JP5627278B2 - 電池電圧検知装置および電池電圧検知方法 - Google Patents

Description

本発明は、二次電池からなる単電池もしくは該二次電池が複数個並列に接続された単電池が複数個直列に接続されている組電池の電圧を検知する電池電圧検知装置および電池電圧検知方法に関するものである。

近年、電気自動車やハイブリッド車等に見られるように、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池等の二次電池を単電池とし、それを複数個直列に接続した組電池を駆動電源としてモータを駆動するようにした大型製品が実用化されている。その一つとして、冷凍車等に搭載される輸送用冷凍機においても、エンジンが停止中であって商用電源が使用できない場合に、組電池を電源として冷凍機（圧縮機、ファン等）を駆動するようにしたものが提案されている。

上記のような組電池の利用に際しては、電池の充放電に伴う電池残量の検知や異常有無の検知が極めて重要であり、そのため、単電池毎あるいは組電池毎の電圧を検知する電圧検知装置が設けられている。かかる電圧検知装置として、例えば特許文献１に示されるように、組電池を構成する電池ブロック毎にその端子電圧を検知する電圧検知手段を設けたものや、特許文献２，３に示されるように、各単電池に対応してその端子電圧を検知する複数のスイッチング素子群やスイッチ群を設け、該スイッチング素子群やスイッチ群を開閉制御することにより、単一の電圧検知手段で単電池毎の電圧を検知できるようにしたもの等が提供されている。

特許第３６５４０５８号公報 特許第４０４７５５８号公報 特開２００３−２４０８０６号公報

しかしながら、特許文献１に示された電圧検知装置は、電池ブロック毎に電圧検知手段を設け、その端子電圧を検知する構成とされている。このため、電池ブロック数に対応した数の電圧検知手段が必要となるとともに、電池ブロック数プラスαのスイッチ回路が不可欠であり、構成が複雑で装置が大型化することは避けられず、搭載スペースが大きくなるとともに、コストアップとなり、しかも、電池ブロック毎の電圧検知のため、検知精度が粗くなる等の問題があった。

また、特許文献２，３に示されたものは、単一の電圧検知装置で単電池毎や電池ブロック毎の電圧が検知できるため、電圧検知装置の数は減少されるが、単電池毎や電池ブロック毎にその端子電圧を検知する構成としていることから、各単電池や電池ブロックを選択するスイッチング素子群やスイッチ群の数が単電池や電池ブロックの数より多くなることに変わりはなく、構成の複雑化やコストアップの問題を解消し得なかった。また、複数のスイッチ群の開閉制御によって単電池毎の電圧または電池ブロック毎の電圧あるいは組電池全体の電圧等を全て纏めて検知できるというものではなく、いずれか１つが検知できるに過ぎなかった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、電圧検知装置およびスイッチ回路の数を最少として構成を簡素化し、しかも単電池毎の電圧、電池ブロック毎の電圧または組電池全体の電圧のいずれかまたは全てが検知可能な電池電圧検知装置および電池電圧検知方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の電池電圧検出装置および電池電圧検出方法は、以下の手段を採用する。
すなわち、本発明にかかる電池電圧検出装置は、二次電池からなる単電池もしくは該二次電池が複数個並列に接続された単電池が複数個直列に接続されている組電池の電圧を検知する電池電圧検知装置において、前記組電池全体の電圧を検知する電圧検知装置を備え、該電圧検知装置に前記単電池毎に対応した開閉スイッチを有するスイッチ回路が接続され、前記開閉スイッチの開閉制御により前記単電池毎の電圧、複数の単電池をパックにした電池パック毎の電圧または前記組電池全体の電圧のいずれかまたは全てが検知可能とされており、前記単電池毎、前記電池パック毎、前記組電池全体の電圧検知時、前記電池パック毎および前記組電池全体の電圧検知を行った後、前記単電池毎の電圧検知を行う構成とされていることを特徴とする。

本発明によれば、組電池全体の電圧を検知する電圧検知装置を備え、該電圧検知装置に単電池毎に対応した開閉スイッチを有するスイッチ回路が接続され、該開閉スイッチの開閉制御により単電池毎の電圧、複数の単電池をパックにした電池パック毎の電圧または組電池全体の電圧のいずれかまたは全てが検出可能とされており、前記単電池毎、前記電池パック毎、前記組電池全体の電圧検知時、前記電池パック毎および前記組電池全体の電圧検知を行った後、前記単電池毎の電圧検知を行う構成とされているため、単一の電圧検知装置と各単電池の数に対応した最少の開閉スイッチを有するスイッチ回路とにより、単電池毎または電池パック毎に対応した開閉スイッチを順次開閉してそれぞれの電圧を検知し、その検知電圧を演算することによって単電池毎または電池パック毎もしくは組電池全体の電圧のいずれかまたは全てを検知することができる。従って、単電池毎または電池パック毎もしくは組電池全体の電圧を精度よく検知することができるとともに、電圧検知装置およびスイッチ回路の数をそれぞれ最少の数として構成を簡素化し、低コストでかつコンパクトで搭載が容易な電池電圧検知装置を得ることができる。また、電圧検知時、電池パック毎および組電池全体の電圧検知を行った後、単電池毎の電圧検知を行うようにしていることから、まず電池の残量や異常の有無を優先的に把握し、その後、単電池毎に電圧状態や異常の有無を個々に詳しく把握することによって、適宜適切に保護停止やメンテナンス等の必要な処置を取ることができる。

さらに、本発明の電池電圧検知装置は、上記の電池電圧検知装置において、前記単電池毎の電圧または前記電池パック毎の電圧は、前記単電池または前記電池パックに対応した前記開閉スイッチを順次開閉し、検知された電圧から当該単電池または電池パック以外の単電池または電池パックの電圧を演算手段により引算することによって算出されることを特徴とする。

本発明によれば、単電池毎の電圧または電池パック毎の電圧が、単電池または電池パックに対応した開閉スイッチを順次開閉し、検知された電圧から当該単電池または電池パック以外の単電池または電池パックの電圧を演算手段により引算することによって算出されるようになっているため、単電池毎の電圧または電池パック毎の電圧を検知する際、その両端の端子電圧を検知する必要がなく、各単電池に対応した開閉スイッチを順次開閉することにより検知された電圧から他の単電池または電池パックの電圧を引算することにより算出することができる。従って、単電池または電池パックを選択するスイッチ数を単電池の数と対応した最少の数とすることができ、電池電圧検知装置の構成を簡素化し、低コスト化、コンパクト化を図ることができる。

さらに、本発明の電池電圧検知装置は、上述のいずれかの電池電圧検知装置において、前記単電池毎の電圧検知は、前記電池パック毎の電圧検知が設定回数繰り返し実施された後、少なくとも１回実施されることを特徴とする。

本発明によれば、単電池毎の電圧検知が、電池パック毎の電圧検知が設定回数繰り返し実施された後、少なくとも１回実施されるようになっているため、複数の単電池をパックにした電池パック毎の電圧を検知することにより、比較的短い時間間隔で電池残量や異常の有無を判断するための電圧検知を行うことができ、一方、電池パック毎の電圧検知を設定回数実施した後、単電池毎の電圧検知を１回実施することにより、単電池毎により詳しく電池残量や異常の有無を判断するための電圧検知を行うことができる。電池残量や異常の有無を判断するための電圧検知は、出来る限り短い時間間隔でかつ細かく実施することが望ましく、この相反する条件を電池パック毎の電圧検知と単電池毎の電圧検知の双方を実行することによって満たすことができる。

さらに、本発明の電池電圧検知装置は、上述のいずれかの電池電圧検知装置において、前記組電池全体の電圧検知は、前記単電池毎の電圧検知または前記電池パック毎の電圧検知の都度、その最後の単電池または電池パックの電圧検知時に同時に行われることを特徴とする。

本発明によれば、組電池全体の電圧検知が、単電池毎の電圧検知または電池パック毎の電圧検知の都度、その最後の単電池または電池パックの電圧検知時に同時に行われるようになっているため、組電池全体の電圧検知を単電池毎の電圧検知や電池パック毎の電圧検知とは別に独立して行う必要がなく、単電池毎の電圧検知や電池パック毎の電圧検知の際の最後の単電池や電池パックの電圧検知と同時に検知することができる。つまり、最後の単電池や電池パックの電圧検知時、それに対応した開閉スイッチを開閉したときに検知される演算前の電圧は、それぞれ組電池全体の電圧である。従って、組電池全体の電圧を単電池毎の電圧検知時や電池パック毎の電圧検知時に同時に検知することができ、別の工程で独立して行う必要がなく、組電池全体の電圧検知を簡略化することができる。

さらに、本発明にかかる電池電圧検知方法は、二次電池からなる単電池もしくは該二次電池が複数個並列に接続された単電池が複数個直列に接続されている組電池の電圧を検知する電池電圧検知方法において、二次電池からなる単電池もしくは該二次電池が複数個並列に接続された単電池が複数個直列に接続されている組電池の電圧を検知する電池電圧検知方法において、前記組電池全体の電圧を検知する電圧検知装置に接続されたスイッチ回路の前記単電池毎に対応する開閉スイッチを前記単電池毎および前記単電池をパックした電池パック毎に順次開閉し、それぞれ検知された電圧から当該単電池以外の単電池の電圧および当該電池パック以外の電池パックの電圧を引算して当該単電池の電圧および当該電池パックの電圧を個別に検知することを特徴とする。

本発明によれば、組電池全体の電圧を検知する電圧検知装置に接続されたスイッチ回路の単電池毎に対応する開閉スイッチを単電池毎および単電池をパックした電池パック毎に順次開閉し、それぞれ検知された電圧から当該単電池以外の単電池の電圧および当該電池パック以外の電池パックの電圧を引算して当該単電池の電圧および当該電池パックの電圧を個別に検知するようにしているため、各単電池に対応するスイッチ回路の開閉スイッチを単電池毎および電池パック毎に順次開閉してそれぞれ検知した電圧から、当該単電池以外の単電池の電圧および当該電池パック以外の電池パックの電圧を引算することにより、当該単電池の電圧および当該電池パックの電圧をそれぞれ個別に検知することができる。従って、単電池毎の電圧および電池パック毎の電圧を検知するに当たり、単電池毎および電池パック毎に両端の端子電圧を検知することなく、組電池全体の電圧を検知する単一の電圧検知装置と単電池および電池パックを選択する各単電池に対応した最少のスイッチ回路のスイッチング動作とによって、単電池毎の電圧および電池パック毎の電圧と組電池全体の電圧とをそれぞれ個別に簡単に精度よく検知することができる。

さらに、本発明の電池電圧検知方法は、上記の電池電圧検知方法において、前記電池パック毎の電圧検知を設定回数繰り返し実施した後、前記単電池毎の電圧検知を少なくとも１回実施することを特徴とする。

本発明によれば、電池パック毎の電圧検知を設定回数繰り返し実施した後、単電池毎の電圧検知を少なくとも１回実施するようにしているため、複数の単電池をパックにした電池パック毎の電圧を検知することにより、比較的短い時間間隔で電池残量や異常の有無を判断するための電圧検知を行うことができ、一方、電池パック毎の電圧検知を設定回数繰り返し実施した後、単電池毎の電圧検知を１回実施することにより、単電池毎により詳しく電池残量や異常の有無を判断するための電圧検知を行うことができる。これによって、電池残量や異常の有無を判断するため、出来る限り短い時間間隔でかつ細かく実施することが望ましいとされる電圧検知条件を、電池パック毎の電圧検知と単電池毎の電圧検知の双方を実施することによって満たすことができる。

さらに、本発明の電池電圧検知方法は、上記の電池電圧検知方法において、前記電池パック毎の電圧検知が設定回数繰り返されている間に、いずれかの前記電池パックの検知電圧が異常と判定された場合、前記単電池毎の電圧検知を実施した後、前記組電池を保護停止することを特徴とする。

本発明によれば、電池パック毎の電圧検知が設定回数繰り返されている間に、いずれかの電池パックの検知電圧が異常と判定された場合、単電池毎の電圧検知を実施した後、組電池を保護停止するようにしているため、電池パック毎の電圧検知時において、電池パックの電圧が異常と判定され、組電池を保護停止する際、単電池毎の電圧検知を実施後に組電池を保護停止することにより、どの単電池に異常があるのかを特定した上で保護停止することができる。従って、電圧異常による保護停止後における組電池のメンテナンスを容易化することができる。

さらに、本発明の電池電圧検知方法は、上述のいずれかの電池電圧検知方法において、前記組電池の異常有無の判定は、前記電池パック毎および前記単電池毎において、電圧の絶対値による比較と、平均値の比較とを行って判定することを特徴とする。

本発明によれば、組電池の異常有無の判定を電池パック毎および単電池毎において、電圧の絶対値による比較と、平均値の比較とを行って判定するようにしているため、組電池の電圧の異常有無を、電池パック毎および単電池毎のそれぞれで検知電圧の絶対値のみの比較からだけでなく、平均値からも比較して判定することができる。従って、組電池の異常有無の判定の信頼性を高め、製品品質を向上することができる。

さらに、本発明の電池電圧検知方法は、上述のいずれかの電池電圧検知方法において、前記単電池毎の電圧検知または前記電池パック毎の電圧検知の都度、その最後の単電池または電池パックの電圧検知時に、それぞれ前記組電池全体の電圧を同時に検知することを特徴とする。

本発明によれば、単電池毎の電圧検知または電池パック毎の電圧検知の都度、その最後の単電池または電池パックの電圧検知時に、それぞれ組電池全体の電圧を同時に検知するようにしているため、組電池全体の電圧を単電池毎の電圧検知や電池パック毎の電圧検知とは別に独立して検知する必要がなく、単電池毎の電圧検知や電池パック毎の電圧検知の際の最後の単電池や電池パックの電圧検知時に、それに対応した開閉スイッチを開閉したときに検知される演算前の電圧として検知することができる。従って、組電池全体の電圧を単電池毎の電圧検知時や電池パック毎の電圧検知時に同時に検出することができ、別工程で独立して行う必要がなく、組電池全体の電圧検知を簡略化することができる。

本発明の電池電圧検出装置によると、単一の電圧検知装置と各単電池の数に対応した最少の開閉スイッチを有するスイッチ回路とにより、単電池毎または電池パック毎に対応した開閉スイッチを順次開閉してそれぞれの電圧を検知し、その検知電圧を演算することによって単電池毎または電池パック毎もしくは組電池全体の電圧のいずれかまたは全てを検知することができるため、単電池毎または電池パック毎もしくは組電池全体の電圧を精度よく検知することができるとともに、電圧検知装置およびスイッチ回路の数をそれぞれ最少の数として構成を簡素化し、低コストでかつコンパクトで搭載が容易な電池電圧検知装置を得ることができる。また、電圧検知時、電池パック毎および組電池全体の電圧検知を行った後、単電池毎の電圧検知を行うようにしていることから、まず電池の残量や異常の有無を優先的に把握し、その後、単電池毎に電圧状態や異常の有無を個々に詳しく把握することにより、適宜適切に保護停止やメンテナンス等の必要な処置を取ることができる。

また、本発明の電池電圧検知方法によると、各単電池に対応するスイッチ回路の開閉スイッチを単電池毎および電池パック毎に順次開閉してそれぞれ検知した電圧から、当該単電池以外の単電池の電圧および当該電池パック以外の電池パックの電圧を引算することにより、当該単電池の電圧および当該電池パックの電圧を個別に検知することができる。従って、単電池毎の電圧および電池パック毎の電圧を検知するに当たり、単電池毎および電池パック毎に両端の端子電圧を検知することなく、組電池全体の電圧を検知する単一の電圧検知装置と単電池および電池パックを選択する各単電池に対応した最少のスイッチ回路のスイッチング動作とによって、単電池毎の電圧および電池パック毎の電圧と組電池全体の電圧とをそれぞれ個別に簡単に精度よく検知することができる。

本発明の第１実施形態にかかる電池電圧検知装置の概略構成図である。 図１に示す電池電圧検知装置による電圧検知方法のフロー図である。 図１に示す電池電圧検知装置による電池パックの正常／異常の電圧判定例を示す模式図である。 図１に示す電池電圧検知装置による単電池（単セル）の正常／異常の電圧判定例を示す模式図である。 本発明の第２実施形態にかかる電池電圧検知装置の概略構成図である。 図５に示す電池電圧検知装置の変形例の概略構成図である。

以下に、本発明にかかる実施形態について、図面を参照して説明する。
［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態について、図１ないし図４を用いて説明する。
図１には、本発明の第１実施形態にかかる電池電圧検知装置の概略構成図が示されている。本実施形態の電池電圧検知装置１は、単電池（単セル）Ｂ１ないしＢＸ毎の電圧、複数の単電池（単セル）Ｂ１ないしＢＸをパックにした電池パックＰ１ないしＰＸ毎の電圧およびそれらを複数個直列に接続した組電池１０の電圧を検知可能な単一の電圧検知装置２を備えている。

この電圧検知装置２は、後述する開閉スイッチＳ１ないしＳＸを順次開閉して検知した電圧等を記憶するための記憶手段３と、検知した電圧から他の単電池Ｂ１ないしＢＸまたは電池パックＰ１ないしＰＸの電圧を引算して当該単電池Ｂ１ないしＢＸまたは電池パックＰ１ないしＰＸの電圧を算出するとともに、各単電池Ｂ１ないしＢＸや各電池パックＰ１ないしＰＸの平均電圧等を演算するための演算手段４とを有している。

単一の電圧検知装置２と、組電池１０を構成する複数の単電池（単セル）Ｂ１ないしＢＸとは、各単電池Ｂ１ないしＢＸに対応した開閉スイッチＳ１ないしＳＸを備えたスイッチ回路Ｃ１ないしＣＸを介して接続されている。この開閉スイッチＳ１ないしＳＸとしては、機械式の開閉リレーを使用してもよいが、開閉ノイズが少なく動作速度が速く、かつ省スペース化とすることができることから、例えばＭＯＳ−ＦＥＴリレーを使用することが望ましい。

組電池１０は、例えば冷凍車に搭載される輸送用冷凍機の電源とする場合、電圧がＤＣ２９７Ｖの電池では、定格電圧が３．７Ｖの単電池を８０個直列に接続（３．７Ｖ×８０＝２９６Ｖ）した構成とされるか、あるいは、組み合せによっては、３個直列に接続した定格電圧が１１．１Ｖの電池を２６個直列に接続（１１．１Ｖ×２６＝２８８．６Ｖ）した構成とされる。また、単電池（単セル）Ｂ１ないしＢＸとしては、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池等の繰り返し充放電が可能な二次電池が用いられる。ここでは、単電池Ｂ１ないしＢＸとして、定格電圧が３．７Ｖのリチウムイオン電池を用い、その単電池を８０個直列に接続した組電池１０が用いられているものとする。

組電池１０の電圧検知は、対応する開閉スイッチＳ１ないしＳ８０（ＳＸ）を順次開閉して単電池（単セル）Ｂ１ないしＢ８０毎に個別に検知するだけではなく、例えば８０個の単電池Ｂ１ないしＢ８０を１０個毎にパックにした電池パックＰ１ないしＰ８毎にも電圧検知できるようにしている。この電池パックＰ１ないしＰ８毎の電圧検知は、対応する開閉スイッチＳ１０，Ｓ２０，・・・Ｓ８０（ＳＸ）を順次開閉することにより検知可能とされている。また、開閉スイッチＳ８０（ＳＸ）を開閉することによって、組電池１０全体の電圧が検知可能となっている。

上記の電池電圧検知装置１による電圧検知方法が、図２のフローチャート図に示されている。以下に、図２を参照して、電池電圧検知装置１による電圧検知方法について、詳しく説明する。なお、電圧検知装置２は、電池パックＰ１ないしＰ８の電圧と単電池（単セル）Ｂ１ないしＢ８０の電圧を検知するだけでなく、検知した電圧に基づいて、以下の如く各電池パックＰ１ないしＰ８および各単電池（単セル）Ｂ１ないしＢ８０の電圧が正常範囲か否かの判定を行う機能をも担っている。

電圧検知装置２が電圧検知を開始（ステップＳ１）すると、ステップＳ２に進み、カウンタが検知回数をカウントした後、ステップＳ３に移行する。ステップＳ３では、電池パックＰ１ないしＰ８毎の電圧検知が実行される。ここでの電圧検知は、最初に、開閉スイッチＳ１０を開閉して電池パックＰ１（単電池（単セル）Ｂ１ないしＢ１０をパックにしたもの）の電圧を検知する。次に、開閉スイッチＳ２０を開閉して電池パックＰ２（単電池Ｂ１１ないしＢ２０をパックにしたもの）の電圧を検知し、その検知電圧から先に検知した電池パックＰ１の電圧を演算手段４で引算することによって、電池パックＰ２の電圧が算出される。

同様に、電池パックＰ３からＰ８までの電圧検知を対応する開閉スイッチＳ３０，Ｓ４０・・・Ｓ８０（ＳＸ）を順次開閉して６回繰り返すことによって、電池パックＰ１ないしＰ８毎の電圧を検知することができる。なお、最後に、電池パックＰ８の電圧を検知するため、開閉スイッチＳ８０（ＳＸ）を開閉して検知された演算前の電圧は、組電池１０全体の電圧として検知されることになる。また、これらの電圧は、記憶手段３により記憶される。こうして電池パックＰ１ないしＰ８毎の電圧が検知されると、ステップＳ４に移行し、電池パックＰ１ないしＰ８の電圧が正常範囲か否かが判定される。

ここでの判定は、図３に示されるように、電池パックＰ１ないしＰ８毎の電圧が、例えば３０Ｖ＜正常＜４３．５Ｖの範囲か否かにより判定され、電圧が３０Ｖ以下、４３．５Ｖ以上の場合には異常と判定される。なお、図３には記載していないが、異常判定電圧は充放電状況および周囲温度により補正した電圧を用いるようにしてもよい。電池パックＰ１ないしＰ８のいずれかの電圧に異常があって、ＮＯと判定されると、ステップＳ８に移行され、後述の単電池毎の電圧検知が実行される。正常（ＹＥＳ）と判定された場合、ステップＳ５に移行し、電池パックＰ１ないしＰ８毎の電圧から、単電池（単セル）Ｂ１ないしＢ８０毎の平均電圧および電池パックＰ１ないしＰ８の平均電圧がそれぞれ演算手段４により演算され、記憶手段３に記憶される。

ステップＳ５での処理が終わると、ステップＳ６に移行し、電池パックＰ１ないしＰ８毎の電圧がその平均電圧に対して、例えば±１Ｖ以内か否かが判定される。ここで、ＮＯと判定されると、ステップＳ８に移行され、単電池毎の電圧検知が実行される。ＹＥＳと判定されると、ステップＳ７に移行し、カウンタが例えば１０回に達しているか否かが判定され、未到達（ＮＯ）の場合は、ステップＳ２の戻り、カウンタを＋１とした後、カウンタが１０回に到達するまで同様の動作を繰り返す。

一方、カウンタが１０回をカウントするか、もしくはステップＳ４，Ｓ６においてＮＯと判定された場合、ステップＳ８に移行し、単電池（単セル）Ｂ１ないしＢ８０毎の個別の電圧検知が実行される。この電圧検知は、各単電池（単セル）Ｂ１ないしＢ８０に対応した開閉スイッチＳ１ないしＳ８０（ＳＸ）を順次開閉することによって８０回繰り返される。つまり、最初に、開閉スイッチＳ１を開閉して単電池（単セル）Ｂ１の電圧を検知する。次に、開閉スイッチＳ２を開閉して単電池Ｂ２の電圧を検知し、その検知電圧から先に検知した単電池Ｂ１の電圧を演算手段４で引算することによって、単電池Ｂ２の電圧が算出される。以下、この動作を繰り返すことにより、単電池Ｂ１ないしＢ８０毎の電圧および組電池１０全体の電圧が検知されると、その電圧が記憶手段３に記憶される。

各電池Ｂ１ないしＢ８０の電圧検知が完了すると、ステップＳ９に移行し、単電池（単セル）Ｂ１ないしＢ８０の電圧が正常範囲か否かが判定される。この判定は、図４に示されるように、単電池Ｂ１ないしＢ８０毎の電圧が、例えば３Ｖ＜正常＜４．３５Ｖの範囲か否かにより判定され、３Ｖ以下、４．３５Ｖ以上の場合には異常と判定される。なお、図３には記載していないが、異常判定電圧は充放電状況および周囲温度により補正した電圧を用いるようにしてもよい。単電池クＢ１ないしＢ８０のいずれかの電圧に異常があって、ＮＯと判定されると、ステップＳ１０に移行される。ステップＳ１０では、当該単電池に異常があるとの処理を行い、上位コントローラに対して異常の単電池を特定して記憶させ、それを表示した後、当該組電池１０を保護停止する。

ステップＳ９でＹＥＳ（正常範囲）と判定されると、ステップＳ１１に移行し、単電池Ｂ１ないしＢ８０毎の電圧が、ステップＳ５で演算し、記憶された単電池の平均電圧に対して、例えば±０．５Ｖ以内か否かが判定される。ここで、ＮＯと判定されると、ステップＳ１０に移行され、上記と同様の処理がなされる。一方、ＹＥＳと判定されると、ステップＳ１２に移行し、カウンタを０クリアしてステップＳ２の戻り、カウンタを＋１とした後、同様の動作を繰り返す。

このように、本実施形態では、組電池１０を構成する単電池Ｂ１ないしＢ８０毎の電圧検知は、単電池Ｂ１ないしＢ８０を１０個毎にパックにした電池パックＰ１ないしＰ８毎の電圧検知を１０回繰り返した後、１回実施されるようにしている。そして、この間に電池パックＰ１ないしＰ８毎の電圧が、正常範囲内から外れたり、電池パックＰ１ないしＰ８の平均電圧に対して、±１Ｖ以内の範囲を超えたりしていた場合は、単電池Ｂ１ないしＢ８０毎の電圧検知を実行し、単電池Ｂ１ないしＢ８０毎の電圧が、正常範囲内から外れたり、単電池Ｂ１ないしＢ８０の平均電圧に対して、±０．５Ｖ以内の範囲を超えたりしていた場合は、上位コントローラにより異常の単電池を特定した上で組電池１０を保護停止するようにしている。

かくして、本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
組電池１０は、ＤＣ２９７Ｖの電池として、例えば冷凍車に搭載される輸送用冷凍機の駆動電源とされる。この組電池１０は、使用されている間、電池残量や異常の有無を判定するため、出来る限り短い時間間隔で電圧検知が行われるが、この電圧検知時間は、開閉スイッチＳ１ないしＳＸの動作速度だけでなく、ノイズ等の外乱を除去できる或る程度の電圧安定時間等を考慮して適宜設定される。

本実施形態では、ＤＣ２９７Ｖの組電池１０を構成する８０個の単電池Ｂ１ないしＢ８０（ＢＸ）毎の電圧、単電池Ｂ１ないしＢ８０を１０個毎にパックにした電池パックＰ１ないしＰ８毎に電圧および組電池１０全体の電圧を、それぞれ対応するスイッチ回路Ｃ１ないしＣＸ（Ｃ８０）の開閉スイッチＳ１ないしＳＸ（Ｓ８０）のみを順次開閉制御することにより、それぞれ検知することができる。この電圧検知は、通常、電池パックＰ１ないしＰ８毎の電圧検知を１０回繰り返し、１０回目が終了した後、単電池Ｂ１ないしＢ８０（Ｂ８０）毎の電圧検知を１回行うようにしており、それぞれの電圧検知後に毎回、組電池１０全体の電圧を検知するようにしている。

そして、電池パックＰ１ないしＰ８毎の電圧検知時に、その電圧が、図３に示されるように、例えば３０Ｖ＜正常＜４３．５Ｖの正常範囲内から外れたり、電池パックの平均電圧に対して、±１Ｖ以内の範囲を超えたりしていた場合は、単電池Ｂ１ないしＢ８０毎の電圧検知を実施するようにしている。また、この単電池Ｂ１ないしＢ８０毎の電圧検知時および電池パックＰ１ないしＰ８毎の電圧検知を１０回実施後の単電池Ｂ１ないしＢ８０毎の電圧検知時に、その電圧が、図４に示されるように、例えば３Ｖ＜正常＜４．３５Ｖの正常範囲内から外れたり、単電池の平均電圧に対して、±０．５Ｖ以内の範囲を超えたりしていた場合には、上位コントローラにより異常の単電池を特定した上で組電池１０を保護停止するようにしている。

このように、単一の電圧検知装置２と、各単電池Ｂ１ないしＢＸ（Ｂ８０）の数に対応した最少の開閉スイッチＳ１ないしＳＸ（Ｓ８０）を有するスイッチ回路Ｃ１ないしＣＸ（Ｃ８０）とにより、単電池Ｂ１ないしＢＸ（Ｂ８０）毎または電池パックＰ１ないしＰ８毎に対応した開閉スイッチＳ１ないしＳＸ（Ｓ８０）またはＳ１０，Ｓ２０・・・Ｓ８０を順次開閉してそれぞれの電圧を検知し、その検知電圧を演算することによって単電池毎Ｂ１ないしＢＸ（Ｂ８０）または電池パックＰ１ないしＰ８毎もしくは組電池１０全体の電圧のいずれかまたは全てを検知することができる。このため、単電池Ｂ１ないしＢＸ（Ｂ８０）毎または電池パックＰ１ないしＰ８毎もしくは組電池１０全体の電圧を精度よく検知することができるとともに、電圧検知装置２およびスイッチ回路Ｓ１ないしＳＸの数をそれぞれ最少の数として構成を簡素化し、低コストでかつコンパクトで搭載が容易な電池電圧検知装置１を得ることができる。

また、単電池Ｂ１ないしＢＸ毎の電圧または電池パックＰ１ないしＰ８毎の電圧を検知する際、その両端の端子電圧を検知する必要がなく、各単電池Ｂ１ないしＢＸに対応した開閉スイッチＳ１ないしＳＸを順次開閉することにより検知された電圧から他の単電池Ｂ１ないしＢＸまたは電池パックＰ１ないしＰ８の電圧を引算することにより算出することができるため、単電池Ｂ１ないしＢＸまたは電池パックＰ１ないしＰ８を選択する開閉スイッチＳ１ないしＳＸの数を単電池Ｂ１ないしＢＸの数と対応した最少の数とすることができ、電池電圧検知装置１の構成を簡素化し、低コスト化、コンパクト化を図ることができる。

また、複数の単電池Ｂ１ないしＢＸをパックした電池パックＰ１ないしＰ８毎の電圧を検知することにより、比較的短い時間間隔で電池残量や異常の有無を判断するための電圧検知を行うことができ、一方、電池パックＰ１ないしＰ８毎の電圧検知を設定回数実施した後、単電池Ｂ１ないしＢＸ毎の電圧検知を１回実施することによって、単電池Ｂ１ないしＢＸ毎により詳しく電池残量や異常の有無を判断するための電圧検知を行うことができる。つまり、電池残量や異常の有無を判断するための電圧検知は、出来る限り短い時間間隔でかつ細かく実施することが望ましく、この相反する条件を電池パックＰ１ないしＰ８毎の電圧検知と単電池Ｂ１ないしＢＸ毎の電圧検知の双方を実行することによって満たすことができる。

さらに、組電池１０全体の電圧検知を単電池Ｂ１ないしＢＸ毎の電圧検知や電池パックＰ１ないしＰ８毎の電圧検知とは別に独立して行う必要がなく、単電池Ｂ１ないしＢＸ毎の電圧検知や電池パックＰ１ないしＰ８毎の電圧検知の際の最後の単電池ＢＸや電池パックＰ８の電圧検知と同時に検知することができる。つまり、単電池Ｂ１ないしＢＸ毎や電池パックＰ１ないしＰ８毎の電圧検知の際の最後の単電池ＢＸや電池パックＰ８の電圧検知時、対応した開閉スイッチＳＸを開閉したときに検知される演算前の電圧を組電池１０全体の電圧として検知することができる。従って、組電池１０全体の電圧を単電池Ｂ１ないしＢＸ毎の電圧検知時や電池パックＰ１ないしＰ８毎の電圧検知時に同時に検出することができ、別工程で独立して行う必要がなく、組電池１０全体の電圧検知を簡略化することができる。

また、単電池Ｂ１ないしＢＸ毎または電池パックＰ１ないしＰ８毎の電圧を、対応するスイッチ回路Ｃ１ないしＣＸの開閉スイッチＳ１ないしＳＸを順次開閉して検知し、その検知電圧から当該単電池Ｂ１ないしＢＸまたは電池パックＰ１ないしＰ８以外の単電池Ｂ１ないしＢＸまたは電池パックＰ１ないしＰ８の電圧を引算することにより当該単電池Ｂ１ないしＢＸまたは電池パックＰ１ないしＰ８の電圧を検知することができるため、単電池Ｂ１ないしＢＸ毎または電池パックＰ１ないしＰ８毎の電圧を検知するに当り、単電池Ｂ１ないしＢＸ毎または電池パックＰ１ないしＰ８毎に両端の端子電圧を検知する必要がなく、組電池１０全体の電圧を検知する単一の電圧検知装置２と単電池Ｂ１ないしＢＸまたは電池パックＰ１ないしＰ８を選択する各単電池Ｂ１ないしＢＸまたは各電池パックに対応した最少のスイッチ回路Ｃ１ないしＣＸのスイッチング動作とによって、単電池Ｂ１ないしＢＸ毎または電池パックＰ１ないしＰ８毎の電圧と組電池１０全体の電圧とを簡単に精度よく検知することができる。

また、電池パックＰ１ないしＰ８毎の電圧検知が設定回数（１０回）繰り返されている間に、いずれかの電池パックＰ１ないしＰ８の検知電圧が異常と判定された場合、単電池Ｂ１ないしＢＸ毎の電圧検知を実施した後、組電池１０を保護停止するようにしているため、電池パックＰ１ないしＰ８毎の電圧検知時において、電池パックＰ１ないしＰ８の電圧が異常と判定され、組電池１０を保護停止する際、単電池Ｂ１ないしＢＸ毎の電圧検知を実施後に組電池１０を保護停止することにより、どの単電池Ｂ１ないしＢＸに異常があるのかを特定した上で保護停止することができる。従って、電圧異常による保護停止後における組電池１０のメンテナンスを容易化することができる。

さらに、本実施形態によれば、組電池１０の異常有無の判定を、電池パックＰ１ないしＰ８毎および単電池Ｂ１ないしＢＸ毎において、電圧の絶対値による比較と、平均値の比較とを行って判定するようにしているため、組電池１０の電圧の異常有無を、電池パックＰ１ないしＰ８毎および単電池Ｂ１ないしＢＸ毎のそれぞれで検知電圧の絶対値のみの比較からだけでなく、平均値からも比較して判定することができる。従って、組電池１０の異常有無の判定の信頼性を高め、電圧検知装置２の製品品質を向上することができる。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について、図５および図６を用いて説明する。
本実施形態は、上記第１実施形態に対して、単電池Ｂ１’ないしＢＸ’およびＢ１’’ないしＢＸ’’の構成が異なっている。その他の点については、第１実施形態と同様であるので説明は省略する。
本実施形態では、図５に示されるように、各単電池Ｂ１’，Ｂ２’・・・ＢＸ’を、それぞれ複数個の単セル電池を並列に接続した構成とし、これらの単電池Ｂ１’，Ｂ２’・・・ＢＸ’を複数個直列に接続することによって組電池１０を構成している。そして、この単電池Ｂ１’，Ｂ２’・・・ＢＸ’毎に開閉スイッチＳ１，Ｓ２・・・ＳＸを備えたスイッチ回路Ｃ１，Ｃ２・・・ＣＸを設けることにより、各単電池Ｂ１’，Ｂ２’・・・ＢＸ’毎の電圧と、直列に接続された単電池Ｂ１’，Ｂ２’・・・ＢＸ’を複数個毎にパックにした電池パックＰ１’ないしＰＸ’毎の電圧および組電池１０全体の電圧をそれぞれ検知可能としている。

上記のように、複数個の電池を並列接続した構成の単電池Ｂ１’ないしＢＸ’を複数個直列に接続することにより構成された組電池１０についても、第１実施形態と同様、単電池Ｂ１’ないしＢＸ’毎または電池パックＰ１’ないしＰＸ’毎に対応した開閉スイッチＳ１ないしＳＸを順次開閉してそれぞれの電圧を検知し、その検知電圧を演算することによって単電池Ｂ１’ないしＢＸ’毎または電池パックＰ１’ないしＰＸ’毎もしくは組電池１０全体の電圧のいずれかまたは全てを検知することができる。従って、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。なお、本実施形態において、図３，図４に示される電池パック毎または単電池毎の異常判定電圧は、適宜変更してもよい。

更に、上記実施形態の変形例として、図６に示されるように、各単電池Ｂ１’’，Ｂ２’’・・・ＢＸ’’を、複数個の単セル電池を直列に接続したものを複数列並列に接続した構成とし、これらの単電池Ｂ１’’，Ｂ２’’・・・ＢＸ’’を複数個直列に接続することによって組電池１０を構成してもよい。そして、この単電池Ｂ１’’，Ｂ２’’・・・ＢＸ’’毎に開閉スイッチＳ１，Ｓ２・・・ＳＸを備えたスイッチ回路Ｃ１，Ｃ２・・・ＣＸを設けることによって、各単電池Ｂ１’’，Ｂ２’’・・・ＢＸ’’毎の電圧と、それを複数個毎にパックにした電池パックＰ１’ないしＰＸ’毎の電圧および組電池１０全体の電圧をそれぞれ検知可能な構成としてもよく、これによっても、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。但し、この場合は、各単電池Ｂ１’’ないしＢＸ’’単位での電圧検知および異常検知となるため、単セル電池毎の電圧検知および異常検知はできなくなる。また、単電池毎または電池パック毎の異常判定電圧は、当然異なることとなる。

なお、本発明は、上記実施形態にかかる発明に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、適宜変形が可能である。例えば、上記実施形態では、組電池１０を冷凍車に搭載される輸送用冷凍機の駆動電源とする場合の例について説明したが、電気自動車やハイブリッド車、その他の二次電池を電源として搭載している製品における電池電圧検知装置や電池電圧検知方法としても広範に適用できることは云うまでもない。

また、組電池１０の電圧や単電池Ｂ１ないしＢＸあるいは電池パックＰ１ないしＰ８の正常／異常電圧判定の際の電圧値等は、いずれも一例を示しているに過ぎず、これらの値に限定されるものでないことはもちろんである。

１ 電池電圧検知装置
２ 電圧検知装置
３ 記憶手段
４ 演算手段
１０ 組電池
Ｂ１，Ｂ２，・・・ＢＸ 単電池（単セル）
Ｂ１’，Ｂ２’・・・ＢＸ’ 単電池
Ｂ１’’，Ｂ２’’・・・ＢＸ’’ 単電池
Ｐ１，Ｐ１’，Ｐ１’’・・・ＰＸ，ＰＸ’，ＰＸ’’ 電池パック
Ｃ１，Ｃ２・・・ＣＸ スイッチ回路
Ｓ１，Ｓ２・・・ＳＸ 開閉スイッチ

Claims (9)

1. 二次電池からなる単電池もしくは該二次電池が複数個並列に接続された単電池が複数個直列に接続されている組電池の電圧を検知する電池電圧検知装置において、
   前記組電池全体の電圧を検知する電圧検知装置を備え、該電圧検知装置に前記単電池毎に対応した開閉スイッチを有するスイッチ回路が接続され、前記開閉スイッチの開閉制御により前記単電池毎の電圧、複数の単電池をパックした電池パック毎の電圧または前記組電池全体の電圧のいずれかまたは全てが検知可能とされており、
   前記単電池毎、前記電池パック毎、前記組電池全体の電圧検知時、前記電池パック毎および前記組電池全体の電圧検知を行った後、前記単電池毎の電圧検知を行う構成とされていることを特徴とする電池電圧検知装置。
2. 前記単電池毎の電圧または前記電池パック毎の電圧は、前記単電池または前記電池パックに対応した前記開閉スイッチを順次開閉し、検知された電圧から当該単電池または電池パック以外の単電池または電池パックの電圧を演算手段により引算することによって算出されることを特徴とする請求項１に記載の電池電圧検知装置。
3. 前記単電池毎の電圧検知は、前記電池パック毎の電圧検知が設定回数繰り返し実施された後、少なくとも１回実施されることを特徴とする請求項１または２に記載の電池電圧検知装置。
4. 前記組電池全体の電圧検知は、前記単電池毎の電圧検知または前記電池パック毎の電圧検知の都度、その最後の単電池または電池パックの電圧検知時に同時に行われることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の電池電圧検知装置。
5. 二次電池からなる単電池もしくは該二次電池が複数個並列に接続された単電池が複数個直列に接続されている組電池の電圧を検知する電池電圧検知方法において、
   前記組電池全体の電圧を検知する電圧検知装置に接続されたスイッチ回路の前記単電池毎に対応する開閉スイッチを前記単電池毎および前記単電池をパックした電池パック毎に順次開閉し、それぞれ検知された電圧から当該単電池以外の単電池の電圧および当該電池パック以外の電池パックの電圧を引算して当該単電池の電圧および当該電池パックの電圧を個別に検知することを特徴とする電池電圧検出方法。
6. 前記電池パック毎の電圧検知を設定回数繰り返し実施した後、前記単電池毎の電圧検知を少なくとも１回実施することを特徴とする請求項５に記載の電池電圧検知方法。
7. 前記電池パック毎の電圧検知が設定回数繰り返されている間に、いずれかの前記電池パックの検知電圧が異常と判定された場合、前記単電池毎の電圧検知を実施した後、前記組電池を保護停止することを特徴とする請求項６に記載の電池電圧検知方法。
8. 前記組電池の異常有無の判定は、前記電池パック毎および前記単電池毎において、電圧の絶対値による比較と、平均値の比較とを行って判定することを特徴とする請求項６または７に記載の電池電圧検知方法。
9. 前記単電池毎の電圧検知または前記電池パック毎の電圧検知の都度、その最後の単電池または電池パックの電圧検知時に、それぞれ前記組電池全体の電圧を同時に検知することを特徴とする請求項５ないし８のいずれかに記載の電池電圧検知方法。

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