JP7042128B2 - 電圧検出装置 - Google Patents

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Description

本発明は、電圧検出装置に関するものである。
例えば、特許文献１には、直列接続された複数の電池セルを有する電池モジュールを並列に接続したバッテリシステムが開示されている。このように複数の電池モジュールを並列接続することによって、バッテリシステムの出力電流を増大させることができる。
特開２０１１－１３５６５７号公報
ところで、車両用の電池モジュールには、ＣＩＤ（Current Interrupt Device）と称する遮断素子が設けられているものがある。このＣＩＤは、電池モジュールを構成する複数の電池セルの各々に直列接続され、各電池セルの一方の端子を機械的に解放することにより、各電池セルの出力が外部に供給されないようにする。このような遮断素子が作動すると、電池セル同士の接続が切断されるため、電池モジュールからの出力が停止される。
ところが、従来から電池モジュールにおける遮断素子の作動は、電池モジュールの電圧を検出する電圧検出装置にて行われている。このため、電池モジュールが並列接続されている場合には、いずれかの電池モジュールにて遮断素子が作動したとしても、バッテリシステムの出力電圧が変化せずに電圧検出装置にて遮断素子の作動を検出することができない。
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、電池モジュールの電圧を検出する電圧検出装置において、並列接続された複数の電池モジュールのいずれかで遮断素子が作動したことを検出可能とすることを目的とする。
本発明は、上記課題を解決するための手段として、以下の構成を採用する。
第１の発明は、各々が遮断素子を有すると共に負荷に対して並列的に複数接続された電池モジュールの電圧を検出する電圧検出装置であって、上記電池モジュールの各々に対して設けられると共に上記電池モジュールと上記負荷への送電ラインとに接続された開閉器と、上記開閉器によって上記送電ラインから切り離された状態で、上記電池モジュールに含まれた電池セルの電圧を検出するセル電圧検出部と、上記セル電圧検出部の検出結果に基づいて上記電池モジュールの遮断素子が作動しているか否かの判定を行う判定部とを備えるという構成を採用する。
第２の発明は、上記第１の発明において、上記判定部が、上記セル電圧検出部の検出結果に上記電池セルの電圧が負電圧であることを示す結果が含まれている場合に上記電池モジュールの遮断素子が作動していると判定するという構成を採用する。
第３の発明は、上記第１または第２の発明において、上記判定部が、作動した上記遮断素子に含まれるリーク電流経路を含む電流経路に電流が流れた状態での上記セル電圧検出部の検出結果に基づいて上記電池モジュールの遮断素子が作動しているか否かの判定を行うという構成を採用する。
第４の発明は、第１または第２の発明において、上記判定部が、上記電池セルの正極と負極とを通電可能とする放電回路を含む電流経路に電流が流れた状態での上記セル電圧検出部の検出結果に基づいて上記電池モジュールの遮断素子が作動しているか否かの判定を行うという構成を採用する。
第５の発明は、第１または第２の発明において、上記判定部が、上記電池セルの正極にカソードが接続され、上記電池セルの負極にアノードが接続されたダイオードを含む電流経路に電流が流れた状態での上記セル電圧検出部の検出結果に基づいて上記電池モジュールの遮断素子が作動しているか否かの判定を行うという構成を採用する。
本発明によれば、並列接続された複数の電池モジュールに対して開閉器が設けられており、これらの開閉器によって各々の電池モジュールが送電ラインに対して切り離し可能とされている。また、本発明によれば、このような開閉器によって電池モジュールを送電ラインから切り離した状態でセル電圧検出部にてセル電圧を検出し、さらに判定部で遮断素子が作動しているか否かの判定が行われる。このため、本発明によれば、各々の電池モジュールで遮断素子が作動しているか否かの判断をすることが可能となる。したがって、本発明によれば、電池モジュールの電圧を検出する電圧検出装置において、並列接続された複数の電池モジュールのいずれかで遮断素子が作動したことを検出することが可能となる。
本発明の第１実施形態における電圧検出装置を有する車両走行系の一部を示すシステム構成図である。 本発明の第２実施形態における電圧検出装置を有する車両走行系の一部を示すシステム構成図である。 本発明の第３実施形態における電圧検出装置を有する車両走行系の一部を示すシステム構成図である。
（第１実施形態）
以下、図面を参照して、本発明に係る電圧検出装置の一実施形態について説明する。図１は、本実施形態の電圧検出装置Ａを有する車両走行系の一部を示すシステム構成図である。本実施形態において、車両走行系は、負荷（インバータ等）への送電ラインＬに並列接続された複数の電池モジュールを有するバッテリを備えている。本実施形態では、図１に示すように、バッテリが２つの電池モジュールＸ１及び電池モジュールＸ２を備える構成について説明する。ただし、バッテリが有する電池モジュールは２つに限定されるものではなく、３つ以上の並列接続される電池モジュールを備えていても良い。
また、図１に示すように、本実施形態において車両走行系は、各々の電池モジュール（電池モジュールＸ１及び電池モジュールＸ２）に対して、開閉器（開閉器１Ａ及び開閉器１Ｂ）、セル電圧検出部（セル電圧検出部２Ａ及びセル電圧検出部２Ｂ）及びマイコン（マイコン３Ａ及びマイコン３Ｂ）が設けられている。電池モジュールの電圧を検出して遮断素子（ＣＩＤ）が作動しているか否かの判定を行う電圧検出装置Ａは、これらの開閉器、セル電圧検出部及びマイコンを備えている。
図１に示すように、電池モジュールＸ１及び電池モジュールＸ２は、ｎ個の電池セルｂ１～ｂｎが直列接続された組電池である。最上位に位置する電池セルｂ１のプラス端子が電池モジュールＸ１及び電池モジュールＸ２のプラス端子とされ、また最下位に位置する電池セルｂｎのマイナス端子が電池モジュールＸ１及び電池モジュールＸ２のマイナス端子とされている。なお、上記「ｎ」は３以上の自然数である。
各電池セルｂ１～ｂｎは、図示するようにＣＩＤ（Current Interrupt Device）ｄ１～ｄｎを備えている。ＣＩＤｄ１～ｄｎ（遮断素子）は、電池モジュールＸ１及び電池モジュールＸ２を構成する各々の電池セルｂ１～ｂｎに対応して各々の電池セルｂ１～ｂｎのプラス端子側に設けられており、対応する電池セルの異常によって当該電池セルの内圧が過度に上昇すると作動する遮断素子（ディスコネクト素子）である。これらのＣＩＤｄ１～ｄｎは、作動することで各々の電池セルｂ１～ｂｎのプラス端子を機械的に解放し、電池セルｂ１～ｂｎ同士の接続を切断する。
電池モジュールＸ１と送電ラインＬとの間には開閉器１Ａが設けられ、電池モジュールＸ２と送電ラインＬとの間には開閉器１Ｂが設けられている。開閉器１Ａは、電池モジュールＸ１のプラス端子と送電ラインＬとに接続されており、本実施形態ではマイコン３Ａによって開閉状態が制御される。この開閉器１Ａは、開放されることにより電池モジュールＸ１と送電ラインＬとを切り離し、閉鎖されることにより電池モジュールＸ１と送電ラインＬとを接続する。
開閉器１Ｂは、電池モジュールＸ２のプラス端子と送電ラインＬとに接続されており、本実施形態ではマイコン３Ｂによって開閉状態が制御される。この開閉器１Ｂは、開放されることにより電池モジュールＸ２と送電ラインＬとを切り離し、閉鎖されることにより電池モジュールと送電ラインＬとを接続する。
セル電圧検出部２Ａは、電池モジュールＸ１のｎ個の電池セルｂ１～ｂｎの各端子の端子電圧を伝送する配線が接続されており、配線から伝送される各々の電池セルｂ１～ｂｎの端子間電圧の差分を、各々の電池セルｂ１～ｂｎの電圧（セル電圧）として算出する。また、セル電圧検出部２Ａは、算出したセル電圧を示す信号を出力する。
セル電圧検出部２Ｂは、電池モジュールＸ２のｎ個の電池セルｂ１～ｂｎの各端子の端子電圧を伝送する配線が接続されており、配線から伝送される各々の電池セルｂ１～ｂｎの端子間電圧の差分を、各々の電池セルｂ１～ｂｎの電圧（セル電圧）として算出する。また、セル電圧検出部２Ｂは、算出したセル電圧を示す信号を出力する。
マイコン３Ａ及びマイコン３Ｂは、ＣＰＵ(Central Processing Unit)やメモリ、入出力インターフェイス等が一体的に組み込まれた所謂ワンチップマイコンである。マイコン３Ａは、セル電圧検出部２Ａから入力されるセル電圧（検出結果）をＡ／Ｄ変換することによりサンプル値（セル電圧データ）を取得し、当該セル電圧データをバッテリＥＣＵに出力する。また、マイコン３Ａは、所定のＣＩＤ作動検知プログラムに基づいて、開閉器１Ａの制御を行い、電池モジュールＸ１でＣＩＤｄ１～ｄｎが作動しているか否かの判定、さらには何れのＣＩＤｄ１～ｄｎが作動しているかの判断を行う。
より詳細には、マイコン３Ａは、外部（例えばバッテリＥＣＵ）から車両のイグニッションがオンあるいはオフされたことを示す信号を受けた直後に、開閉器１Ａを開放することによって電池モジュールＸ１を送電ラインＬから切り離す。マイコン３Ａ（判定部）は、このように電池モジュールＸ１が送電ラインＬから切り離され、電池モジュールＸ１の内部に形成される電流経路に電流が流れた状態での、セル電圧検出部２Ａの検出結果（セル電圧）に基づいて、ＣＩＤｄ１～ｄｎが作動しているか否かの判定及び何れのＣＩＤｄ１～ｄｎが作動しているかの判断を行う。
例えば、ＣＩＤｄ２が作動すると、上述のように電池セルｂ２のプラス端子が機械的に切り離されるが、切り離されることによって形成された空間において放電現象等が生じることにより、作動したＣＩＤｄ２の内部に存在するリーク電流経路を含む電流経路に微弱な電流が流れる。作動したＣＩＤｄ２の電池モジュールＸ１のプラス端子側に隣接する電池セルである電池セルｂ１のマイナス端子の電圧は、外部回路（例えば不図示のフィルタ等）によって、ＣＩＤｄ２のプラス側の電圧よりも低くなる。このため、リーク電流経路を介して流れる上述の微弱電流は、電池セルｂ２から電池セルｂ１に向けて流れる。このような状態で、セル電圧検出部２Ａの検出結果には、電池セルｂ２の端子間電圧（すなわちセル電圧）が負電圧として検出される。このため、マイコン３Ａは、セル電圧検出部２Ａにおいて、通常時には検出されない負電圧が検出された場合には、電池モジュールＸ１にてＣＩＤｄ１～ｄｎが作動していると判定する。さらに、マイコン３Ａは、負電圧を示すセル電圧に相当する電池セルｂ２においてＣＩＤｄ２が作動していると判断する。
マイコン３Ｂは、セル電圧検出部２Ｂから入力されるセル電圧（検出結果）をＡ／Ｄ変換することによりサンプル値（セル電圧データ）を取得し、当該セル電圧データをバッテリＥＣＵに出力する。また、マイコン３Ｂは、所定のＣＩＤ作動検知プログラムに基づいて、開閉器１Ｂの制御を行い、電池モジュールＸ２でＣＩＤｄ１～ｄｎが作動しているか否かの判定、さらには何れのＣＩＤｄ１～ｄｎが作動しているかの判断を行う。
より詳細には、マイコン３Ｂは、外部（例えばバッテリＥＣＵ）から車両のイグニッションがオンあるいはオフされたことを示す信号を受けた直後であって開閉器１Ａが開放されていない期間（すなわち電池モジュールＸ２の他の電池モジュールが送電ラインに接続されている期間）に、開閉器１Ｂを開放することによって電池モジュールＸ２を送電ラインＬから切り離す。マイコン３Ｂ（判定部）は、このように電池モジュールＸ２が送電ラインＬから切り離され、電池モジュールＸ２の内部に形成される電流経路に電流が流れた状態での、セル電圧検出部２Ｂの検出結果（セル電圧）に基づいて、マイコン３Ａと同様に、ＣＩＤｄ１～ｄｎが作動しているか否かの判定及び何れのＣＩＤｄ１～ｄｎが作動しているかの判断を行う。
このような構成の本実施形態の電圧検出装置Ａでは、例えばバッテリＥＣＵからイグニッションがオンあるいはオフされたことを示す信号をマイコン３Ａが受け取ると、マイコン３Ａは、開閉器１Ａを開放して電池モジュールＸ１を送電ラインＬから切り離す。このとき、作動したＣＩＤｄ１～ｄｎが存在すると、作動したＣＩＤｄ１～ｄｎに含まれるリーク電流経路を含む電流経路に微弱電流が流れる。セル電圧検出部２Ａは、このように電池モジュールＸ１が送電ラインから切り離された状態で、電池セルｂ１～ｂｎの電圧（セル電圧）を検出する。マイコン３Ａは、セル電圧検出部２Ａから入力されるセル電圧に負電圧を示す信号が含まれている場合には、電池モジュールＸ１においてＣＩＤｄ１～ｄｎのいずれかが作動していると判定し、さらに負電圧を示す電池セルｂ１～ｂｎをＣＩＤｄ１～ｄｎが作動した電池セルｂ１～ｂｎを特定する。このようなマイコン３Ａの判定及び判断は、例えばバッテリＥＣＵに向けて出力される。
また、例えばバッテリＥＣＵからイグニッションがオンあるいはオフされたことを示す信号をマイコン３Ｂが受け取ると、マイコン３Ｂは、開閉器１Ｂを開放して電池モジュールＸ２を送電ラインＬから切り離す。このとき、作動したＣＩＤｄ１～ｄｎが存在すると、作動したＣＩＤｄ１～ｄｎに含まれるリーク電流経路を含む電流経路に微弱電流が流れる。セル電圧検出部２Ｂは、このように電池モジュールＸ２が送電ラインから切り離された状態で、電池セルｂ１～ｂｎの電圧（セル電圧）を検出する。マイコン３Ｂは、セル電圧検出部２Ｂから入力されるセル電圧に負電圧を示す信号が含まれている場合には、電池モジュールＸ２においてＣＩＤｄ１～ｄｎのいずれかが作動していると判定し、さらに負電圧を示す電池セルｂ１～ｂｎをＣＩＤｄ１～ｄｎが作動した電池セルｂ１～ｂｎを特定する。このようなマイコン３Ｂの判定及び判断は、例えばバッテリＥＣＵに向けて出力される。
以上のような本実施形態の電圧検出装置Ａによれば、並列接続された複数の電池モジュール（電池モジュールＸ１及び電池モジュールＸ２）の各々に対して開閉器（開閉器１Ａ及び開閉器１Ｂ）が設けられており、これらの開閉器によって各々の電池モジュールが送電ラインＬに対して切り離し可能とされている。また、本実施形態の電圧検出装置Ａによれば、このような開閉器によって電池モジュールを送電ラインＬから切り離した状態でセル電圧検出部（セル電圧検出部２Ａ及びセル電圧検出部２Ｂ）にてセル電圧を検出し、さらにマイコン（マイコン３Ａ及びマイコン３Ｂ）でＣＩＤｄ１～ｄｎが作動しているか否かの判定が行われる。このため、本実施形態の電圧検出装置Ａによれば、各々の電池モジュールでＣＩＤｄ１～ｄｎが作動しているか否かの判断をすることが可能となる。
また、本実施形態の電圧検出装置Ａにおいては、マイコン（マイコン３Ａ及びマイコン３Ｂ）が、セル電圧検出部（セル電圧検出部２Ａ及びセル電圧検出部２Ｂ）の検出結果にセル電圧が負電圧であることを示す結果が含まれている場合に電池モジュール（電池モジュールＸ１及び電池モジュールＸ２）のＣＩＤｄ１～ｄｎのいずれかが作動していると判定する。このため、簡素の判定処理によってＣＩＤｄ１～ｄｎのいずれかが作動しているか否かを判定することが可能となる。
以上のような本実施形態の電圧検出装置Ａにおいては、既存のＣＩＤｄ１～ｄｎを用いて、ＣＩＤｄ１～ｄｎが作動している場合の電流経路を確保することができる。
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について、図２を参照して説明する。なお、本第２実施形態の説明において、上記第１実施形態と同様の部分については、その説明を省略あるいは簡略化する。
図２は、本第２実施形態の電圧検出装置Ａを有する車両走行系の一部を示すシステム構成図である。なお、本実施形態の電圧検出装置Ａは上記第１実施形態と同様にマイコン３Ａ及びマイコン３Ｂを備えているが、図２においては、紙面の関係で図示を省略している。
図２に示すように、本実施形態の電圧検出装置Ａは、同じ電池セルｂ１～ｂｎの正極と負極とを通電可能とする放電回路４Ａ１～４Ａｎ及び放電回路４Ｂ１～４Ｂｎを有している。なお、これらの放電回路４Ａ１～４Ａｎ及び放電回路４Ｂ１～４Ｂｎとしては、各々の電池セルｂ１～ｂｎの電圧値を平均化するためのセルバランス回路を用いることができる。
放電回路４Ａ１～４Ａｎは、電池モジュールＸ１に接続して設けられており、隣接する伝送配線同士を接続している。このような放電回路４Ａ１～４Ａｎは、マイコン３Ａによってオンオフ制御されるスイッチング素子と抵抗器とを有しており、スイッチング素子がオン状態とされた場合に、対応する電池セルｂ１～ｂｎの電力を抵抗器で熱エネルギに変換して消費する。例えば、放電回路４Ａ２のスイッチング素子をオン状態とした場合には、電池モジュールＸ１の対応する電池セルｂ２に蓄電された電力が放電回路４Ａ２の抵抗器で熱エネルギに変換されて消費される。
放電回路４Ｂ１～４Ｂｎは、電池モジュールＸ２に接続して設けられており、隣接する伝送配線同士を接続している。このような放電回路４Ｂ１～４Ｂｎは、マイコン３Ｂによってオンオフ制御されるスイッチング素子と抵抗器とを有しており、スイッチング素子がオン状態とされた場合に、対応する電池セルｂ１～ｂｎの電力を抵抗器で熱エネルギに変換して消費する。例えば、放電回路４Ｂ２のスイッチング素子をオン状態とした場合には、電池モジュールＸ２の対応する電池セルｂ２に蓄電された電力が放電回路４Ｂ２の抵抗器で熱エネルギに変換されて消費される。
このような本実施形態においては、マイコン３Ａは、例えばバッテリＥＣＵからイグニッションがオンあるいはオフされたことを示す信号を受け取ると、開閉器１Ａを開放して電池モジュールＸ１を送電ラインＬから切り離した後に、放電回路４Ａ１～４Ａｎのスイッチング素子を時系列的に順次オン状態とする。このとき、作動したＣＩＤｄ１～ｄｎが存在すると、対応する放電回路４Ａ１～４Ａｎを介して、通常状態と逆方向に電流が流れる。セル電圧検出部２Ａは、このように電池モジュールＸ１が送電ラインから切り離された状態で、電池セルｂ１～ｂｎの電圧（セル電圧）を検出する。マイコン３Ａは、セル電圧検出部２Ａから入力されるセル電圧に負電圧を示す信号が含まれている場合には、電池モジュールＸ１においてＣＩＤｄ１～ｄｎのいずれかが作動していると判定し、さらに負電圧を示す電池セルｂ１～ｂｎをＣＩＤｄ１～ｄｎが作動した電池セルｂ１～ｂｎを特定する。このようなマイコン３Ａの判定及び判断は、例えばバッテリＥＣＵに向けて出力される。
また、例えばバッテリＥＣＵからイグニッションがオンあるいはオフされたことを示す信号をマイコン３Ｂが受け取ると、マイコン３Ｂは、開閉器１Ｂを開放して電池モジュールＸ２を送電ラインＬから切り離した後に、放電回路４Ｂ１～４Ｂｎのスイッチング素子を時系列的に順次オン状態とする。このとき、作動したＣＩＤｄ１～ｄｎが存在すると、対応する放電回路４Ｂ１～４Ｂｎを介して、通常状態と逆方向に電流が流れる。セル電圧検出部２Ｂは、このように電池モジュールＸ２が送電ラインから切り離された状態で、電池セルｂ１～ｂｎの電圧（セル電圧）を検出する。マイコン３Ｂは、セル電圧検出部２Ｂから入力されるセル電圧に負電圧を示す信号が含まれている場合には、電池モジュールＸ２においてＣＩＤｄ１～ｄｎのいずれかが作動していると判定し、さらに負電圧を示す電池セルｂ１～ｂｎをＣＩＤｄ１～ｄｎが作動した電池セルｂ１～ｂｎを特定する。このようなマイコン３Ｂの判定及び判断は、例えばバッテリＥＣＵに向けて出力される。
以上のような本実施形態の電圧検出装置Ａにおいても、上記第１実施形態と同様に、既存のセルバランス回路を用いて、ＣＩＤｄ１～ｄｎが作動している場合の電流経路を確保することができる。
なお、放電回路４Ａ１～４Ａｎのスイッチング素子を時系列的に順次オン状態とする前に、全ての放電回路４Ａ１～４Ａｎのスイッチング素子を同時にオン状態とし、この場合に異常な電流が流れない場合には、電池モジュールＸ１のＣＩＤｄ１～ｄｎが作動していないと判断して、放電回路４Ａ１～４Ａｎのスイッチング素子を時系列的に順次オン状態とする処理を行わないようにしても良い。放電回路４Ｂ１～４Ｂｎについても同様とすることができる。
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について、図３を参照して説明する。なお、本第３実施形態の説明において、上記第１実施形態と同様の部分については、その説明を省略あるいは簡略化する。
図３は、本第３実施形態の電圧検出装置Ａを有する車両走行系の一部を示すシステム構成図である。この図に示すように、本実施形態の電圧検出装置Ａでは、セル電圧検出部２Ａが、電池モジュールＸ１の電池セルｂ１～ｂｎの正極にカソードが接続され、同じ電池セルｂ１～ｂｎの負極にアノードが接続された保護ダイオード５Ａ１～５Ａｎを有している。また、セル電圧検出部２Ｂが、電池モジュールＸ２の電池セルｂ１～ｂｎの正極にカソードが接続され、同じ電池セルｂ１～ｂｎの負極にアノードが接続された保護ダイオード５Ｂ１～５Ｂｎを有している。
このような保護ダイオード５Ａ１～５Ａｎ及び保護ダイオード５Ｂ１～５Ｂｎを備えることによって、ＣＩＤｄ１～ＣＩＤｄｎが作動した場合の電流を保護ダイオード５Ａ１～５Ａｎ及び保護ダイオード５Ｂ１～５Ｂｎを含む電流経路で流すことができる。したがって、本実施形態においても、既存の保護ダイオード５Ａ１～５Ａｎ及び保護ダイオード５Ｂ１～５Ｂｎを用いてＣＩＤｄ１～ｄｎが作動している場合の電流経路を確保することができる。
なお、例えば、上記第２実施形態における放電回路のスイッチング素子が寄生ダイオードを有する場合には、この寄生ダイオードを本実施形態の保護ダイオードに換えて用いることも可能である。また、セル電圧検出部２Ａ及びセル電圧検出部２Ｂに含まれる集積回路が寄生ダイオードを有する場合も同様である。
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の趣旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
例えば、上記実施形態においては、セル電圧が負電圧である場合に、ＣＩＤｄ１～ｄｎのいずれかが作動したと判定する構成について説明した。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、セル電圧が予め定められた一定の範囲を超えた場合に、ＣＩＤｄ１～ｄｎのいずれかが作動したと判定する構成を採用することも可能である。
１Ａ……開閉器、１Ｂ……開閉器、２Ａ……セル電圧検出部、２Ｂ……セル電圧検出部、３Ａ……マイコン（判定部）、３Ｂ……マイコン（判定部）、４Ａ１～４Ａｎ……放電回路、４Ｂ１～４Ｂｎ……放電回路、５Ａ１～５Ａｎ……保護ダイオード（ダイオード）、５Ｂ１～５Ｂｎ……保護ダイオード（ダイオード）、Ａ……電圧検出装置、ｂ１～ｂｎ……電池セル、ｄ１～ｄｎ……ＣＩＤ（遮断素子）、Ｌ……送電ライン、Ｘ１……電池モジュール、Ｘ２……電池モジュール

Claims (4)

  1. 各々が遮断素子を有すると共に負荷に対して並列的に複数接続された電池モジュールの電圧を検出する電圧検出装置であって、
    前記電池モジュールの各々に対して設けられると共に前記電池モジュールと前記負荷への送電ラインとに接続された開閉器と、
    前記開閉器によって前記送電ラインから切り離された状態で、前記電池モジュールに含まれた電池セルの電圧を検出するセル電圧検出部と、
    前記セル電圧検出部の検出結果に基づいて前記電池モジュールの遮断素子が作動しているか否かの判定を行う判定部と
    を備え、
    前記判定部は、前記セル電圧検出部の検出結果に前記電池セルの電圧が負電圧であることを示す結果が含まれている場合に前記電池モジュールの遮断素子が作動していると判定する
    ことを特徴とする電圧検出装置。
  2. 各々が遮断素子を有すると共に負荷に対して並列的に複数接続された電池モジュールの電圧を検出する電圧検出装置であって、
    前記電池モジュールの各々に対して設けられると共に前記電池モジュールと前記負荷への送電ラインとに接続された開閉器と、
    前記開閉器によって前記送電ラインから切り離された状態で、前記電池モジュールに含まれた電池セルの電圧を検出するセル電圧検出部と、
    前記セル電圧検出部の検出結果に基づいて前記電池モジュールの遮断素子が作動しているか否かの判定を行う判定部と
    を備え、
    前記判定部は、作動した前記遮断素子に含まれるリーク電流経路を含む電流経路に電流が流れた状態での前記セル電圧検出部の検出結果に基づいて前記電池モジュールの遮断素子が作動しているか否かの判定を行う
    ことを特徴とする電圧検出装置。
  3. 各々が遮断素子を有すると共に負荷に対して並列的に複数接続された電池モジュールの電圧を検出する電圧検出装置であって、
    前記電池モジュールの各々に対して設けられると共に前記電池モジュールと前記負荷への送電ラインとに接続された開閉器と、
    前記開閉器によって前記送電ラインから切り離された状態で、前記電池モジュールに含まれた電池セルの電圧を検出するセル電圧検出部と、
    前記セル電圧検出部の検出結果に基づいて前記電池モジュールの遮断素子が作動しているか否かの判定を行う判定部と
    を備え、
    前記判定部は、前記電池セルの正極と負極とを通電可能とする放電回路を含む電流経路に電流が流れた状態での前記セル電圧検出部の検出結果に基づいて前記電池モジュールの遮断素子が作動しているか否かの判定を行う
    ことを特徴とする電圧検出装置。
  4. 各々が遮断素子を有すると共に負荷に対して並列的に複数接続された電池モジュールの電圧を検出する電圧検出装置であって、
    前記電池モジュールの各々に対して設けられると共に前記電池モジュールと前記負荷への送電ラインとに接続された開閉器と、
    前記開閉器によって前記送電ラインから切り離された状態で、前記電池モジュールに含まれた電池セルの電圧を検出するセル電圧検出部と、
    前記セル電圧検出部の検出結果に基づいて前記電池モジュールの遮断素子が作動しているか否かの判定を行う判定部と
    を備え、
    前記判定部は、前記電池セルの正極にカソードが接続され、前記電池セルの負極にアノードが接続されたダイオードを含む電流経路に電流が流れた状態での前記セル電圧検出部の検出結果に基づいて前記電池モジュールの遮断素子が作動しているか否かの判定を行う
    ことを特徴とする電圧検出装置。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10921378B2 (en) * 2019-02-25 2021-02-16 Ford Global Technologies, Llc System for measuring voltage differences between battery cells and for obtaining battery cell voltages using the voltage differences

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012110175A (ja) 2010-11-19 2012-06-07 Toyota Motor Corp 蓄電装置の制御装置およびそれを搭載する車両、ならびに蓄電装置の制御方法
WO2013038898A1 (ja) 2011-09-14 2013-03-21 本田技研工業株式会社 電圧監視回路及び該電圧監視回路を搭載した車両
JP2013195183A (ja) 2012-03-19 2013-09-30 Toyota Motor Corp 電源装置の異常監視システムおよびそれを搭載する車両、ならびに電源装置の異常監視方法
JP2014093864A (ja) 2012-11-02 2014-05-19 Toyota Industries Corp 電池
JP2014236652A (ja) 2013-06-05 2014-12-15 トヨタ自動車株式会社 蓄電システム
US20170328936A1 (en) 2015-01-28 2017-11-16 Lg Chem, Ltd. Apparatus and method for sensing opening of current interrupt device of battery unit

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100386941C (zh) * 2001-03-30 2008-05-07 运输设计有限公司 蓄电池管理单元、系统和方法
JP2003158282A (ja) * 2001-08-30 2003-05-30 Canon Inc 太陽光発電システム
US7573234B1 (en) * 2005-11-28 2009-08-11 Quallion Llc System having electronics for dropping current of battery pack
JP4840154B2 (ja) * 2007-01-23 2011-12-21 パナソニック株式会社 電源機器
JP2010081673A (ja) * 2008-09-24 2010-04-08 Sanyo Electric Co Ltd バッテリシステム及びバッテリパック
CN102004204B (zh) * 2009-08-31 2013-01-02 比亚迪股份有限公司 一种检测电池组虚焊的方法
JP2011135657A (ja) * 2009-12-22 2011-07-07 Sanyo Electric Co Ltd バッテリシステム及びこれを備える車両並びにバッテリシステムの電流制限状態検出方法
JP4898982B1 (ja) * 2010-08-31 2012-03-21 パナソニック株式会社 電池電源装置、及び電池電源システム
WO2012132246A1 (ja) * 2011-03-31 2012-10-04 パナソニック株式会社 電池電源装置、及び電池電源システム
JP6030066B2 (ja) * 2011-10-27 2016-11-24 三洋電機株式会社 電池ユニット、電動車両、移動体、電源装置及び電池制御装置
CN103311965B (zh) * 2012-03-06 2016-02-24 北京联动天翼科技有限公司 并联电池组充放电智能管理装置和方法
CN103280854B (zh) * 2013-05-23 2018-10-02 浙江吉利汽车研究院有限公司杭州分公司 汽车动力电池充电系统及充电方法
JP6877912B2 (ja) * 2016-08-05 2021-05-26 株式会社デンソーテン 組電池監視システム

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012110175A (ja) 2010-11-19 2012-06-07 Toyota Motor Corp 蓄電装置の制御装置およびそれを搭載する車両、ならびに蓄電装置の制御方法
WO2013038898A1 (ja) 2011-09-14 2013-03-21 本田技研工業株式会社 電圧監視回路及び該電圧監視回路を搭載した車両
JP2013195183A (ja) 2012-03-19 2013-09-30 Toyota Motor Corp 電源装置の異常監視システムおよびそれを搭載する車両、ならびに電源装置の異常監視方法
JP2014093864A (ja) 2012-11-02 2014-05-19 Toyota Industries Corp 電池
JP2014236652A (ja) 2013-06-05 2014-12-15 トヨタ自動車株式会社 蓄電システム
US20170328936A1 (en) 2015-01-28 2017-11-16 Lg Chem, Ltd. Apparatus and method for sensing opening of current interrupt device of battery unit

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