JP5978143B2 - Battery system - Google Patents

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Description

本発明は、蓄電池システムに関する。   The present invention relates to a storage battery system.

蓄電池システムは、リチウムイオン電池等の再充電が可能な蓄電池（二次電池）と、蓄電池の充放電を制御する制御装置とを備えており、制御装置の制御の下で、蓄電池に蓄えられた電力の取り出し及び蓄電池への電力の蓄え（充放電）を行うシステムである。このような蓄電池システムは、例えば電気自動車（ＥＶ：Electric Vehicle）やハイブリッド自動車（ＨＶ：Hybrid Vehicle）に搭載される電源として用いられている。   The storage battery system includes a rechargeable storage battery (secondary battery) such as a lithium ion battery and a control device that controls charging / discharging of the storage battery, and is stored in the storage battery under the control of the control device. This is a system for taking out electric power and storing (charging / discharging) electric power in a storage battery. Such a storage battery system is used as a power source mounted on, for example, an electric vehicle (EV) or a hybrid vehicle (HV).

蓄電池システムに設けられる蓄電池の多くは、複数の電池セル（単位電池）を直列接続してなる電池モジュールを、必要とされる電圧が得られる分だけ直列接続した構成である。このような蓄電池を備える蓄電池システムは、蓄電池を構成する電池モジュール毎に電圧監視回路を備えており、制御装置が、各電圧監視回路の監視情報（監視データ）を参照しつつ蓄電池に蓄えられた電力の取り出し及び蓄電池への電力の蓄えの制御（充放電制御）を行う。   Many of the storage batteries provided in the storage battery system have a configuration in which a battery module formed by connecting a plurality of battery cells (unit batteries) in series is connected in series as much as a required voltage is obtained. A storage battery system including such a storage battery includes a voltage monitoring circuit for each battery module constituting the storage battery, and the control device stores the storage battery while referring to monitoring information (monitoring data) of each voltage monitoring circuit. Control of taking out electric power and storing electric power in the storage battery (charge / discharge control) is performed.

以下の特許文献１には、このような蓄電池システムの従来例が開示されている。具体的に、以下の特許文献１には、各電池モジュールに対応して設けられて、対応する電池モジュールを構成する電池セルを制御する複数の下位コントローラ（セルコントローラ）と、これらを制御する上位コントローラ（バッテリコントローラ）とが数珠繋ぎ（デイジーチェーン）のシリアル通信で接続された蓄電池システムが開示されている。   Patent Document 1 below discloses a conventional example of such a storage battery system. Specifically, in Patent Document 1 below, a plurality of lower controllers (cell controllers) that are provided corresponding to each battery module and control the battery cells that constitute the corresponding battery module, and an upper host that controls them. There is disclosed a storage battery system in which a controller (battery controller) is connected by daisy chain serial communication.

特開２００８−２２００７４号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2008-220074

ところで、上述した特許文献１の蓄電池システムに設けられる下位コントローラは、対応する電池モジュールからの給電を受けて動作して電池セルの制御及びシリアル通信を行っている。このため、蓄電池に異常が発生した場合には、電池モジュールから下位コントローラへの給電停止等によって、上位コントローラと下位コントローラとの間のシリアル通信に障害が発生する。尚、蓄電池の異常は、例えば蓄電池内に設けられたブレーカー、ヒューズ、ＣＩＤ（Current Interrupt Device：過電流遮断装置）、電源ライン等の蓄電池の電流経路が遮断（開放）されることによって発生する。   By the way, the low-order controller provided in the storage battery system of Patent Document 1 described above operates by receiving power supply from the corresponding battery module to perform control of the battery cells and serial communication. For this reason, when an abnormality occurs in the storage battery, a failure occurs in serial communication between the upper controller and the lower controller due to, for example, the stop of power supply from the battery module to the lower controller. An abnormality of the storage battery occurs, for example, when a current path of the storage battery such as a breaker, a fuse, a CID (Current Interrupt Device), a power supply line, or the like provided in the storage battery is cut off (opened).

また、電池モジュールから下位コントローラへの給電は正常に行われているものの、下位コントローラそのものに異常が発生した場合には、異常が発生した下位コントローラは動作が停止する（或いは、正常に動作しなくなる）。このため、上述した蓄電池に異常が発生した場合と同様に、上位コントローラと下位コントローラとの間のシリアル通信に障害が発生する。   In addition, although the power supply from the battery module to the lower controller is normally performed, if an abnormality occurs in the lower controller itself, the operation of the lower controller in which the abnormality occurs stops (or does not operate normally). ). For this reason, a failure occurs in the serial communication between the upper controller and the lower controller, as in the case where an abnormality occurs in the storage battery described above.

このように、上位コントローラと下位コントローラとの間のシリアル通信に障害が発生する主な原因としては、蓄電池の異常によるものと、下位コントローラの異常によるものとが挙げられる。しかしながら、従来の蓄電池システムでは、下位コントローラとの間のシリアル通信に障害が発生した場合に、上位コントローラは、障害の原因が何れの原因であるのかを判別することができないという問題がある。   As described above, the main causes of the failure in the serial communication between the upper controller and the lower controller are due to an abnormality of the storage battery and an abnormality of the lower controller. However, in the conventional storage battery system, when a failure occurs in the serial communication with the lower controller, there is a problem that the upper controller cannot determine the cause of the failure.

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、通信障害が発生した場合に、その障害の原因を容易に判別することが可能な蓄電池システムを提供することを目的とする。   This invention is made | formed in view of the said situation, and when a communication failure generate | occur | produces, it aims at providing the storage battery system which can determine the cause of the failure easily.

上記課題を解決するために、本発明の蓄電池システムは、電池セルを直列接続してなる複数の電池モジュールと該電池モジュール間に設けられた遮断部とを有する蓄電池と、前記電池モジュールに対応して設けられて前記電池モジュールの電圧を監視する複数の電圧監視回路と、該電圧監視回路と環状に接続されて該電圧監視回路と通信を行って得られる監視情報に基づいて前記蓄電池の充放電を制御する制御装置とを備える蓄電池システムにおいて、前記制御装置は、前記電圧監視回路との間の通信障害が発生した場合に、前記蓄電池に流れる電流に応じた電圧閾値を算出し、該電圧閾値と前記通信障害が発生する前に前記遮断部の両端間に発生していた端子間電圧とを比較して前記通信障害の異常箇所を判定する判定手段を備えることを特徴としている。
また、本発明の蓄電池システムは、前記判定手段が、前記制御装置が前記蓄電池に対する充電制御を行っている場合には、前記電圧閾値が前記端子間電圧よりも大であるときに前記蓄電池が前記異常箇所であると判定し、前記制御装置が前記蓄電池に対する放電制御を行っている場合には、前記電圧閾値が前記端子間電圧よりも小であるときに前記蓄電池が前記異常箇所であると判定することを特徴としている。
また、本発明の蓄電池システムは、前記判定手段が、前記制御装置が前記蓄電池に対する充電制御を行っている場合には、前記電圧閾値が前記端子間電圧以下であるときに前記電圧監視回路が前記異常箇所であると判定し、前記制御装置が前記蓄電池に対する放電制御を行っている場合には、前記電圧閾値が前記端子間電圧以上であるときに前記電圧監視回路が前記異常箇所であると判定することを特徴としている。
また、本発明の蓄電池システムは、前記判定手段が、予め求められている前記遮断部の抵抗を含む前記蓄電池の配線抵抗に対し、前記蓄電池に流れる電流を乗算することによって前記電圧閾値を算出することを特徴としている。
また、本発明の蓄電池システムは、前記遮断部の両端間に発生する端子間電圧を検出して前記制御装置に出力する電圧検出回路を備えることを特徴としている。
或いは、本発明の蓄電池システムは、前記制御装置が、前記電圧監視回路の監視情報と前記蓄電池の出力電圧の測定情報とを用いて演算により前記前記遮断部の両端間に発生する端子間電圧を求めることを特徴としている。 In order to solve the above problems, a storage battery system of the present invention corresponds to a storage battery having a plurality of battery modules in which battery cells are connected in series and a blocking portion provided between the battery modules, and the battery module. A plurality of voltage monitoring circuits provided to monitor the voltage of the battery module, and charging / discharging of the storage battery based on monitoring information obtained by communicating with the voltage monitoring circuit connected in a ring with the voltage monitoring circuit In the storage battery system including the control device for controlling the battery, the control device calculates a voltage threshold corresponding to the current flowing through the storage battery when a communication failure occurs with the voltage monitoring circuit, and the voltage threshold And determining means for comparing the inter-terminal voltage generated between both ends of the interrupting unit before the communication failure occurs to determine an abnormal location of the communication failure. It is a symptom.
Further, in the storage battery system of the present invention, when the determination unit is performing charging control for the storage battery, the storage battery has the voltage threshold when the voltage threshold is larger than the inter-terminal voltage. When it is determined that there is an abnormal location and the control device is performing discharge control on the storage battery, it is determined that the storage battery is the abnormal location when the voltage threshold is smaller than the voltage between the terminals. It is characterized by doing.
Further, in the storage battery system of the present invention, when the control unit is performing charge control for the storage battery, the voltage monitoring circuit is configured so that the voltage threshold circuit is less than or equal to the voltage between the terminals. When it is determined that there is an abnormal location and the control device is performing discharge control on the storage battery, it is determined that the voltage monitoring circuit is the abnormal location when the voltage threshold is equal to or higher than the voltage across the terminals. It is characterized by doing.
Further, in the storage battery system of the present invention, the determination means calculates the voltage threshold value by multiplying the wiring resistance of the storage battery including the resistance of the interrupting unit obtained in advance by a current flowing through the storage battery. It is characterized by that.
Further, the storage battery system of the present invention includes a voltage detection circuit that detects a voltage between terminals generated between both ends of the blocking unit and outputs the detected voltage to the control device.
Alternatively, in the storage battery system of the present invention, the control device generates a voltage between terminals generated between both ends of the shut-off unit by calculation using the monitoring information of the voltage monitoring circuit and the measurement information of the output voltage of the storage battery. It is characterized by seeking.

本発明によれば、電圧監視回路との間の通信障害が発生した場合に、制御装置に設けられた判定手段が、蓄電池に流れる電流に応じた電圧閾値を算出し、その電圧閾値と通信障害が発生する前に遮断部の両端間に発生していた端子間電圧とを比較して通信障害の異常箇所を判定するようにしているため、通信障害の原因を容易に判別することができるという効果がある。   According to the present invention, when a communication failure with the voltage monitoring circuit occurs, the determination means provided in the control device calculates a voltage threshold corresponding to the current flowing through the storage battery, and the voltage threshold and the communication failure It is possible to easily determine the cause of communication failure by comparing the voltage between the terminals that occurred between both ends of the interrupting part before the occurrence of the failure and determining the abnormal location of the communication failure effective.

本発明の一実施形態による蓄電池システムの要部構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the principal part structure of the storage battery system by one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態による蓄電池システムの通信障害発生時の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation | movement at the time of the communication failure generation | occurrence | production of the storage battery system by one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態による蓄電池システムの動作を説明するためのタイミングチャートである。It is a timing chart for demonstrating operation | movement of the storage battery system by one Embodiment of this invention.

以下、図面を参照して本発明の一実施形態による蓄電池システムについて詳細に説明する。尚、以下では、理解を容易にするために、電気自動車（ＥＶ）やハイブリッド自動車（ＨＶ）等の自動車に搭載される蓄電池システムを例に挙げて説明する。   Hereinafter, a storage battery system according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Hereinafter, in order to facilitate understanding, a storage battery system mounted on an automobile such as an electric vehicle (EV) or a hybrid vehicle (HV) will be described as an example.

図１は、本発明の一実施形態による蓄電池システムの要部構成を示すブロック図である。図１に示す通り、本実施形態の蓄電池システム１は、蓄電池１０、電圧監視回路２０ａ〜２０ｄ、電圧検出回路２１、絶縁素子３０ａ〜３０ｃ、及びバッテリ制御装置４０（制御装置）を備える。この蓄電池システム１は、コンタクタＣ１，Ｃ２を介してインバータＩＮＶに接続され、蓄電池１０に蓄えられた電力を放電させてインバータＩＮＶに供給するとともに、インバータＩＮＶからの回生電力を用いて蓄電池１０を充電する。   FIG. 1 is a block diagram showing a main configuration of a storage battery system according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the storage battery system 1 of this embodiment includes a storage battery 10, voltage monitoring circuits 20a to 20d, a voltage detection circuit 21, insulating elements 30a to 30c, and a battery control device 40 (control device). The storage battery system 1 is connected to the inverter INV via the contactors C1 and C2, discharges the electric power stored in the storage battery 10 and supplies it to the inverter INV, and charges the storage battery 10 using regenerative power from the inverter INV. To do.

ここで、コンタクタＣ１，Ｃ２は、機械式スイッチの一種であり、蓄電池１０とインバータＩＮＶとの間を開状態又は閉状態にする。尚、コンタクタＣ１は、蓄電池１０及びインバータＩＮＶの正極端子間に設けられ、コンタクタＣ２は、蓄電池１０及びインバータＩＮＶの負極端子間に設けられる。インバータＩＮＶは、蓄電池システム１から供給される電力によりモータＭを駆動して自動車を走行させるための動力を発生させる。また、インバータＩＮＶは、自動車の減速時にはモータＭを発電機として機能させてモータＭで発電される電力を回生電力として蓄電池システム１に供給する。   Here, the contactors C1 and C2 are a kind of mechanical switch, and the space between the storage battery 10 and the inverter INV is opened or closed. The contactor C1 is provided between the positive terminal of the storage battery 10 and the inverter INV, and the contactor C2 is provided between the negative terminal of the storage battery 10 and the inverter INV. The inverter INV generates power for driving the motor M by driving the motor M with electric power supplied from the storage battery system 1. Further, the inverter INV supplies the electric power generated by the motor M to the storage battery system 1 as regenerative electric power by causing the motor M to function as a generator during deceleration of the automobile.

蓄電池１０は、直列接続された電池モジュール１１ａ〜１１ｄ、ブレーカー１２（遮断部）、及びヒューズ１３（遮断部）を備えており、バッテリ制御装置４０の制御の下で、蓄えている電力の放電及び供給される電力の充電を行う。電池モジュール１１ａ〜１１ｄは、予め規定された複数の電池セルＣを直列接続してなるモジュールである。ここで、電池セルＣは、電池モジュール１１ａ〜１１ｄに設けられる単位電池であり、例えばリチウムイオン電池等の再充電が可能な蓄電池（二次電池）である。尚、図１においては、説明を簡単にするために４つの電池モジュール１１ａ〜１１ｄを備える蓄電池１０を図示しているが、蓄電池１０に設けられる電池モジュールの数は任意である。   The storage battery 10 includes battery modules 11 a to 11 d connected in series, a breaker 12 (breaking unit), and a fuse 13 (breaking unit). Under the control of the battery control device 40, the stored power discharge and Charge the supplied power. The battery modules 11a to 11d are modules formed by connecting a plurality of battery cells C defined in advance in series. Here, the battery cell C is a unit battery provided in the battery modules 11a to 11d, and is a rechargeable storage battery (secondary battery) such as a lithium ion battery. In FIG. 1, the storage battery 10 including four battery modules 11 a to 11 d is illustrated for simplicity of explanation, but the number of battery modules provided in the storage battery 10 is arbitrary.

ブレーカー１２及びヒューズ１３は、電池モジュール１１ｂと電池モジュール１１ｃとの間に直列接続されており、蓄電池１０の電流経路を遮断（開放）するために設けられる。例えば、ブレーカー１２は、作業者が蓄電池１０の電流経路を手動で遮断するために設けられる。また、ヒューズ１３は、蓄電池１０に過電流が流れた場合に、蓄電池１０の電流経路を自動的に遮断するために用いられる。尚、ブレーカー１２及びヒューズ１３が設けられる位置は、電池モジュール１１ｂ，１１ｃ間である必要は必ずしも無く、例えば電池モジュール１１ａ，１１ｂ間であっても良く、電池モジュール１１ｃ，１１ｄ間であっても良い。   The breaker 12 and the fuse 13 are connected in series between the battery module 11b and the battery module 11c, and are provided to cut off (open) the current path of the storage battery 10. For example, the breaker 12 is provided for an operator to manually cut off the current path of the storage battery 10. The fuse 13 is used to automatically cut off the current path of the storage battery 10 when an overcurrent flows through the storage battery 10. The position where the breaker 12 and the fuse 13 are provided is not necessarily between the battery modules 11b and 11c, and may be, for example, between the battery modules 11a and 11b, or between the battery modules 11c and 11d. .

電圧監視回路２０ａ〜２０ｄは、蓄電池１０の電池モジュール１１ａ〜１１ｄに対応して設けられており、対応する電池モジュールの電圧（対応する電池モジュール全体の電圧）、及び対応する電池モジュールに設けられる各電池セルＣの電圧を監視する。これら電圧監視回路２０ａ〜２０ｄは、対応する電池モジュール１１ａ〜１１ｄからの給電を受けてそれぞれ動作する。   The voltage monitoring circuits 20a to 20d are provided corresponding to the battery modules 11a to 11d of the storage battery 10, and the voltage of the corresponding battery module (the voltage of the entire corresponding battery module) and each of the corresponding battery modules are provided. The voltage of the battery cell C is monitored. These voltage monitoring circuits 20a to 20d operate by receiving power from the corresponding battery modules 11a to 11d.

また、電圧監視回路２０ａ〜２０ｄは、互いに縦続接続（デイジーチェーン接続）されて絶縁素子３０ａ，３０ｂを介してバッテリ制御装置４０に接続されており、バッテリ制御装置４０と通信を行って電池モジュール及び各電池セルＣの監視情報（監視データ）をバッテリ制御装置４０に送信する。尚、図１においては、説明を簡単にするために４つの電圧監視回路２０ａ〜２０ｄを図示しているが、電圧監視回路の数は蓄電池１０の電池モジュールと同数設けられる。   The voltage monitoring circuits 20a to 20d are connected in cascade (daisy chain connection) to each other and connected to the battery control device 40 via the insulating elements 30a and 30b, and communicate with the battery control device 40 to perform the battery module and The monitoring information (monitoring data) of each battery cell C is transmitted to the battery control device 40. In FIG. 1, four voltage monitoring circuits 20 a to 20 d are illustrated for simplicity of explanation, but the same number of voltage monitoring circuits as the battery modules of the storage battery 10 are provided.

電圧検出回路２１は、ブレーカー１２の一端部（電池モジュール１１ｂに接続される端部）とヒューズ１３の一端部（電池モジュール１１ｃに接続される端部）とに接続されており、これらの端部の間に発生する電圧Ｖｉ（端子間電圧）を検出する。この電圧検出回路２１は、絶縁素子３０ｃを介してバッテリ制御装置４０に接続されており、上記電圧Ｖｉの検出情報（検出データ）をバッテリ制御装置４０に出力する。   The voltage detection circuit 21 is connected to one end of the breaker 12 (end connected to the battery module 11b) and one end of the fuse 13 (end connected to the battery module 11c). The voltage Vi (voltage between terminals) generated during the period is detected. The voltage detection circuit 21 is connected to the battery control device 40 via the insulating element 30c, and outputs detection information (detection data) of the voltage Vi to the battery control device 40.

絶縁素子３０ａ，３０ｂは、デイジーチェーン接続された電圧監視回路２０ａ〜２０ｄとバッテリ制御装置４０との間を電気的に絶縁するための素子であり、例えばフォトカプラによって実現される。尚、絶縁素子３０ａは、バッテリ制御装置４０と電圧監視回路２０ａとの間に設けられ、絶縁素子３０ｂは、バッテリ制御装置４０と電圧監視回路２０ｄとの間に設けられる。絶縁素子３０ｃは、電圧検出回路２１とバッテリ制御装置４０との間を電気的に絶縁するための素子であり、例えばフォトカプラによって実現される。   The insulating elements 30a and 30b are elements for electrically insulating the daisy chain-connected voltage monitoring circuits 20a to 20d and the battery control device 40, and are realized by, for example, photocouplers. The insulating element 30a is provided between the battery control device 40 and the voltage monitoring circuit 20a, and the insulating element 30b is provided between the battery control device 40 and the voltage monitoring circuit 20d. The insulating element 30c is an element for electrically insulating the voltage detection circuit 21 and the battery control device 40, and is realized by, for example, a photocoupler.

バッテリ制御装置４０は、電圧監視回路２０ａ〜２０ｄの監視情報に基づいて、蓄電池１０の充放電を制御する。具体的に、バッテリ制御装置４０は、電圧監視回路２０ａ〜２０ｄの監視情報から蓄電池１０の残容量（ＳＯＣ：State Of Charge）を求め、求めた残容量が予め規定された許容範囲内である場合には、自動車の走行状態に応じて蓄電池１０の充放電を制御する。例えば、モータＭを駆動して自動車を走行させるための動力を発生させる場合には、蓄電池１０に蓄えられた電力を放電させる制御を行い、自動車を減速させる場合には、インバータＩＮＶから供給される回生電力によって蓄電池１０を充電する制御を行う。   The battery control device 40 controls charging / discharging of the storage battery 10 based on the monitoring information of the voltage monitoring circuits 20a to 20d. Specifically, the battery control device 40 obtains the remaining capacity (SOC: State Of Charge) of the storage battery 10 from the monitoring information of the voltage monitoring circuits 20a to 20d, and the obtained remaining capacity is within a predetermined allowable range. The charging / discharging of the storage battery 10 is controlled according to the running state of the automobile. For example, when driving the motor M to generate power for running the vehicle, control is performed to discharge the electric power stored in the storage battery 10, and when the vehicle is decelerated, the power is supplied from the inverter INV. Control which charges storage battery 10 with regenerative electric power is performed.

また、バッテリ制御装置４０は、電圧監視回路２０ａ〜２０ｄとの間の通信障害が発生した場合に、その通信障害の原因である箇所（異常箇所）を判定する異常箇所判定部４０ａ（判定手段）を備える。尚、この異常箇所判定部４０ａは、ハードウェア回路として実現されていても良く、異常箇所判定部４０ａを実現するソフトウェアがコンピュータに読み込まれることにより、ソフトウェアとハードウェア資源とが協働することによって実現されるものであっても良い。   In addition, when a communication failure occurs between the voltage monitoring circuits 20a to 20d, the battery control device 40 determines the location (abnormal location) that is the cause of the communication failure as an abnormal location determination unit 40a (determination means). Is provided. The abnormal point determination unit 40a may be realized as a hardware circuit. When software that realizes the abnormal point determination unit 40a is read into a computer, the software and hardware resources cooperate with each other. It may be realized.

異常箇所判定部４０ａは、電圧監視回路２０ａ〜２０ｄとの間の通信障害が発生した場合に、バッテリ制御装置４０に設けられた電流測定部（図示省略）で測定される蓄電池１０に流れる電流Ｉｏに応じた電圧閾値Ｖｔを算出する。この電圧閾値Ｖｔは、ブレーカー１２及びヒューズ１３の抵抗を含む蓄電池１０の配線抵抗で発生しているであろうと推定される電圧である。そして、異常箇所判定部４０ａは、算出した電圧閾値Ｖｔと通信障害が発生する前（直前）に電圧検出回路２１から得られた電圧Ｖｉ（ブレーカー１２及びヒューズ１３の端部の間に発生する電圧）とを比較して異常箇所を判定する。   The abnormality location determination unit 40a is configured to have a current Io flowing through the storage battery 10 measured by a current measurement unit (not shown) provided in the battery control device 40 when a communication failure occurs between the voltage monitoring circuits 20a to 20d. A voltage threshold value Vt corresponding to is calculated. This voltage threshold value Vt is a voltage estimated to be generated by the wiring resistance of the storage battery 10 including the resistance of the breaker 12 and the fuse 13. Then, the abnormal point determination unit 40a and the calculated voltage threshold Vt and the voltage Vi (the voltage generated between the breaker 12 and the end of the fuse 13) obtained from the voltage detection circuit 21 before the communication failure occurs (immediately before). ) To determine the abnormal part.

具体的に、バッテリ制御装置４０が蓄電池１０に対する充電制御を行っている場合には、異常箇所判定部４０ａは、電圧閾値Ｖｔが電圧Ｖｉよりも大であるときに蓄電池１０が異常箇所であると判定する。これは、通信障害の原因が蓄電池１０の異常（例えば、電池セルＣの各々に設けられた不図示の過電流遮断装置による電流経路の遮断）によって蓄電池１０に流れ込む電流が増大し、電圧閾値Ｖｔが、異常が発生する前の電圧Ｖｉよりも上昇するからである。   Specifically, when the battery control device 40 performs charge control on the storage battery 10, the abnormal location determination unit 40 a determines that the storage battery 10 is an abnormal location when the voltage threshold Vt is greater than the voltage Vi. judge. This is because the current that flows into the storage battery 10 increases due to an abnormality of the storage battery 10 (for example, interruption of a current path by an unillustrated overcurrent interrupting device provided in each of the battery cells C) as a cause of the communication failure, and the voltage threshold Vt This is because the voltage Vi rises before the abnormality occurs.

これに対し、異常箇所判定部４０ａは、電圧閾値Ｖｔが電圧Ｖｉ以下であるときに電圧監視回路２０ａ〜２０ｄが異常であると判定する。これは、通信障害の原因が電圧監視回路２０ａ〜２０ｄの異常によるものである場合には、蓄電池１０の配線抵抗で発生しているであろうと推定される電圧閾値Ｖｔは、異常が発生する前の電圧Ｖｉと同程度の電圧になると考えられるからである。   On the other hand, the abnormal point determination unit 40a determines that the voltage monitoring circuits 20a to 20d are abnormal when the voltage threshold Vt is equal to or lower than the voltage Vi. This is because when the cause of the communication failure is due to an abnormality in the voltage monitoring circuits 20a to 20d, the voltage threshold Vt that is estimated to have occurred in the wiring resistance of the storage battery 10 is the value before the abnormality occurs. This is because the voltage Vi is considered to be approximately equal to the voltage Vi.

他方、バッテリ制御装置４０が蓄電池１０に対する放電制御を行っている場合には、異常箇所判定部４０ａは、電圧閾値Ｖｔが電圧Ｖｉよりも小であるときに蓄電池１０が異常箇所であると判定する。これは、通信障害の原因が蓄電池１０の異常（例えば、ブレーカー１２やヒューズ１３の遮断）である場合には、蓄電池１０から流れ出す電流が大幅に減少し、電圧閾値Ｖｔが、異常が発生する前の電圧Ｖｉよりも大幅に低下するからである。   On the other hand, when the battery control apparatus 40 is performing discharge control with respect to the storage battery 10, the abnormal location determination part 40a determines with the storage battery 10 being an abnormal location when the voltage threshold value Vt is smaller than the voltage Vi. . This is because when the cause of the communication failure is an abnormality of the storage battery 10 (for example, the breaker 12 or the fuse 13 is cut off), the current flowing out of the storage battery 10 is greatly reduced, and the voltage threshold Vt is increased before the abnormality occurs. This is because it is significantly lower than the voltage Vi.

これに対し、異常箇所判定部４０ａは、電圧閾値Ｖｔが電圧Ｖｉ以上であるときに電圧監視回路２０ａ〜２０ｄが異常であると判定する。これは、通信障害の原因が電圧監視回路２０ａ〜２０ｄの異常によるものである場合には、蓄電池１０の配線抵抗で発生しているであろうと推定される電圧閾値Ｖｔは、異常が発生する前の電圧Ｖｉと同程度の電圧になると考えられるからである。   On the other hand, the abnormal point determination unit 40a determines that the voltage monitoring circuits 20a to 20d are abnormal when the voltage threshold Vt is equal to or higher than the voltage Vi. This is because when the cause of the communication failure is due to an abnormality in the voltage monitoring circuits 20a to 20d, the voltage threshold Vt that is estimated to have occurred in the wiring resistance of the storage battery 10 is the value before the abnormality occurs. This is because the voltage Vi is considered to be approximately equal to the voltage Vi.

ここで、ブレーカー１２及びヒューズ１３の抵抗を含む蓄電池１０の配線抵抗の抵抗値は予め求められていて異常箇所判定部４０ａに格納されている。この蓄電池の配線抵抗をＲとし、ノイズの影響を考慮した電圧変動量をΔＶとすると、異常箇所判定部４０ａは、以下の（１）式を用いて電圧閾値Ｖｔを算出する。
Ｖｔ＝Ｒ・Ｉｏ＋ΔＶ …（１）
つまり、異常箇所判定部４０ａは、予め求められている蓄電池１０の配線抵抗の抵抗値Ｒと蓄電池１０に流れる電流Ｉｏとを乗じて得られる値に対し、ノイズの影響を考慮した電圧変動量ΔＶを加算することによって電圧閾値Ｖｔを算出する。 Here, the resistance value of the wiring resistance of the storage battery 10 including the resistance of the breaker 12 and the fuse 13 is obtained in advance and stored in the abnormal point determination unit 40a. Assuming that the wiring resistance of the storage battery is R and the voltage fluctuation amount considering the influence of noise is ΔV, the abnormal point determination unit 40a calculates the voltage threshold Vt using the following equation (1).
Vt = R · Io + ΔV (1)
In other words, the abnormal point determination unit 40a determines the voltage fluctuation amount ΔV in consideration of the influence of noise on the value obtained by multiplying the resistance value R of the wiring resistance of the storage battery 10 obtained in advance and the current Io flowing through the storage battery 10. Is added to calculate the voltage threshold Vt.

次に、上記構成における蓄電池システム１の動作について説明する。図２は、本発明の一実施形態による蓄電池システムの通信障害発生時の動作を示すフローチャートである。また、図３は、本発明の一実施形態による蓄電池システムの動作を説明するためのタイミングチャートである。以下では、電圧監視回路２０ａ〜２０ｄとバッテリ制御装置４０との間の通信障害が発生していない場合の動作を簡単に説明した後で、通信障害が発生した場合の動作について説明する。   Next, operation | movement of the storage battery system 1 in the said structure is demonstrated. FIG. 2 is a flowchart showing an operation when a communication failure occurs in the storage battery system according to the embodiment of the present invention. FIG. 3 is a timing chart for explaining the operation of the storage battery system according to the embodiment of the present invention. Hereinafter, after briefly explaining the operation when the communication failure between the voltage monitoring circuits 20a to 20d and the battery control device 40 does not occur, the operation when the communication failure occurs will be described.

まず、通信障害が発生していない場合には、電圧監視回路２０ａ〜２０ｄとバッテリ制御装置４０との間、及び電圧検出回路２１とバッテリ制御装置４０との間で定期的に通信が行われており、電圧監視回路２０ａ〜２０ｄの監視情報及びバッテリ検出回路２１の検出情報がバッテリ制御装置４０で定期的に取得されている（図３中の「電圧Ｖａ〜Ｖｄ，Ｖｉ」参照）。尚、バッテリ制御装置４０では、電圧監視回路２０ａ〜２０ｄの監視情報及び電流検出回路２１の検出情報とは別に、内部に設けられた不図示の電流測定部によって、蓄電池１０に流れる電流が定期的に取得されている（図３中の「電流Ｉｏ」参照）。   First, when no communication failure occurs, communication is periodically performed between the voltage monitoring circuits 20a to 20d and the battery control device 40, and between the voltage detection circuit 21 and the battery control device 40. Therefore, the monitoring information of the voltage monitoring circuits 20a to 20d and the detection information of the battery detection circuit 21 are periodically acquired by the battery control device 40 (see “Voltage Va to Vd, Vi” in FIG. 3). In the battery control device 40, the current flowing through the storage battery 10 is periodically transmitted by a current measuring unit (not shown) provided inside, separately from the monitoring information of the voltage monitoring circuits 20a to 20d and the detection information of the current detection circuit 21. (Refer to “Current Io” in FIG. 3).

電圧監視回路２０ａ〜２０ｄの監視情報を取得すると、バッテリ制御装置４０は、蓄電池１０の残容量を求め、求めた残容量が予め規定された許容範囲内である場合には自動車の走行状態に応じて蓄電池１０の充放電を制御する。例えば、モータＭを駆動して自動車を走行させるための動力を発生させる場合には、蓄電池１０に蓄えられた電力を放電させる制御を行い、自動車を減速させる場合には、インバータＩＮＶから供給される回生電力によって蓄電池１０を充電する制御を行う。通信障害が発生していない場合には、以上の動作が繰り返し行われる。   When the monitoring information of the voltage monitoring circuits 20a to 20d is acquired, the battery control device 40 obtains the remaining capacity of the storage battery 10, and if the obtained remaining capacity is within a predetermined allowable range, the battery control apparatus 40 responds to the driving state of the vehicle. The charge / discharge of the storage battery 10 is controlled. For example, when driving the motor M to generate power for running the vehicle, control is performed to discharge the electric power stored in the storage battery 10, and when the vehicle is decelerated, the power is supplied from the inverter INV. Control which charges storage battery 10 with regenerative electric power is performed. If no communication failure has occurred, the above operation is repeated.

次に、通信障害が発生した場合には、図３に示す通り、バッテリ制御装置４０内において、通信エラーが発生した旨を示すフラグである通信エラーフラグが「Ｌ（ロー）」レベルから「Ｈ（ハイ）」レベルに変化する（時刻ｔ２）。すると、バッテリ制御装置４０に設けられた異常箇所判定部４０ａは、その通信障害が発生する直前に電圧検出回路２１から得られた検出情報（時刻ｔ１に得られた電圧Ｖｉ）を特定する（ステップＳ１１）。   Next, when a communication failure occurs, as shown in FIG. 3, the communication error flag, which is a flag indicating that a communication error has occurred, is changed from “L (low)” level to “H” in the battery control device 40. (High) ”level (time t2). Then, the abnormal point determination unit 40a provided in the battery control device 40 specifies the detection information (the voltage Vi obtained at time t1) obtained from the voltage detection circuit 21 immediately before the occurrence of the communication failure (step S1). S11).

次いで、バッテリ制御装置４０の内部に設けられた不図示の電流測定部によって蓄電池１０に流れる電流Ｉｏが測定され（時刻ｔ３）、測定された電流Ｉｏに応じた電圧閾値Ｖｔを算出する処理が異常箇所判定部４０ａで行われる（ステップＳ１２）。具体的に、異常箇所判定部４０ａは、前述した（１）式を用いて蓄電池１０に流れる電流Ｉｏに応じた電圧閾値Ｖｔを算出する。   Next, the current Io flowing through the storage battery 10 is measured by a current measurement unit (not shown) provided inside the battery control device 40 (time t3), and the process of calculating the voltage threshold Vt according to the measured current Io is abnormal. This is performed by the location determination unit 40a (step S12). Specifically, the abnormal point determination unit 40a calculates the voltage threshold Vt according to the current Io flowing through the storage battery 10 using the above-described equation (1).

また、蓄電池１０に流れる電流Ｉｏの測定と同時（或いは、ほぼ同時）に、バッテリ制御装置４０内において、異常判定を実施する旨を示すフラグである異常判定フラグが「Ｌ」レベルから「Ｈ」レベルに変化する。すると、バッテリ制御装置４０が蓄電池１０に対して充電制御を行っているのか、或いは放電制御を行っているのかが異常箇所判定部４０ａで判断される（ステップＳ１３）。   In addition, at the same time (or almost simultaneously) with the measurement of the current Io flowing through the storage battery 10, the abnormality determination flag, which is a flag indicating that abnormality determination is performed, is set from “L” level to “H” in the battery control device 40. Change to level. Then, it is judged by the abnormal location determination part 40a whether the battery control apparatus 40 is performing charge control with respect to the storage battery 10, or is performing discharge control (step S13).

バッテリ制御装置４０が蓄電池１０に対して充電制御を行っていると判断した場合には、ステップＳ１２で算出した電圧閾値ＶｔがステップＳ１１で特定した電圧Ｖｉよりも大であるか否かが異常箇所判定部４０ａで判断される（ステップＳ１４）。電圧閾値Ｖｔが電圧Ｖｉよりも大であると判断した場合（ステップＳ１４の判断結果が「ＹＥＳ」の場合）には、異常箇所判定部４０ａは、蓄電池１０が異常であると判定する（ステップＳ１５）。これに対し、電圧閾値Ｖｔが電圧Ｖｉ以下であると判断した場合（ステップＳ１４の判断結果が「ＮＯ」の場合）には、異常箇所判定部４０ａは、電圧監視回路２０ａ〜２０ｄが異常であると判定する（ステップＳ１６）。   If the battery control device 40 determines that the storage battery 10 is being charged, it is abnormal whether the voltage threshold Vt calculated in step S12 is greater than the voltage Vi specified in step S11. Determination is made by the determination unit 40a (step S14). When it is determined that the voltage threshold Vt is greater than the voltage Vi (when the determination result of step S14 is “YES”), the abnormal point determination unit 40a determines that the storage battery 10 is abnormal (step S15). ). On the other hand, when it is determined that the voltage threshold Vt is equal to or lower than the voltage Vi (when the determination result in step S14 is “NO”), the abnormal part determination unit 40a has abnormal voltage monitoring circuits 20a to 20d. Is determined (step S16).

他方、バッテリ制御装置４０が蓄電池１０に対して放電制御を行っていると判断した場合には、ステップＳ１１で特定した電圧ＶｉがステップＳ１２で算出した電圧閾値Ｖｔよりも大であるか否かが異常箇所判定部４０ａで判断される（ステップＳ１７）。電圧Ｖｉが電圧閾値Ｖｔよりも大であると判断した場合（ステップＳ１７の判断結果が「ＹＥＳ」の場合）には、異常箇所判定部４０ａは、蓄電池１０が異常であると判定する（ステップＳ１８）。これに対し、電圧Ｖｉが電圧閾値Ｖｔ以下であると判断した場合（ステップＳ１７の判断結果が「ＮＯ」の場合）には、異常箇所判定部４０ａは、電圧監視回路２０ａ〜２０ｄが異常であると判定する（ステップＳ１９）。このようにして、電圧監視回路２０ａ〜２０ｄとバッテリ制御装置４０との間の通信障害が発生したときの異常箇所の判定が行われる。   On the other hand, if it is determined that the battery control device 40 is performing discharge control on the storage battery 10, whether or not the voltage Vi specified in step S11 is greater than the voltage threshold Vt calculated in step S12. It is determined by the abnormal part determination unit 40a (step S17). When it is determined that the voltage Vi is greater than the voltage threshold Vt (when the determination result of step S17 is “YES”), the abnormal point determination unit 40a determines that the storage battery 10 is abnormal (step S18). ). On the other hand, when it is determined that the voltage Vi is equal to or lower than the voltage threshold value Vt (when the determination result of step S17 is “NO”), the abnormal part determination unit 40a has abnormal voltage monitoring circuits 20a to 20d. Is determined (step S19). In this manner, an abnormal location is determined when a communication failure occurs between the voltage monitoring circuits 20a to 20d and the battery control device 40.

以上の通り、本実施形態では、バッテリ制御装置４０内において通信エラーフラグが「Ｌ」レベルから「Ｈ」レベルに変化した場合に、通信障害が発生する直前に電圧検出回路２１から得られた電圧Ｖｉを特定するとともに蓄電池１０に流れる電流Ｉｏに応じた電圧閾値Ｖｔを算出し、電圧閾値Ｖｔと電圧Ｖｉとを比較して通信障害の異常箇所を異常箇所判定部４０ａで判定している。このため、通信障害が発生した場合に、その障害の原因を容易に判別することが可能である。   As described above, in the present embodiment, when the communication error flag is changed from the “L” level to the “H” level in the battery control device 40, the voltage obtained from the voltage detection circuit 21 immediately before the communication failure occurs. The voltage threshold Vt corresponding to the current Io flowing through the storage battery 10 is calculated while specifying Vi, and the abnormal point of the communication failure is determined by the abnormal point determination unit 40a by comparing the voltage threshold Vt and the voltage Vi. For this reason, when a communication failure occurs, it is possible to easily determine the cause of the failure.

以上、本発明の一実施形態による蓄電池システムについて説明したが、本発明は上述した実施形態に制限されることなく、本発明の範囲内で自由に変更が可能である。例えば、上記実施形態では、蓄電池１０内にブレーカー１２及びヒューズ１３が遮断部として設けられている例について説明したが、ブレーカー１２のみが遮断部として設けられていても良く、ヒューズ１３のみが遮断部として設けられていても良い。   As mentioned above, although the storage battery system by one Embodiment of this invention was demonstrated, this invention is not restrict | limited to embodiment mentioned above, It can change freely within the scope of the present invention. For example, in the above-described embodiment, the example in which the breaker 12 and the fuse 13 are provided as the breaker in the storage battery 10 has been described. However, only the breaker 12 may be provided as the breaker, and only the fuse 13 is the breaker. It may be provided as.

また、上記実施形態の蓄電池システム１は、ブレーカー１２及びヒューズ１３の端部の間に発生する電圧Ｖｉを検出する電圧検出回路２１を備える構成であったが、電圧検出回路２１及び絶縁素子３０ｃを省いた構成にすることも可能である。かかる構成の場合には、蓄電池１０の出力電圧Ｖｏを測定する電圧測定部をバッテリ制御装置４０内に設け、電圧測定部で測定される出力電圧Ｖｏから電圧監視回路２０ａ〜２０ｄの監視情報（電圧Ｖａ〜Ｖｄ）を減算することで、ブレーカー１２及びヒューズ１３の端部の間に発生する電圧Ｖｉを求めることができる。   Moreover, although the storage battery system 1 of the said embodiment was the structure provided with the voltage detection circuit 21 which detects the voltage Vi generate | occur | produced between the edge part of the breaker 12 and the fuse 13, the voltage detection circuit 21 and the insulation element 30c are provided. An omitted configuration is also possible. In the case of such a configuration, a voltage measuring unit that measures the output voltage Vo of the storage battery 10 is provided in the battery control device 40, and monitoring information (voltage) of the voltage monitoring circuits 20a to 20d is obtained from the output voltage Vo measured by the voltage measuring unit. By subtracting Va to Vd), the voltage Vi generated between the breaker 12 and the end of the fuse 13 can be obtained.

また、上記実施形態では、理解を容易にするために、電気自動車（ＥＶ）やハイブリッド自動車（ＨＶ）等の自動車に搭載される蓄電池システムを例に挙げて説明した。しかしながら、本発明は、自動車以外の二輪車や船舶等の移動体に設けられる蓄電池システムにも適用可能である。   Moreover, in the said embodiment, in order to understand easily, the storage battery system mounted in motor vehicles, such as an electric vehicle (EV) and a hybrid vehicle (HV), was mentioned as an example and demonstrated. However, the present invention can also be applied to a storage battery system provided in a moving body such as a motorcycle other than an automobile or a ship.

１…蓄電池システム、１０…蓄電池、１１ａ〜１１ｄ…電池モジュール、１２…ブレーカー、１３…ヒューズ、２０ａ〜２０ｄ…電圧監視回路、２１…電圧検出回路、４０…バッテリ制御装置、４０ａ…異常箇所判定部、Ｃ…電池セル DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Storage battery system, 10 ... Storage battery, 11a-11d ... Battery module, 12 ... Breaker, 13 ... Fuse, 20a-20d ... Voltage monitoring circuit, 21 ... Voltage detection circuit, 40 ... Battery control apparatus, 40a ... Abnormal location determination part , C ... Battery cell

Claims (6)

電池セルを直列接続してなる複数の電池モジュールと該電池モジュール間に設けられた遮断部とを有する蓄電池と、前記電池モジュールに対応して設けられて前記電池モジュールの電圧を監視する複数の電圧監視回路と、該電圧監視回路と環状に接続されて該電圧監視回路と通信を行って得られる監視情報に基づいて前記蓄電池の充放電を制御する制御装置とを備える蓄電池システムにおいて、
前記制御装置は、前記電圧監視回路との間の通信障害が発生した場合に、前記蓄電池に流れる電流に応じた電圧閾値を算出し、該電圧閾値と前記通信障害が発生する前に前記遮断部の両端間に発生していた端子間電圧とを比較して前記通信障害の異常箇所を判定する判定手段を備える
ことを特徴とする蓄電池システム。 A storage battery having a plurality of battery modules formed by connecting battery cells in series and a blocking portion provided between the battery modules, and a plurality of voltages provided corresponding to the battery modules and monitoring the voltage of the battery modules In a storage battery system comprising: a monitoring circuit; and a control device that controls the charging and discharging of the storage battery based on monitoring information that is connected to the voltage monitoring circuit in a ring and communicates with the voltage monitoring circuit.
The control device calculates a voltage threshold corresponding to a current flowing through the storage battery when a communication failure occurs with the voltage monitoring circuit, and before the occurrence of the communication failure with the voltage threshold, the blocking unit A storage battery system comprising: a determination unit that compares an inter-terminal voltage generated between both ends of the battery to determine an abnormal portion of the communication failure. 前記判定手段は、前記制御装置が前記蓄電池に対する充電制御を行っている場合には、前記電圧閾値が前記端子間電圧よりも大であるときに前記蓄電池が前記異常箇所であると判定し、前記制御装置が前記蓄電池に対する放電制御を行っている場合には、前記電圧閾値が前記端子間電圧よりも小であるときに前記蓄電池が前記異常箇所であると判定することを特徴とする請求項１記載の蓄電池システム。   The determination means determines that the storage battery is the abnormal location when the voltage threshold is larger than the voltage between the terminals when the control device performs charge control on the storage battery, 2. The control device according to claim 1, wherein when the control device performs discharge control on the storage battery, the storage battery is determined to be the abnormal portion when the voltage threshold is smaller than the voltage between the terminals. The storage battery system described. 前記判定手段は、前記制御装置が前記蓄電池に対する充電制御を行っている場合には、前記電圧閾値が前記端子間電圧以下であるときに前記電圧監視回路が前記異常箇所であると判定し、前記制御装置が前記蓄電池に対する放電制御を行っている場合には、前記電圧閾値が前記端子間電圧以上であるときに前記電圧監視回路が前記異常箇所であると判定することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の蓄電池システム。   The determination means determines that the voltage monitoring circuit is the abnormal location when the voltage threshold is equal to or lower than the voltage between the terminals when the control device performs charge control on the storage battery, 2. The control device according to claim 1, wherein when the control device performs discharge control on the storage battery, the voltage monitoring circuit determines that the abnormality is present when the voltage threshold is equal to or higher than the voltage between the terminals. Or the storage battery system of Claim 2. 前記判定手段は、予め求められている前記遮断部の抵抗を含む前記蓄電池の配線抵抗に対し、前記蓄電池に流れる電流を乗算することによって前記電圧閾値を算出することを特徴とする請求項１から請求項３の何れか一項に記載の蓄電池システム。   The determination unit calculates the voltage threshold value by multiplying a wiring resistance of the storage battery including a resistance of the interrupting unit, which is obtained in advance, by a current flowing through the storage battery. The storage battery system according to claim 3. 前記遮断部の両端間に発生する端子間電圧を検出して前記制御装置に出力する電圧検出回路を備えることを特徴とする請求項１から請求項４の何れか一項に記載の蓄電池システム。   5. The storage battery system according to claim 1, further comprising a voltage detection circuit that detects a voltage between terminals generated between both ends of the blocking unit and outputs the detected voltage to the control device. 前記制御装置は、前記電圧監視回路の監視情報と前記蓄電池の出力電圧の測定情報とを用いて演算により前記前記遮断部の両端間に発生する端子間電圧を求めることを特徴とする請求項１から請求項４の何れか一項に記載の蓄電池システム。   The said control apparatus calculates | requires the voltage between terminals which generate | occur | produces across the said interruption | blocking part by calculation using the monitoring information of the said voltage monitoring circuit, and the measurement information of the output voltage of the said storage battery. The storage battery system according to any one of claims 1 to 4.
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