関する電圧値を検出する。そして、ステップ43(S43)は、セルコントローラCC1は、隣接する下位のセルコントローラCC2に対して、電圧検出指令を送信するとともに、電圧データ、すなわち、単電池C1に関する電圧値を送信する。 In step 42 (S42), the cell controller CC1 detects a voltage value related to the unit cell C1 provided corresponding to itself. In step 43 (S43), the cell controller CC1 transmits a voltage detection command to the adjacent lower cell controller CC2, and also transmits voltage data, that is, a voltage value related to the unit cell C1.
また、他のセルコントローラCC2〜CCnについても、最上位のセルコントローラCC1と同様に、自己の制御周期にしたがって上記の処理を行う。ただし、セルコントローラCC2〜CCnは、上記の処理と比較して、ステップ42において、自己が検出した電圧値を、上位のセルコントローラCC1〜CCnから送信された電圧データに組み合わせた上で、下位のセルコントローラCC1〜CCnに送信する。 Also, the other cell controllers CC2 to CCn perform the above-described processing according to their own control cycle, similarly to the highest cell controller CC1. However, the cell controllers CC2 to CCn combine the voltage value detected by the cell controllers CC2 to CCn in step 42 with the voltage data transmitted from the upper cell controllers CC1 to CCn, and then the lower level. Transmit to cell controllers CC1 to CCn.
さらに、最下位のセルコントローラCCnは、ステップ42の処理に代えて、ステップ43(S43)の処理を行う。具体的には、ステップ43において、最下位のセルコントローラCCnは、自己が検出した電圧値を、上位のセルコントローラCCn-1から送信された電圧データ(単電池C1〜Cn-1に関する電圧値)に組み合わせた上で、バッテリコントローラ3に送信する。
Further, the lowest cell controller CCn performs the process of step 43 (S43) instead of the process of step 42. Specifically, in step 43, the lowest cell controller CCn sends the voltage value detected by itself to the voltage data (voltage values related to the cells C1 to Cn-1) transmitted from the upper cell controller CCn-1. Are transmitted to the
以下、本実施形態にかかる電圧検出処理の概念について説明する。図5は、セルコントローラCC1〜CCnによる電圧値の検出タイミングを概念的に示す説明図である。同図に示すように、単電池C1〜Cnの電圧値には、インバータ2のスイッチング動作に対応して電圧値にノイズが含まれることがある。例えば、各セルコントローラCC1〜CCnのクロック周波数が、インバータ2のスイッチング周波数の1/N倍に設定されている場合、カスケード方式の通信を用いる本システムでは、インバータ2のスイッチング動作のタイミングと各セルコントローラCC1〜CCnにおける電圧検出動作のタイミング(開いた矢印)とが同期してしまう。この場合、各セルコントローラCC1〜CCnによって検出される電圧値には、スイッチング動作にともなうノイズが含まれてしまい、電圧値を精度よく検出することができない。
Hereinafter, the concept of the voltage detection process according to the present embodiment will be described. FIG. 5 is an explanatory diagram conceptually showing voltage value detection timings by the cell controllers CC1 to CCn. As shown in the figure, the voltage values of the cells C <b> 1 to Cn may include noise in the voltage value corresponding to the switching operation of the
しかしながら、本実施形態によれば、セルコントローラCC1〜CCnのそれぞれは、組電池1に接続されるインバータ2のスイッチング周波数の1/N倍値からずらしたクロック周波数にて動作する。そのため、個々のセルコントローラCC1の検出タイミングと、インバータ2のスイッチング動作のタイミングとが相互に同期するといった事態を抑制することができる。これにより、単電池1に関する検出精度の向上を図ることができる。
However, according to the present embodiment, each of the cell controllers CC <b> 1 to CCn operates at a clock frequency shifted from the 1 / N times the switching frequency of the
もっとも、ノイズ除去を目的として、各セルコントローラCC1〜CCnにマイクロコンピュータなどを使用し、そのクロック周波数をインバータ2のスイッチング周波数よりも高く、かつ、N倍値からずらした値に設定してもよい。ただし、このケースでは、高周波数ゆえに電力消費が大きく、個々の単電池1の電気的な容量にばらつきなどが生じてしまう恐れがある。そのため、セルコントローラCC1〜CCnのそれぞれは、インバータ2のスイッチング周波数よりも低いクロック周波数で動作するコントローラであることが好ましい。
However, for the purpose of noise removal, a microcomputer or the like may be used for each of the cell controllers CC1 to CCn, and the clock frequency may be set higher than the switching frequency of the
また、一般にノイズの影響を抑制する思想として、平均化というものもある。しかしながら、本実施形態に示すように、カスケード方式の通信を行うものであって、かつ上記のようにインバータ2のスイッチング周波数よりも低いクロック周波数で動作するセルコントローラCC1〜CCnを用いた場合、スイッチングノイズが重畳するセルコントローラは常にその影響を受けることとなるため、平均化を図ってもノイズを影響を低減することが困難である。
In addition, there is also an averaging technique as a general idea for suppressing the influence of noise. However, as shown in the present embodiment, when cell controllers CC1 to CCn that perform cascade communication and operate at a clock frequency lower than the switching frequency of the
さらに、一般にノイズの影響を抑制する思想として、フィルタを介す構成とするものもあるが、本実施形態のように、複数のセルコントローラを有する構成においては、フィルタの数が増大し、体積の増大やコストの増大を招いてしまう。 Furthermore, as a philosophy to suppress the influence of noise in general, there is a configuration through a filter. However, in the configuration having a plurality of cell controllers as in this embodiment, the number of filters increases, and the volume increases. This will increase the cost and cost.
そこで、本実施形態においては、インバータ2のスイッチング周波数よりも低いクロック周波数で動作する電力消費が小さいセルコントローラCC1〜CCnを用い、かつフィルタを要さずに、ノイズ除去を可能にすることを目的とし、上記構成としたのである。
Therefore, in the present embodiment, it is an object to enable noise removal using cell controllers CC1 to CCn that operate at a clock frequency lower than the switching frequency of the
図6は、セルコントローラCC1〜CCnによる電圧値の検出タイミングを概念的に示す説明図である。ここで、(a)は、あるタイミングにおいてバッテリコントローラ3から出力された電圧検出指令に対応するセルコントローラCC1〜CC5に関する電圧値の推移を示す。(b)は、(a)のタイミングよりも1周期(制御周期)だけ後のタイミングにおいてバッテリコントローラ3から出力された電圧検出指令に対応するセルコントローラCC1〜CC5に関する電圧値の推移を示する。(c)は、(b)のタイミングよりも1周期だけ後のタイミングにおいてバッテリコントローラ3から出力された電圧検出指令に対応するセルコントローラCC1〜CC4に関する電圧値の推移を示する。
FIG. 6 is an explanatory diagram conceptually showing voltage value detection timings by the cell controllers CC1 to CCn. Here, (a) shows transition of the voltage value regarding the cell controllers CC1 to CC5 corresponding to the voltage detection command output from the
本実施形態において、バッテリコントローラ3は、最上位のセルコントローラCC1に電圧検出指令を周期的に送信している。この場合、バッテリコントローラ3は、同図(b)で示すように、直前の電圧検出指令の送信タイミングから1周期(制御周期)分の時間が経過した基準タイミングよりもオフセット時間T1だけ遅延させたタイミングにおいて次回の電圧検出指令を送信する(スイープ処理)。したがって、同図(c)で示すように、ある電圧検出指令に対して2周期後の電圧検出指令については、当初の電圧検出指令の送信タイミングから2周期(制御周期)分の時間が経過した基準タイミングよりもオフセット時間T1の2倍値(T2)だけ遅延させたタイミングにおいて電圧検出指令が送信されることとなる。
In the present embodiment, the
例えば、バッテリコントローラ3から送信される電圧検出指令を制御周期に従って基準タイミングにおいて送信している場合には、ある特定のセルコントローラCC1〜CCnについて、その検出動作のタイミングが、インバータ2のスイッチング動作のタイミングと同期してしまう虞がある。その点、本実施形態によれば、基準タイミングに対して遅延時間を持たせることにより、特定のセルコントローラCC1〜CCnについての検出動作のタイミングが、インバータのスイッチング動作のタイミングと同期してしまうといった事態を抑制することができる。これにより、組電池1を構成するすべての単電池C1〜Cnについて精度よく電圧を検出することができる。
For example, when the voltage detection command transmitted from the
図7は、オフセット時間T1の説明図である。オフセット時間T1は、セルコントローラCC1〜CCnについて所定回数のサンプリングに要する時間が、ノイズの継続時間よりも長くなるように設定することができる(下式参照)。 FIG. 7 is an explanatory diagram of the offset time T1. The offset time T1 can be set so that the time required for sampling a predetermined number of times for the cell controllers CC1 to CCn is longer than the duration of noise (see the following equation).
(数式1)
ノイズの継続時間<(1/セルコントローラの動作クロック周波数×N)×サンプリング数M
同数式において、Nは自然数であり、オフセット時間T1は、Nより大なる値のクロック以上とすればよい。例えば、サンプリング数を2回で、ノイズの経過時間より大きくしたい場合、ノイズ継続時間を10μsec、セルコントローラCC1〜CCnのクロック周波数を1MHzであるならば、Nは5以上となる。すなわち、オフセット時間T1は、5クロック以上の時間に設定すればよい。
(Formula 1)
Noise duration <(1 / cell controller operating clock frequency × N) × sampling number M
In this equation, N is a natural number, and the offset time T1 may be set to a clock greater than N. For example, when the number of samplings is set to 2 and it is desired to make it larger than the elapsed time of noise, N is 5 or more if the noise duration is 10 μsec and the clock frequency of the cell controllers CC1 to CCn is 1 MHz. That is, the offset time T1 may be set to a time of 5 clocks or more.
また、本実施形態において、バッテリコントローラ3は、従前に検出された複数個の電圧検出値を候補データとして抽出し、この抽出された候補データの平均値を個々の単電池C1〜Cnの電圧値として管理する。かかる構成によれば、平均値を用いることにより、ノイズの影響が抑制されるため、実際の電圧値に近い状態で個々の単電池C1〜Cnの状態を管理することができる。
Further, in the present embodiment, the
また、本実施形態によれば、再び図6を参照するに、車両の非走行状態である場合には、抽出した候補データの中から、現在の単電池C1〜Cnの電圧値(平均値データ)から閾値以上乖離した電圧検出値が削除させる。そして、バッテリコントローラ3は、削除後の候補データに基づいて平均値データを算出する。車両の非走行時には、各単電池C1〜Cnについて、電圧の経時的な変化の少ない。そのため、平均値データと乖離する電圧検出値、すなわち、ノイズの影響を受けた電圧検出値を排除することができる。これにより、精度よく電圧検出を行うことができる。
Further, according to the present embodiment, referring to FIG. 6 again, when the vehicle is in a non-running state, the current voltage values (average value data) of the cells C1 to Cn are extracted from the extracted candidate data. The detected voltage value deviating from the threshold value by more than the threshold value is deleted. And the
図8は、車両走行時におけるセルコントローラCC1〜CCnによる電圧値の検出タイミングを概念的に示す説明図であり、(a)〜(c)の状態は、図6におけるそれと対応している。一方、車両の走行状態である場合、バッテリコントローラ3は、抽出された候補データに基づいて平均値データを算出する。同図に示すように、車両が走行状態にあるシーンでは、単電池C1〜Cnの電圧変化の大きい。そこで、このようなシーンでは、候補データのすべてに基づいて平均値データを演算することにより、ノイズの影響を抑制することができる。
FIG. 8 is an explanatory diagram conceptually showing detection timings of voltage values by the cell controllers CC1 to CCn during vehicle travel, and the states (a) to (c) correspond to those in FIG. On the other hand, when the vehicle is in a running state, the
図9は、本発明の実施形態にかかる電池管理システムの変形例を適用した電気自動車を模式的に示す構成図である。上述した実施形態では、個々のセルコントローラCC1〜CCnは、単一の単電池C1〜Cnを個別に管理する形態であれば、本発明はこれに限定されない。例えば、それぞれが複数の単電池C1〜Cmから構成される複数のセルユニットM1〜Mnに分割し、個々のセルコントローラCC1〜CCnは、セルユニットM1〜Mnを個別に管理する形態であってもよい。この場合、セルコントローラCC1〜CCnは、セルユニットM1〜Mn内の単電池C1〜Cmの個々の電圧値を検出してもよいし、それらの総和を検出してもよい。すなわち、上述した実施形態では、個々のセルユニットM1〜Mnを一つの単電池C1〜Cmで構成することにより、実現されるシステムとなる。 FIG. 9 is a configuration diagram schematically showing an electric vehicle to which a modification of the battery management system according to the embodiment of the present invention is applied. In embodiment mentioned above, if each cell controller CC1-CCn manages the single cell C1-Cn separately, this invention is not limited to this. For example, each of the cell controllers CC1 to CCn may be divided into a plurality of cell units M1 to Mn each composed of a plurality of single cells C1 to Cm, and the cell units M1 to Mn may be managed individually. Good. In this case, the cell controllers CC1 to CCn may detect individual voltage values of the single cells C1 to Cm in the cell units M1 to Mn, or may detect their sum. That is, in embodiment mentioned above, it becomes a system implement | achieved by comprising each cell unit M1-Mn by the single cell C1-Cm.
1…組電池
C1〜Cn(Cm)…単電池
M1〜Mn…セルユニット
CC1〜CCn…セルコントローラ
2…インバータ
3…バッテリコントローラ
4…トルクプロセッシングコントローラ
5…モータコントローラ
6…三相同期モータ
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記セルユニットのそれぞれに対応して設けられて上位から下位にかけて直列接続されるとともに、状態検出指令を受信した場合、それぞれが対応するセルユニットの電池状態を検出する複数のセルコントローラと、
前記複数のセルコントローラのうち最上位のセルコントローラと最下位のセルコントローラと接続されており、前記セルコントローラのそれぞれによって検出される電池状態に基づいて、前記セルユニットのそれぞれの状態を管理するバッテリコントローラとを有し、
前記状態検出指令は、前記バッテリコントローラが前記最上位のセルコントローラに前記状態検出指令を送信することにより、上位側から下位側へかけて隣接するセルコントローラの間でカスケード方式の通信で伝達されており、
前記セルコントローラのそれぞれは、前記組電池に接続される電力変換装置のスイッチング周波数の1/N(Nは自然数)倍値からずらしたクロック周波数にて動作することを特徴とする電池管理システム。 In the battery management system for managing the state of the assembled battery in which a plurality of cell units each composed of one or more single cells are connected in series,
A plurality of cell controllers that are provided corresponding to each of the cell units and are connected in series from the upper level to the lower level, and when receiving a state detection command, each of which detects a battery state of the corresponding cell unit,
A battery that is connected to the highest cell controller and the lowest cell controller among the plurality of cell controllers, and manages each state of the cell unit based on a battery state detected by each of the cell controllers. A controller,
The state detection command is transmitted in cascade communication between adjacent cell controllers from the upper side to the lower side when the battery controller transmits the state detection command to the uppermost cell controller. And
Each of the cell controllers operates at a clock frequency shifted from 1 / N (N is a natural number) times a switching frequency of a power conversion device connected to the assembled battery.
前記バッテリコントローラは、前記セルユニット毎に、前記セルコントローラによって検出される電圧値を時系列的に記憶し、従前に検出された複数個の電圧値を候補データとして抽出し、当該抽出された候補データの平均値を前記セルユニットの電圧値として管理することを特徴とする請求項2に記載された電池管理システム。 Each of the cell controllers detects a voltage value as a battery state of the cell unit,
The battery controller stores, for each cell unit, voltage values detected by the cell controller in time series, extracts a plurality of previously detected voltage values as candidate data, and the extracted candidates The battery management system according to claim 2, wherein an average value of data is managed as a voltage value of the cell unit.
前記バッテリコントローラは、前記車両が非走行状態である場合、抽出した前記候補データの中から、現在の前記セルユニットの電圧値から閾値以上乖離した電圧値を削除し、削除後の前記候補データに基づいて平均値を算出することを特徴とする請求項3に記載された電池管理システム。 The power conversion device performs power conversion between the assembled battery and the drive motor for the vehicle,
When the vehicle is in a non-running state, the battery controller deletes, from the extracted candidate data, a voltage value that deviates more than a threshold value from the current voltage value of the cell unit, to the candidate data after deletion The battery management system according to claim 3, wherein an average value is calculated based on the battery.
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