JP6647839B2 - Energy storage system - Google Patents
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Description
本発明は、直列接続された複数のセルを備える蓄電システムに関する。 The present invention relates to a power storage system including a plurality of cells connected in series.
近年、ハイブリッド車(HV)、プラグインハイブリッド車(PHV)、電気自動車(EV)が普及してきている。それら車両に搭載される電源として、エネルギー密度の高いリチウムイオン電池が普及してきている。リチウムイオン電池は常用領域と使用禁止領域が近接しているため、他の種類の電池より厳格な電圧管理が必要である。複数のリチウムイオン電池セルが直列に接続された組電池(パック電池)を使用する場合、各セルの電圧を検出するための電圧検出回路が設けられる(例えば、特許文献1参照)。複数のセル間の各ノードと電圧検出回路とはそれぞれ電圧検出線で接続され、電圧検出回路は、隣接する2つのノード間の電圧を検出して各セルの電圧を検出する。 In recent years, hybrid vehicles (HV), plug-in hybrid vehicles (PHV), and electric vehicles (EV) have become widespread. Lithium-ion batteries with high energy density have become widespread as power sources mounted on these vehicles. Lithium-ion batteries require more strict voltage management than other types of batteries because the normal use area and the use prohibited area are close to each other. When using an assembled battery (pack battery) in which a plurality of lithium ion battery cells are connected in series, a voltage detection circuit for detecting the voltage of each cell is provided (for example, see Patent Document 1). Each node between the plurality of cells and the voltage detection circuit are connected by a voltage detection line, and the voltage detection circuit detects the voltage between two adjacent nodes to detect the voltage of each cell.
この構成において、ある電圧検出線が断線した場合、当該電圧検出線に繋がるノードの1つ上のセルの電圧は上限値に張り付き、当該ノードの1つ下のセルの電圧は下限値に張り付くことになる。このように、ある電圧検出線が断線した場合、当該電圧検出線に繋がるノードの上下2つのセルの電圧は検出不能になり、当該2つのセルの電圧は不定になる。従来、電圧を検出できないセルが発生した場合、走行用モータへの給電を停止させる処置をとっていた。 In this configuration, when a certain voltage detection line is broken, the voltage of the cell immediately above the node connected to the voltage detection line sticks to the upper limit, and the voltage of the cell immediately below the node sticks to the lower limit. become. Thus, when a certain voltage detection line is disconnected, the voltages of the two cells above and below the node connected to the voltage detection line cannot be detected, and the voltages of the two cells become indefinite. Conventionally, when a cell whose voltage cannot be detected occurs, a measure is taken to stop supplying power to the traveling motor.
エンジンを搭載しない純粋な電気自動車の場合、走行用モータへの給電停止は車両の走行停止を意味する。車両が急に停止すると追突等の危険がある。また車両が自走できなくなるとカーディーラや修理工場まで、牽引やレッカー移動で運ぶ必要がある。 In the case of a pure electric vehicle without an engine, stopping the power supply to the traveling motor means stopping the traveling of the vehicle. If the vehicle suddenly stops, there is a danger of a rear-end collision. Also, if the vehicle becomes unable to run on its own, it will be necessary to transport it to a car dealer or repair shop by towing or towing.
電圧検出線の断線は、セルそのものの不具合と異なり、セルの状態を確認することができなくなった状態であり、セルそのものに不具合が発生した場合と比較して緊急性は相対的に低い。 Unlike the failure of the cell itself, the disconnection of the voltage detection line is a state in which the state of the cell cannot be confirmed, and the urgency is relatively low as compared with the case where a failure occurs in the cell itself.
本発明はこうした状況に鑑みなされたものであり、その目的は、セルの電圧を検出するための電圧検出線が断線した場合において、安全性と利便性を考慮した処置を行う蓄電システムを提供することにある。 The present invention has been made in view of such a situation, and an object of the present invention is to provide a power storage system that performs a measure considering safety and convenience when a voltage detection line for detecting a voltage of a cell is disconnected. It is in.
上記課題を解決するために、本発明のある態様の蓄電システムは、直列接続された複数のセル間の各ノードと複数の電圧検出線で接続され、隣接する電圧検出線間の電圧を検出して各セルの電圧を検出する電圧検出部と、前記複数の電圧検出線のいずれかが異常になったとき、前記複数のセルの両端電圧から、異常状態の電圧検出線の上下に接続される2つのセルを除く残りのセルの各電圧の合計を減算し、減算して得られた電圧を1/2にして前記異常状態の電圧検出線に接続された2つのセルの各電圧を推定する制御部と、を備える。 In order to solve the above problem, an energy storage system according to one embodiment of the present invention is connected to each node between a plurality of cells connected in series and a plurality of voltage detection lines, and detects a voltage between adjacent voltage detection lines. A voltage detecting unit for detecting the voltage of each cell, and when any one of the plurality of voltage detection lines becomes abnormal, the voltage is connected above and below the abnormal state voltage detection line from the voltage across the plurality of cells. The sum of the voltages of the remaining cells except for the two cells is subtracted, and the voltage obtained by the subtraction is halved to estimate each voltage of the two cells connected to the abnormal state voltage detection line. A control unit.
なお、以上の構成要素の任意の組み合わせ、本発明の表現を方法、装置、システムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。 It is to be noted that any combination of the above-described components and any conversion of the expression of the present invention between a method, an apparatus, a system, and the like are also effective as embodiments of the present invention.
本発明によれば、セルの電圧を検出するための電圧検出線が断線した場合において、安全性と利便性を考慮した処置を行う蓄電システムを実現できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, when the voltage detection line for detecting the voltage of a cell is disconnected, the electric storage system which performs the treatment which considered safety and convenience can be implement | achieved.
図1は、本発明の実施の形態に係る蓄電システム2を説明するための図である。本実施の形態では車両1として電気自動車(EV)を想定する。車両1は蓄電システム2、コンタクタRY、インバータ3、走行用モータ4、ECU5、イグニッションスイッチ6及びメータパネル7を備える。
FIG. 1 is a diagram illustrating a
走行用モータ4には一般的に三相交流同期モータが使用される。インバータ3は走行用モータ4と蓄電システム2との間に設けられる。インバータ3は力行時、蓄電システム2から供給される直流電力を交流電力に変換して走行用モータ4に供給する。走行用モータ4は力行時、インバータ3から供給される電力をもとに回転し、車両1を走行させる。走行用モータ4は回生時、車両1の減速エネルギーにもとづく回転により発電し、インバータ3に供給する。インバータ3は回生時、走行用モータ4から供給される交流電力を直流電力に変換して蓄電システム2に供給する。
Generally, a three-phase AC synchronous motor is used as the traveling
ECU(Electronic Control Unit)5は車両1全体を電子制御する。ECU5は車両1内における各種ECUの総称であり(蓄電システム2のECUを除く)、複数のECUが連携して動作する。ECU5はアクセルペダル、蓄電システム2、各種の補機、各種のセンサから入力される各種の信号をもとにインバータ3を制御する。基本動作として、ECU5はアクセルペダル(不図示)が踏み込まれると、そのアクセル開度に応じた電力を走行用モータ4に供給するようインバータ3を制御する。またECU5はアクセルペダルが離されると、減速エネルギーをエネルギー源として走行用モータ4により発電される電力を蓄電システム2に供給するよう制御する。
An ECU (Electronic Control Unit) 5 electronically controls the
インバータ3と蓄電システム2との間にコンタクタRYが挿入される。コンタクタRYには例えば、大型のリレーを使用することができる。コンタクタRYは、蓄電システム2と車両1内の負荷を電気的に切り離すための素子であり、蓄電システム2の制御部40により制御される。
Contactor RY is inserted between
蓄電システム2は蓄電モジュール10及び管理装置20を備える。管理装置20は電圧検出部30、制御部40及び記憶部50を含む。蓄電モジュール10は、直列接続された複数のセルS1−Snを含む。セルは、1個ないし複数個の単電池が並列に接続されて構成される。セルには、リチウムイオンセル、ニッケル水素セル、電気二重層キャパシタセル等を用いることができる。以下、本明細書ではリチウムイオンセル(公称電圧:3.6−3.7V)を使用する例を想定する。なお図1では簡略化のため蓄電モジュール10(本実施の形態では、リチウムイオン電池パック(リチウムイオン組電池ともいう))を1つ描いているが、通常、走行用モータ4の動作電圧に応じて、複数の蓄電モジュール10が直列に接続されて使用される。
The
電圧検出部30は、直列接続された複数のセルS1−Sn間の各ノードと複数の電圧検出線で接続され、隣接する電圧検出線間の電圧を検出して各セルS1−Snの電圧を検出する。電圧検出部30は例えば、専用のカスタムICであるASIC(Application Specific Integrated Circuit)により構成される。電圧検出部30は、検出した各セルS1−Snの電圧を制御部40に出力する。
The
制御部40はSOC推定部41、コンタクタ制御部42、断線セル電圧推定部43及び異常通知部44を含む。制御部40は例えば、マイクロプロセッサにより構成される。記憶部50は制御部40で実行されるプログラム、及び当該プログラムで使用されるデータを保持する。記憶部50はSOC−OCVテーブル51及びSOC−制御テーブル52を含む。
The
SOC推定部41は、検出された各セルの電圧をもとに各セルのSOC(State Of Charge)を推定する。SOCは例えば、OCV(Open Circuit Voltage)法により推定する。セルのOCVは、電圧検出部30により検出されたセルの電圧値V、電流検出部(不図示)により検出されたセルの電流値I、セルの内部抵抗値Rをもとに下記(式1)により算出できる。
OCV=V−I×R ・・・(式1)
The
OCV = VI-R (Equation 1)
SOC−OCVテーブル51は、セルのSOCとOCVとの関係を記述したテーブルである。SOCとOCVには安定した関係があり、OCVからSOCを推定することができる。SOC推定部41は、算出したOCVをもとにSOC−OCVテーブル51を参照してSOCを特定する。なおSOCの推定方法は上述の方法に限るものではなく、例えば、クーロンカウント法を用いてもよい。
The SOC-OCV table 51 is a table that describes the relationship between the SOC of a cell and the OCV. There is a stable relationship between the SOC and the OCV, and the SOC can be estimated from the OCV. The
コンタクタ制御部42は、ECU5からの制御信号、またはSOC推定部41により推定されたセルのSOCをもとにコンタクタRYを制御する。運転者によりイグニッションスイッチ6がオンされるとECU5は始動信号を制御部40に通知し、コンタクタ制御部42は当該始動信号を受けるとコンタクタRYをクローズ(ターンオン)する。また運転者によりイグニッションスイッチ6がオフされると停止信号を制御部40に通知し、コンタクタ制御部42は当該停止信号を受けるとコンタクタRYをオープン(ターンオフ)する。またコンタクタ制御部42は、SOC推定部41により推定されたセルのSOCをもとにSOC−制御テーブル52を参照して、コンタクタRYを制御する。
The
図2は、SOC−制御テーブル52の一例を示す図である。図2に示す例では、セルのSOCが80%以上の場合、コンタクタ制御部42はコンタクタRYをオープンする。セルが過充電状態になるとセルの劣化が加速するため過充電状態を回避するようコンタクタRYをオープンする。車両1が純粋なEVの場合、コンタクタRYをオープンすると車両1は走行不能になる。なおハイブリッド車の場合はエンジン走行が可能である。
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of the SOC-control table 52. In the example shown in FIG. 2, when the SOC of the cell is 80% or more, the
セルのSOCが70%より高く80%より低い場合、制御部40はECU5に充電禁止信号を通知し、ECU5はインバータ3の力行(放電)を許容し、回生(充電)を禁止するよう制御する。セルのSOCが高い場合、下り坂になっても充電しない。イグニッションオンの状態であれば、コンタクタRYはクローズ状態を維持する。
When the SOC of the cell is higher than 70% and lower than 80%, the
セルのSOCが30%以上70%以下の場合、通常運用になる。ECU5はインバータ3の力行(放電)も回生(充電)も許容するよう制御する。イグニッションオンの状態であれば、コンタクタRYはクローズ状態を維持する。
When the SOC of the cell is 30% or more and 70% or less, normal operation is performed. The ECU 5 controls the
セルのSOCが20%より高く30%より低い場合、制御部40はECU5に放電禁止信号を通知し、ECU5はインバータ3の力行(放電)を禁止し、回生(充電)を許容するよう制御する。イグニッションオンの状態であれば、コンタクタRYはクローズ状態を維持する。車両1が純粋なEVの場合、走行不能になる。なおハイブリッド車の場合はエンジン走行が可能である。
When the SOC of the cell is higher than 20% and lower than 30%, the
セルのSOCが20%以下の場合、コンタクタ制御部42はコンタクタRYをオープンする。セルが過放電状態になるとセルの劣化が加速するため過放電状態を回避するようコンタクタRYをオープンする。車両1が純粋なEVの場合、コンタクタRYをオープンすると車両1は走行不能になる。なおハイブリッド車の場合はエンジン走行が可能である。
When the SOC of the cell is 20% or less, the
図2のテーブルに示した数値は一例であり、当該数値例に限るものではない。SOCの使用範囲を狭く設定するほど、セルを保護することができるが走行用モータ4による走行距離が短くなる。ハイブリッド車の場合、エンジン走行が可能であるためSOCの使用範囲を狭く設定してセルの保護を優先することが可能である。純粋なEVの場合、SOCの使用範囲を広く設定して走行距離を確保することが要求される。
The numerical values shown in the table of FIG. 2 are examples, and are not limited to the numerical examples. As the use range of the SOC is set narrower, the cell can be protected, but the traveling distance by the traveling
コンタクタ制御部42は、SOC推定部41により推定された各セルのSOCをもとに、SOC−制御テーブル52を参照してコンタクタRYを制御する。複数のセルS1−Snの内、1つでもSOCが20%以下または80%以上の場合、コンタクタRYをオープンする。
The
以上の回路構成において、複数の電圧検出線のいずれかが断線した場合について考える。以下、第2セルS2と第3セルS3間のノードと電圧検出部30との間の電圧検出線が断線した場合を考える。
In the above circuit configuration, a case where one of the plurality of voltage detection lines is disconnected will be considered. Hereinafter, the case where the voltage detection line between the node between the second cell S2 and the third cell S3 and the
図3は、実施の形態に係る、第2セルS2と第3セルS3間のノードと電圧検出部30との間の電圧検出線が断線した場合の、第2セルS2と第3セルS3の電圧挙動を示す図である。図3に示すように当該電圧検出線が断線すると、第2セルS2の電圧は上限値(図3では5V)に張り付き、第3セルS3の電圧は下限値(図3では0V)に張り付く。これにより第2セルS2の電圧と第3セルS3の電圧が不定になる。
FIG. 3 shows the second cell S2 and the third cell S3 when the voltage detection line between the node between the second cell S2 and the third cell S3 and the
従来、このような電圧挙動が発生した場合、コンタクタ制御部42はコンタクタRYをオープンしていた。これにより、純粋なEVは停止していた。しかしながら純粋なEVの場合、突然停止することは危険であり、蓄電システム2に故障が発生した場合でも、一定の条件下のもと走行を継続させたい要請がある。以下、この要請を実現するための2つの手法を説明する。
Conventionally, when such a voltage behavior occurs, the
(実施例1)
まず実施例1を説明する。実施例1においてコンタクタ制御部42は、イグニッションオン状態において上記複数の電圧検出線のいずれかが異常になったとき、当該異常状態の電圧検出線に負極が接続されるセルと正極が接続されるセルの2つのセルを除く、残りのセルの各電圧または各SOCが正常な範囲内のとき、所定のイベントが発生するまでコンタクタRYのクローズ状態を維持する。
(Example 1)
First, a first embodiment will be described. In the first embodiment, when any of the plurality of voltage detection lines becomes abnormal in the ignition on state, the
所定のイベントは例えば、イグニッションスイッチ6のオフが該当する。また所定のイベントは、電圧検出線の異常検出時からの一定時間(例えば、24時間)経過であってもよい。異常検出時は、電圧検出部30により電圧検出線の電位喪失が検出された時点であってもよいし、隣接する2つのセル電圧の上側のセル電圧が上限値に張り付き且つ下側のセル電圧が下限値に張り付いた時点であってもよい。コンタクタ制御部42は、所定のイベントが発生するとコンタクタRYをオープン(ターンオフ)する。
The predetermined event corresponds to, for example, turning off the ignition switch 6. Further, the predetermined event may be a lapse of a predetermined time (for example, 24 hours) from the time of detecting the abnormality of the voltage detection line. The abnormality may be detected when the
上述の例では第2セルS2及び第3セルS3を除く、第1セルS1及び第4セルS4−第nセルSnの全てのSOCが20%より高く80%より低い場合、コンタクタ制御部42はコンタクタRYのクローズ状態を維持する。なお第2セルS2及び第3セルS3は、断線前の電圧と同じとみなして取り扱う。従って第2セルS2の電圧から導かれるSOCが75%の場合、図2の例では充電禁止の制御となる。
In the above example, if all the SOCs of the first cell S1, the fourth cell S4, and the nth cell Sn except the second cell S2 and the third cell S3 are higher than 20% and lower than 80%, the
コンタクタ制御部42がコンタクタRYをクローズ状態に維持する条件に、残りのセルの各電圧または各SOCが正常な範囲にあること以外に、複数のセルS1−Snの両端電圧(パック電圧)のSOCが正常な範囲内にあることを加えてもよい。
The condition that the
異常通知部44は、複数の電圧検出線のいずれかが異常になったとき、蓄電システム2の異常を示す信号をECU5に通知する。ECU5は当該異常通知信号を受けると、メータパネル7に蓄電システム2の異常を示すメッセージを表示させる。例えば、蓄電システム2の異常を報知するためのアイコンやランプを点灯させる。なおメータパネル7ではなく、HUD(Head-Up Display)に表示させてもよい。またECU5は音声出力部(不図示)から、蓄電システム2の異常を示すメッセージを音声出力させてもよい。その際、次にイグニッションオフすると、走行不能になる旨のメッセージも合わせて音声出力させてもよい。なお時間で管理している場合は、○○時間経過後に走行不能になる旨のメッセージを音声出力させる。
When any one of the plurality of voltage detection lines becomes abnormal,
以上説明したように実施例1によれば、電圧検出線に異常が発生しても、当該電圧検出線に接続された2つのセル以外の他のセルの電圧またはSOCが正常であれば、一定の範囲で走行を継続させる。当該他のセルの電圧またはSOCが正常であれば、セル自体またはセル間を繋ぐ経路に異常が発生している可能性は低く、電圧検出線の断線の可能性が高い。電圧検出線の断線の場合、複数のセルS1−Sn自体は正常であるため、その正常な状態が維持できていれば走行を継続しても問題ない。ただし電圧検出線が断線していると、新たにセルに異常が発生した場合、直ぐに異常を検出できなくなる問題がある。 As described above, according to the first embodiment, even if an abnormality occurs in the voltage detection line, if the voltage or the SOC of the cells other than the two cells connected to the voltage detection line is normal, the voltage is constant. Continue running within the range. If the voltage or SOC of the other cell is normal, it is unlikely that an abnormality has occurred in the cell itself or in a path connecting the cells, and the possibility of disconnection of the voltage detection line is high. In the case of the disconnection of the voltage detection line, since the plurality of cells S1 to Sn themselves are normal, if the normal state can be maintained, there is no problem even if the traveling is continued. However, if the voltage detection line is broken, when a new abnormality occurs in the cell, there is a problem that the abnormality cannot be immediately detected.
そこで実施例1では次のイグニッションオフ、または一定時間経過までの走行を許可し、それ以降の走行を禁止する。これにより安全性と利便性を両立させることができる。また電圧検出線の異常発生時に、蓄電システム2の異常発生を示すメッセージをメータパネル7に表示することにより、運転者に蓄電システム2の異常を認識させることができる。これにより運転者は次のイグニッションオフ、または一定時間経過前にカーディーラ等に自走で車両1を持ち込むことができる。
Therefore, in the first embodiment, the next ignition-off or traveling until a predetermined time has elapsed is permitted, and subsequent traveling is prohibited. Thereby, both safety and convenience can be achieved. In addition, when an abnormality occurs in the voltage detection line, a message indicating the occurrence of an abnormality in the
(実施例2)
次に実施例2を説明する。実施例2において断線セル電圧推定部43は、複数の電圧検出線のいずれかが異常になったとき、複数のセルS1−Snの両端電圧から、異常状態の電圧検出線に負極が接続されるセルと正極が接続されるセルの2つのセルを除く、残りのセルの各電圧の合計を減算する。断線セル電圧推定部43は、減算して得られた電圧を1/2にして異常状態の電圧検出線に接続された2つのセルの各電圧を推定する。コンタクタ制御部42は、当該異常状態の電圧検出線に接続された2つのセルの電圧として、断線セル電圧推定部43により推定された電圧を使用してコンタクタRYを制御する。
(Example 2)
Next, a second embodiment will be described. In the second embodiment, when any one of the plurality of voltage detection lines becomes abnormal, the disconnected cell
図4は、実施例2の第1構成例を示す図である。第1構成例では、複数のセルS1−Snの両端電圧(電池パック電圧VBAT−GND)を電圧検出部30で検出する例である。電圧検出部30は電池パック電圧VBAT−GNDと、第1セルS1の電圧と、第4セルS4−第nセルSnの各電圧を検出する。第2セルS2及び第3セルS3の電圧は不定である。電圧検出部30内のAD変換器(不図示)は、検出した各アナログの検出値をデジタル値に変換する。
FIG. 4 is a diagram illustrating a first configuration example of the second embodiment. The first configuration example is an example in which the
電圧検出部30はデジタル値に変換された第4セルS4−第nセルSnの各電圧を合算し、さらに第1セルS1の電圧を合算する。電圧検出部30は合算した第1セルS1及び第4セルS4−第nセルSnの合計電圧を、電池パック電圧VBAT−GNDから減算する。電圧検出部30は減算して得られる電圧を1/2にして第2セルS2及び第3セルS3の各電圧を推定する。電圧検出部30は、推定した第2セルS2及び第3セルS3の各電圧を含む第1セルS1−第nセルSnの各電圧を制御部40に出力する。
The
なお電圧検出部30から制御部40に電池パック電圧VBAT−GND、第1セルS1の電圧、及び第4セルS4−第nセルSnの各電圧をそのまま出力し、制御部40で上述の演算処理を行ってもよい。
Note that the battery pack voltage VBAT-GND, the voltage of the first cell S1, and the voltages of the fourth cell S4 to the nth cell Sn are output as they are from the
図5は、実施例2の第2構成例を示す図である。第2構成例では、電池パック電圧VBAT−GNDを制御部40で検出する例である。電池パックの正極の電位は、第1分圧抵抗R11と第2分圧抵抗R12により分圧され、制御部40のADポートに入力される。制御部40内のAD変換器(不図示)は、ADポートから入力されるアナログの検出値をデジタル値に変換する。
FIG. 5 is a diagram illustrating a second configuration example of the second embodiment. In the second configuration example, the
電圧検出部30は第1セルS1の電圧と、第4セルS4−第nセルSnの各電圧を検出する。第2セルS2及び第3セルS3の電圧は不定である。電圧検出部30は第4セルS4−第nセルSnの各電圧を合算し、さらに第1セルS1の電圧を合算する。電圧検出部30は合算した第1セルS1及び第4セルS4−第nセルSnの合計電圧を制御部40に出力する。
The
制御部40は、検出した電池パック電圧VBAT−GNDから、入力された第1セルS1及び第4セルS4−第nセルSnの合計電圧を減算し、得られた電圧を1/2にして第2セルS2及び第3セルS3の各電圧を推定する。
The
なお電圧検出部30が電池パック電圧VBAT−GNDを検出して制御部40に出力し、制御部40が電圧検出部30から入力される電池パック電圧VBAT−GNDと、自己のADポートに入力された電池パック電圧VBAT−GNDを比較してもよい。両者が略一致しない場合、電圧検出部30及び/又は制御部40に異常が発生している可能性がある。
The
コンタクタ制御部42は、推定された各セルS1−SnのSOCをもとに、SOC−制御テーブル52を参照してコンタクタRYを制御する。異常通知部44は、複数の電圧検出線のいずれかが異常になったとき、蓄電システム2の異常を示す信号をECU5に通知する。ECU5は当該異常通知信号を受けると、メータパネル7に蓄電システム2の異常を示すメッセージを表示させる。
The
以上説明したように実施例2によれば、電圧検出線に異常が発生した場合、当該電圧検出線に接続された2つのセル以外の他のセルの電圧と電池パック電圧をもとに、当該電圧検出線に接続された2つのセルの電圧を推定する。当該2つのセルの電圧またはSOCが正常であれば、セル自体またはセル間を繋ぐ経路に異常が発生している可能性は低く、電圧検出線の断線の可能性が高い。電圧検出線の断線の場合、複数のセルS1−Sn自体は正常であるため、その正常な状態が維持できていれば走行を継続しても問題ない。 As described above, according to the second embodiment, when an abnormality occurs in the voltage detection line, the abnormality is determined based on the voltage of the cell other than the two cells connected to the voltage detection line and the battery pack voltage. The voltage of two cells connected to the voltage detection line is estimated. If the voltages or SOCs of the two cells are normal, it is unlikely that an abnormality has occurred in the cell itself or in a path connecting the cells, and there is a high possibility that the voltage detection line is disconnected. In the case of the disconnection of the voltage detection line, since the plurality of cells S1 to Sn themselves are normal, if the normal state can be maintained, there is no problem even if the traveling is continued.
また実施例2は実施例1のように2つのセルの電圧として、前値を使用するのではなく、他のセルの電圧とパック電圧をもとに推定する。従って実施例1と比較して2つのセルの監視レベルは高いといえる。そこで実施例1のようにイグニッションオフまたは一定時間経過により走行不能にする制約を必須としない。 In the second embodiment, instead of using the previous values as the voltages of the two cells as in the first embodiment, estimation is performed based on the voltages of the other cells and the pack voltage. Therefore, it can be said that the monitoring level of the two cells is higher than that of the first embodiment. Therefore, there is no need to restrict the vehicle from running when the ignition is turned off or after a certain period of time as in the first embodiment.
また電圧検出線の異常発生時に、蓄電システム2の異常発生を示すメッセージをメータパネル7に表示することにより、運転者に蓄電システム2の異常を認識させることができる。これにより運転者は自走で車両1を持ち込むことができる。
In addition, when an abnormality occurs in the voltage detection line, a message indicating the occurrence of an abnormality in the
以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。これら実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。 The present invention has been described based on the embodiments. These embodiments are exemplifications, and it is understood by those skilled in the art that various modifications can be made to the combination of each component and each processing process, and that such modifications are also within the scope of the present invention. is there.
図6は、変形例に係る蓄電システム2の回路構成例を示す図である。変形例では複数の電圧検出線間に抵抗R1−Rn(高抵抗)をそれぞれ接続する。図6に示したように第2セルS2と第3セルS3間のノードと電圧検出部30との間の電圧検出線が断線した場合、当該電圧検出線に接続された第2抵抗R2と第3抵抗R3により、1つ上の電圧検出線と1つ下の電圧検出線間の電圧が分圧される。従って断線した電圧検出線の電位が、上下の電圧検出線間の電圧の中点電位に維持される。
FIG. 6 is a diagram illustrating a circuit configuration example of a
抵抗R1−Rnはインピーダンス素子の一例であり、他のインピーダンス素子を用いてもよい。例えば、抵抗R1−Rnの代わりにそれぞれトランジスタを接続し、トランジスタのオン抵抗を利用してもよい。 The resistors R1 to Rn are examples of the impedance element, and another impedance element may be used. For example, transistors may be connected instead of the resistors R1 to Rn, and the on-resistance of the transistors may be used.
図7は、変形例に係る、第2セルS2と第3セルS3間のノードと電圧検出部30との間の電圧検出線が断線した場合の、第2セルS2と第3セルS3の電圧挙動を示す図である。図7に示すように当該電圧検出線が断線しても、第2セルS2の電圧と第3セルS3の電圧は、断線前の電圧(3.7V)とほぼ同じ電圧に維持される。コンタクタ制御部42は断線前と同様に、検出された各セルS1−SnのSOCをもとに、SOC−制御テーブル52を参照してコンタクタRYを制御する。
FIG. 7 shows the voltages of the second cell S2 and the third cell S3 when the voltage detection line between the node between the second cell S2 and the third cell S3 and the
図6に示す回路構成では電圧検出線の異常を直ぐには検出することができない。電圧検出線の異常を直ぐに検出するには、例えば抵抗R1−Rnのそれぞれに直列にスイッチを接続し、当該複数のスイッチの全てをオフにするフェーズを設ければよい。全てのスイッチがオフの状態では図1、図4、図5と同じ回路構成になり、電圧検出線の断線を即座に検出することができる。 In the circuit configuration shown in FIG. 6, the abnormality of the voltage detection line cannot be detected immediately. In order to immediately detect the abnormality of the voltage detection line, for example, a phase may be provided in which a switch is connected in series to each of the resistors R1 to Rn, and all of the plurality of switches are turned off. When all the switches are off, the circuit configuration is the same as in FIGS. 1, 4 and 5, and the disconnection of the voltage detection line can be detected immediately.
上述の実施例2及び変形例では、電圧検出線の異常検出後に実施例1のようなイグニッションオフまたは一定時間経過により走行不能にする制約を課していないが、実施例2及び変形例にも当該制約を課してもよい。この場合、蓄電システム2の修理を運転者により確実に促すことができる。
In the above-described second embodiment and the modified example, the restriction that the driving is disabled due to the ignition-off or the fixed time elapse as in the first embodiment after the abnormality detection of the voltage detection line is not imposed. Such restrictions may be imposed. In this case, the driver can be reliably encouraged to repair the
なお、実施の形態は、以下の項目によって特定されてもよい。 The embodiment may be specified by the following items.
[項目1]
直列接続された複数のセル(S1−Sn)間の各ノードと複数の電圧検出線で接続され、隣接する電圧検出線間の電圧を検出して各セル(S1−Sn)の電圧を検出する電圧検出部(30)と、
前記複数の電圧検出線のいずれかが異常になったとき、前記複数のセル(S1−Sn)の両端電圧から、異常状態の電圧検出線の上下に接続される2つのセル(S2、S3)を除く残りのセル(S1、S4−Sn)の各電圧の合計を減算し、減算して得られた電圧を1/2にして前記異常状態の電圧検出線に接続された2つのセル(S2、S3)の各電圧を推定する制御部(40)と、
を備えることを特徴とする蓄電システム(2)。
これによれば、異常状態の電圧検出線に接続されたセルの電圧を比較的高精度に推定することができる。
[項目2]
本蓄電システム(2)は車両(1)に搭載され、当該車両(1)内においてコンタクタ(RY)を介して走行用モータ(4)と接続され、
前記制御部(40)は、イグニッションオン状態において、前記複数のセル(S1−Sn)の各電圧または各SOC(State Of Charge)が正常な範囲内のとき前記コンタクタ(RY)をクローズ状態に制御し、少なくとも1つのセル(S2、S3)の電圧またはSOCが異常なとき前記コンタクタ(RY)をオープン状態に制御し、
前記制御部(40)は、前記複数の電圧検出線のいずれかが異常になったとき、異常状態の電圧検出線に接続された2つのセル(S2、S3)の電圧として、前記推定した電圧を使用して前記コンタクタ(RY)を制御することを特徴とする項目1に記載の蓄電システム(2)。
これによれば、電圧検出線が断線した場合でも、車両(1)が走行可能な状態をできるだけ維持することができる。
[項目3]
車両(1)に搭載され、当該車両(1)内においてコンタクタ(RY)を介して走行用モータ(4)と接続される蓄電システム(2)であって、
直列接続された複数のセル(S1−Sn)間の各ノードと複数の電圧検出線で接続され、隣接する電圧検出線間の電圧を検出して各セル(S1−Sn)の電圧を検出する電圧検出部(30)と、
イグニッションオン状態において、前記複数のセル(S1−Sn)の各電圧または各SOC(State Of Charge)が正常な範囲内のとき前記コンタクタ(RY)をクローズ状態に制御し、少なくとも1つのセル(S2、S3)の電圧またはSOCが異常なとき前記コンタクタ(RY)をオープン状態に制御する制御部と、を備え、
前記制御部(40)は、イグニッションオン状態において前記複数の電圧検出線のいずれかが異常になったとき、異常状態の電圧検出線の上下に接続されるに2つのセル(S2、S3)を除く残りのセル(S1、S4−Sn)の各電圧または各SOCが正常な範囲内のとき、所定のイベントが発生するまで、前記コンタクタ(RY)のクローズ状態を維持することを特徴とする蓄電システム(2)。
これによれば、電圧検出線が断線した場合でも、車両(1)が走行可能な状態をできるだけ維持することができる。
[項目4]
前記所定のイベントは、イグニッションオフであることを特徴とする項目3に記載の蓄電システム(2)。
これによれば、安全性と利便性を両立させることができる。
[項目5]
前記制御部(40)は、前記複数の電圧検出線のいずれかが異常になったとき、本蓄電システム(2)の電圧検出線の異常を示す信号を、前記車両(1)内のECU(Electronic Control Unit)(5)に通知することを特徴とする項目2から4のいずれかに記載の蓄電システム(2)。
これによれば、蓄電システム(2)の異常を車両側および運転者に通知することができる。
[項目6]
車両(1)に搭載され、当該車両(1)内においてコンタクタ(RY)を介して走行用モータ(4)と接続される蓄電システム(2)であって、
直列接続された複数のセル(S1−Sn)間の各ノードと複数の電圧検出線で接続され、隣接する電圧検出線間の電圧を検出して各セル(S1−Sn)の電圧を検出する電圧検出部(30)と、
複数の電圧検出線間のそれぞれに接続されるインピーダンス素子(R1−Rs)と、
イグニッションオン状態において、前記複数のセル(S1−Sn)の各電圧または各SOC(State Of Charge)が正常な範囲内のとき前記コンタクタ(RY)をクローズ状態に制御し、少なくとも1つのセル(S2、S3)の電圧またはSOCが異常なとき前記コンタクタ(RY)をオープン状態に制御する制御部と、
を備えることを特徴とする蓄電システム(2)。
これによれば、電圧検出線が断線した場合でも、車両(1)が走行可能な状態をできるだけ維持することができる。
[Item 1]
Each node between a plurality of cells (S1-Sn) connected in series is connected to a plurality of voltage detection lines, and a voltage between adjacent voltage detection lines is detected to detect a voltage of each cell (S1-Sn). A voltage detector (30);
When one of the plurality of voltage detection lines becomes abnormal, two cells (S2, S3) connected above and below the abnormal voltage detection line from the voltage across the plurality of cells (S1-Sn). Are subtracted from each other, and the voltage obtained by the subtraction is reduced to half, and the two cells (S2) connected to the abnormal state voltage detection line are reduced. , S3) a control unit (40) for estimating each voltage;
A power storage system (2), comprising:
According to this, the voltage of the cell connected to the voltage detection line in the abnormal state can be estimated with relatively high accuracy.
[Item 2]
The power storage system (2) is mounted on a vehicle (1), and is connected to a traveling motor (4) via a contactor (RY) in the vehicle (1).
The control section (40) controls the contactor (RY) to be in a closed state when each voltage or each SOC (State Of Charge) of the plurality of cells (S1-Sn) is within a normal range in an ignition on state. And controlling the contactor (RY) to be open when the voltage or the SOC of at least one of the cells (S2, S3) is abnormal;
When one of the plurality of voltage detection lines becomes abnormal, the control unit (40) determines the estimated voltage as the voltage of two cells (S2, S3) connected to the abnormal voltage detection line. The power storage system (2) according to
According to this, even if the voltage detection line is broken, the state in which the vehicle (1) can travel can be maintained as much as possible.
[Item 3]
A power storage system (2) mounted on a vehicle (1) and connected to a traveling motor (4) via a contactor (RY) in the vehicle (1),
Each node between a plurality of cells (S1-Sn) connected in series is connected to a plurality of voltage detection lines, and a voltage between adjacent voltage detection lines is detected to detect a voltage of each cell (S1-Sn). A voltage detector (30);
In the ignition on state, when each voltage or each SOC (State Of Charge) of the plurality of cells (S1-Sn) is within a normal range, the contactor (RY) is controlled to a closed state, and at least one cell (S2) is controlled. , S3) a control unit that controls the contactor (RY) to be in an open state when the voltage or the SOC is abnormal.
When one of the plurality of voltage detection lines becomes abnormal in the ignition-on state, the control unit (40) connects two cells (S2, S3) to be connected above and below the abnormal state voltage detection line. When each voltage or each SOC of the remaining cells (S1, S4-Sn) is within a normal range, the contactor (RY) is kept closed until a predetermined event occurs. System (2).
According to this, even if the voltage detection line is disconnected, the state in which the vehicle (1) can travel can be maintained as much as possible.
[Item 4]
The power storage system (2) according to
According to this, both safety and convenience can be achieved.
[Item 5]
When any one of the plurality of voltage detection lines becomes abnormal, the control unit (40) sends a signal indicating abnormality of the voltage detection lines of the power storage system (2) to an ECU (ECU) in the vehicle (1). The power storage system (2) according to any one of
According to this, the abnormality of the power storage system (2) can be notified to the vehicle side and the driver.
[Item 6]
A power storage system (2) mounted on a vehicle (1) and connected to a traveling motor (4) via a contactor (RY) in the vehicle (1),
Each node between a plurality of cells (S1-Sn) connected in series is connected to a plurality of voltage detection lines, and a voltage between adjacent voltage detection lines is detected to detect a voltage of each cell (S1-Sn). A voltage detector (30);
An impedance element (R1-Rs) connected between each of the plurality of voltage detection lines;
In the ignition on state, when each voltage or each SOC (State Of Charge) of the plurality of cells (S1-Sn) is within a normal range, the contactor (RY) is controlled to a closed state, and at least one cell (S2) is controlled. , S3) a control unit that controls the contactor (RY) to open when the voltage or SOC is abnormal;
A power storage system (2), comprising:
According to this, even if the voltage detection line is broken, the state in which the vehicle (1) can travel can be maintained as much as possible.
1 車両、 2 蓄電システム、 3 インバータ、 4 走行用モータ、 5 ECU、 6 イグニッションスイッチ、 7 メータパネル、 10 蓄電モジュール、 20 管理装置、 S1 第1セル、 S2 第2セル、 S3 第3セル、 S4 第4セル、 Sn 第nセル、 30 電圧検出部、 40 制御部、 41 SOC推定部、 42 コンタクタ制御部、 43 断線セル電圧推定部、 44 異常通知部、 50 記憶部、 51 SOC−OCVテーブル、 52 SOC−制御テーブル、 RY コンタクタ、 R1 第1抵抗、 R2 第2抵抗、 R3 第3抵抗、 Rn 第n抵抗、 R11 第1分圧抵抗、 R12 第2分圧抵抗。
Claims (2)
直列接続された複数のセル間の各ノードと複数の電圧検出線で接続され、隣接する電圧検出線間の電圧を検出して各セルの電圧を検出し、前記複数の電圧検出線が接続されるノードのうち前記複数のセルの両端に位置するノードと一対の検出線で接続され、前記一対の検出線間の電圧を検出して前記複数のセルの両端電圧を検出する電圧検出部と、
イグニッションオン状態において、前記複数のセルの各電圧または各SOC(State Of
Charge)が正常な範囲内のとき前記コンタクタをクローズ状態に制御し、少なくとも1つのセルの電圧またはSOCが異常なとき前記コンタクタをオープン状態に制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、第1分圧抵抗および第2分圧抵抗により分圧された前記複数のセルの正極の電位が入力され、該入力された電位から検出した前記複数のセルの両端電圧と前記電圧検出回路が検出した前記複数のセルの両端電圧を比較して前記電圧検出部及び/又は当該制御部の異常を判定し、
前記制御部は、前記複数の電圧検出線のいずれかが異常になったとき、前記複数のセルの両端電圧から、異常状態の電圧検出線の上下に接続される2つのセルを除く残りのセルの各電圧の合計を減算し、減算して得られた電圧を1/2にして前記異常状態の電圧検出線に接続された2つのセルの各電圧を推定し、前記電圧検出部により各セルの電圧および前記複数のセルの両端電圧を取得し、異常状態の電圧検出線に接続された2つのセルの電圧として、前記推定した電圧を使用して前記コンタクタを制御することを特徴とする蓄電システム。 A power storage system mounted on a vehicle and connected to a traveling motor via a contactor in the vehicle,
Each node between a plurality of cells connected in series and a plurality of voltage detection lines are connected, a voltage between adjacent voltage detection lines is detected to detect a voltage of each cell, and the plurality of voltage detection lines are connected. A voltage detection unit connected to a node located at both ends of the plurality of cells among a plurality of nodes by a pair of detection lines, and detects a voltage between the pair of detection lines to detect a voltage between both ends of the plurality of cells;
In the ignition-on state, each voltage or each SOC (State Of
And a control unit that controls the contactor to be in a closed state when Charge is within a normal range, and controls the contactor to be in an open state when the voltage or SOC of at least one cell is abnormal.
The control unit is configured to receive a potential of the positive electrode of the plurality of cells divided by the first voltage dividing resistor and the second voltage dividing resistor, and to detect a voltage between both ends of the plurality of cells detected from the inputted potential and the voltage. The voltage detection circuit compares the voltage across the plurality of cells detected by the voltage detection circuit to determine the abnormality of the voltage detection unit and / or the control unit,
The control unit is configured such that, when any one of the plurality of voltage detection lines becomes abnormal, the remaining cells excluding two cells connected above and below the abnormal state voltage detection line from the voltage across the plurality of cells. each voltage sum is subtracted, and then the voltage obtained by subtracting the half estimates the respective voltages of the two cells connected to the voltage detection lines of the abnormal state, each cell by the voltage detection unit of And controlling the contactor using the estimated voltage as the voltage of two cells connected to a voltage detection line in an abnormal state. system.
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