JP6402597B2 - Battery monitoring device, power storage device, and disconnection diagnosis method - Google Patents
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Description
本明細書によって開示される技術は、組電池の監視装置に関する。 The technique disclosed by this specification is related with the monitoring apparatus of an assembled battery.
従来から、複数のセルが直列接続された組電池の各セルに電線を介して並列接続された複数のスイッチと、上記電線を介して各セルの電圧を検出する電圧検出回路と、を備え、各セルの電圧等を監視する監視装置が知られている(特許文献1参照)。この監視装置では、各セルと電圧検出回路とを接続する電線が断線すると、セルの電圧等を監視することができないため、電線の断線の有無を診断する断線診断処理が行われる。断線診断処理では、各スイッチをクローズ状態にして対応するセルを放電した後に、あるいは、対応するセルを放電しながら当該セルの電圧を取得し、取得した電圧を閾値と比較した比較結果により断線の有無を診断する。従来、断線診断処理は、例えば所定周期で繰り返し実行されていた。 Conventionally, comprising a plurality of switches connected in parallel to each cell of an assembled battery in which a plurality of cells are connected in series via a wire, and a voltage detection circuit that detects the voltage of each cell via the wire, A monitoring device for monitoring the voltage of each cell is known (see Patent Document 1). In this monitoring device, when the electric wire connecting each cell and the voltage detection circuit is disconnected, the voltage of the cell cannot be monitored, and therefore, disconnection diagnosis processing for diagnosing the presence or absence of the disconnection of the electric wire is performed. In the disconnection diagnosis processing, after each switch is closed and the corresponding cell is discharged, or while discharging the corresponding cell, the voltage of the cell is acquired, and the disconnection is determined based on the comparison result obtained by comparing the acquired voltage with the threshold value. Diagnose presence or absence. Conventionally, the disconnection diagnosis processing has been repeatedly executed at a predetermined cycle, for example.
しかしながら、断線診断処理はセルの放電を伴うので、所定周期で繰り返し実行されると、セルの消費電流が増大する。 However, since the disconnection diagnosis process involves cell discharge, the current consumption of the cell increases when it is repeatedly executed in a predetermined cycle.
本明細書では、上述した課題の少なくとも一部を解決することが可能な技術を開示する。 The present specification discloses a technique capable of solving at least a part of the problems described above.
(1)本明細書に開示される組電池の監視装置は、複数のセルが直列接続された組電池の監視装置であって、各セルに電線を介して並列接続された複数のスイッチを含む放電回路と、前記電線を介して前記各セルの電圧を検出する電圧検出回路と、制御部と、を備え、前記制御部は、前記複数のスイッチがオープン状態であるときに前記電圧検出回路が検出した少なくとも1つの前記セルのオープン電圧が、予め定められた第1閾値以上であることと、前記少なくとも1つの前記各セルのオープン電圧が、前記第1閾値よりも小さい第2閾値以下であることと、の少なくとも一方を含む診断条件を満たすか否かを判定し、前記診断条件を満たすと判定した場合に、少なくとも1つの前記スイッチを前記オープン状態からクローズ状態にして前記電線の断線の有無を診断し、前記診断条件を満たすと判定しない場合に、前記複数のスイッチを前記オープン状態に維持して前記電線の断線の有無を診断しない。この組電池の監視装置では、複数のスイッチがオープン状態であるときに検出された少なくとも1つのセルのオープン電圧が診断条件を満たす場合に、少なくとも1つのスイッチをクローズ状態にし、セルの放電を伴って、電線の断線の有無を診断する。そのため、電線の断線の有無の診断が、所定周期で繰り返し実行される場合に比べて、診断の回数を減らすことができ、消費電流を抑制することができる。 (1) An assembled battery monitoring device disclosed in the present specification is an assembled battery monitoring device in which a plurality of cells are connected in series, and includes a plurality of switches connected in parallel to each cell via electric wires. A discharge circuit; a voltage detection circuit that detects a voltage of each cell via the electric wire; and a control unit, wherein the control unit is configured to enable the voltage detection circuit to operate when the plurality of switches are open. The detected open voltage of at least one of the cells is equal to or higher than a predetermined first threshold, and the open voltage of each of the at least one of the cells is equal to or lower than a second threshold smaller than the first threshold. If at least one of the switches satisfies the diagnostic condition, and if it is determined that the diagnostic condition is satisfied, the at least one switch is changed from the open state to the closed state. And diagnosing the presence or absence of breakage of the wire, when not determined that the diagnosis condition is satisfied, not to diagnose the presence or absence of breakage of the wire while maintaining the plurality of switches in the open state. In this assembled battery monitoring device, when the open voltage of at least one cell detected when a plurality of switches are in the open state satisfies the diagnostic condition, at least one switch is closed and the cell is discharged. Then, diagnose the presence or absence of wire breakage. Therefore, the number of times of diagnosis can be reduced and current consumption can be suppressed as compared with the case where the diagnosis of the presence or absence of the disconnection of the electric wire is repeatedly executed at a predetermined cycle.
(2)上記組電池の監視装置において、前記電線の断線の有無の診断では、前記少なくとも1つの前記スイッチを前記オープン状態からクローズ状態にし、前記クローズ状態のときに前記電圧検出回路が検出した電圧を用いて前記電線の断線の有無を診断する、構成としてもよい。この組電池の監視装置によれば、少なくとも1つのスイッチをクローズ状態としたときに電圧検出回路が検出した電圧を用いて電線の断線の有無を診断するので、オープン電圧を用いて電線の断線の有無を診断する場合に比べて、電線の断線の有無を正確に診断することができる。 (2) In the assembled battery monitoring apparatus, in the diagnosis of the presence or absence of disconnection of the electric wire, the voltage detected by the voltage detection circuit when the at least one switch is changed from the open state to the closed state and the closed state is detected. It is good also as a structure which diagnoses the presence or absence of the disconnection of the said electric wire using. According to this assembled battery monitoring apparatus, since the presence or absence of a wire breakage is diagnosed using the voltage detected by the voltage detection circuit when at least one switch is in the closed state, the wire breakage using the open voltage is detected. Compared to diagnosing the presence / absence, it is possible to accurately diagnose the presence / absence of wire breakage.
(3)上記組電池の監視装置において、前記診断条件は、前記少なくとも1つの前記セルのオープン電圧が、前記第1閾値以上であることを含み、前記制御部は、前記複数のセルにおいて隣接して配置された第1のセルおよび第2のセルのうち、前記第1のセルが前記診断条件を満たす場合、前記第1のセルに対応する前記スイッチを前記オープン状態にし、前記第2のセルに対応する前記スイッチを前記クローズ状態にし、前記クローズ状態のときに前記電圧検出回路が前記第2のセルのクローズ電圧を検出することを、前記第2のセルに対応する前記スイッチを前記オープン状態にし、前記第1のセルに対応する前記スイッチを前記クローズ状態にし、前記クローズ状態のときに前記電圧検出回路が前記第1のセルのクローズ電圧を検出することよりも先に行う、構成としてもよい。この組電池の監視装置によれば、第1のセルと第2のセルの間の電線が断線しており、これに起因して、第1のセルのオープン電圧が第1閾値以上となっている場合、第2のセルのクローズ電圧は略0Vの一定の電圧となる。そのため、第1のセルおよび第2のセルの実際の電圧値により変化する第1のセルのクローズ電圧よりも先に検出することで、電線の断線の有無を早期に診断することができる。 (3) In the assembled battery monitoring apparatus, the diagnosis condition includes that an open voltage of the at least one cell is equal to or higher than the first threshold, and the control unit is adjacent to the plurality of cells. When the first cell among the first cell and the second cell arranged in the same condition satisfies the diagnostic condition, the switch corresponding to the first cell is set to the open state, and the second cell The switch corresponding to the second cell is in the open state, and the voltage detection circuit detects the close voltage of the second cell in the closed state. The switch corresponding to the first cell is set to the closed state, and the voltage detection circuit detects the close voltage of the first cell when the switch is in the closed state. Carried out earlier than the Rukoto, it may be configured. According to this assembled battery monitoring device, the electric wire between the first cell and the second cell is disconnected, and as a result, the open voltage of the first cell becomes equal to or higher than the first threshold value. If it is, the close voltage of the second cell is a constant voltage of approximately 0V. Therefore, the presence or absence of the disconnection of an electric wire can be diagnosed early by detecting before the closing voltage of the 1st cell which changes with the actual voltage value of a 1st cell and a 2nd cell.
(4)上記組電池の監視装置において、前記診断条件は、前記少なくとも1つの前記セルのオープン電圧が、前記第2閾値以下であることを含み、前記制御部は、前記複数のセルにおいて隣接して配置された第1のセルおよび第2のセルのうち、前記第1のセルが前記診断条件を満たす場合、前記第2のセルに対応する前記スイッチを前記オープン状態にし、前記第1のセルに対応する前記スイッチを前記クローズ状態にし、前記クローズ状態のときに前記電圧検出回路が前記第1のセルのクローズ電圧を検出することを、前記第1のセルに対応する前記スイッチを前記オープン状態にし、前記第2のセルに対応する前記スイッチを前記クローズ状態にし、前記クローズ状態のときに前記電圧検出回路が前記第2のセルのクローズ電圧を検出することよりも先に行う、構成としてもよい。この組電池の監視装置によれば、第1のセルと第2のセルの間の電線が断線しており、これに起因して、第1のセルのオープン電圧が第2閾値以下となっている場合、第1のセルのクローズ電圧は略0Vの一定の電圧となる。そのため、第1のセルおよび第2のセルの実際の電圧値により変化する第2のセルのクローズ電圧よりも先に検出することで、電線の断線の有無を早期に診断することができる。 (4) In the assembled battery monitoring apparatus, the diagnostic condition includes that an open voltage of the at least one cell is equal to or lower than the second threshold value, and the control unit is adjacent to the plurality of cells. When the first cell among the first cell and the second cell arranged in the same condition satisfies the diagnostic condition, the switch corresponding to the second cell is set to the open state, and the first cell The switch corresponding to the first cell is in the open state, and the voltage detection circuit detects the close voltage of the first cell in the closed state. The switch corresponding to the second cell is set to the closed state, and the voltage detection circuit detects the close voltage of the second cell in the closed state. Carried out earlier than the Rukoto, it may be configured. According to this assembled battery monitoring apparatus, the electric wire between the first cell and the second cell is disconnected, and as a result, the open voltage of the first cell becomes equal to or lower than the second threshold value. If it is, the close voltage of the first cell is a constant voltage of approximately 0V. Therefore, the presence or absence of the disconnection of an electric wire can be diagnosed early by detecting before the closing voltage of the 2nd cell which changes with the actual voltage value of a 1st cell and a 2nd cell.
(5)上記組電池の監視装置において、前記組電池は、3つ以上のセルを含み、前記第1のセルおよび前記第2のセルが交互に配置されている、構成としてもよい。この組電池の監視装置によれば、3つ以上のセルを含む組電池において、電線の断線の有無を確実に診断することができる。 (5) In the assembled battery monitoring apparatus, the assembled battery may include three or more cells, and the first cells and the second cells are alternately arranged. According to this assembled battery monitoring apparatus, in an assembled battery including three or more cells, it is possible to reliably diagnose the presence or absence of a broken wire.
(6)上記組電池の監視装置において、前記第1閾値は、過充電閾値であり、前記第2閾値は、過放電閾値である、構成としてもよい。この組電池の監視装置によれば、過充電閾値および過放電閾値を用いて、電線の断線の有無を診断することができる。 (6) In the assembled battery monitoring apparatus, the first threshold value may be an overcharge threshold value, and the second threshold value may be an overdischarge threshold value. According to this assembled battery monitoring apparatus, it is possible to diagnose the presence or absence of a broken wire using the overcharge threshold and the overdischarge threshold.
(7)また、複数のセルが直列接続された組電池と、上記組電池の監視装置と、を備える蓄電装置でもよい。 (7) A power storage device including an assembled battery in which a plurality of cells are connected in series, and the assembled battery monitoring device may be used.
なお、本明細書に開示される技術は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、組電池の監視装置の異常診断方法、組電池の監視装置または異常診断方法の機能を実現するためのコンピュータプログラム、そのコンピュータプログラムを記録した記録媒体等の種々の態様で実現することができる。 The technology disclosed in the present specification can be realized in various forms. For example, the function of the assembled battery monitoring device abnormality diagnosis method, assembled battery monitoring device or abnormality diagnosis method is realized. The present invention can be realized in various modes, such as a computer program for recording, a recording medium on which the computer program is recorded.
A.実施形態:
A−1.電池パックの構成
図1は、一実施形態の電池パック100の構成を概略的に示す説明図である。電池パック100は、例えば電気自動車(EV)に備えられ、EVを駆動するモータ等の負荷に電力を供給する。また、電池パック100は、例えば充電スタンドに設置された充電器によって充電される。電池パック100は、蓄電装置の一例である。
A. Embodiment:
A-1. Configuration of Battery Pack FIG. 1 is an explanatory diagram schematically showing a configuration of a battery pack 100 according to an embodiment. The battery pack 100 is provided in an electric vehicle (EV), for example, and supplies power to a load such as a motor that drives the EV. Further, the battery pack 100 is charged by, for example, a charger installed at a charging stand. The battery pack 100 is an example of a power storage device.
電池パック100は、組電池200と、監視装置300とを備える。組電池200は、直列接続された4つのセル(「単電池」とも呼ばれる)210〜240を備える。各セル210〜240は、例えばリチウムイオン電池である。しかし、各セル210〜240は、リチウムイオン電池に限らず、蓄電素子であればよく、キャパシタなどでもよい。
The battery pack 100 includes an assembled
以下、セル210を、第1セルという。セル220を、第2セルという。セル230を、第3セルという。セル240を、第4セルという。第1セル210と第3セル230とをあわせて、奇数セルCAという。第2セル220と第4セル240とをあわせて、偶数セルCBという。奇数セルCAは、第1のセルおよび第2のセルの一方の一例であり、偶数セルCBは、第1のセルおよび第2のセルの他方の一例である。
Hereinafter, the
監視装置300は、監視部400と、放電部500とを有する。監視部400は、中央処理装置(以下、「CPU」という)410と、メモリ420と、電圧検出回路430とを備える。メモリ420は、例えばRAMやROMにより構成されており、各種のプログラム等を記憶する。CPU410は、メモリ420から読み出したプログラムに従って、電池パック100の各部の動作を制御する。
The
電圧検出回路430は、配線310〜350を介して各セル210〜240の両端子に接続されており、各セル210〜240の端子電圧Vを個別に検出する。電圧検出回路430は、CPU410から検出指令信号を受けると、検出した各セル210〜240の端子電圧Vに応じた電圧検出信号をCPU410に出力する。配線310〜350は、電線の一例である。
The
以下、第1セル210の端子電圧Vを、第1電圧V1という。第2セル220の端子電圧Vを、第2電圧V2という。第3セル230の端子電圧Vを、第3電圧V3という。第4セル240の端子電圧Vを、第4電圧V4という。
Hereinafter, the terminal voltage V of the
放電部500は、各セル210〜240と電圧検出回路430とを接続する配線310〜350間に設けられた放電回路510〜540を備える。各放電回路510〜540は、配線310〜350を介して対応する各セル210〜240のそれぞれに並列接続されている。各放電回路510〜540は、抵抗RとスイッチQとが直列接続されて構成されている。
The
各放電回路510〜540のスイッチQは、監視部400のCPU410によって開閉が制御されている。CPU410は、各放電回路510〜540のスイッチQにオープン指令信号やクローズ指令信号を送信し、スイッチQの開閉を制御する。放電回路510〜540のスイッチQは、CPU410からのクローズ指令信号によりクローズ(閉)状態とされると、配線310〜350および抵抗Rを介して電流が流れ、当該放電回路510〜540に対応するセル210〜240が放電される。
Opening and closing of the switches Q of the
以下、放電回路510のスイッチQを、第1スイッチQ1という。放電回路520のスイッチQを、第2スイッチQ2という。放電回路530のスイッチQを、第3スイッチQ3という。放電回路540のスイッチQを、第4スイッチQ4という。なお、スイッチQは、電界効果トランジスタ(Field effect transistor)などの半導体スイッチ素子でもよければ、機械式スイッチ等でもよい。
Hereinafter, the switch Q of the
A−2.異常診断処理
次に、異常診断処理の具体的な流れを、図2から図6を参照して説明する。本実施形態の異常診断処理では、各セル210〜240の過充電や過放電等の異常を判定し、過充電や過放電等の異常を検知した場合に、各セル210〜240と電圧検出回路430とを接続する配線310〜350の断線の有無を診断する。
A-2. Abnormality Diagnosis Processing Next, a specific flow of the abnormality diagnosis processing will be described with reference to FIGS. In the abnormality diagnosis process according to the present embodiment, each
本実施形態の異常診断処理では、スイッチQ1〜Q4をオープン(開)状態としたときに電圧検出回路430が検出した各セル210〜240の端子電圧V1〜V4であるオープン電圧VA1〜VA4を用いて、各セル210〜240の異常を判定する。ここで、「オープン電圧」とは、対応するスイッチQをオープン状態とした場合に検出される各セル210〜240の端子電圧Vを意味する。そして、少なくとも1つのセル210〜240に異常が発生していることを検知した場合に、配線310〜350の断線を診断する断線診断処理を実行する。
In the abnormality diagnosis process of the present embodiment, open voltages VA1 to VA4 that are terminal voltages V1 to V4 of the
図2に示すように、CPU410は、異常診断処理を開始すると、メモリ420に記憶された断線検出カウンタDCを「0」に初期化する(S100)。CPU410は、スイッチQ1〜Q4にオープン指令信号を送信し(S110)、スイッチQ1〜Q4がオープン状態であるときの各セル210〜240のオープン電圧VA1〜VA4を取得する(S120)。なお、断線検出カウンタDCについては、後述して説明する。
As shown in FIG. 2, when the abnormality diagnosis process is started, the
メモリ420には、各セル210〜240の過充電を判定するための過充電閾値ZSと、過放電を判定するための過放電閾値HSとが記憶されている。CPU410は、取得された各オープン電圧VA1〜VA4を過充電閾値ZSと比較する(S130)。例えば、図6に示すように、配線320が断線していると、断線した配線320が負極側に接続される第2セル220のオープン電圧VA2が、実際の第2電圧V2よりも大きくなり、過充電閾値ZS以上となりやすい。過充電閾値ZSは、第1閾値の一例である。
The
CPU410は、少なくとも1つのオープン電圧VA1〜VA4が過充電閾値ZS以上である場合(S130:YES)、少なくとも1つのセル210〜240に過充電の異常が発生した、つまり、過充電セル(図6では第2セル220)が含まれていると判定し、断線診断処理を実行する(S150)。
When the at least one open voltage VA1 to VA4 is equal to or higher than the overcharge threshold ZS (S130: YES), the
また、全てのオープン電圧VA1〜VA4が過充電閾値ZS未満である場合(S130:NO)、CPU410は、取得された各オープン電圧VA1〜VA4を過放電閾値HSと比較する(S140)。例えば、図6に示すように、配線320が断線していると、断線した配線320が正極側に接続される第1セル210のオープン電圧VA2が、実際の第1電圧V1よりも小さくなり、過放電閾値HS以下となりやすい。過放電閾値HSは、第2閾値の一例である。
When all the open voltages VA1 to VA4 are less than the overcharge threshold ZS (S130: NO), the
CPU410は、少なくとも1つのオープン電圧VA1〜VA4が過放電閾値HS以下である場合(S140:YES)、少なくとも1つのセル210〜240に過放電の異常が発生した、つまり、過放電セル(図6では第1セル210)が含まれていると判定し、断線診断処理を実行する(S150)。
When the at least one open voltage VA1 to VA4 is equal to or lower than the overdischarge threshold HS (S140: YES), the
一方、全てのオープン電圧VA1〜VA4が過充電閾値ZS未満であり、かつ、過放電閾値HSよりも大きい場合(S130:NO、S140:NO)、CPU410は、セル210〜240が正常であり、配線310〜350に断線が発生していないと判定し、断線診断処理を実行することなく、異常診断処理を終了する。
On the other hand, when all the open voltages VA1 to VA4 are less than the overcharge threshold ZS and greater than the overdischarge threshold HS (S130: NO, S140: NO), the
断線診断処理では、スイッチQ1〜Q4をオープン状態からクローズ状態にし、クローズ状態としたときに電圧検出回路430が検出した各セル210〜240の端子電圧V1〜V4であるクローズ電圧VB1〜VB4を用いて、配線310〜350の断線の有無を診断する。ここで、「クローズ電圧」は、対応するスイッチQをクローズ状態とした場合に検出される各セル210〜240の端子電圧Vを意味する。具体的には、各クローズ電圧VB1〜VB4と予め定められた基準値とを比較し、異常と判定されたクローズ電圧VB1〜VB4の個数を示す断線検出カウンタDCを用いて、配線310〜350の断線の有無を診断する。
In the disconnection diagnosis processing, the switches Q1 to Q4 are changed from the open state to the closed state, and the closed voltages VB1 to VB4 that are the terminal voltages V1 to V4 of the
図3に示すように、CPU410は、断線診断処理を開始すると、セル210〜240に過充電セルが含まれるかを判定する(S300)。CPU410は、セル210〜240に過充電セルが含まれている場合(S300:YES)、セル210〜240に含まれている過充電セルを特定する(S310)。
As illustrated in FIG. 3, when starting the disconnection diagnosis process, the
CPU410は、特定された過充電セルが偶数セルCBに含まれるか否かを判定する(S320)。CPU410は、特定された過充電セルが偶数セルCBに含まれる場合(S320:YES)、第1診断処理を後述する第2診断処理よりも先に実行する(S350)。例えば、図6に示すように、過充電セルが第2セル220である場合、過充電セルが偶数セルCBに含まれることから、第1診断処理を先に実行する。また、CPU410は、特定された過充電セルが奇数セルCAに含まれる場合(S320:NO)、第2診断処理を先に実行する(S360)。
CPU410 determines whether or not the identified overcharged cell is included in even-numbered cell CB (S320). CPU410 performs a 1st diagnostic process before the 2nd diagnostic process mentioned later (S350), when the specified overcharge cell is contained in the even-numbered cell CB (S320: YES). For example, as shown in FIG. 6, when the overcharged cell is the second cell 220, since the overcharged cell is included in the even-numbered cell CB, the first diagnosis process is executed first. In addition, when the identified overcharged cell is included in the odd-numbered cell CA (S320: NO), the
一方、CPU410は、セル210〜240に過充電セルが含まれず、過放電セルが含まれている場合(S300:NO)、セル210〜240に含まれている過放電セルを特定する(S330)。CPU410は、特定された過放電セルが偶数セルCBに含まれるか否かを判定する(S340)。CPU410は、特定された過放電セルが偶数セルCBに含まれる場合(S340:YES)、第2診断処理を第1診断処理よりも先に実行する(S360)。また、CPU410は、特定された過放電セルが奇数セルCAに含まれる場合(S340:NO)、第1診断処理を先に実行する(S350)。例えば、図6に示すように、過放電セルが第1セル210である場合、過充電セルが奇数セルCAに含まれることから、第1診断処理を先に実行する。
On the other hand, CPU410 specifies the overdischarge cell contained in cells 210-240, when an overcharge cell is not contained in cells 210-240 and an overdischarge cell is contained (S300: NO) (S330). . The
第1診断処理では、奇数セルCAのクローズ電圧VB1、VB3が異常であるか否かを判定する。図4に示すように、CPU410は、第1診断処理を開始すると、奇数セルCAに対応する第1スイッチQ1と第3スイッチQ3とにクローズ指令信号を送信し、第1スイッチQ1と第3スイッチQ3とをオープン状態からクローズ状態にする(S500)。これにより、奇数セルCAは放電する。また、CPU410は、偶数セルCBに対応する第2スイッチQ2と第4スイッチQ4とにオープン指令信号を送信し、第2スイッチQ2と第4スイッチQ4とをオープン状態にする(S510)。CPU410は、第1スイッチQ1と第3スイッチQ3とがクローズ状態であるときの奇数セルCAのクローズ電圧VB1、VB3を取得する(S520)。
In the first diagnosis process, it is determined whether or not the close voltages VB1 and VB3 of the odd-numbered cell CA are abnormal. As shown in FIG. 4, when starting the first diagnosis process, the
メモリ420には、配線310〜350の断線を診断するための基準値である上限基準値UKと下限基準値DKとが記憶されている。例えば、上限基準値UKは、過充電閾値ZSよりも大きい値に設定されており、下限基準値DKは、過放電閾値HSよりも小さい値に設定されている。CPU410は、取得された各クローズ電圧VB1、VB3を上限基準値UKおよび下限基準値DKと比較する(S530)。例えば、図6に示すように、配線320が断線していると、電圧検出回路430を用いて取得される第2セル220のクローズ電圧VB1は、略0Vとなり、下限基準値DK以下となる。
The
CPU410は、各クローズ電圧VB1、VB3が上限基準値UK以上、または、下限基準値DK以下である場合(S530:YES)、当該クローズ電圧VB1、VB3を異常と判定する。CPU410は、異常と判定されたクローズ電圧VB1、VB3の数だけ断線検出カウンタDCを増加させ(S540)、第1診断処理を終了する。
When the close voltages VB1 and VB3 are equal to or higher than the upper limit reference value UK or lower than the lower limit reference value DK (S530: YES), the
一方、CPU410は、各クローズ電圧VB1、VB3が上限基準値UK未満、かつ、下限基準値DKより大きい場合(S530:NO)、奇数セルCAのクローズ電圧VB1、VB3が正常であると判定する。この場合、CPU410は、断線検出カウンタDCを増加させることなく、第1診断処理を終了する。
On the other hand, when each of the close voltages VB1 and VB3 is less than the upper limit reference value UK and greater than the lower limit reference value DK (S530: NO), the
また、第2診断処理では、偶数セルCBのクローズ電圧VB2、VB4が異常であるか否かを判定する。図5に示すように、CPU410は、第2診断処理を開始すると、偶数セルCBに対応する第2スイッチQ2と第4スイッチQ4とにクローズ指令信号を送信し、第2スイッチQ2と第4スイッチQ4とをオープン状態からクローズ状態にする(S600)。これにより、偶数セルCBは放電する。また、CPU410は、奇数セルCAに対応する第1スイッチQ1と第3スイッチQ3とにオープン指令信号を送信し、第1スイッチQ1と第3スイッチQ3とをオープン状態にする(S610)。CPU410は、第2スイッチQ2と第4スイッチQ4とがクローズ状態であるときの偶数セルCBのクローズ電圧VB2、VB4を取得する(S620)。
In the second diagnosis process, it is determined whether or not the close voltages VB2 and VB4 of the even cell CB are abnormal. As shown in FIG. 5, when starting the second diagnosis process, the
CPU410は、取得された各クローズ電圧VB2、VB4を上限基準値UKおよび下限基準値DKと比較する(S630)。例えば、図6に示すように、配線320が断線していると、電圧検出回路430を用いて取得される第1セル210のクローズ電圧VB1は、実際の第1電圧V1と第2電圧V2との合計値となり、第1電圧V1および第2電圧V2の大きさによっては、上限基準値UK以上となる。
The
CPU410は、各クローズ電圧VB2、VB4が上限基準値UK以上、または、下限基準値DK以下である場合(S630:YES)、当該クローズ電圧VB2、VB4を異常と判定する。CPU410は、異常と判定されたクローズ電圧VB2、VB4の数だけ断線検出カウンタDCを増加させ(S640)、第2診断処理を終了する。
When the close voltages VB2 and VB4 are equal to or higher than the upper limit reference value UK or lower than the lower limit reference value DK (S630: YES), the
一方、CPU410は、各クローズ電圧VB2、VB4が上限基準値UK未満、かつ、下限基準値DKより大きい場合(S630:NO)、奇数セルCAのクローズ電圧VB2、VB4が正常であると判定する。この場合、CPU410は、断線検出カウンタDCを増加させることなく、第2診断処理を終了する。
On the other hand, when each of the close voltages VB2 and VB4 is less than the upper limit reference value UK and greater than the lower limit reference value DK (S630: NO), the
図3に示すように、断線診断処理において、CPU410は、第1診断処理を終了すると(S350)、断線検出カウンタDCが予め定められた規定値以上であるか否かを判定する(S370)。CPU410は、断線検出カウンタDCが規定値以上である場合(S370:YES)、断線診断処理を終了する。一方、断線検出カウンタDCが規定値未満である場合(S370:NO)、第2診断処理を実行し(S380)、断線診断処理を終了する。なお、S400の第1診断処理は、S350の第1診断処理と同一の処理であり、重複した説明を省略する。
As shown in FIG. 3, in the disconnection diagnosis process, when the
また、CPU410は、第2診断処理を終了すると(S360)、断線検出カウンタDCが規定値以上であるか否かを判定する(S390)。CPU410は、断線検出カウンタDCが規定値以上である場合(S390:YES)、断線診断処理を終了する。一方、断線検出カウンタDCが規定値未満である場合(S390:NO)、第1診断処理を実行し(S400)、断線診断処理を終了する。なお、S400の第1診断処理は、S350の第1診断処理と同一の処理であり、重複した説明を省略する。
Further, when the second diagnosis process is finished (S360), the
図2に示すように、異常診断処理において、CPU410は、断線診断処理を終了すると(S150)、断線検出カウンタDCが規定値以上であるか否かを判定する(S160)。CPU410は、断線検出カウンタDCが規定値以上である場合(S160:YES)、配線310〜350に断線が発生したと診断する(S170)。この場合、CPU410は、断線の発生を報知する等、必要な処理を実行し、異常診断処理を終了する。
As shown in FIG. 2, in the abnormality diagnosis process, when the
一方、断線検出カウンタDCが規定値未満である場合(S160:NO)、セル210〜240に異常が発生したと診断する。CPU410は、セル210〜240に過充電セルと過放電セルとのいずれが含まれるかを判定する(S180)。CPU410は、セル210〜240に過充電セルが含まれている場合(S180:YES)、セル210〜240に過充電が発生したと診断する(S190)。この場合、CPU410は、スイッチQ1〜Q4を用いて過充電のセル210〜240を放電する等、必要な処理を実行し、異常診断処理を終了する。
On the other hand, if the disconnection detection counter DC is less than the specified value (S160: NO), it is diagnosed that an abnormality has occurred in the cells 210-240. The
また、CPU410は、セル210〜240に過放電セルが含まれている場合(S180:NO)、セル210〜240に過放電が発生したと診断する(S200)。この場合、CPU410は、報知等により組電池200の充電を促す等、スイッチQ1〜Q4を用いたセル210〜240の放電等、必要な処理を実行し、異常診断処理を終了する。
In addition, when the
以上説明したように、本実施形態では、スイッチQ1〜Q4がオープン状態であるときに検出されたオープン電圧VA1〜VA4が、過充電閾値ZS以上であることと、過放電閾値HS以下であることとを含む診断条件を満たした場合に、セル210〜240の放電を伴う断線診断処理を実行する。そのため、断線診断処理が、所定周期で繰り返し実行される場合に比べて、断線診断処理の回数を減らすことができ、セル210〜240の消費電流を抑制することができる。
As described above, in this embodiment, the open voltages VA1 to VA4 detected when the switches Q1 to Q4 are in the open state are not less than the overcharge threshold ZS and not more than the overdischarge threshold HS. When a diagnostic condition including the above is satisfied, a disconnection diagnostic process involving the discharge of the
本実施形態では、オープン電圧VA1〜VA4が診断条件を満たすか否かを判定し、配線310〜350の断線が発生しているか否かを検知する。オープン電圧VA1〜VA4は、セル210〜240の放電を伴わずに検出されることから、オープン電圧VA1〜VA4が診断条件を満たすか否かの判定を所定周期で繰り返し実行された場合でも、セル210〜240の消費電流が増大することがない。
In the present embodiment, it is determined whether or not the open voltages VA1 to VA4 satisfy the diagnosis condition, and it is detected whether or not the
本実施形態では、オープン電圧VA1〜VA4が、過充電閾値ZS以上であることと、過放電閾値HS以下であることとを含む診断条件を満たした場合に、断線診断処理を実行する。配線310〜350の断線が発生した場合、配線310〜350を介して電圧検出回路430が検出するオープン電圧VA1〜VA4も変動し、過充電閾値ZS以上や過放電閾値HS以下になりやすい。診断条件として、過充電閾値ZS以上であることと、過放電閾値HS以下であることと等の電圧の著しい増大や著しい減少の条件を含めることで、配線310〜350の断線が発生しているか否かを精度良く推定することができる。
In the present embodiment, the disconnection diagnosis processing is executed when the open voltages VA1 to VA4 satisfy the diagnosis condition including being over the overcharge threshold ZS and over the overdischarge threshold HS. When the disconnection of the
本実施形態では、断線診断処理において、クローズ電圧VB1〜VB4を用いて配線310〜350の断線を診断するので、オープン電圧VA1〜VA4を用いて配線310〜350の断線を診断する場合に比べて、配線310〜350の断線を正確に診断することができる。
In the present embodiment, in the disconnection diagnosis process, the disconnection of the
本実施形態では、偶数セルCBに過充電の異常があるセルが含まれる場合、奇数セルCAのクローズ電圧VB1、VB3の異常を診断する第1診断処理を、偶数セルCBのクローズ電圧VB2、VB4の異常を診断する第2診断処理よりも先に実行する。これにより、配線310〜350の断線を確実に診断することができる。また、第1診断処理により、配線310〜350の断線が診断された場合には、第2診断処理を実行することなく、異常診断処理を終了する。これにより、断線診断処理を簡略化することができるとともに、断線診断処理に要する時間を短縮することができる。
In the present embodiment, when the even cell CB includes a cell having an overcharge abnormality, the first diagnosis process for diagnosing the abnormality of the close voltage VB1, VB3 of the odd cell CA is performed as the close voltage VB2, VB4 of the even cell CB. This is executed before the second diagnosis process for diagnosing the abnormality. Thereby, the disconnection of the
同様に、奇数セルCAに過充電の異常があるセルが含まれる場合、第2診断処理を第1診断処理よりも先に実行する。偶数セルCBに過放電の異常があるセルが含まれる場合、第2診断処理を第1診断処理よりも先に実行する。奇数セルCAに過放電の異常があるセルが含まれる場合、第1診断処理を第2診断処理よりも先に実行する。 Similarly, when the odd-numbered cell CA includes a cell having an overcharge abnormality, the second diagnostic process is executed before the first diagnostic process. When the even-numbered cell CB includes a cell having an overdischarge abnormality, the second diagnosis process is executed before the first diagnosis process. When the odd-numbered cell CA includes a cell having an abnormal overdischarge, the first diagnosis process is executed before the second diagnosis process.
C.変形例:
本明細書で開示される技術は、上述の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の形態に変形することができ、例えば次のような変形も可能である。例えば、上記実施形態では、監視装置300は、1つのCPU410を有する構成であるが、監視装置300の構成はこれに限らず、複数のCPUを備える構成や、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)などのハード回路を備える構成、ハード回路およびCPUの両方を備える構成でもよい。
C. Variation:
The technology disclosed in the present specification is not limited to the above-described embodiment, and can be modified into various forms without departing from the gist thereof. For example, the following modifications are possible. For example, in the above-described embodiment, the
また、上記実施形態では、電池パック100は、1つの監視装置300を備えるが、複数の監視装置300を備えてもよい。また、複数の組電池200と複数の監視装置300とを備えてもよい。
In the above embodiment, the battery pack 100 includes one
また、上記実施形態では、断線診断処理を実行する診断条件として、第1閾値が過充電閾値ZSであり、第2閾値が過放電閾値HSである例を示した。しかし、これに限られず、例えば、第1閾値や第2閾値が、過充電閾値ZSおよび過放電閾値HSと異なる値に設定されていても良い。 Moreover, in the said embodiment, the example which the 1st threshold value was the overcharge threshold value ZS and the 2nd threshold value was the overdischarge threshold value HS was shown as diagnostic conditions which perform a disconnection diagnostic process. However, the present invention is not limited to this. For example, the first threshold value and the second threshold value may be set to values different from the overcharge threshold value ZS and the overdischarge threshold value HS.
具体的には、各セル210〜240には、端子電圧Vの使用範囲が決まっており、通常、過充電閾値ZSは、その使用範囲の上限値よりも高い電圧に設定される。第1閾値は、過充電閾値ZSよりも低い電圧に設定されてもよく、例えば端子電圧Vの使用範囲の上限値に設定されてもよい。これにより、第1閾値が過充電閾値ZSに設定されている場合に比べて、各セル210〜240の過充電等の異常を早めに検知することができる。
Specifically, the use range of the terminal voltage V is determined for each of the
同様に、通常、過放電閾値HSは、各セル210〜240の端子電圧Vの使用範囲の下限値よりも低い電圧に設定される。第2閾値は、過放電閾値HSよりも高い電圧に設定されてもよく、例えば端子電圧Vの使用範囲の下限値に設定されてもよい。これにより、第2閾値が過放電閾値HSに設定されている場合に比べて、各セル210〜240の過放電等の異常を早めに検知することができる。 Similarly, the overdischarge threshold value HS is normally set to a voltage lower than the lower limit value of the usage range of the terminal voltage V of each cell 210-240. The second threshold value may be set to a voltage higher than the overdischarge threshold value HS, for example, may be set to a lower limit value of the usage range of the terminal voltage V. Thereby, compared with the case where the 2nd threshold is set to the overdischarge threshold HS, abnormalities, such as overdischarge of each cell 210-240, can be detected early.
また、監視部400に複数の電圧検出回路430が含まれる場合には、各電圧検出回路430が検出した電圧が差分規定値を超えている場合など、電圧検出に関する異常が発生した場合に、断線診断処理を実行するようにしてもよい。
In addition, when the
また、上記実施形態では、電圧検出回路430が検出するオープン電圧VA1〜VA4の全てを過充電閾値ZSおよび過放電閾値HSと比較する例を示した。しかし、これに限られず、例えば断線が発生した配線310〜350に接続されるセル210〜240が予想されている場合には、当該セル210〜240のオープン電圧VA1〜VA4のみを過充電閾値ZSおよび過放電閾値HSと比較してもよい。
Moreover, in the said embodiment, the example which compares all the open voltages VA1-VA4 which the
また、上記実施形態では、オープン電圧VA1〜VA4を過充電閾値ZSと過放電閾値HSとの両方と比較する例を示した。しかし、これに限られず、いずれか一方のみと比較するようにしてもよい。 Moreover, in the said embodiment, the example which compares open voltage VA1-VA4 with both overcharge threshold value ZS and overdischarge threshold value HS was shown. However, the present invention is not limited to this, and it may be compared with only one of them.
100:電池パック 200:組電池 210〜240:セル 300:監視装置 310〜350:配線 400:監視部 410:CPU 420:メモリ 430:電圧検出回路 500:放電部 510〜540:放電回路 CA:奇数セル CB:偶数セル DC:断線検出カウンタ Q1〜Q4:スイッチ R:抵抗 V:端子電圧 VA:オープン電圧 VB:クローズ電圧 DESCRIPTION OF SYMBOLS 100: Battery pack 200: Battery pack 210-240: Cell 300: Monitoring apparatus 310-350: Wiring 400: Monitoring part 410: CPU 420: Memory 430: Voltage detection circuit 500: Discharge part 510-540: Discharge circuit CA: Odd number Cell CB: Even cell DC: Disconnection detection counter Q1 to Q4: Switch R: Resistance V: Terminal voltage VA: Open voltage VB: Close voltage
Claims (8)
各セルに電線を介して並列接続された複数のスイッチを含む放電回路と、
前記電線を介して前記各セルの電圧を検出する電圧検出回路と、
制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記複数のスイッチがオープン状態であるときに前記電圧検出回路が検出した少なくとも1つの前記セルのオープン電圧が、予め定められた、前記セルの端子電圧の使用範囲の上限値以上である第1閾値以上であることと、前記少なくとも1つの前記各セルのオープン電圧が、前記第1閾値よりも小さく、かつ、前記セルの端子電圧の使用範囲の下限値以下である第2閾値以下であることと、の少なくとも一方を含む診断条件を満たすか否かを判定し、
前記診断条件を満たすと判定した場合に、少なくとも1つの前記スイッチを前記オープン状態からクローズ状態にして前記電線の断線の有無を診断し、
前記診断条件を満たすと判定しない場合に、前記複数のスイッチを前記オープン状態に維持して前記電線の断線の有無を診断しない、組電池の監視装置。 A battery pack monitoring device in which a plurality of cells are connected in series,
A discharge circuit including a plurality of switches connected in parallel to each cell via electric wires;
A voltage detection circuit for detecting the voltage of each cell via the electric wire;
A control unit,
The controller is
A first threshold value, wherein an open voltage of at least one of the cells detected by the voltage detection circuit when the plurality of switches are in an open state is equal to or higher than a predetermined upper limit value of the use range of the terminal voltage of the cell. and not less than, that open voltage of the at least one of said each cell, the rather smaller than the first threshold value, and is less than the lower limit of the use range of the terminal voltage of the cell is below a second threshold value And whether or not a diagnostic condition including at least one of the conditions is satisfied,
When it is determined that the diagnostic condition is satisfied, at least one of the switches is changed from the open state to the closed state to diagnose the presence or absence of the wire breakage,
An assembled battery monitoring device that maintains the plurality of switches in the open state and does not diagnose the presence or absence of disconnection of the electric wires when it is not determined that the diagnostic condition is satisfied.
前記電線の断線の有無の診断では、前記少なくとも1つの前記スイッチを前記オープン状態からクローズ状態にし、前記クローズ状態のときに前記電圧検出回路が検出した電圧を用いて前記電線の断線の有無を診断する、組電池の監視装置。 The assembled battery monitoring device according to claim 1,
In the diagnosis of the presence or absence of disconnection of the electric wire, the at least one switch is changed from the open state to the closed state, and the presence or absence of the disconnection of the electric wire is diagnosed using the voltage detected by the voltage detection circuit in the closed state. A battery pack monitoring device.
前記診断条件は、前記少なくとも1つの前記セルのオープン電圧が、前記第1閾値以上であることを含み、
前記制御部は、
前記複数のセルにおいて隣接して配置された第1のセルおよび第2のセルのうち、前記第1のセルが前記診断条件を満たす場合、前記第1のセルに対応する前記スイッチを前記オープン状態にし、前記第2のセルに対応する前記スイッチを前記クローズ状態にし、前記クローズ状態のときに前記電圧検出回路が前記第2のセルのクローズ電圧を検出することを、前記第2のセルに対応する前記スイッチを前記オープン状態にし、前記第1のセルに対応する前記スイッチを前記クローズ状態にし、前記クローズ状態のときに前記電圧検出回路が前記第1のセルのクローズ電圧を検出することよりも先に行う、組電池の監視装置。 The assembled battery monitoring device according to claim 2,
The diagnostic condition includes an open voltage of the at least one cell being equal to or higher than the first threshold;
The controller is
Among the first cells and the second cells arranged adjacent to each other in the plurality of cells, when the first cell satisfies the diagnostic condition, the switch corresponding to the first cell is in the open state. The switch corresponding to the second cell is set to the closed state, and the voltage detection circuit detects the close voltage of the second cell in the closed state. The switch is set to the open state, the switch corresponding to the first cell is set to the closed state, and the voltage detection circuit detects the close voltage of the first cell in the closed state. The assembled battery monitoring device is performed first.
前記診断条件は、前記少なくとも1つの前記セルのオープン電圧が、前記第2閾値以下であることを含み、
前記制御部は、
前記複数のセルにおいて隣接して配置された第1のセルおよび第2のセルのうち、前記第1のセルが前記診断条件を満たす場合、前記第2のセルに対応する前記スイッチを前記オープン状態にし、前記第1のセルに対応する前記スイッチを前記クローズ状態にし、前記クローズ状態のときに前記電圧検出回路が前記第1のセルのクローズ電圧を検出することを、前記第1のセルに対応する前記スイッチを前記オープン状態にし、前記第2のセルに対応する前記スイッチを前記クローズ状態にし、前記クローズ状態のときに前記電圧検出回路が前記第2のセルのクローズ電圧を検出することよりも先に行う、組電池の監視装置。 The assembled battery monitoring device according to claim 2,
The diagnostic condition includes an open voltage of the at least one cell being equal to or lower than the second threshold;
The controller is
Among the first cells and the second cells arranged adjacent to each other in the plurality of cells, when the first cell satisfies the diagnostic condition, the switch corresponding to the second cell is in the open state. The switch corresponding to the first cell is set to the closed state, and the voltage detection circuit detects the close voltage of the first cell in the closed state. The switch is set to the open state, the switch corresponding to the second cell is set to the closed state, and the voltage detection circuit detects the close voltage of the second cell in the closed state. The assembled battery monitoring device is performed first.
前記組電池は、3つ以上のセルを含み、前記第1のセルおよび前記第2のセルが交互に配置されている、組電池の監視装置。 The assembled battery monitoring device according to claim 3 or 4,
The assembled battery includes three or more cells, and the assembled battery monitoring device in which the first cells and the second cells are alternately arranged.
前記第1閾値は、過充電閾値であり、
前記第2閾値は、過放電閾値である、組電池の監視装置。 The assembled battery monitoring device according to any one of claims 1 to 5,
The first threshold is an overcharge threshold;
The assembled battery monitoring device, wherein the second threshold is an overdischarge threshold.
複数のセルが直列接続された組電池と、
請求項1から請求項6までのいずれか一項に記載の組電池の監視装置と、を備える、蓄電装置。 A power storage device,
An assembled battery in which a plurality of cells are connected in series;
A battery pack comprising: the assembled battery monitoring device according to claim 1.
前記電線を介して前記各セルの電圧を検出する電圧検出回路と、を備える組電池の監視装置の断線診断方法であって、
前記複数のスイッチがオープン状態であるときに前記電圧検出回路が検出した少なくとも1つの前記セルのオープン電圧が、予め定められた、前記セルの端子電圧の使用範囲の上限値以上である第1閾値以上であることと、前記少なくとも1つの前記各セルのオープン電圧が、前記第1閾値よりも小さく、かつ、前記セルの端子電圧の使用範囲の下限値以下である第2閾値以下であることと、の少なくとも一方を含む診断条件を満たすか否かを判定する判定工程と、
前記判定工程において前記診断条件を満たすと判定された場合に、少なくとも1つの前記スイッチを前記オープン状態からクローズ状態にして前記電線の断線の有無を診断し、
前記判定工程において前記診断条件を満たすと判定されなかった場合に、前記複数のスイッチを前記オープン状態に維持して前記電線の断線の有無を診断しない診断工程と、を含む、断線診断方法。 A discharge circuit including a plurality of switches connected in parallel to each cell of an assembled battery in which a plurality of cells are connected in series via an electric wire;
A voltage detection circuit for detecting a voltage of each cell via the electric wire, and a disconnection diagnosis method for a monitoring apparatus for an assembled battery,
A first threshold value, wherein an open voltage of at least one of the cells detected by the voltage detection circuit when the plurality of switches are in an open state is equal to or higher than a predetermined upper limit value of the use range of the terminal voltage of the cell. and not less than, that open voltage of the at least one of said each cell, the rather smaller than the first threshold value, and is less than the lower limit of the use range of the terminal voltage of the cell is below a second threshold value And a determination step for determining whether or not a diagnostic condition including at least one of the conditions is satisfied,
When it is determined that the diagnosis condition is satisfied in the determination step, the at least one switch is changed from the open state to the closed state to diagnose the presence or absence of the wire breakage,
A disconnection diagnosis method comprising: a diagnosis step of maintaining the plurality of switches in the open state and not diagnosing the presence or absence of disconnection of the electric wire when it is not determined that the diagnosis condition is satisfied in the determination step.
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