JP6279442B2 - Fault detection system - Google Patents

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Description

本発明は、直列に接続された複数のセルアレイの故障を検出する故障検出システムに関するものである。   The present invention relates to a failure detection system that detects failures in a plurality of cell arrays connected in series.

例えば、電動モータを用いて走行する電気自動車(EV)や、エンジンと電動モータとを併用して走行するハイブリッド自動車(HEV)などの各種車両には、電動モータの動力源として、リチウムイオン充電池やニッケル水素充電池などの二次電池が搭載されている。   For example, in various vehicles such as an electric vehicle (EV) that travels using an electric motor and a hybrid vehicle (HEV) that travels using both an engine and an electric motor, a lithium ion rechargeable battery is used as a power source for the electric motor. And rechargeable batteries such as nickel metal hydride batteries.

このような二次電池として、複数の電池セルが直列及び並列に接続されることによって電池パックを構成するものが特許文献1に記載されている。電池セルを直列に接続することによって二次電池全体の電圧を高くすることができ、並列に接続することによって容量を大きくすることができる。   As such a secondary battery, Patent Document 1 describes a battery pack that includes a plurality of battery cells connected in series and in parallel. By connecting battery cells in series, the voltage of the entire secondary battery can be increased, and by connecting them in parallel, the capacity can be increased.

特開2009−176689号公報JP 2009-176589 A

特許文献1に記載されたような複数の電池セルが直列及び並列に接続された二次電池において、1個の電池セルが故障してしまうと二次電池全体の容量が大きく低下してしまう。特に、複数の電池セルが並列に接続されてセルアレイを構成し、複数のセルアレイが直列に接続される場合、1個の電池セルの故障によって1組のセルアレイの容量が低下すると、二次電池全体の容量が当該セルアレイの容量によって決まってしまう。したがって、容量の低下を検出して対処するために、各セルアレイの故障を検出することが求められる。   In a secondary battery in which a plurality of battery cells as described in Patent Literature 1 are connected in series and in parallel, if one battery cell fails, the capacity of the entire secondary battery is greatly reduced. In particular, when a plurality of battery cells are connected in parallel to form a cell array and the plurality of cell arrays are connected in series, if the capacity of one set of cell arrays decreases due to a failure of one battery cell, the entire secondary battery Is determined by the capacity of the cell array. Therefore, in order to detect and cope with a decrease in capacity, it is required to detect a failure in each cell array.

そこで、電池セルが故障すると通電しなくなってセルアレイの合成内部抵抗が変化することから、合成内部抵抗の変化を検出することによってセルアレイの故障を検出する方法が考えられる。開放電圧OCV及び合成内部抵抗rを有するセルアレイに電流Iが流れると、両電極間の電圧は、V=OCV−r・Iとなり、この電圧Vの変化を検出すれば、合成内部抵抗の変化を検出することができる。   Therefore, when a battery cell fails, current is not supplied and the combined internal resistance of the cell array changes. Therefore, a method of detecting a cell array failure by detecting a change in the combined internal resistance can be considered. When the current I flows through the cell array having the open circuit voltage OCV and the combined internal resistance r, the voltage between both electrodes becomes V = OCV−r · I. If the change in the voltage V is detected, the change in the combined internal resistance is detected. Can be detected.

しかしながら、電池セルの故障数が少ない場合、故障による両電極間の電圧Vの変化は小さく、この変化が測定器の測定精度よりも小さいとセルアレイの故障を検出することができない。   However, when the number of battery cell failures is small, the change in the voltage V between the two electrodes due to the failure is small, and if this change is smaller than the measurement accuracy of the measuring instrument, the failure of the cell array cannot be detected.

本発明の目的は、セルアレイの故障を精度良く検出することができる故障検出システムを提供することにある。   An object of the present invention is to provide a failure detection system that can accurately detect a failure of a cell array.

前記課題を解決し目的を達成するために、請求項1に記載された発明は、直列に接続された複数のセルアレイのそれぞれに対応して設けられる複数の故障検出装置と、該セルアレイの故障を検出する故障判定手段と、を備える故障検出システムであって、前記故障検出装置が、第1入力端子及び第2入力端子を有し、該第1入力端子及び該第2入力端子のそれぞれに入力された電圧の差分値に応じた差分電圧を出力する差分電圧出力手段と、前記セルアレイの一方の電極を前記第1入力端子及び前記第2入力端子に排他的に接続する切換スイッチと、前記第1入力端子と前記セルアレイの他方の電極との間の電圧を保持可能な第1電圧保持手段と、前記第2入力端子と前記セルアレイの他方の電極との間の電圧を保持可能な第2電圧保持手段と、前記セルアレイに第1電流が流れる際に当該セルアレイの一方の電極と前記第1入力端子とを接続し、前記セルアレイに前記第1電流と大きさが異なる第2電流が流れる際に当該セルアレイの一方の電極と前記第2入力端子とを接続するように、前記切換スイッチを制御する切換制御手段と、を備え、前記故障判定手段が、前記複数のセルアレイのそれぞれにおいて、前記複数の故障検出装置のそれぞれの前記差分電圧出力手段によって出力された前記第1電流が流れる際の両電極間の電圧と前記第2電流が流れる際の前記両電極間の電圧との差分値に応じた前記差分電圧に基づいて、当該複数のセルアレイのそれぞれを正常なセルアレイと故障したセルアレイとに判定することを特徴とする故障検出システムである。 In order to solve the above problems and achieve the object, the invention described in claim 1 is directed to a plurality of failure detection devices provided corresponding to each of a plurality of cell arrays connected in series, and a failure of the cell array. A failure detection system comprising: a failure determination unit for detecting, wherein the failure detection device has a first input terminal and a second input terminal, and inputs to each of the first input terminal and the second input terminal. Differential voltage output means for outputting a differential voltage corresponding to the differential value of the voltage, a changeover switch for exclusively connecting one electrode of the cell array to the first input terminal and the second input terminal, A first voltage holding means capable of holding a voltage between one input terminal and the other electrode of the cell array; and a second voltage capable of holding a voltage between the second input terminal and the other electrode of the cell array. Holding means When the first current flows through the cell array, one electrode of the cell array is connected to the first input terminal, and when a second current having a magnitude different from the first current flows through the cell array, Switching control means for controlling the changeover switch so as to connect one electrode and the second input terminal, and the failure determination means includes the plurality of failure detection devices in each of the plurality of cell arrays. The differential voltage corresponding to the difference value between the voltage between the electrodes when the first current flows and the voltage between the electrodes when the second current flows are output by the differential voltage output means based on a failure detection system characterized and Turkey be determined in a cell array failed each of the plurality of cell arrays and normal cell array.

請求項2に記載された発明は、請求項1に記載の発明において、前記セルアレイが、互いに並列接続された複数の電池セルを有し、前記故障判定手段が、前記正常なセルアレイの前記差分電圧と、前記故障したセルアレイの前記差分電圧と、1組の前記セルアレイにおける前記電池セルの並列数と、に基づいて前記故障したセルアレイにおける前記電池セルの故障数を推定することを特徴とするものである。   According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the cell array includes a plurality of battery cells connected in parallel to each other, and the failure determination unit includes the differential voltage of the normal cell array. And estimating the number of battery cell failures in the failed cell array based on the differential voltage of the failed cell array and the number of parallel battery cells in the set of cell arrays. is there.

請求項3に記載された発明は、請求項1又は2に記載の発明において、前記差分電圧出力手段が、前記差分電圧として前記差分値を所定の増幅率で増幅した電圧を出力するように構成されていることを特徴とするものである。   The invention described in claim 3 is configured such that, in the invention of claim 1 or 2, the differential voltage output means outputs a voltage obtained by amplifying the differential value with a predetermined amplification factor as the differential voltage. It is characterized by being.

請求項4に記載された発明は、請求項1〜3のいずれか1項に記載の発明において、前記第1電流及び前記第2電流が、放電時に前記セルアレイに流れる電流であることを特徴とするものである。   The invention described in claim 4 is the invention described in any one of claims 1 to 3, wherein the first current and the second current are currents that flow through the cell array during discharge. To do.

請求項1に記載された発明によれば、差分電圧出力手段が、第1入力端子及び第2入力端子を有し、これら第1入力端子及び第2入力端子のそれぞれに入力された電圧の差分値に応じた差分電圧を出力する。切換スイッチが、セルアレイの一方の電極を第1入力端子及び第2入力端子に排他的に接続する。第1電圧保持手段が、第1入力端子とセルアレイの他方の電極との間に設けられ、第1入力端子とセルアレイの他方の電極との間の電圧を保持する。第2電圧保持手段が、第2入力端子とセルアレイの他方の電極との間に設けられ、第2入力端子とセルアレイの他方の電極との間の電圧を保持する。接続切換制御手段が、セルアレイに第1電流が流れる際にセルアレイの一方の電極と第1入力端子とを接続し、かつ、セルアレイに第2電流が流れる際にセルアレイの一方の電極と第2入力端子とを接続するように、切換スイッチを制御する。そして、故障判定手段が、各故障検出装置で検出された各セルアレイにおける電圧の差分値に基づいて正常なセルアレイと故障したセルアレイとを判定する。   According to the first aspect of the present invention, the differential voltage output means has the first input terminal and the second input terminal, and the difference between the voltages input to the first input terminal and the second input terminal, respectively. The differential voltage corresponding to the value is output. A changeover switch exclusively connects one electrode of the cell array to the first input terminal and the second input terminal. A first voltage holding unit is provided between the first input terminal and the other electrode of the cell array, and holds a voltage between the first input terminal and the other electrode of the cell array. A second voltage holding unit is provided between the second input terminal and the other electrode of the cell array, and holds a voltage between the second input terminal and the other electrode of the cell array. The connection switching control means connects one electrode of the cell array and the first input terminal when the first current flows through the cell array, and connects the one electrode of the cell array and the second input when the second current flows through the cell array. The changeover switch is controlled so as to connect the terminal. Then, the failure determination means determines a normal cell array and a failed cell array based on a voltage difference value in each cell array detected by each failure detection device.

このようにしたことから、セルアレイに第1電流が流れる際の両電極間の電圧を第1電圧保持手段に保持し、第2電流が流れる際の両電極間の電圧を第2電圧保持手段に保持することができ、この2つの電圧の差分値が差分電圧出力手段によって差分電圧として出力される。これに対し、例えば、二次電池の両電極間の電圧を直接測定する構成とした場合には、二次電池の最低使用電圧から最高使用電圧の間でしか電圧が変化しないにもかかわらず、測定器(例えばアナログ−デジタル変換器)の入力レンジを0以上最高電圧以下に合わせる必要があり、最低使用電圧がオフセット電圧として含まれてしまう。即ち、測定器の分解能の一部しか利用することができない。一方、差分電圧は、このようなオフセット電圧を含まず絶対電圧と比較して非常に小さい値となることから、適宜に増幅して測定器の入力レンジに合わせることにより、測定器の分解能を最大限に利用して高精度で検出することができる。   Thus, the voltage between both electrodes when the first current flows through the cell array is held in the first voltage holding means, and the voltage between both electrodes when the second current flows is stored in the second voltage holding means. The difference value between the two voltages can be held, and the difference voltage output means outputs the difference voltage. On the other hand, for example, when the voltage between both electrodes of the secondary battery is directly measured, the voltage changes only between the lowest usable voltage and the highest usable voltage of the secondary battery, The input range of the measuring instrument (for example, an analog-digital converter) needs to be adjusted to 0 or more and the maximum voltage or less, and the minimum use voltage is included as an offset voltage. That is, only a part of the resolution of the measuring instrument can be used. On the other hand, the differential voltage does not include such an offset voltage and becomes a very small value compared to the absolute voltage, so that the resolution of the measuring instrument can be maximized by appropriately amplifying it to match the input range of the measuring instrument. It is possible to detect with high accuracy by using the limit.

故障判定手段は、複数のセルアレイのうち、差分電圧が所定範囲内の値となる集団を正常なセルアレイと判定し、正常なセルアレイとの差分電圧の差が所定値よりも大きいものを故障したセルアレイと判定する。上記のように差分電圧を高精度で検出することにより、セルアレイが故障することによる差分電圧の変化が小さくても高精度で故障を検出することができる。   The failure determination means determines a group in which the differential voltage is a value within a predetermined range among a plurality of cell arrays as a normal cell array, and a cell array in which a difference in the differential voltage from the normal cell array is greater than a predetermined value has failed Is determined. By detecting the differential voltage with high accuracy as described above, the failure can be detected with high accuracy even if the change in the differential voltage due to the failure of the cell array is small.

請求項2に記載された発明によれば、故障判定手段が、正常なセルアレイの差分電圧と、故障したセルアレイの差分電圧と、1組のセルアレイにおける電池セルの並列数と、に基づいて電池セルの故障数を推定する。例えば、正常なセルアレイの差分電圧ΔVと電池セルの並列数nとに基づいて、1つの電池セルの内部抵抗r0を算出するとともに、並列数nから故障数kを減じた故障後並列数n−kと、電池セルの内部抵抗r0と、に基づいて故障後並列数n−kに対するセルアレイの合成内部抵抗rkを算出し、この合成内部抵抗rkに基づいて故障後並列数n−kに対する差分電圧の理論値ΔVkを算出する。さらに、故障判定手段が、故障したセルアレイにおける差分電圧の理論値と実測値とを比較することによって故障数を推定する。   According to the invention described in claim 2, the failure determination means is configured to provide battery cells based on the differential voltage of the normal cell array, the differential voltage of the failed cell array, and the parallel number of the battery cells in one set of cell arrays. Estimate the number of failures. For example, the internal resistance r0 of one battery cell is calculated based on the differential voltage ΔV of the normal cell array and the parallel number n of battery cells, and the post-failure parallel number n− obtained by subtracting the failure number k from the parallel number n. The combined internal resistance rk of the cell array for the post-failure parallel number nk is calculated based on k and the internal resistance r0 of the battery cell, and the differential voltage for the post-failure parallel number nk is calculated based on the combined internal resistance rk. The theoretical value ΔVk is calculated. Further, the failure determination means estimates the number of failures by comparing the theoretical value and the actual measurement value of the differential voltage in the failed cell array.

即ち、故障後並列数n−kに対する差分電圧の理論値ΔVkと実測値ΔVとを比較し、例えば理論値ΔVkのうち実測値ΔVに最も近いものを判定し、この理論値ΔVkとなる故障後並列数n−kから故障数kを推定する。このようにしたことから、セルアレイの故障の有無だけでなく、故障したセルアレイにおける電池セルの故障数も推定することができる。   That is, the theoretical value ΔVk of the differential voltage with respect to the post-failure parallel number n−k is compared with the actual measurement value ΔV, and for example, the theoretical value ΔVk that is closest to the actual measurement value ΔV is determined. The failure number k is estimated from the parallel number n−k. Since it did in this way, not only the presence or absence of a failure of a cell array but the number of battery cell failures in the failed cell array can be estimated.

請求項3に記載された発明によれば、差分電圧出力手段が、差分電圧として前記差分値を所定の増幅率で増幅した電圧を出力するように構成されている。このようにしたことから、差分電圧をより大きな値として得ることができ、セルアレイの故障を精度良く検出することができる。   According to the invention described in claim 3, the differential voltage output means is configured to output a voltage obtained by amplifying the differential value with a predetermined amplification factor as the differential voltage. As a result, the differential voltage can be obtained as a larger value, and the failure of the cell array can be detected with high accuracy.

請求項4に記載された発明によれば、第1電流及び第2電流が放電時に二次電池に流れる電流である。このようにしたことから、二次電池に接続された負荷の大きさの変動に応じて適宜に第1電流及び第2電流を設定することができる。さらに、放電時にセルアレイの故障を検出することにより、セルアレイが故障して二次電池全体の容量が小さくなってしまった場合に、残容量が減少したと判断し、充電が必要なタイミングを正確に判定することができる。   According to the fourth aspect of the present invention, the first current and the second current are currents that flow through the secondary battery during discharging. Since it did in this way, a 1st electric current and a 2nd electric current can be set suitably according to the fluctuation | variation of the magnitude | size of the load connected to the secondary battery. Furthermore, by detecting a failure of the cell array at the time of discharging, if the cell array fails and the capacity of the entire secondary battery is reduced, it is determined that the remaining capacity has decreased, and the timing when charging is required is accurately determined. Can be determined.

本発明の実施形態に係る故障検出システムにおける各故障検出装置を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows each failure detection apparatus in the failure detection system which concerns on embodiment of this invention. 図1の故障検出装置を備えた故障検出システム、及び、該故障検出システムによって検査される二次電池を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the failure detection system provided with the failure detection apparatus of FIG. 1, and the secondary battery test | inspected by this failure detection system. 故障検出システムが備えるマイクロコンピュータのCPUによって実行される故障検出処理の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the failure detection process performed by CPU of the microcomputer with which a failure detection system is provided. 故障検出装置が備えるマイクロコンピュータのCPUによって実行される差分電圧検出処理の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the differential voltage detection process performed by CPU of the microcomputer with which a failure detection apparatus is provided.

以下、本発明の実施形態の故障検出システムについて、図1〜4を参照して説明する。図1は、本実施形態の故障検出システムにおける各故障検出装置の概略構成を示す図である。図2は、図1の故障検出装置を複数備えた故障検出システム、及び、この故障検出システムによって検査される二次電池を示す概略構成図である。図3は、故障検出システムが備えるマイクロコンピュータのCPUによって実行される故障検出処理の一例を示すフローチャートである。図4は、故障検出装置が備えるマイクロコンピュータのCPUによって実行される差分電圧検出処理の一例を示すフローチャートである。   Hereinafter, a failure detection system according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of each failure detection apparatus in the failure detection system of the present embodiment. FIG. 2 is a schematic configuration diagram illustrating a failure detection system including a plurality of the failure detection apparatuses of FIG. 1 and a secondary battery inspected by the failure detection system. FIG. 3 is a flowchart illustrating an example of failure detection processing executed by the CPU of the microcomputer included in the failure detection system. FIG. 4 is a flowchart illustrating an example of the differential voltage detection process executed by the CPU of the microcomputer included in the failure detection apparatus.

本実施形態の故障検出システムは、例えば、電気自動車に搭載され、当該電気自動車が備える二次電池を構成する複数のセルアレイのそれぞれの両電極間に接続される複数の故障検出装置と、セルアレイの故障を判定する故障判定手段と、を備え、当該セルアレイの故障を検出するものである。勿論、電気自動車以外の二次電池を備えた装置、システムなどに適用してもよい。   The failure detection system according to the present embodiment includes, for example, a plurality of failure detection devices that are mounted on an electric vehicle and are connected between both electrodes of a plurality of cell arrays that constitute a secondary battery included in the electric vehicle. Failure determination means for determining a failure, and detects a failure of the cell array. Of course, you may apply to the apparatus, system, etc. which were equipped with secondary batteries other than an electric vehicle.

このような二次電池(図中、符号Bで示す)は、図2に示すように、並列に接続された複数の電池セルBCを有したセルアレイCAを複数備え、複数のセルアレイCAが直列に接続されている。各セルアレイCAに対して後述する故障検出装置1が設けられ、故障検出時に対象のセルアレイCAに故障検出装置1が接続される。また、二次電池Bの両電極間には、図示しない充放電手段が接続されており、二次電池Bの充電時には、二次電池Bを図示しない充電部に接続して充電電流を流すように設けられ、放電時には、図示しない負荷(例えば、電気自動車の走行用モータや暖房用の電気ヒータ)に接続するとともに、二次電池Bから当該負荷に流れる負荷電流の大きさを調節可能に設けられている。複数のセルアレイCAが直列に接続されていることから、二次電池Bに流れる充電電流又は負荷電流は、各セルアレイCAに流れる充電電流又は負荷電流に等しい。   Such a secondary battery (indicated by symbol B in the figure) includes a plurality of cell arrays CA having a plurality of battery cells BC connected in parallel as shown in FIG. 2, and the plurality of cell arrays CA are connected in series. It is connected. A failure detection device 1 described later is provided for each cell array CA, and the failure detection device 1 is connected to the target cell array CA when a failure is detected. In addition, a charging / discharging unit (not shown) is connected between both electrodes of the secondary battery B, and when charging the secondary battery B, the secondary battery B is connected to a charging unit (not shown) so that a charging current flows. At the time of discharging, it is connected to a load (not shown) (for example, a motor for driving an electric vehicle or an electric heater for heating), and the load current flowing from the secondary battery B to the load is adjustable. It has been. Since the plurality of cell arrays CA are connected in series, the charging current or load current flowing through the secondary battery B is equal to the charging current or load current flowing through each cell array CA.

セルアレイCAが有する各電池セルBCは、図1に示すように、開放電圧OCVを生じる起電力部eと、内部抵抗r0と、を有し、セルアレイCAは内部抵抗r0の合成抵抗である合成内部抵抗rを有している。セルアレイCAは、両電極(正極Bp及び負極Bn)間に電圧Vを生じ、この電圧Vは、開放電圧OCVと合成内部抵抗rに電流が流れることにより生じる電圧Vrとによって決定される(V=OCV+Vr)。セルアレイCAに故障検出装置1が接続された際に、セルアレイCAの負極Bnが基準電位Gに接続される。   As shown in FIG. 1, each battery cell BC included in the cell array CA has an electromotive force part e that generates an open circuit voltage OCV and an internal resistance r0. The cell array CA is a combined internal resistance that is a combined resistance of the internal resistance r0. It has a resistance r. The cell array CA generates a voltage V between both electrodes (positive electrode Bp and negative electrode Bn), and this voltage V is determined by the open circuit voltage OCV and the voltage Vr generated by the current flowing through the combined internal resistance r (V = OCV + Vr). When the failure detection apparatus 1 is connected to the cell array CA, the negative electrode Bn of the cell array CA is connected to the reference potential G.

図2に示すように、本実施形態の故障検出システム(図中、符号10で示す)は、後述する複数の故障検出装置1と、マイクロコンピュータ20(以下、「μCOM20」という)と、を備え、このμCOM20のCPUが故障判定手段として機能する。   As shown in FIG. 2, the failure detection system (denoted by reference numeral 10 in the figure) of the present embodiment includes a plurality of failure detection devices 1 described later and a microcomputer 20 (hereinafter referred to as “μCOM 20”). The CPU of the μCOM 20 functions as a failure determination unit.

また、図1に示すように、本実施形態の故障検出装置(図中、符号1で示す)は、増幅器11と、切換スイッチ12と、第1電圧保持手段としての第1コンデンサ13と、第2電圧保持手段としての第2コンデンサ14と、アナログ−デジタル変換器21と、マイクロコンピュータ40(以下、「μCOM40」という)と、を有している。以下、故障検出装置1が対象のセルアレイCAに接続された際の構成について説明する。   Further, as shown in FIG. 1, the failure detection apparatus (indicated by reference numeral 1 in the figure) of this embodiment includes an amplifier 11, a changeover switch 12, a first capacitor 13 as a first voltage holding means, It has the 2nd capacitor | condenser 14 as 2 voltage holding means, the analog-digital converter 21, and the microcomputer 40 (henceforth "microcom 40"). Hereinafter, a configuration when the failure detection apparatus 1 is connected to the target cell array CA will be described.

増幅器11は、例えば、オペアンプなどで構成されており、2つの入力端子(第1入力端子In1及び第2入力端子In2)と1つの出力端子(出力端子Out)を備え、これら2つの入力端子に入力された電圧の差分値を所定の増幅率Avで増幅した増幅電圧Vmを出力端子から出力する。増幅器11は、差分電圧出力手段に相当する。   The amplifier 11 is composed of, for example, an operational amplifier, and includes two input terminals (first input terminal In1 and second input terminal In2) and one output terminal (output terminal Out). An amplified voltage Vm obtained by amplifying the difference value of the input voltage with a predetermined amplification factor Av is output from the output terminal. The amplifier 11 corresponds to a differential voltage output unit.

切換スイッチ12は、例えば、アナログスイッチなどで構成された1回路2接点(SPDT(単極双投))のスイッチである。切換スイッチ12は、2つの切換端子a、bのうちの一方の切換端子aが、増幅器11の第1入力端子In1に接続され、他方の切換端子bが、増幅器11の第2入力端子In2に接続されている。また、切換スイッチ12は、共通端子cが、セルアレイCAの正極Bp(セルアレイの一方の端子)に接続されている。切換スイッチ12は、後述するμCOM40に接続されており、μCOM40からの制御信号に応じて、2つの切換端子a、bと共通端子cとの接続を切り替えて、セルアレイCAの正極Bpを第1入力端子In1及び第2入力端子In2に排他的に接続する。   The change-over switch 12 is, for example, a one-circuit two-contact (SPDT (single pole double throw)) switch constituted by an analog switch or the like. In the changeover switch 12, one of the two changeover terminals a and b is connected to the first input terminal In1 of the amplifier 11, and the other changeover terminal b is connected to the second input terminal In2 of the amplifier 11. It is connected. The changeover switch 12 has a common terminal c connected to the positive electrode Bp (one terminal of the cell array) of the cell array CA. The change-over switch 12 is connected to a later-described μCOM 40, and switches the connection between the two change-over terminals a and b and the common terminal c in accordance with a control signal from the μCOM 40, so that the positive electrode Bp of the cell array CA is a first input. It is exclusively connected to the terminal In1 and the second input terminal In2.

第1コンデンサ13は、増幅器11の第1入力端子In1と基準電位Gとの間に接続されており、つまり、第1コンデンサ13は、第1入力端子In1とセルアレイCAの負極Bnとの間に設けられている。これにより、第1コンデンサ13には、第1入力端子In1とセルアレイCAの負極Bnとの間の電圧が保持される。   The first capacitor 13 is connected between the first input terminal In1 of the amplifier 11 and the reference potential G. That is, the first capacitor 13 is connected between the first input terminal In1 and the negative electrode Bn of the cell array CA. Is provided. Thereby, the voltage between the first input terminal In1 and the negative electrode Bn of the cell array CA is held in the first capacitor 13.

第2コンデンサ14は、増幅器11の第2入力端子In2と基準電位Gとの間に接続されており、つまり、第2コンデンサ14は、第2入力端子In2とセルアレイCAの負極Bnとの間に設けられている。これにより、第2コンデンサ14には、第2入力端子In2とセルアレイCAの負極Bnとの間の電圧が保持される。   The second capacitor 14 is connected between the second input terminal In2 of the amplifier 11 and the reference potential G. That is, the second capacitor 14 is connected between the second input terminal In2 and the negative electrode Bn of the cell array CA. Is provided. Thereby, the voltage between the second input terminal In2 and the negative electrode Bn of the cell array CA is held in the second capacitor 14.

アナログ−デジタル変換器21(以下、「ADC21」という)は、増幅器11から出力された増幅電圧Vmを量子化して、当該増幅電圧Vmに対応するデジタル値を示す信号を出力する。本実施形態において、ADC21は、個別の電子部品として実装されているが、これに限定されるものではなく、例えば、後述するμCOM40に内蔵されたアナログ−デジタル変換部などを用いて、各電圧を量子化してもよい。   The analog-digital converter 21 (hereinafter referred to as “ADC 21”) quantizes the amplified voltage Vm output from the amplifier 11 and outputs a signal indicating a digital value corresponding to the amplified voltage Vm. In the present embodiment, the ADC 21 is mounted as an individual electronic component. However, the ADC 21 is not limited to this. For example, each voltage is set using an analog-digital conversion unit built in the μCOM 40 described later. You may quantize.

μCOM40は、CPU、ROM、RAMなどを内蔵して構成されており、故障検出装置1全体の制御を司る。ROMには、CPUを接続切換制御手段として機能させるための制御プログラムが予め記憶されており、CPUは、この制御プログラムを実行することにより接続切換手段として機能する。   The μCOM 40 includes a CPU, a ROM, a RAM, and the like, and controls the entire failure detection apparatus 1. The ROM stores in advance a control program for causing the CPU to function as connection switching control means, and the CPU functions as connection switching means by executing this control program.

μCOM40は、切換スイッチ12に接続された出力ポートPO1を備えている。μCOM40のCPUは、出力ポートPO1を通じて切換スイッチ12に制御信号を送信して、セルアレイCAに充電電流又は負荷電流として第1電流I1が流れる際にセルアレイCAの正極Bpと第1入力端子In1とを接続し、かつ、セルアレイCAに充電電流又は負荷電流として第2電流I2が流れる際にセルアレイCAの正極Bpと第2入力端子In2とを接続するように、切換スイッチ12を制御する。   The μCOM 40 includes an output port PO1 connected to the changeover switch 12. The CPU of the μCOM 40 transmits a control signal to the changeover switch 12 through the output port PO1, and when the first current I1 flows as a charging current or a load current to the cell array CA, the positive electrode Bp of the cell array CA and the first input terminal In1 are connected. The selector switch 12 is controlled so that the positive electrode Bp of the cell array CA and the second input terminal In2 are connected when the second current I2 flows as a charging current or a load current through the cell array CA.

μCOM40は、ADC21から出力された信号が入力される入力ポートPI1を有している。入力ポートPI1に入力された信号は、μCOM40のCPUが認識できる形式の情報に変換されて当該CPUに送られる。μCOM40のCPUは、当該情報に基づいて増幅電圧Vmを検出する。   The μCOM 40 has an input port PI1 to which a signal output from the ADC 21 is input. The signal input to the input port PI1 is converted into information in a format that can be recognized by the CPU of the μCOM 40 and sent to the CPU. The CPU of the μCOM 40 detects the amplified voltage Vm based on the information.

故障検出システム10のμCOM20は、CPU、ROM、RAMなどを内蔵して構成されており、故障検出システム10全体の制御を司る。ROMには、CPUを故障判定手段として機能させるための制御プログラムが予め記憶されており、CPUは、この制御プログラムを実行することにより、下位のCPUであるμCOM40のCPUを制御し、後述するように各セルアレイCAにおける増幅電圧Vmに基づいてセルアレイCAの故障を検出することで、故障判定手段として機能する。   The μCOM 20 of the failure detection system 10 includes a CPU, a ROM, a RAM, and the like, and controls the entire failure detection system 10. In the ROM, a control program for causing the CPU to function as a failure determination unit is stored in advance, and the CPU controls the CPU of the μCOM 40, which is a subordinate CPU, by executing this control program, as will be described later. Further, by detecting a failure of the cell array CA based on the amplified voltage Vm in each cell array CA, it functions as a failure determination means.

μCOM20は、図示しない通信ポートを有している。この通信ポートは、図示しない車両内ネットワーク(例えば、CAN(Controller Area Network)など)に接続されており、当該車両内ネットワークを通じて車両メンテナンス用の端末装置などの表示装置に接続される。μCOM20のCPUは、通信ポート及び車両内ネットワークを通じて、二次電池Bにおける電池セルBCの故障の有無を示す信号を表示装置に送信し、この表示装置において当該信号に基づき電池セルBCの故障の有無を表示する。または、μCOM20のCPUは、通信ポート及び車両内ネットワークを通じて、電池セルBCの故障の有無を示す信号を車両に搭載されたコンビネーションメータなどの表示装置に送信し、この表示装置において当該信号に基づき電池セルBCの故障の有無を表示するようにしてもよい。尚、故障の有無だけでなく故障数を示す信号が送信され、故障数も表示されてもよい。   The μCOM 20 has a communication port (not shown). This communication port is connected to an in-vehicle network (for example, CAN (Controller Area Network)), and is connected to a display device such as a terminal device for vehicle maintenance through the in-vehicle network. The CPU of the μCOM 20 transmits a signal indicating whether or not the battery cell BC in the secondary battery B has failed to the display device through the communication port and the in-vehicle network, and whether or not the battery cell BC has failed in the display device based on the signal. Is displayed. Alternatively, the CPU of the μCOM 20 transmits a signal indicating the presence / absence of a failure of the battery cell BC to a display device such as a combination meter mounted on the vehicle through the communication port and the in-vehicle network. You may make it display the presence or absence of the failure of the cell BC. In addition, the signal which shows not only the presence or absence of a failure but the number of failures may be transmitted, and the number of failures may also be displayed.

μCOM20は、図示しない受信ポートを有している。この受信ポートは、車両に搭載された電子制御装置に接続されている。電子制御装置は、二次電池B全体を充電部又は負荷に接続して充放電電流が流れるように充放電手段に制御信号を送信すると同時に、二次電池Bに充放電電流が流れることを示す信号をμCOM20及びμCOM40に送信する。   The μCOM 20 has a reception port (not shown). This receiving port is connected to an electronic control device mounted on the vehicle. The electronic control device indicates that the charging / discharging current flows through the secondary battery B at the same time as transmitting the control signal to the charging / discharging means so that the charging / discharging current flows by connecting the entire secondary battery B to the charging unit or the load. The signal is transmitted to μCOM 20 and μCOM 40.

次に、上述した故障検出システムが備えるマイクロコンピュータにおける故障検出処理の一例について、図3のフローチャートを参照して説明する。   Next, an example of failure detection processing in the microcomputer included in the failure detection system described above will be described with reference to the flowchart of FIG.

μCOM20のCPU(以下、単に「上位CPU」という)は、例えば、車両の走行開始時や加速時に、電子制御装置から二次電池Bに負荷電流が流れることを示す信号を受信して図3に示す故障検出処理に進む。また、各μCOM40のCPUを以下、単に「下位CPU」という。   The CPU of the μCOM 20 (hereinafter simply referred to as “upper CPU”) receives a signal indicating that a load current flows from the electronic control unit to the secondary battery B when the vehicle starts running or accelerates, for example, as shown in FIG. Proceed to the failure detection process shown. The CPU of each μCOM 40 is hereinafter simply referred to as “lower CPU”.

故障検出処理において、上位CPUは、二次電池Bの放電が開始されると、下位CPUを制御し、各セルアレイCAに対して差分電圧検出処理を実行する(S110)。各セルアレイCAにおける差分電圧検出処理は、略同時に実施されてもよいし、順次実施されてもよい。   In the failure detection process, when the discharge of the secondary battery B is started, the upper CPU controls the lower CPU and executes the differential voltage detection process for each cell array CA (S110). The differential voltage detection process in each cell array CA may be performed substantially simultaneously or sequentially.

差分電圧検出処理において、下位CPUは、出力ポートPO1を通じて切換スイッチ12に対して他方の切換端子bと共通端子cとを接続する制御信号を送信する(S210)。切換スイッチ12は、この制御信号に応じて他方の切換端子bと共通端子cとを接続することにより、セルアレイCAの正極Bpと増幅器11の第2入力端子In2とを接続する。これにより、第2コンデンサ14がセルアレイCAの正極Bp及び負極Bnの間に接続されて、第2コンデンサ14に、セルアレイCAから電荷が流れ込む。   In the differential voltage detection process, the lower CPU transmits a control signal for connecting the other switching terminal b and the common terminal c to the changeover switch 12 through the output port PO1 (S210). The changeover switch 12 connects the other changeover terminal b and the common terminal c in accordance with this control signal, thereby connecting the positive electrode Bp of the cell array CA and the second input terminal In2 of the amplifier 11. As a result, the second capacitor 14 is connected between the positive electrode Bp and the negative electrode Bn of the cell array CA, and charge flows from the cell array CA into the second capacitor 14.

次に、下位CPUは、セルアレイCAに第2電流I2が流れるまで待機する(S220)。そして、ある程度時間が経過すると、第2コンデンサ14には、第2電流I2が流れる際のセルアレイCAの両電極間の電圧が保持される。なお、第2電流I2は、測定してもよいし負荷の大きさから推定してもよく、例えば、負荷電流を測定する電流測定手段が設けられるとともに測定結果がμCOM40に入力されることで、第2電流I2が流れたことを下位CPUが判断してもよいし、μCOM40に負荷の大きさと負荷電流との関係を予め記憶させておき、負荷の大きさが所定値となったら第2電流I2が流れたと下位CPUが判断してもよい。また、第2電流I2の大きさは予め定められていなくてもよく、例えば、下位CPUが、セルアレイCAの放電開始直後や所定時間経過後に流れる負荷電流を第2電流I2と判断し、電流測定手段によってこの電流の大きさを測定してもよい。   Next, the lower CPU waits until the second current I2 flows through the cell array CA (S220). Then, after a certain amount of time has passed, the second capacitor 14 holds the voltage between both electrodes of the cell array CA when the second current I2 flows. Note that the second current I2 may be measured or estimated from the size of the load. For example, a current measuring unit for measuring the load current is provided and the measurement result is input to the μCOM 40. The lower CPU may determine that the second current I2 has flowed, or the μCOM 40 stores in advance the relationship between the load magnitude and the load current, and when the load magnitude reaches a predetermined value, the second current The lower CPU may determine that I2 has flowed. The magnitude of the second current I2 may not be determined in advance. For example, the lower CPU determines that the load current that flows immediately after the start of discharge of the cell array CA or after a predetermined time has elapsed as the second current I2, and measures the current. The magnitude of this current may be measured by means.

次に、下位CPUは、セルアレイCAに第2電流I2が流れて所定時間が経過すると、第2コンデンサ14への電荷の蓄積が完了したと判断し、出力ポートPO1を通じて切換スイッチ12に対して一方の切換端子aと共通端子cとを接続する制御信号を送信する(S230)。切換スイッチ12は、下位CPUからの制御信号に応じて、一方の切換端子aと共通端子cとを接続することにより、セルアレイCAの正極Bpと増幅器11の第1入力端子In1とを接続する。これにより、第1コンデンサ13がセルアレイCAの正極Bp及び負極Bnの間に接続されて、第1コンデンサ13に、セルアレイCAから電荷が流れ込む。   Next, when the second current I2 flows through the cell array CA and a predetermined time elapses, the lower CPU determines that the charge accumulation in the second capacitor 14 has been completed, and one side of the changeover switch 12 via the output port PO1. A control signal for connecting the switching terminal a and the common terminal c is transmitted (S230). The changeover switch 12 connects the positive electrode Bp of the cell array CA and the first input terminal In1 of the amplifier 11 by connecting one switching terminal a and the common terminal c in accordance with a control signal from the lower CPU. As a result, the first capacitor 13 is connected between the positive electrode Bp and the negative electrode Bn of the cell array CA, and charge flows from the cell array CA into the first capacitor 13.

次に、下位CPUは、セルアレイCAに第2電流I2と大きさの異なる第1電流I1が流れるまで待機する(S240)。そして、第1電流I1が流れてある程度時間が経過すると、第1コンデンサ13には、第1電流I1が流れる際のセルアレイCAの両電極間の電圧が保持される。なお、第1電流I1は、第2電流I2と略同様に、測定してもよいし負荷の大きさから推定してもよい。また、第1電流I1の大きさは予め定められていなくてもよく、第2電流I2との差分電流の大きさが予め定められてもよい。   Next, the lower CPU waits until a first current I1 having a magnitude different from that of the second current I2 flows through the cell array CA (S240). When a certain amount of time elapses after the first current I1 flows, the first capacitor 13 holds the voltage between both electrodes of the cell array CA when the first current I1 flows. The first current I1 may be measured or estimated from the size of the load in substantially the same manner as the second current I2. Further, the magnitude of the first current I1 may not be determined in advance, and the magnitude of the differential current from the second current I2 may be determined in advance.

次に、下位CPUは、入力ポートPI1に入力された信号から得られた情報に基づいて増幅器11から出力された増幅電圧Vmを検出する(S250)。   Next, the lower CPU detects the amplified voltage Vm output from the amplifier 11 based on information obtained from the signal input to the input port PI1 (S250).

次に、下位CPUは、検出した増幅電圧Vmを増幅器11の増幅率Avで除することで、第1コンデンサ13の両端間の電圧V1と第2コンデンサ14の両端間の電圧V2との差分電圧ΔV(=V1−V2)を算出し(S260)、この差分電圧ΔVの情報をμCOM20に送信して差分電圧検出処理を終了する。   Next, the lower CPU divides the detected amplified voltage Vm by the amplification factor Av of the amplifier 11 to thereby obtain a differential voltage between the voltage V1 across the first capacitor 13 and the voltage V2 across the second capacitor 14. ΔV (= V1−V2) is calculated (S260), information on the difference voltage ΔV is transmitted to the μCOM 20, and the difference voltage detection process is terminated.

以上のように各セルアレイCAにおける差分電圧検出処理が終了したら、上位CPUは、複数のセルアレイCAにおける差分電圧ΔVに基づいて、正常なセルアレイCAの集団と、故障したセルアレイCAと、を判定する(S120)。即ち、複数のセルアレイCAのうち、差分電圧ΔVが所定範囲内の値となる集団を正常なセルアレイCAと判定し、正常なセルアレイCAとの差分電圧ΔVの差が所定値よりも大きいものを故障したセルアレイCAと判定する。尚、過去に故障履歴のあるセルアレイCAについては、予め正常なセルアレイCAの集団から除外しておく。   When the differential voltage detection processing in each cell array CA is completed as described above, the upper CPU determines a group of normal cell arrays CA and a failed cell array CA based on the differential voltages ΔV in the plurality of cell arrays CA ( S120). That is, among the plurality of cell arrays CA, a group in which the differential voltage ΔV is a value within a predetermined range is determined as a normal cell array CA, and a cell having a difference in the differential voltage ΔV from the normal cell array CA greater than a predetermined value is failed. The cell array CA is determined. Note that a cell array CA having a failure history in the past is previously excluded from the group of normal cell arrays CA.

次に、上位CPUは、正常なセルアレイCAの差分電圧ΔVと、故障したセルアレイの差分電圧ΔVと、電池セルBCの並列数nと、に基づいて故障したセルアレイCAにおける電池セルBCの故障数k(k=0〜n−1)を推定し(S130)、故障検出処理を終了する。即ち、正常なセルアレイCAの差分電圧ΔVと電池セルBCの並列数nとに基づいて、1つの電池セルBCの内部抵抗r0を算出するとともに、並列数nから故障数kを減じた故障後並列数n−kと、電池セルの内部抵抗r0と、に基づいて故障後並列数n−kに対するセルアレイの合成内部抵抗rkを算出し、この合成内部抵抗rkに基づいて故障後並列数n−kに対する差分電圧の理論値ΔVkを算出する。さらに、故障後並列数n−kに対する差分電圧の理論値ΔVkと実測値ΔVとを比較し、例えば理論値ΔVkのうち実測値ΔVに最も近いものを判定し、この理論値ΔVkとなる故障後並列数n−kから故障数kを推定する。そして、故障検出処理の終了後、上位CPUは、通信ポートを通じて、電池セルBCの故障の有無及び故障数kを示す信号を他の装置等に送信する。   Next, the host CPU determines the failure number k of the battery cells BC in the failed cell array CA based on the difference voltage ΔV of the normal cell array CA, the difference voltage ΔV of the failed cell array, and the parallel number n of the battery cells BC. (K = 0 to n-1) is estimated (S130), and the failure detection process is terminated. That is, the internal resistance r0 of one battery cell BC is calculated based on the differential voltage ΔV of the normal cell array CA and the parallel number n of the battery cells BC, and the post-failure parallel is obtained by subtracting the failure number k from the parallel number n. The combined internal resistance rk of the cell array is calculated for the post-failure parallel number nk based on the number nk and the battery cell internal resistance r0, and the post-failure parallel number nk is calculated based on the combined internal resistance rk. The theoretical value ΔVk of the differential voltage with respect to is calculated. Further, the theoretical value ΔVk of the differential voltage with respect to the post-failure parallel number n−k is compared with the actually measured value ΔV, for example, the theoretical value ΔVk that is closest to the actually measured value ΔV is determined, and after the failure that becomes the theoretical value ΔVk The failure number k is estimated from the parallel number n−k. And after completion | finish of a failure detection process, a high-order CPU transmits the signal which shows the presence or absence of the failure of the battery cell BC, and the failure number k to another apparatus etc. through a communication port.

図3のフローチャートにおけるステップS120及びS130の処理を実行する上位CPUが、故障判定手段に相当し、図4のフローチャートにおけるステップS210及びS230の処理を実行する下位CPUが、接続切換制御手段に相当する。   The upper CPU that executes the processes of steps S120 and S130 in the flowchart of FIG. 3 corresponds to the failure determination means, and the lower CPU that executes the processes of steps S210 and S230 in the flowchart of FIG. 4 corresponds to the connection switching control means. .

上記の故障判定処理の詳細について、さらに具体的に説明する。例えば、100組のセルアレイCAが直列に接続されて二次電池Bが構成されるとともに、各セルアレイCAにおいて、電池セルBCの並列数nが33であり、第1電流I1が100Aであり、第2電流I2が1Aである場合について考える。   The details of the failure determination process will be described more specifically. For example, 100 cell arrays CA are connected in series to form a secondary battery B. In each cell array CA, the parallel number n of battery cells BC is 33, the first current I1 is 100A, Consider the case where the two currents I2 are 1A.

ステップS260において算出した差分電圧ΔVが60.00±0.50mV内となるセルアレイCAが99組あり、残り1組のセルアレイCAの差分電圧ΔVが61.90mVであったとする。上位CPUは、ステップS120においてこの99組のセルアレイCAを正常なセルアレイCAの集団と判定し、1組のセルアレイCAを故障したセルアレイCAであると判定する。尚、正常なセルアレイCAの集団と判定するための差分電圧ΔVの範囲は適宜に設定されればよく、その中央値は例えば正常な集団における平均値であればよい。また、例えばセルアレイCA全体における差分電圧ΔVの平均値との差に基づいて故障したセルアレイCAを仮定し、正常な集団における平均値を再び算出してセルアレイCAの故障を再判定することを繰り返し、故障したセルアレイCAを判定するとともに正常な集団における差分電圧ΔVの平均値を求めればよい。また、正常なセルアレイCAの集団を判定するための差分電圧ΔVの範囲は、周囲温度や二次電池Bの総使用時間等に応じて設定してもよく、このように範囲を設定することで、電池セルBCの内部抵抗が温度上昇によって上昇したり、劣化に伴って低下したりすることにも対応することができ、判定制度をさらに向上させることができる。   It is assumed that there are 99 cell array CAs in which the differential voltage ΔV calculated in step S260 is within 60.00 ± 0.50 mV, and the differential voltage ΔV of the remaining one cell array CA is 61.90 mV. In step S120, the upper CPU determines that the 99 sets of cell arrays CA are a group of normal cell arrays CA, and determines that one set of cell arrays CA is a failed cell array CA. Note that the range of the differential voltage ΔV for determining a group of normal cell arrays CA may be set as appropriate, and the median value may be an average value in a normal group, for example. Further, for example, assuming a failed cell array CA based on the difference from the average value of the differential voltage ΔV in the entire cell array CA, recalculating the average value in the normal population and re-determining the failure of the cell array CA is repeated. What is necessary is just to determine the cell array CA which has failed and to obtain the average value of the differential voltage ΔV in a normal group. In addition, the range of the differential voltage ΔV for determining a group of normal cell arrays CA may be set according to the ambient temperature, the total usage time of the secondary battery B, and the like. In addition, it is possible to cope with an increase in the internal resistance of the battery cell BC due to a temperature rise or a decrease due to deterioration, and the determination system can be further improved.

正常なセルアレイCAの集団における差分電圧ΔVの範囲の中央値が60.00mVとなる場合、上位CPUは、ステップS130において、この差分電圧ΔVを第1電流I1と第2電流I2との差分値で除して合成内部抵抗rが0.6061mΩであることを算出し、並列数33を乗じて電池セルBCの内部抵抗r0が20.00mΩであることを算出する。さらに、上位CPUは、故障後並列数32と、電池セルの内部抵抗r0と、に基づいて故障後並列数32に対するセルアレイの合成内部抵抗r1が0.6250mΩであることを算出し、この合成内部抵抗r1に基づいて故障後並列数32に対する差分電圧の理論値ΔV1が61.88mVであることを算出する。故障後並列数n−kが31以下の場合についても同様に、故障したセルアレイCAの差分電圧の理論値Vkを算出する。なお、理論値ΔVkは、全ての故障後並列数n−kに対して算出してもよいし、故障後並列数n−kの下限を決めて算出してもよい。   When the median value of the range of the differential voltage ΔV in the group of normal cell arrays CA is 60.00 mV, in step S130, the upper CPU uses the differential voltage ΔV as the difference value between the first current I1 and the second current I2. The combined internal resistance r is calculated to be 0.6061 mΩ, and the parallel number 33 is multiplied to calculate that the internal resistance r0 of the battery cell BC is 20.00 mΩ. Further, the host CPU calculates that the combined internal resistance r1 of the cell array for the post-failure parallel number 32 is 0.6250 mΩ based on the post-failure parallel number 32 and the internal resistance r0 of the battery cell. Based on the resistance r1, it is calculated that the theoretical value ΔV1 of the differential voltage for the post-failure parallel number 32 is 61.88 mV. Similarly, when the post-failure parallel number nk is 31 or less, the theoretical value Vk of the differential voltage of the failed cell array CA is calculated. The theoretical value ΔVk may be calculated for all the post-failure parallel numbers nk, or may be calculated by determining the lower limit of the post-failure parallel numbers nk.

上位CPUは、ステップS130において、故障したセルアレイCAの差分電圧の実測値ΔVと故障後並列数n−kに対する差分電圧の理論値ΔVkとを比較し、理論値ΔVkのうち実測値ΔVに最も近いものを判定し、故障数kを推定する。故障したセルアレイCAの差分電圧の実測値ΔVが61.90mVであることから、最も近い理論値ΔVkは、故障後並列数n−kが32の場合の61.88mVであり、故障数kが1であることを推定する。   In step S130, the upper CPU compares the measured value ΔV of the differential voltage of the failed cell array CA with the theoretical value ΔVk of the differential voltage with respect to the post-failure parallel number n−k, and is closest to the measured value ΔV among the theoretical values ΔVk. The thing is judged and the number of failures k is estimated. Since the measured value ΔV of the differential voltage of the failed cell array CA is 61.90 mV, the closest theoretical value ΔVk is 61.88 mV when the number of parallels after failure nk is 32, and the number of failures k is 1. It is estimated that

このような本実施形態によれば、以下のような効果がある。即ち、増幅器11によって増幅された増幅電圧Vmから差分電圧ΔVを求めることにより、差分電圧ΔVを高精度で求めることができ、この差分電圧ΔVに基づいて正常なセルアレイCAと故障したセルアレイCAとを判定することにより、セルアレイCAが故障することによる差分電圧ΔVの変化が小さくても高精度で故障を検出することができる。   According to this embodiment, there are the following effects. That is, by obtaining the differential voltage ΔV from the amplified voltage Vm amplified by the amplifier 11, the differential voltage ΔV can be obtained with high accuracy. Based on this differential voltage ΔV, a normal cell array CA and a failed cell array CA are obtained. By determining, even if the change in the differential voltage ΔV due to the failure of the cell array CA is small, the failure can be detected with high accuracy.

さらに、故障後並列数n−kに対する差分電圧の理論値ΔVkと実測値ΔVとを比較し、故障数kを推定することから、セルアレイCAの故障の有無だけでなく、そのセルアレイCAにおける電池セルBCの故障数kも精度良く推定することができる。   Further, the theoretical value ΔVk of the differential voltage with respect to the parallel number n−k after the failure and the actually measured value ΔV are compared to estimate the number of failures k, so that not only the presence / absence of the failure of the cell array CA but also the battery cells in the cell array CA The number of BC failures k can also be accurately estimated.

さらに、二次電池Bの放電時の負荷電流である第1電流I1及び第2電流I2に基づいて電池セルBCの故障を検出することにより、二次電池Bに接続された負荷の大きさの変動に応じて適宜に第1電流I1及び第2電流I2を設定することができる。さらに、放電時に電池セルBCの故障を精度良く検出することにより、電池セルBCが故障して二次電池B全体の容量が小さくなってしまった場合に、残容量が減少したと判断し、充電が必要なタイミングを正確に判定することができる。   Further, by detecting a failure of the battery cell BC based on the first current I1 and the second current I2 that are load currents at the time of discharging the secondary battery B, the magnitude of the load connected to the secondary battery B can be increased. The first current I1 and the second current I2 can be appropriately set according to the fluctuation. Further, by accurately detecting the failure of the battery cell BC at the time of discharging, when the battery cell BC fails and the capacity of the secondary battery B is reduced, it is determined that the remaining capacity has decreased, and charging is performed. Can accurately determine the necessary timing.

なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的が達成できる他の構成等を含み、以下に示すような変形等も本発明に含まれる。   In addition, this invention is not limited to the said embodiment, Including other structures etc. which can achieve the objective of this invention, the deformation | transformation etc. which are shown below are also contained in this invention.

例えば、前記実施形態では、上位CPUが故障後並列数n−kに対する差分電圧の理論値ΔVkを算出し、電池セルBCの故障数kを推定するものとしたが、故障検出システムは、電池セルの故障数を推定せずにセルアレイの故障の有無のみを検出するものであってもよい。   For example, in the above-described embodiment, the upper CPU calculates the theoretical value ΔVk of the differential voltage with respect to the post-failure parallel number n−k, and estimates the failure number k of the battery cell BC. Alternatively, it may be possible to detect only the presence or absence of a cell array failure without estimating the number of failures.

また、前記実施形態では、差分電圧の理論値ΔVkのうち実測値ΔVに最も近いものから故障数kを推定する、即ち、故障後並列数n−kが1だけ異なる2つの理論値ΔVkの平均値を境界として故障数kを推定するものとしたが、この境界は、例えば、故障後並列数n−kと理論値ΔVkとの関係を表す非線形な関数に基づいて決定してもよい。   In the embodiment, the failure number k is estimated from the theoretical value ΔVk of the differential voltage that is closest to the actual measurement value ΔV, that is, the average of two theoretical values ΔVk that differ by 1 in the post-failure parallel number n−k. Although the number of failures k is estimated using the value as a boundary, this boundary may be determined based on, for example, a non-linear function representing the relationship between the post-failure parallel number n−k and the theoretical value ΔVk.

また、前記実施形態では、負荷電流である第1電流I1及び第2電流I2に基づいて差分電圧ΔVを測定して電池セルBCの故障を検出するものとしたが、第1電流及び第2電流は、充電時に二次電池に流れる電流であってもよいし、放電時の電流と充電時の電流とが組み合わされてもよい。   In the embodiment, the differential voltage ΔV is measured based on the first current I1 and the second current I2, which are load currents, and the failure of the battery cell BC is detected. The current flowing through the secondary battery during charging may be used, or the current during discharging and the current during charging may be combined.

また、前記実施形態では、各故障検出装置1のμCOM40とは別に設けられたμCOM20のCPUが故障判定手段として機能するものとしたが、μCOM20が省略されるとともに、μCOM40のCPUのうち1つが代表して故障検出処理を実行して故障判定手段として機能してもよい。   In the embodiment, the CPU of the μCOM 20 provided separately from the μCOM 40 of each failure detection device 1 functions as a failure determination unit. However, the μCOM 20 is omitted and one of the CPUs of the μCOM 40 is representative. Then, failure detection processing may be executed to function as failure determination means.

その他、本発明を実施するための最良の構成、方法などは、以上の記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して特に図示され、且つ、説明されているが、本発明の技術的思想および目的の範囲から逸脱することなく、以上述べた実施形態に対し、形状、材質、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。従って、上記に開示した形状、材質などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状、材質などの限定の一部、もしくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。   In addition, the best configuration, method and the like for carrying out the present invention have been disclosed in the above description, but the present invention is not limited to this. That is, the invention has been illustrated and described primarily with respect to particular embodiments, but may be configured for the above-described embodiments without departing from the scope and spirit of the invention. Various modifications can be made by those skilled in the art in terms of materials, quantity, and other detailed configurations. Therefore, the description limiting the shape, material, etc. disclosed above is an example for easy understanding of the present invention, and does not limit the present invention. The description by the name of the member which remove | excluded the limitation of one part or all of such is included in this invention.

10 故障検出システム
1 故障検出装置
11 増幅器(差分電圧出力手段)
12 切換スイッチ
13 第1コンデンサ(第1電圧保持手段)
14 第2コンデンサ(第2電圧保持手段)
40 マイクロコンピュータ(接続切換制御手段)
20 マイクロコンピュータ(故障判定手段)
CA セルアレイ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Failure detection system 1 Failure detection apparatus 11 Amplifier (differential voltage output means)
12 switch 13 first capacitor (first voltage holding means)
14 Second capacitor (second voltage holding means)
40 Microcomputer (connection switching control means)
20 Microcomputer (Failure judgment means)
CA cell array

Claims (4)

直列に接続された複数のセルアレイのそれぞれに対応して設けられる複数の故障検出装置と、該セルアレイの故障を検出する故障判定手段と、を備える故障検出システムであって、
前記故障検出装置が、第1入力端子及び第2入力端子を有し、該第1入力端子及び該第2入力端子のそれぞれに入力された電圧の差分値に応じた差分電圧を出力する差分電圧出力手段と、前記セルアレイの一方の電極を前記第1入力端子及び前記第2入力端子に排他的に接続する切換スイッチと、前記第1入力端子と前記セルアレイの他方の電極との間の電圧を保持可能な第1電圧保持手段と、前記第2入力端子と前記セルアレイの他方の電極との間の電圧を保持可能な第2電圧保持手段と、前記セルアレイに第1電流が流れる際に当該セルアレイの一方の電極と前記第1入力端子とを接続し、前記セルアレイに前記第1電流と大きさが異なる第2電流が流れる際に当該セルアレイの一方の電極と前記第2入力端子とを接続するように、前記切換スイッチを制御する切換制御手段と、を備え、
前記故障判定手段が、前記複数のセルアレイのそれぞれにおいて、前記複数の故障検出装置のそれぞれの前記差分電圧出力手段によって出力された前記第1電流が流れる際の両電極間の電圧と前記第2電流が流れる際の前記両電極間の電圧との差分値に応じた前記差分電圧に基づいて、当該複数のセルアレイのそれぞれを正常なセルアレイと故障したセルアレイとに判定することを特徴とする故障検出システム。
A failure detection system comprising a plurality of failure detection devices provided corresponding to each of a plurality of cell arrays connected in series, and failure determination means for detecting a failure in the cell array,
The failure detection device has a first input terminal and a second input terminal, and outputs a differential voltage corresponding to a difference value between voltages input to the first input terminal and the second input terminal. A voltage between an output means, a changeover switch that exclusively connects one electrode of the cell array to the first input terminal and the second input terminal, and a voltage between the first input terminal and the other electrode of the cell array; A first voltage holding means capable of holding; a second voltage holding means capable of holding a voltage between the second input terminal and the other electrode of the cell array; and a cell array when a first current flows through the cell array. One electrode of the cell array is connected to the first input terminal, and when a second current having a magnitude different from that of the first current flows through the cell array, one electrode of the cell array is connected to the second input terminal. As above Comprising a switching control means for controlling the changeover switch, and
In each of the plurality of cell arrays, the failure determination unit includes a voltage between the electrodes and the second current when the first current output by the differential voltage output unit of each of the plurality of failure detection devices flows. fault on the basis of the differential voltage corresponding to the difference value, characterized by the Turkey be determined in a cell array failed each of the plurality of cell arrays and normal cell array and a voltage between the two electrodes when the flow Detection system.
前記セルアレイが、互いに並列接続された複数の電池セルを有し、
前記故障判定手段が、前記正常なセルアレイの前記差分電圧と、前記故障したセルアレイの前記差分電圧と、1組の前記セルアレイにおける前記電池セルの並列数と、に基づいて前記故障したセルアレイにおける前記電池セルの故障数を推定することを特徴とする請求項1に記載の故障検出システム。
The cell array has a plurality of battery cells connected in parallel to each other;
The battery in the failed cell array is based on the differential voltage of the normal cell array, the differential voltage of the failed cell array, and the parallel number of the battery cells in a set of cell arrays. The failure detection system according to claim 1, wherein the number of cell failures is estimated.
前記差分電圧出力手段が、前記差分電圧として前記差分値を所定の増幅率で増幅した電圧を出力するように構成されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の故障検出システム。   The failure detection system according to claim 1, wherein the differential voltage output unit is configured to output a voltage obtained by amplifying the difference value with a predetermined amplification factor as the differential voltage. 前記第1電流及び前記第2電流が、放電時に前記セルアレイに流れる電流であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の故障検出システム。   The failure detection system according to claim 1, wherein the first current and the second current are currents that flow through the cell array during discharge.
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