JP5365263B2 - Battery management system - Google Patents

Battery management system

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JP5365263B2
JP5365263B2 JP2009049705A JP2009049705A JP5365263B2 JP 5365263 B2 JP5365263 B2 JP 5365263B2 JP 2009049705 A JP2009049705 A JP 2009049705A JP 2009049705 A JP2009049705 A JP 2009049705A JP 5365263 B2 JP5365263 B2 JP 5365263B2
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剛 森田
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日産自動車株式会社
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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 for managing the state of the battery pack.

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。 As a power supply to be mounted on an electric vehicle or a hybrid vehicle, electrically assembled battery connected in series a plurality of unit cells are used. 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。 The battery pack of this kind, in order to monitor the state of the battery cell controller and the most significant of cell controller and lowest cell controller connected in series are provided so as to correspond to the unit cells toward the lower from the upper system for managing constitute the assembled battery by the battery controller which is interconnected with. 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)。 In this system, the battery controller, the battery condition detected by the individual cell controller (e.g., voltage condition) based on, and manages the state of the entire individual unit cells and a battery (for example, see Patent Document 1 ).

特開2003−59469号公報 JP 2003-59469 JP

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, the individual cell controller is sequentially performs state detection toward the lower from the upper, when the generation timing of the detection timing and the noise is synchronous, there is a disadvantage that it is not possible to correctly detect the state of the battery.

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 its object is, by detecting the state of the battery to avoid the effect of noise and to accurately detect the state of the battery.

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。 In order to solve such a problem, the cell in the battery management system of the present invention, the state detection command, by the battery controller sends a status detection command to the cell controller of the uppermost adjacent over from the upper side to the lower side It is communicated in communications cascade method between the controller. 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。 Here, the individual cell controller, 1 / N of the switching frequency of the power converter to be connected to the battery pack (N is a natural number) operating at a clock frequency which is shifted from the multiple values.

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。 According to the present invention, it is possible and permutational detection timing by the cell controller, and the timing of the switching operation of the power converter to suppress a situation synchronized with each other. 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。 Thus, it is possible to perform the state detected at the timing when influence of noise is suppressed, it is possible to improve the detection accuracy with respect to the unit cells.

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 Configuration diagram schematically showing an electric vehicle to which the battery management system 組電池1の電圧検出処理の手順を示すフローチャート Flowchart illustrating a procedure of a voltage detecting process of the battery pack 1 スイープ処理の詳細な手順を示すフローチャート Flowchart showing a detailed procedure of the sweeping process 電圧演算処理の手順を示すフローチャート Flowchart showing a procedure of a voltage calculation process 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 Explanatory view conceptually showing the detection timing of the voltage value due to the cell controller CC1~CCn 車両の非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 Explanatory view conceptually showing the detection timing of the voltage value due to the cell controller CC1~CCn during non-running of the vehicle オフセット時間T1の説明図 Illustration of offset time T1 車両の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 Explanatory view conceptually showing the detection timing of the voltage value due to the cell controller CC1~CCn during travel of the vehicle 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 Diagram schematically showing the electric vehicle application a variation of the battery management system

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。 Figure 1 is a block diagram schematically showing an electric vehicle according to the battery management system according to an embodiment of the present invention. 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。 The electric vehicle is driven by supplying electric power of the assembled battery 1 three-phase synchronous motor (for driving the vehicle electric motor) to 6. 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。 Specifically, the inverter 2 for performing power conversion between the battery pack 1 and the three-phase synchronous motor 6 is mainly composed of a plurality of switching elements (semiconductor switching elements), the DC power from the assembled battery 1 converted into AC power and supplies the converted AC power to the three-phase synchronous motor 6. 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。 By three-phase synchronous motor 6 is driven to rotate by the supplied AC power, rotating the left and right drive wheels (not shown) via a reduction gear (not shown).

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。 Battery pack 1 includes a plurality of unit cells C1~Cn is constituted by connecting in series. 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。 The assembled battery 1, the cell controller CC1~CCn in correspondence with each cell C1~Cn, respectively. 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。 If the unit cell C1 upper, single cells Cn as the lower side, each cell controller CC1~CCn are serially connected toward the lower from the upper. 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。 Cell controllers CC1~CCn starts by the activation signal from the battery controller 3 is turned on, the start signal is a cell controller CC1~CCn also off After off. 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。 Individual cell controllers CC1~CCn is in the corresponding unit cell C1~Cn a power source.

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。 Individual cell controllers CC1~CCn (in the present embodiment, the voltage value) cell states of the cells provided in correspondence to the self-1 detected. 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。 Specifically, the individual cell controllers CC1 through CCn, which is connected between the terminals of the cell C1~Cn provided corresponding, when receiving a voltage detection command, the corresponding unit cells C1~Cn to detect the voltage value.

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。 Voltage detecting command, by the battery controller 3 to be described later to transmit the voltage detection command to the cell controller CC1 of the uppermost, is transmitted in a cascade manner between the cell controllers CC1~CCn adjacent over from the upper side to the lower side that. 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。 Specifically, each cell controller CC1~CCn, when the cell controller CC1~CCn upper receiving the voltage detection command, detects a voltage value for the corresponding battery cells C1 to Cn. 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。 Further, the individual cell controllers CC1 through CCn is adapted to transmit the voltage detection command to the adjacent lower cell controllers CC1 through CCn, each of the voltage data (higher than the self side transmitted from the cell controller CC1 through CCn Top transmitting the cell controller voltage value detected by CC1 through CCn) and the voltage value itself detected as the voltage data.

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。 One feature of this embodiment, each of the cell controllers CC1 through CCn, is intended to operate at a lower clock frequency than the switching frequency of the inverter 2 is controlled using a pulse width modulation method, more specifically It is, 1 / N of the switching frequency of the inverter 2 (N is a natural number) operating at a clock frequency which is shifted from the multiple values. 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。 Therefore, the voltage detection command transmitted by communication cascade method in cell controllers CC1 through CCn lower from the upper, when received at once a cell controller CC1 through CCn, after a predetermined period corresponding to the clock frequency has elapsed, and it is transmitted to the subordinate cell controllers CC1 through CCn. 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。 Therefore, for the voltage detection operation executed by the individual cell controllers CC1 through CCn, over to the cell controller CC1 through CCn lower from the upper, are sequentially performed while offsetting the only timing a predetermined period corresponding to the clock frequency.

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。 The battery controller (BC) 3 is, CPU, ROM, RAM, and is mainly composed of an I / O interface. 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。 The battery controller 3 includes a cell controller CC1 of the uppermost, are connected to the bottom of the cell controller CCn. 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。 The battery controller 3 by outputting a voltage detection command to the cell controller CC1 of the uppermost, is detected through communication cascade method according individual cell controllers CC1 through CCn, by each cell controllers CC1 through CCn from upper to lower each voltage value (voltage data), received from the least significant cell controller CCn. 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。 Thus, the battery controller 3 manages the entire battery pack 1 based on the detection result of each cell controllers CC1 through CCn. 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 3 has an auxiliary battery (Ba) 7 to a power source.

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。 In the present embodiment, communication between the battery controller 3 and each cell controller CC1~CCn is performed by serial transmission scheme. 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。 This is because by the number of communication lines to minimize obtain the latest data of a plurality of unit cells C1 to Cn.

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。 Torque processing controller (TPC) 4 is, CPU, ROM, RAM, and is mainly composed of an I / O interface. 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。 Torque processing controller 4, based on such a detection result and the vehicle speed information of the sensor (AP) 8 that detects the depression amount of an accelerator pedal (accelerator opening), calculates the torque command value of three-phase synchronous motor 6.

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。 Calculated torque command value is sent to the motor controller (MC) 5. 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。 Motor controller 5, and the torque command value sent from the torque processing controller 4, the rotation position information of the three-phase synchronous motor 6, and the like based on the brake information, the current to be supplied from the inverter 2 to the three-phase synchronous motor 6 calculating a command value. 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。 Then, the motor controller 5, based on the calculated current command value is controlled using a pulse width modulation method switching element (semiconductor switching elements) included in the inverter 2.

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。 Figure 2 is a flowchart illustrating a procedure of a voltage detecting process of the battery pack 1. 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。 In the voltage detecting process of the assembled battery 1, the battery controller 3, by cooperating with cell controllers CC1 through CCn, functions as a battery management system that detects the voltage on the individual unit cells C1 to Cn.

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。 First, in step 10 (S10), the battery controller 3 performs a sweep process. 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。 Figure 3 is a flowchart showing a detailed procedure of the sweep process. 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。 First, in step 20 (S20), performs a standby process in accordance with the standby parameter n. 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。 Wait parameter n is a parameter for setting a predetermined waiting time, the waiting parameters n predetermined reference time in accordance with (described later offset time T1) and the time obtained by the integrated value of the standby parameter n latency It is set as. 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。 The battery controller 3, after waiting for a preset waiting time, the process proceeds to step 21 (S21).

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。 In step 21, the battery controller 3, the wait parameter n, is updated by the current standby value obtained by adding "1" to the parameter n. 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。 In step 22 (S22), the battery controller 3 waits parameter n determines whether the host vehicle has reached the judgment value nth. 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。 If the wait parameter n does not reach the determination value nth skips later steps 23 (S23), it exits the routine. 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。 On the other hand, when the standby parameter n reaches the determination value nth, the process proceeds to step 23. 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 23, the battery controller 3 resets the wait parameter n to "0".

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。 Referring again to Figure 2, at step 11 (S11), the battery controller 3 transmits a voltage detecting command to the cell controller CC1 of the highest level. 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。 In step 12 (S12), the battery controller 3, from the least significant cell controller CCn, determines whether it has received a voltage data. 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。 Upon receiving the voltage data from the least significant cell controller CCn, since an affirmative decision in this step, the process proceeds to step 13 (S13).

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。 In step 13, the battery controller 3 based on the received voltage data, the detected voltage value with respect to the unit cells C1 to Cn, so that the detected value and the unit cell C1 to Cn which is the detection object is associated sequence to be stored in a storage means such as ROM. 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。 Incidentally, the battery controller 3 can store the voltage value of each cell C1~Cn corresponding to the voltage detection command once (voltage data) in chronological order, thereby, the voltage data detected previously it is possible to see.

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。 In step 14 (S14), the battery controller 3 performs a voltage calculation process. 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。 Figure 4 is a flowchart showing a procedure of a voltage calculation process. 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。 First, in step 30 (S30), the battery controller 3 determines whether the vehicle is traveling. 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。 If the determination is negative in step 30, i.e., when the vehicle is not traveling, the process proceeds to step 31 (S31). 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 contrast, if the determination is positive at step 14, that is, when the vehicle is running, the process proceeds to step 33 (S33).

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。 In step 31, the battery controller 3, when the unit cells C1~Cn to be processed from a single cell C1~Cn to one specific, the averaging process for the identified single cells C1~Cn performed. 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。 Specifically, the battery controller 3 extracts the voltage value of the plurality of times detected previously as candidate data. 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。 Next, the battery controller 3, the current value of the average value data calculated by the calculation described later, i.e., with reference to the average values ​​calculated in the previous processing cycle, the voltage value deviates from the mean value data or a predetermined value removed from the candidate data as non-standard data. 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。 Then, in step 32 (S32), the battery controller 3 calculates an average value of the voltage value based on the candidate data substandard data is excluded, it is set as the average value data. 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。 Incidentally, the battery controller 3 for all of the cells C1~Cn constituting the assembled battery 1 performs such averaging.

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。 In contrast, in step 33, the battery controller 3, when the unit cells C1~Cn to be processed from a single cell C1~Cn to one specific, averaging process for the identified single cells C1~Cn I do. 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。 Specifically, the battery controller 3 extracts the voltage value of the plurality of times detected previously as candidate data. 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。 The battery controller 3 calculates an average value of the voltage value based on the candidate data, and sets this as the average value data. 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。 Incidentally, the battery controller 3 for all of the cells C1~Cn constituting the assembled battery 1 performs such averaging.

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 battery controller 3, stores the average value data for the individual unit cells C1 to Cn, the sequence to storage means such as ROM to associate the average value data and the respective cells C1 to Cn to.

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。 Referring again to FIG. 2, the cell controllers CC1 top level, the battery controller 3 in parallel to perform the following processing in accordance with the control cycle of the self. 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。 Specifically, in step 40 (S40), the cell controller CC1 determines whether it has received a voltage detection command. 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。 When the cell controller CC1 receives the voltage detection command from the battery controller 3, since an affirmative decision in this step 40, the process proceeds to step 41 (S41). 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。 In contrast, when the cell controller CC1 does not receive a voltage detection command from the battery controller 3, the process exits the routine.

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。 In step 42 (S42), the cell controller CC1 detects a voltage value related to a single cell C1 provided corresponding to the self. 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。 Then, step 43 (S43), the cell controller CC1, to the cell controller CC2 of the lower adjacent, transmits a voltage detecting command, voltage data, i.e., it transmits a voltage value related to a single 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。 As for the other cell controllers CC2~CCn, similarly to the cell controller CC1 topmost performs the above processing in accordance with the control cycle of the self. 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。 However, the cell controller CC2~CCn, compared with the above processing, in step 42, the voltage value itself detected, after combination with the voltage data transmitted from the cell controller CC1~CCn upper, lower It is sent to the cell controller CC1~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。 Further, the least significant cell controller CCn, instead of the processing in step 42, the process of step 43 (S43). 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。 Specifically, in step 43, the least significant cell controller CCn is a voltage value itself detected, (voltage value about the single cell C1 to Cn-1) voltage data transmitted from the cell controller CCn-1 Top on a combination to be transmitted to the battery controller 3.

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。 The following describes the concept of the voltage detection process according to the present embodiment. 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。 Figure 5 is an explanatory view conceptually showing the detection timing of the voltage value due to cell controllers CC1 through CCn. 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。 As shown in the figure, the voltage value of the cell C1~Cn may be included noise voltage value corresponding to the switching operation of the inverter 2. 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。 For example, the clock frequency of each cell controllers CC1~CCn is, if it is set to 1 / N times the switching frequency of the inverter 2, in the present system using a communication cascade method, timing and each cell of the switching operation of the inverter 2 and the timing of the voltage detection operation (open arrow) results in synchronization in controller CC1 through CCn. 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。 In this case, the voltage detected by the cell controllers CC1 through CCn, will contain noise due to the switching operation, can not be detected with the voltage value accuracy.

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。 However, according to the present embodiment, each of the cell controllers CC1 through CCn, operating at a clock frequency which is shifted from the 1 / N times value of the switching frequency of the inverter 2 connected to the battery pack 1. 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。 Therefore, it is possible to the detection timing of each cell controller CC1, and the timing of the switching operation of the inverter 2 suppresses a situation synchronized with each other. 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。 Thus, it is possible to improve the detection accuracy with respect to the single cell 1.

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。 However, the purpose of noise removal, using a microcomputer in each cell controllers CC1 through CCn, the clock frequency higher than the switching frequency of the inverter 2, and may be set to a value shifted from the N-times value . 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。 However, in this case, a large power consumption in the high-frequency because, there is a possibility that such variation in the electrical capacitance of the unit cells 1 occurs. 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。 Therefore, each of the cell controllers CC1 through CCn, it is preferable that a controller that operates at a clock frequency lower than the switching frequency of the inverter 2.

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。 In general the idea of ​​suppressing the influence of noise, some of averaging. 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。 However, as shown in this embodiment, if a one communicates cascade method, and with cell controllers CC1~CCn operating at a clock frequency lower than the switching frequency of the inverter 2 as described above, switching since the cell controller noise is superimposed is always being affected, it is difficult to reduce the influence of noise even attempt to averaging.

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, generally as a concept of suppressing the influence of noise, and some of the configuration via any filter, but as in the present embodiment, in the configuration having a plurality of cell controllers, the number of filters increases, the volume resulting in an increase and cost increase.

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, the purpose power consumption operating at a clock frequency lower than the switching frequency of the inverter 2 with a small cell controllers CC1 through CCn, and without the need for filters, to allow denoising and is to that with the above configuration.

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。 Figure 6 is an explanatory view conceptually showing the detection timing of the voltage value due to cell controllers CC1 through CCn. 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。 Here, (a) shows the shows changes in voltage values ​​for the cell controller CC1~CC5 corresponding to the voltage detection command output from the battery controller 3 at a certain timing. (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。 (B) it is view the transition of the voltage values ​​for the cell controller CC1~CC5 corresponding to the voltage detection command output from the battery controller 3 at the timing after one cycle (control cycle) than the timing of (a). (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。 (C) may view the transition of the voltage values ​​for the cell controller CC1~CC4 corresponding to the voltage detection command output from the battery controller 3 at the timing after one cycle than the timing of (b).

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。 In the present embodiment, the battery controller 3 transmits a voltage detecting command periodically to the cell controller CC1 of the highest level. 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)。 In this case, the battery controller 3, as shown in FIG. (B), the time from the transmission timing of the voltage detection command of one cycle (control cycle) minutes immediately before is delayed by the offset time T1 than the reference timing has elapsed transmitting a next voltage detection command at timing (sweeping process). 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。 Accordingly, as shown in FIG. (C), for the voltage determination command after 2 cycles for a voltage determination command, the two cycles (control cycles) worth of time from transmission timing of the original voltage determination command has elapsed voltage detection command which is transmitted at the timing obtained by doubling value by (T2) delay offset time T1 than the reference timing.

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。 For example, if you are transmitted at the reference timing voltage determination command transmitted from the battery controller 3 according to the control cycle, for a particular cell controllers CC1 through CCn, timing of the detection operation, the inverter 2 of the switching operation there is a fear that in synchronism with the timing. 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。 In this respect, according to this embodiment, by providing a delay time with respect to the reference timing, such as the timing of the detection operation for a particular cell controllers CC1~CCn it is thus synchronized with the timing of the switching operation of the inverter it is possible to suppress the situation. 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。 Thus, it is possible to accurately detect the voltage of all the unit cells C1~Cn constituting the battery pack 1.

図7は、オフセット時間T1の説明図である。 7 is an explanatory diagram of an offset time T1. 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)。 Offset time T1 is the time required for the cell controllers CC1~CCn sampling a predetermined number of times can be set to be longer than the duration of noise (see the following formula).

(数式1) (Equation 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 Noise duration <(1 / cell controller operating clock frequency × N) × number of samplings 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。 In the formula, N is a natural number, the offset time T1 may be a large becomes the value of the clock higher than N. 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。 For example, the sampling number twice, when it is desired to increase than the elapsed time of the noise, the noise duration 10 .mu.sec, if the clock frequency of the cell controllers CC1~CCn is 1 MHz, N is 5 or more. 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。 That is, the offset time T1 may be set to 5 or more clocks of time.

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。 Further, in the present embodiment, the battery controller 3 extracts a plurality of voltage detection value detected previously as candidate data, the voltage value of the unit cell C1~Cn of the average values ​​of the individual the extracted candidate data to manage as. 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。 According to such a configuration, by using the average value, the influence of noise is suppressed, it is possible to manage the status of the unit cells C1~Cn in a state close to the actual voltage value.

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。 Further, according to this embodiment, referring again to FIG. 6, when a non-running state of the vehicle, extracted from the candidate data, the voltage value of the current of the cell C1 to Cn (average value data ) voltage detection value deviates more than the threshold value is removed from. 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。 The battery controller 3 calculates the average value data based on the candidate data after deletion. 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。 At a time of non-traveling of the vehicle, for each cell C1 to Cn, less temporal change of the voltage. 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。 Therefore, the voltage detection value that deviate from the average value data, i.e., it is possible to eliminate the voltage detection value affected by noise. これにより、精度よく電圧検出を行うことができる。 This makes it possible to accurately voltage detection.

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。 Figure 8 is an explanatory view conceptually showing the detection timing of the voltage value due to the cell controller CC1~CCn at the time of vehicle operation, the state of (a) ~ (c) corresponds to that in FIG. 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。 On the other hand, if the running state of the vehicle, the battery controller 3 calculates the average value data based on the extracted candidate data. 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。 As shown in the figure, in the scene where the vehicle is in a traveling state, a large voltage change of the cells C1 to Cn. 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。 Therefore, in such a scene, by calculating the average value data based on all the candidate data, it is possible to suppress the influence of noise.

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。 Figure 9 is a block diagram schematically showing the electric vehicle application a variation of the battery management system according to an embodiment of the present invention. 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。 In the embodiment described above, each cell controller CC1~CCn, if the form of managing individual single unit cell C1 to Cn, the present invention is not limited thereto. 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。 For example, each divided into a plurality of cell units M1~Mn composed of a plurality of cells C1-Cm, the individual cell controllers CC1 through CCn, be in a form which manages a cell unit M1~Mn individually good. 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。 In this case, cell controller CC1~CCn may detect the individual voltage values ​​of the cells C1~Cm in the cell unit M1 -Mn, may be detected and their sum. 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。 That is, in the embodiment described above, by configuring the individual cell units M1~Mn one of the cells C1-Cm, the system realized.

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 1 ... the assembled battery C1 to Cn (Cm) ... single cells M1 -Mn ... cell unit CC1 through CCn ... cell controller 2 ... inverter 3 ... battery controller 4 ... torque processing controller 5 ... motor controller 6 ... three-phase synchronous motor

Claims (5)

  1. それぞれが一つ以上の単電池から構成される複数のセルユニットを直列接続した組電池の状態を管理する電池管理システムにおいて、 The battery management system, each of which manages the state of an assembled battery cell units formed connected in series from one or more of the cells,
    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、 Together they are connected in series toward the lower from the upper provided corresponding to each of the cell units, when receiving the state detection command, a plurality of cell controllers for detecting a battery state of the cell units, each corresponding to,
    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、 Said plurality of cells are connected to the cell controller and the lowest cell controller uppermost among the controller, based on the battery state detected by each of the cell controller, a battery for managing the respective states of said cell units and a controller,
    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、 Wherein the state detection command, said by the battery controller sends the status detection command to the cell controller of the uppermost, it is transmitted by the communication of a cascade system between the cell controller adjacent over from the upper side to the lower side cage,
    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。 The battery management system, each of the cell controllers, 1 / N of the switching frequency of the power converter connected to the battery pack (N is a natural number), characterized in that operating at a clock frequency which is shifted from the multiple values.
  2. 前記バッテリコントローラは、前記最上位のセルコントローラに前記状態検出指令を周期的に送信しており、次回の状態検出指令を送信するタイミングが、直前の送信タイミングから1周期分の時間が経過した基準タイミングよりも遅延させたタイミングに設定されることを特徴とする請求項1に記載された電池管理システム。 The battery controller, wherein is transmitting the status detection command at the top cell controller periodically, the timing of transmitting the next state detection command, the reference time from the transmission timing of one period of the immediately preceding has passed battery management system according to claim 1, characterized in that it is set to a timing that is delayed from the timing.
  3. 前記セルコントローラのそれぞれは、セルユニットの電池状態として電圧値を検出しており、 Each of the cell controller, which detects the voltage value as the battery state of the cell unit,
    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。 The battery controller, for each of the cell units, and time series stored voltage detected by the cell controller, and extracts a plurality of voltage values ​​detected previously as candidate data, the extracted candidate battery management system of claim 2, characterized in that managing the average value of the data as a voltage value of the cell unit.
  4. 前記電力変換装置は、前記組電池と前記車両の駆動用電動機との間で電力変換を行っており、 The power converter is carried out power conversion between the battery pack and the driving electric motor of said vehicle,
    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 battery controller, when the vehicle is in a non-running state, from among the extracted said candidate data, remove the voltage value deviates more than a threshold from the voltage value of the current of the cell unit, the candidate data after the deletion battery management system of claim 3, characterized in that to calculate the average value based.
  5. 前記バッテリコントローラは、前記車両が走行状態である場合、前記抽出された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 battery controller, when the vehicle is in a traveling state, the battery management system of claim 3, characterized in that the average value is calculated based on the candidate data the extracted.
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