JP6930745B2 - 管理装置および電源システム - Google Patents

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Description

本発明は、電池などの蓄電モジュールの状態を管理する管理装置、および、その管理装置を備える電源システムに関する。
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。これらの車にはキーデバイスとして二次電池が搭載される。車載用二次電池としては主に、ニッケル水素電池およびリチウムイオン電池が普及している。今後、エネルギー密度が高いリチウムイオン電池の普及が加速すると予想される。
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。複数のセルの各ノードと電圧検出回路は、複数の電圧検出線で接続される(例えば、特許文献1参照)。検出されたセル電圧は、SOC(State Of Charge)管理、均等化制御などに使用される。
特開2011−76777号公報
直列接続された複数のセルはセルモジュールを構成し、複数のセルモジュールがケーブルまたはバスバーなどの接続部材によって直列接続されている。複数のセルの充放電時には、接続部材に電圧降下が発生する。そのため、接続部材に隣接するセルの検出電圧に接続部材の電圧降下による誤差が含まれてしまい、正確なセル電圧を検出することが困難となる場合がある。
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、正確にセル電圧を検出した上で、管理装置を簡素化できる技術を提供することにある。
上記課題を解決するために、本発明のある態様の管理装置は、直列接続された複数のセルをそれぞれ含む第1セルモジュールおよび第2セルモジュールと、第1セルモジュールと第2セルモジュールとを直列接続する導電性の接続部材とを有する蓄電モジュールを管理する管理装置であって、複数のセルの各ノードに電圧検出線で接続され、当該複数のセルのそれぞれの電圧と、接続部材の両端の電圧とを検出する電圧検出回路と、電圧検出回路により検出された複数のセルのそれぞれの電圧と、接続部材の両端の電圧とを区別して認識する制御回路と、を備える。
本発明によれば、正確にセル電圧を検出した上で、管理装置を簡素化できる。
第1の実施形態に係る電源システムの構成を示すブロック図である。 比較例の電源システムの構成を示すブロック図である。 第1の実施形態において接続部材の両端の電圧がダイオードの順方向電圧より高い場合の動作を説明する図である。 第2の実施形態に係る電源システムの構成を示すブロック図である。
(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態に係る電源システム1の構成を示すブロック図である。電源システム1は、蓄電モジュール10及び管理装置30を備える。蓄電モジュール10と管理装置30間はワイヤーハーネス20により接続される。電源システム1は、例えば、ハイブリッド車、電気自動車などの動力源として車両に搭載することができる。
蓄電モジュール10は、第1セルモジュール12と、第2セルモジュール14と、導電性の接続部材16とを有する。第1セルモジュール12と第2セルモジュール14は、直列接続された複数のセルをそれぞれ含む。セルには、リチウムイオン電池セル、ニッケル水素電池セル、鉛電池セル、電気二重層キャパシタセル、リチウムイオンキャパシタセル等を用いることができる。本実施形態では、第1セルモジュール12は直列接続された2つのセルS1,S2を含み、第2セルモジュール14は直列接続された2つのセルS3,S4を含む例について説明する。また電池の種別としてリチウムイオン電池を想定する。
接続部材16は、ケーブルまたはバスバーなどの接続機能を有する導電性部材であり、第1セルモジュール12と第2セルモジュール14とを直列接続している。蓄電モジュール10は、第1セルモジュール12および第2セルモジュール14と同様の構成の1以上の他のセルモジュールをさらに有してもよい。この場合、第2セルモジュール14と他のセルモジュール、および、他のセルモジュール同士は、他の接続部材により直列接続される。
管理装置30は、複数の抵抗R1〜R6と、複数のキャパシタC1〜C5と、電圧検出回路32と、制御回路34とを備える。管理装置30は蓄電モジュール10を管理する。管理装置30は、例えばプリント配線基板上に構成されている。
電圧検出回路32は、直列接続された複数のセルS1〜S4の各ノードに複数の電圧検出線L1〜L6で接続され、複数のセルS1〜S4のそれぞれの電圧と、接続部材16の両端の電圧とを検出する。具体的には電圧検出回路32は、複数のセルS1〜S4の各ノードにそれぞれ電圧検出線L1〜L6で接続された入力端子VP1〜VP6を有し、隣接する2つの入力端子の間の電圧を検出する。検出されたセルS1〜S4の各電圧と接続部材16の両端の電圧は、制御回路34に伝達される。電圧検出回路32は、ディスクリート部品や、専用のカスタムICであるASIC(Application Specific Integrated Circuit)等により構成される。電圧検出線L1〜L6は、管理装置30の内部ではプリント配線で構成され、管理装置30の外部ではワイヤーハーネス20で構成される。
電圧検出回路32は、隣接する2つの入力端子間にそれぞれ接続された保護用のダイオードD1〜D5を備える。つまり、ダイオードD1〜D5は、複数のセルS1〜S4と接続部材16のそれぞれに並列かつ逆向きに接続されている。
複数のセルS1〜S4の放電時における接続部材16の両端の電圧は、当該接続部材16の両端間に接続されるダイオードD3の順方向電圧以下である。
複数の電圧検出線L1〜L6にそれぞれ抵抗R1〜R6が挿入され、隣接する2本の電圧検出線間にそれぞれキャパシタC1〜C5が接続される。抵抗R1〜R6及びキャパシタC1〜C5はローパスフィルタを構成し、電圧検出回路32に入力される電圧を安定化させる。
制御回路34には、電圧検出回路32から伝達された電圧のうち、どの電圧が接続部材16の両端の電圧であるか予め設定されている。このような設定は、制御回路34のレジスタにより行うことができる。そのため制御回路34は、電圧検出回路32により検出された複数のセルS1〜S4のそれぞれの電圧と、接続部材16の両端の電圧とを区別して認識する。
制御回路34は、電圧検出回路32から伝達されたセルS1〜S4の電圧を参照してセル電圧の均等化制御などの電池制御を行う。また制御回路34は、セルS1〜S4のそれぞれの電圧の異常を検出した場合、セルに異常があると判定し、電圧の異常を示す第1異常検知信号を図示しない上位の制御装置に通知する。具体的には制御回路34は、複数のセルS1〜S4のいずれかの電圧が、予め定められた電圧範囲を外れている場合、第1異常検知信号を出力する。上位の制御装置は、第1異常検知信号が通知されると、蓄電モジュール10の充放電を停止させるなどの必要な対応を行う。
接続部材16の両端の電圧は、セルS1〜S4のそれぞれの電圧とは異なる。そのため制御回路34は、セルS1〜S4のそれぞれの電圧と接続部材16の両端の電圧とを区別して認識していない場合、接続部材16の両端の電圧に基づいて誤った均等化制御を行ってしまう。また、接続部材16の両端の電圧は、セルS1〜S4のそれぞれの電圧より低く、異常検出のための上記電圧範囲を外れている可能性もある。そのため制御回路34は、セルS1〜S4のそれぞれの電圧と接続部材16の両端の電圧とを区別して認識していない場合、セルに異常があると誤判定する恐れもある。本実施形態では、このような誤動作を回避できる。
また制御回路34は、接続部材16の両端の電圧に基づいて、接続部材16の異常を判定する。具体的には制御回路34は、接続部材16の両端の電圧が予め定められた閾値電圧より高い場合、接続部材16に異常があると判定し、接続部材16の異常を示す第2異常検知信号を図示しない上位の制御装置に通知する。このような状況としては、接続部材16とセルS2,S3とのネジによる締結が不十分であり、接続部材16の抵抗が通常よりも増加している場合などが挙げられる。上位の制御装置は、第2異常検知信号が通知されると、接続部材16の異常を示すメッセージを車両のインストルメントパネルに表示させるなどの必要な対応を行う。制御回路34は、CPUもしくはロジック回路、またはそれらの組み合わせで構成される。
ここで、比較例の電源システム1Xについて説明する。
図2は、比較例の電源システム1Xの構成を示すブロック図である。比較例の電源システム1Xでは、管理装置30Xは、同一の2つの電圧検出回路32Xを有している。2つの電圧検出回路32Xは、接続部材16を避けて蓄電モジュール10に接続されている。即ち、接続部材16の上位側の第1セルモジュール12と、接続部材16の下位側の第2セルモジュール14には、互いに異なる電圧検出回路32Xが接続されている。これにより、接続部材16の両端の電圧の影響を受けることなく、セルS1〜S4の電圧を正確に検出できる。しかし、比較例の構成では、1つの電圧検出回路32Xによる検出対象の単位ブロックを小さくする必要があり、複数の電圧検出回路32Xが必要となり、基板サイズも大きくなる。
これに対して本実施形態では、1つの電圧検出回路32によりセルS1〜S4のそれぞれの電圧と接続部材16の両端の電圧とを検出し、検出されたセルS1〜S4のそれぞれの電圧と接続部材16の両端の電圧とを区別して認識するようにしている。これにより、接続部材16の両端の電圧の影響を受けることなく、比較例より多くのセルの電圧を1つの電圧検出回路32で正確に検出できる。
即ち、比較例と比較して、1つの電圧検出回路32による検出対象の単位ブロックを大きくすることができ、分散して配置された複数のセルモジュールにも対応できるため、管理装置30の部品点数を少なくでき、管理装置30の基板サイズを小さくできる。そのため、管理装置30を小型化かつ低コスト化できる。従って、正確にセル電圧を検出した上で、管理装置30を簡素化できる。
ここで、第2の実施形態の説明に先立ち、第1の実施形態において接続部材16の両端の電圧がより高い場合の動作について、図3を参照して説明する。
図3は、第1の実施形態において接続部材16の両端の電圧ΔVがダイオードD3の順方向電圧より高い場合の動作を説明する図である。セルS1〜S4の放電時には、蓄電モジュール10から電流I1が流れ、接続部材16にも電流が流れる。セルS1〜S4の放電時に接続部材16の両端に発生した電圧ΔVが概ねダイオードD4の順方向電圧より高い場合、ダイオードD4に順方向電流が流れる。従って、接続部材16の高電圧側のノードから、抵抗R4、ダイオードD3、抵抗R3をこの順番に経由して、接続部材16の低電圧側のノードに向けて電流I2が流れる。これにより、抵抗R4には電圧ΔV1が発生し、抵抗R3には電圧ΔV2が発生する。そのため、電圧検出回路32が検出する入力端子VP2と入力端子VP3の間の電圧は、「セルS2の電圧」−「電圧ΔV2」となり、検出精度が悪化する。同様に、電圧検出回路32が検出する入力端子VP4と入力端子VP5の間の電圧は、「セルS3の電圧」−「電圧ΔV1」となり、検出精度が悪化する。
そこで以下に説明する第2の実施形態では、接続部材16の両端の電圧がより高い場合においても検出精度が悪化しないようにする。
(第2の実施形態)
第2の実施形態では、接続部材16の両端に接続された入力端子VP4,VP5に隣接する上位側の入力端子VP3と下位側の入力端子VP6も接続部材16に接続されている点において、第1の実施形態と異なる。以下では、第1の実施形態との相違点を中心に説明する。
図4は、第2の実施形態に係る電源システム1Aの構成を示すブロック図である。電圧検出回路32は、入力端子とダイオードの数が図1と異なるが、基本的な構成は同一である。ここでは、説明を明確化するため、入力端子VP1〜VP8を第1から第8の入力端子VP1〜VP8と称し、抵抗R1〜R8を第1から第8の抵抗R1〜R8と称する。
第1から第8の入力端子VP1〜VP8は、複数のセルS1〜S4の対応するノードにそれぞれ電圧検出線L1,L2,L4,L5,L7,L8で接続されている。接続部材16の上位側に隣接するセルS2の上位側(正極性側)のノードは、電圧検出線L2により、第2の入力端子VP2に第2の抵抗R2を介して接続されている。接続部材16の上位側のノードは、電圧検出線L4により、第3の入力端子VP3に第3の抵抗R3を介して接続され、且つ、第4の入力端子VP4に第4の抵抗R4を介して接続されている。
接続部材16の下位側のノードは、電圧検出線L5により、第5の入力端子VP5に第5の抵抗R5を介して接続され、第6の入力端子VP6に第6の抵抗R6を介して接続されている。接続部材16の下位側に隣接するセルS3の下位側(負極性側)のノードは、電圧検出線L7により、第7の入力端子VP7に第7の抵抗R7を介して接続されている。
図示する例では、第3の入力端子VP3と第4の入力端子VP4の間、および、第5の入力端子VP5と第6の入力端子VP6の間には、キャパシタが接続されていない。後述するように、これらの入力端子間の電圧は使用されないため、電圧を安定化させなくてもよいためである。
このような構成は、nを6以上の整数として、次のように一般化して表すことができる。電圧検出回路32は、複数のセルの対応するノードにそれぞれ電圧検出線で接続された第1から第nの入力端子を有する。
接続部材16の上位側に隣接するセルの上位側のノードは、第i(iは、1から(n−5)までの何れかの整数)の入力端子に第iの抵抗を介して接続されている。接続部材16の上位側のノードは、第(i+1)の入力端子に第(i+1)の抵抗を介して接続され、且つ、第(i+2)の入力端子に第(i+2)の抵抗を介して接続されている。
接続部材16の下位側のノードは、第(i+3)の入力端子に第(i+3)の抵抗を介して接続され、且つ、第(i+4)の入力端子に第(i+4)の抵抗を介して接続されている。接続部材16の下位側に隣接するセルの下位側のノードは、第(i+5)の入力端子に第(i+5)の抵抗を介して接続されている。図4の例は、n=8,i=2の場合である。
ここで、複数のセルS1〜S4の放電時における接続部材16の両端の電圧が、当該接続部材16の両端間に接続されるダイオードD4の順方向電圧より高い場合の動作について説明する。この場合、前述のように、セルS1〜S4の放電時に、接続部材16の高電圧側のノードから、第5の抵抗R5、ダイオードD4、第4の抵抗R4をこの順番に経由して、接続部材16の低電圧側のノードに向けて電流が流れる。これにより、第4の抵抗R4と第5の抵抗R5には電圧が発生する。
ところが、第4の抵抗R4の電圧は、電圧検出回路32が検出する第2の入力端子VP2と第3の入力端子VP3の間の電圧、即ちセルS2の検出電圧には影響を及ぼさない。第3の入力端子VP3は、第3の抵抗R3を介してセルS2の下位側のノードに接続されており、第4の抵抗R4の電圧には無関係なためである。同様に、第5の抵抗R5の電圧は、電圧検出回路32が検出する第6の入力端子VP6と第7の入力端子VP7の間の電圧、即ちセルS3の検出電圧には影響を及ぼさない。第6の入力端子VP6は、第6の抵抗R6を介してセルS3の上位側のノードに接続されており、第5の抵抗R5の電圧には無関係なためである。従って、セルS2,S3の電圧の検出精度は悪化しない。
複数のセルS1〜S4の放電時における接続部材16の両端の電圧がダイオードD4の順方向電圧以下の場合にも、検出精度は悪化しない。
制御回路34Aには、電圧検出回路32から伝達された電圧のうち、どの電圧が接続部材16の両端の電圧であり、どの電圧が第3の入力端子VP3と第4の入力端子VP4との間の電圧および第5の入力端子VP5と第6の入力端子VP6との間の電圧であるか予め設定されている。そのため制御回路34Aは、電圧検出回路32により検出された複数のセルS1〜S4のそれぞれの電圧と、接続部材16の両端の電圧と、第3の入力端子VP3と第4の入力端子VP4との間の電圧および第5の入力端子VP5と第6の入力端子VP6との間の電圧とを区別して認識する。
制御回路34Aは、第3の入力端子VP3と第4の入力端子VP4との間の電圧と、第5の入力端子VP5と第6の入力端子VP6との間の電圧を無意な電圧として扱い、異常判定などには使用しない。よって、制御回路34Aは、誤った異常判定を行うことなく、セルS1〜S4のそれぞれの電圧の異常を検出した場合、セルに異常があると判定でき、接続部材16の両端の電圧の異常を検出した場合、接続部材16に異常があると判定できる。
以上のように本実施形態によれば、接続部材16の両端の電圧がダイオードD4の順方向電圧より高い場合であっても、セル電圧の検出精度の悪化を抑制できる。また、第1の実施形態の効果も得ることができる。
なお、充放電電流や温度環境などの変化により接続部材16の両端の電圧がダイオードの順方向電圧より高くなる可能性があるか否かに応じて、第1の実施形態と第2の実施形態のいずれの回路構成を採用するか決めることができる。接続部材16の両端の電圧がダイオードの順方向電圧より高くなる可能性がある場合には、第2の実施形態の構成を採用し、当該電圧がダイオードの順方向電圧より高くなる可能性がない場合には、第1の実施形態の構成を採用することができる。
以上、本発明を実施形態をもとに説明した。これら実施形態は例示であり、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。
上述の実施形態では電源システム1,1Aを車両用電源装置に利用する例を想定したが、車載用途に限らず、航空用電源装置、船舶用電源装置、定置型蓄電システム等、他の用途にも利用可能である。
また、制御回路34,34Aは、接続部材16の異常を判定する機能を備えず、接続部材16の両端の電圧を無意な電圧として扱ってもよい。この場合、第1の実施形態ではキャパシタC3を備えず、第2の実施形態ではキャパシタC4を備えなくてよい。この変形例では、構成と制御をより簡素化できる。
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。
[項目1]
直列接続された複数のセルをそれぞれ含む第1セルモジュール(12)および第2セルモジュール(14)と、前記第1セルモジュール(12)と前記第2セルモジュール(14)とを直列接続する導電性の接続部材(16)とを有する蓄電モジュール(10)を管理する管理装置(30,30A)であって、
前記複数のセル(S1〜S4)の各ノードに電圧検出線(L1〜L8)で接続され、当該複数のセル(S1〜S4)のそれぞれの電圧と、前記接続部材(16)の両端の電圧とを検出する電圧検出回路(32)と、
前記電圧検出回路(32)により検出された前記複数のセル(S1〜S4)のそれぞれの電圧と、前記接続部材(16)の両端の電圧とを区別して認識する制御回路(34,34A)と、
を備えることを特徴とする管理装置(30,30A)。
これによれば、正確にセル電圧を検出した上で、管理装置(30,30A)を簡素化できる。
[項目2]
前記制御回路(34,34A)は、前記接続部材(16)の両端の電圧に基づいて、前記接続部材(16)の異常を判定することを特徴とする項目1に記載の管理装置(30,30A)。
これによれば、接続部材(16)の異常を検出できる。
[項目3]
前記電圧検出回路(32)は、前記複数のセル(S1〜S4)の各ノードに抵抗(R1〜R6)を介して前記電圧検出線(L1〜L6)で接続され、
前記電圧検出回路(32)は、前記複数のセル(S1〜S4)と前記接続部材(16)のそれぞれに並列かつ逆向きに接続されるダイオード(D1〜D5)を有し、
前記複数のセル(S1〜S4)の放電時における前記接続部材(16)の両端の電圧は、当該接続部材(16)の両端間に接続される前記ダイオード(D3)の順方向電圧以下であることを特徴とする項目1または2に記載の管理装置(30)。
これによれば、保護用のダイオード(D3)とフィルタ用の抵抗(R3,R4)によるセル電圧の検出精度の悪化を抑制できる。
[項目4]
前記電圧検出回路(32)は、
前記複数のセル(S1〜S4)の対応するノードにそれぞれ前記電圧検出線(L1〜L8)で接続される第1から第n(nは6以上の整数)の入力端子(VP1〜VP8)と、
隣接する2つの入力端子(VP1とVP2、VP2とVP3、VP3とVP4、VP4とVP5、VP5とVP6、VP6とVP7、VP7とVP8)の間にそれぞれ逆向きに接続されたダイオード(D1〜D7)と、を有し、
前記電圧検出回路(32)は、隣接する2つの入力端子(VP1とVP2、VP2とVP3、VP3とVP4、VP4とVP5、VP5とVP6、VP6とVP7、VP7とVP8)の間の電圧を検出し、
前記接続部材(16)の上位側に隣接するセル(S2)の上位側のノードは、第i(iは、1から(n−5)までの何れかの整数)の入力端子(VP2)に第iの抵抗(R2)を介して接続され、
前記接続部材(16)の上位側のノードは、第(i+1)の入力端子(VP3)に第(i+1)の抵抗(R3)を介して接続され、且つ、第(i+2)の入力端子(VP4)に第(i+2)の抵抗(R4)を介して接続され、
前記接続部材(16)の下位側のノードは、第(i+3)の入力端子(VP5)に第(i+3)の抵抗(R5)を介して接続され、且つ、第(i+4)の入力端子(VP6)に第(i+4)の抵抗(R6)を介して接続され、
前記接続部材(16)の下位側に隣接するセル(S3)の下位側のノードは、第(i+5)の入力端子(VP7)に第(i+5)の抵抗(R7)を介して接続されることを特徴とする項目1または2に記載の管理装置(30A)。
これによれば、接続部材(16)の両端の電圧によらず、セル電圧の検出精度の悪化を抑制できる。
[項目5]
前記制御回路(34A)は、前記電圧検出回路(32)により検出された前記第(i+1)の入力端子(VP3)と前記第(i+2)の入力端子(VP4)との間の電圧、および、前記第(i+3)の入力端子(VP5)と前記第(i+4)の入力端子(VP6)との間の電圧を無意な電圧として扱うことを特徴とする項目4に記載の管理装置(30A)。
これによれば、誤った異常判定を行わないようにできる。
[項目6]
直列接続された複数のセルをそれぞれ含む第1セルモジュール(12)および第2セルモジュール(14)と、前記第1セルモジュール(12)と前記第2セルモジュール(14)とを直列接続する導電性の接続部材(16)とを有する蓄電モジュール(10)と、
前記蓄電モジュール(10)を管理する項目1から5のいずれかに記載の管理装置(30,30A)と、
を備えることを特徴とする電源システム(1,1A)。
これによれば、正確にセル電圧を検出した上で、電源システム(1,1A)を簡素化できる
1,1A…電源システム、10…蓄電モジュール、12…第1セルモジュール、14…第2セルモジュール、16…接続部材、30,30A…管理装置、32…電圧検出回路、34,34A…制御回路、D1〜D7…ダイオード、L1〜L8…電圧検出線、R1〜R8…抵抗、S1〜S4…セル、VP1〜VP8…入力端子。

Claims (5)

  1. 直列接続された複数のセルをそれぞれ含む第1セルモジュールおよび第2セルモジュールと、前記第1セルモジュールと前記第2セルモジュールとを直列接続する導電性の接続部材とを有する蓄電モジュールを管理する管理装置であって、
    前記複数のセルの各ノードに電圧検出線で接続され、当該複数のセルのそれぞれの電圧と、前記接続部材の両端の電圧とを検出する電圧検出回路と、
    前記電圧検出回路により検出された前記複数のセルのそれぞれの電圧と、前記接続部材の両端の電圧とを区別して認識する制御回路と、
    を備え
    前記電圧検出回路は、
    前記複数のセルの対応するノードにそれぞれ前記電圧検出線で接続される第1から第n(nは6以上の整数)の入力端子と、
    隣接する2つの入力端子の間にそれぞれ逆向きに接続されたダイオードと、を有し、
    前記電圧検出回路は、隣接する2つの入力端子の間の電圧を検出し、
    前記接続部材の上位側に隣接するセルの上位側のノードは、第i(iは、1から(n−5)までの何れかの整数)の入力端子に第iの抵抗を介して接続され、
    前記接続部材の上位側のノードは、第(i+1)の入力端子に第(i+1)の抵抗を介して接続され、且つ、第(i+2)の入力端子に第(i+2)の抵抗を介して接続され、
    前記接続部材の下位側のノードは、第(i+3)の入力端子に第(i+3)の抵抗を介して接続され、且つ、第(i+4)の入力端子に第(i+4)の抵抗を介して接続され、
    前記接続部材の下位側に隣接するセルの下位側のノードは、第(i+5)の入力端子に第(i+5)の抵抗を介して接続されることを特徴とすることを特徴とする管理装置。
  2. 前記制御回路は、前記接続部材の両端の電圧に基づいて、前記接続部材の異常を判定することを特徴とする請求項1に記載の管理装置。
  3. 前記電圧検出回路は、前記複数のセルの各ノードに抵抗を介して前記電圧検出線で接続され、
    前記電圧検出回路は、前記複数のセルと前記接続部材のそれぞれに並列かつ逆向きに接続されるダイオードを有し、
    前記複数のセルの放電時における前記接続部材の両端の電圧は、当該接続部材の両端間に接続される前記ダイオードの順方向電圧以下であることを特徴とする請求項1または2に記載の管理装置。
  4. 前記制御回路は、前記電圧検出回路により検出された前記第(i+1)の入力端子と前記第(i+2)の入力端子との間の電圧、および、前記第(i+3)の入力端子と前記第(i+4)の入力端子との間の電圧を無意な電圧として扱うことを特徴とする請求項に記載の管理装置。
  5. 直列接続された複数のセルをそれぞれ含む第1セルモジュールおよび第2セルモジュールと、前記第1セルモジュールと前記第2セルモジュールとを直列接続する導電性の接続部材とを有する蓄電モジュールと、
    前記蓄電モジュールを管理する請求項1からのいずれかに記載の管理装置と、
    を備えることを特徴とする電源システム。
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6996338B2 (ja) * 2018-02-26 2022-01-17 トヨタ自動車株式会社 電源装置
KR102627843B1 (ko) * 2018-09-10 2024-01-19 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 관리 장치
KR20220105949A (ko) * 2021-01-21 2022-07-28 주식회사 엘지에너지솔루션 버스바 진단 장치, 배터리 팩, 에너지 저장 시스템 및 버스바 진단 방법
WO2022186376A1 (ja) * 2021-03-05 2022-09-09 ヌヴォトンテクノロジージャパン株式会社 組電池管理システム

Family Cites Families (58)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6104164A (en) * 1998-10-20 2000-08-15 Denso Corporation Cell voltage detecting device for combination battery
JP4293942B2 (ja) * 2004-05-28 2009-07-08 三洋電機株式会社 電動車両用漏電検出回路および電動車両用漏電検出方法
JP2007040842A (ja) * 2005-08-03 2007-02-15 Matsushita Electric Ind Co Ltd 電圧計測装置及び電動工具
JP4841402B2 (ja) * 2006-11-10 2011-12-21 三洋電機株式会社 過充電・過放電検出回路を備える電源装置
JP5254568B2 (ja) * 2007-05-16 2013-08-07 日立ビークルエナジー株式会社 セルコントローラ、電池モジュールおよび電源システム
JP5235481B2 (ja) * 2008-04-23 2013-07-10 三洋電機株式会社 車両用の電源装置
JP5549121B2 (ja) * 2008-06-17 2014-07-16 三洋電機株式会社 組電池の電圧検出装置及びこれを具えたバッテリシステム
JP5675045B2 (ja) * 2008-11-26 2015-02-25 三洋電機株式会社 バッテリシステム
JP5564864B2 (ja) * 2008-12-19 2014-08-06 日産自動車株式会社 二次電池システム
JP2010220377A (ja) * 2009-03-17 2010-09-30 Panasonic Corp 蓄電装置
JP5535531B2 (ja) * 2009-06-25 2014-07-02 矢崎総業株式会社 断線検出装置
US20120161677A1 (en) * 2009-08-31 2012-06-28 Sanyo Electric Co., Ltd. Battery module, battery system and electrically driven vehicle
JP5316343B2 (ja) * 2009-09-29 2013-10-16 株式会社デンソー 電池監視装置
JP5570782B2 (ja) * 2009-10-16 2014-08-13 三洋電機株式会社 電源装置及びこれを備える車両並びに電源装置の充放電制御方法
CN102097646A (zh) * 2009-10-30 2011-06-15 三洋电机株式会社 电池模块、电池系统以及具备该系统的电动车辆
JP5584927B2 (ja) * 2010-06-04 2014-09-10 日立オートモティブシステムズ株式会社 電池制御装置および蓄電装置
WO2012043592A1 (ja) * 2010-09-30 2012-04-05 三洋電機株式会社 電源装置及びこれを用いた車両
KR101189885B1 (ko) * 2010-10-19 2012-10-10 산요덴키가부시키가이샤 전원 장치 및 이를 사용한 차량 및 축전 장치
JP5576250B2 (ja) * 2010-11-25 2014-08-20 株式会社デンソー 電圧測定装置
JP5594893B2 (ja) * 2010-12-22 2014-09-24 日立オートモティブシステムズ株式会社 電池制御装置およびこれを備えた蓄電装置
JP5353914B2 (ja) * 2011-02-01 2013-11-27 株式会社デンソー 電池電圧監視装置
KR101199102B1 (ko) * 2011-03-25 2012-11-08 산요덴키가부시키가이샤 배터리 시스템, 전동 차량, 이동체, 전력 저장 장치 및 전원 장치
JP5964814B2 (ja) * 2011-03-28 2016-08-03 三洋電機株式会社 バッテリシステム、電動車両、移動体、電力貯蔵装置および電源装置
WO2012132220A1 (ja) * 2011-03-31 2012-10-04 ルネサスエレクトロニクス株式会社 電圧監視モジュール及びこれを用いた電圧監視システム
EP2712004B1 (en) * 2011-05-18 2017-09-13 Hitachi Automotive Systems, Ltd. Electricity storage device
JP6229248B2 (ja) * 2011-06-03 2017-11-15 株式会社Gsユアサ 蓄電モジュールのセル監視装置、および断線検出方法
JP5743739B2 (ja) * 2011-06-22 2015-07-01 株式会社東芝 蓄電装置
JP5844106B2 (ja) * 2011-09-28 2016-01-13 三洋電機株式会社 車両用の電源装置とこの電源装置を備える車両
JP2013153596A (ja) * 2012-01-25 2013-08-08 Hitachi Ulsi Systems Co Ltd 充放電監視装置およびバッテリパック
US9496749B2 (en) * 2012-03-23 2016-11-15 Hitachi Automotive Systems, Ltd. Storage battery control device and electrical storage device
JP6169376B2 (ja) * 2012-03-28 2017-07-26 株式会社半導体エネルギー研究所 電池管理ユニット、保護回路、蓄電装置
JP5926143B2 (ja) * 2012-07-18 2016-05-25 ラピスセミコンダクタ株式会社 電池監視システム及び半導体装置
JP5660105B2 (ja) * 2012-10-24 2015-01-28 トヨタ自動車株式会社 蓄電システム
JP5673658B2 (ja) * 2012-12-03 2015-02-18 トヨタ自動車株式会社 蓄電システム
JP5673657B2 (ja) * 2012-12-03 2015-02-18 トヨタ自動車株式会社 蓄電システム
CN104823347B (zh) * 2012-12-03 2018-10-02 丰田自动车株式会社 蓄电系统
JP5708625B2 (ja) * 2012-12-03 2015-04-30 トヨタ自動車株式会社 蓄電システム
JP6268712B2 (ja) * 2013-01-31 2018-01-31 ミツミ電機株式会社 保護ic及び保護回路及び電池電圧監視方法
TWI627812B (zh) * 2013-04-05 2018-06-21 美商線性科技股份有限公司 電壓補償主動電池平衡的裝置、系統及方法
JP6111848B2 (ja) 2013-05-15 2017-04-12 トヨタ自動車株式会社 蓄電システム
JP5910889B2 (ja) * 2013-10-01 2016-04-27 トヨタ自動車株式会社 蓄電システム
JP6056730B2 (ja) * 2013-10-16 2017-01-11 トヨタ自動車株式会社 蓄電システム
JP5928509B2 (ja) * 2014-03-12 2016-06-01 トヨタ自動車株式会社 電池監視装置
JP6123737B2 (ja) * 2014-05-30 2017-05-10 トヨタ自動車株式会社 蓄電システム
JP6107836B2 (ja) * 2015-01-07 2017-04-05 トヨタ自動車株式会社 電池監視装置
JP6536070B2 (ja) * 2015-02-20 2019-07-03 株式会社Ihi 電池監視装置
JP6695032B2 (ja) * 2015-03-11 2020-05-20 パナソニックIpマネジメント株式会社 異常検出装置
JP6558204B2 (ja) * 2015-10-21 2019-08-14 株式会社デンソー 異常判定装置
JP6821584B2 (ja) * 2015-10-30 2021-01-27 三洋電機株式会社 蓄電システム
CA3007612A1 (en) * 2015-12-24 2017-06-29 Vito Nv Method, system and device for balancing individual electric energy storage cells
WO2017208740A1 (ja) * 2016-05-31 2017-12-07 三洋電機株式会社 管理装置および電源システム
JP6774628B2 (ja) * 2016-12-07 2020-10-28 株式会社オートネットワーク技術研究所 電池監視装置の保護回路、及び電池監視装置
CA3065290A1 (en) * 2017-03-31 2018-10-04 The Noco Company Portable or hand held vehicle battery jump starting apparatus with battery cell equalization circuit
JP7039995B2 (ja) * 2017-12-25 2022-03-23 株式会社デンソー 監視装置
JP7236860B2 (ja) * 2018-03-26 2023-03-10 日立Astemo株式会社 電圧検出装置
US11231464B2 (en) * 2018-06-20 2022-01-25 Denso Corporation Monitoring apparatus
EP3648275A1 (en) * 2018-10-31 2020-05-06 STMicroelectronics Srl A circuit with hot-plug protection, corresponding electronic device, vehicle and method
KR102437323B1 (ko) * 2019-01-11 2022-08-26 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 팩 진단 장치

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