JP7052706B2 - Temperature monitoring system - Google Patents
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Description
本開示は、温度監視システムに関し、より特定的には、蓄電装置の温度を監視する温度監視システムに関する。 The present disclosure relates to a temperature monitoring system, and more specifically to a temperature monitoring system for monitoring the temperature of a power storage device.
走行用の蓄電装置(電池パックなど)が搭載された、ハイブリッド車または電気自動車等の車両の普及が進んでいる。これらの車両には一般に、蓄電装置の温度を監視する監視装置が設けられている。たとえば特開2009-109271号公報(特許文献1)には、複数のセルの温度を複数の温度センサ(より詳細にはサーミスタ)により検出する装置構成が開示されている。 Vehicles such as hybrid vehicles or electric vehicles equipped with a power storage device for traveling (battery pack, etc.) are becoming widespread. These vehicles are generally equipped with a monitoring device that monitors the temperature of the power storage device. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-109271 (Patent Document 1) discloses an apparatus configuration for detecting the temperature of a plurality of cells by a plurality of temperature sensors (more specifically, a thermistor).
蓄電装置においては異常な温度上昇が生じる可能性がある。蓄電装置を適切に保護したり蓄電装置の劣化の過剰な進行を抑制したりするため、そのような温度上昇の有無を監視装置により判定することが望ましい。 An abnormal temperature rise may occur in the power storage device. In order to appropriately protect the power storage device and suppress the excessive progress of deterioration of the power storage device, it is desirable to determine the presence or absence of such a temperature rise by a monitoring device.
近年では、蓄電装置に蓄えられた電力により車両が走行可能な距離(いわゆるEV走行距離)を長くするため、蓄電装置が大型化する傾向がある。蓄電装置が大型化すると、蓄電装置に設けられた温度センサの配線(ワイヤハーネス)が長くなるため、配線にノイズが重畳しやすくなる。配線に重畳したノイズが温度センサまで伝搬すると、温度センサの電気抵抗により温度センサが発熱し得る。そうすると、実際には蓄電装置の異常な温度上昇が生じていないにも拘わらず、異常な温度上昇が生じたとの誤判定が起こる可能性がある。 In recent years, since the distance that a vehicle can travel (so-called EV mileage) is lengthened by the electric power stored in the power storage device, the power storage device tends to be large in size. As the size of the power storage device increases, the wiring (wire harness) of the temperature sensor provided in the power storage device becomes long, so that noise is likely to be superimposed on the wiring. When the noise superimposed on the wiring propagates to the temperature sensor, the temperature sensor may generate heat due to the electrical resistance of the temperature sensor. Then, there is a possibility that an erroneous determination that an abnormal temperature rise has occurred may occur even though the abnormal temperature rise of the power storage device has not actually occurred.
本開示は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、蓄電装置の異常な温度上昇の発生の有無の判定精度を向上させることである。 The present disclosure has been made to solve the above-mentioned problems, and an object thereof is to improve the accuracy of determining whether or not an abnormal temperature rise of a power storage device has occurred.
本開示のある局面に従う温度監視システムは、蓄電装置の温度に応じて電気抵抗が変化する温度センサから延在する一対の配線に電気的に接続されるように構成され、蓄電装置の温度を監視する。温度監視システムであって、一対の配線の一方に電気的に接続可能に構成され、所定電位に維持される高電位線と、一対の配線の他方に電気的に接続可能に構成され、基準電位に維持される低電位線とを備える。高電位線と一対の配線と低電位線とを結ぶ電流経路は、共振周波数が互いに異なる第1および第2の経路を含む。温度監視システムは、第1の経路と第2の経路とを切り替え可能に構成された切替装置と、切替装置を制御する制御装置と、温度センサの電気抵抗に応じて定まる高電位線と低電位線との間の電圧を検出する電圧検出器と、電圧検出器により検出された電圧から蓄電装置の温度を算出し、算出された温度に基づいて蓄電装置に異常な温度上昇が生じたか否かを判定する判定装置とをさらに備える。 A temperature monitoring system according to an aspect of the present disclosure is configured to be electrically connected to a pair of wires extending from a temperature sensor whose electrical resistance changes according to the temperature of the power storage device, and monitors the temperature of the power storage device. do. A temperature monitoring system in which a high potential line that is electrically connectable to one of a pair of wires and is maintained at a predetermined potential and a high potential line that is electrically connectable to the other of a pair of wires are configured to be electrically connectable and have a reference potential. It is equipped with a low potential line maintained at. The current path connecting the high potential line to the pair of wires and the low potential line includes first and second paths having different resonance frequencies. The temperature monitoring system consists of a switching device configured to switch between the first path and the second path, a control device for controlling the switching device, and a high potential line and a low potential determined according to the electrical resistance of the temperature sensor. The temperature of the power storage device is calculated from the voltage detected by the voltage detector and the voltage detector that detects the voltage between the wires, and whether or not an abnormal temperature rise has occurred in the power storage device based on the calculated temperature. It is further provided with a determination device for determining.
制御装置は、電流経路が第1および第2の経路のうちの一方である状態で蓄電装置の温度が所定温度を上回った場合に、電流経路が第1および第2の経路のうちの他方に切り替えられるように切替装置を制御する。判定装置は、電流経路の切り替え後にも蓄電装置の温度が所定温度を上回った状態が維持されたときに蓄電装置に異常な温度上昇が生じたと判定する。 When the temperature of the power storage device exceeds a predetermined temperature while the current path is one of the first and second paths, the control device sets the current path to the other of the first and second paths. Control the switching device so that it can be switched. The determination device determines that an abnormal temperature rise has occurred in the power storage device when the temperature of the power storage device is maintained above the predetermined temperature even after the current path is switched.
上記構成においては、電流経路が第1および第2の経路のうちの一方である状態で蓄電装置の温度が所定温度を上回った場合に、電流経路が第1および第2の経路のうちの他方に切り替えられる。第1の経路と第2の経路とは互いに異なる共振周波数を有するので、たとえ上記一方の状態でノイズが重畳していたとしても、上記他方の状態ではノイズが重畳することが抑制される。そのため、蓄電装置の温度上昇がノイズ重畳によるものである場合には、電流経路の切り替え後には、それ以上の温度上昇は生じず、蓄電装置の温度は低下することになる。よって、上記構成によれば、電流経路の切り替え後にも蓄電装置の温度が所定温度を上回った状態が維持されたときに蓄電装置に異常な温度上昇が生じたと判定することで、蓄電装置の異常な温度上昇の発生の有無の判定精度を向上させることができる。 In the above configuration, when the temperature of the power storage device exceeds the predetermined temperature while the current path is one of the first and second paths, the current path is the other of the first and second paths. Can be switched to. Since the first path and the second path have different resonance frequencies from each other, even if noise is superimposed in one of the above states, it is suppressed that noise is superimposed in the other state. Therefore, when the temperature rise of the power storage device is due to noise superposition, no further temperature rise occurs after the current path is switched, and the temperature of the power storage device drops. Therefore, according to the above configuration, it is determined that an abnormal temperature rise has occurred in the power storage device when the temperature of the power storage device is maintained above the predetermined temperature even after the current path is switched, so that the power storage device is abnormal. It is possible to improve the accuracy of determining whether or not a temperature rise has occurred.
本開示によれば、蓄電装置の異常な温度上昇の発生の有無の判定精度を向上させることができる。 According to the present disclosure, it is possible to improve the accuracy of determining whether or not an abnormal temperature rise of the power storage device has occurred.
以下、本実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付して、その説明は繰り返さない。 Hereinafter, the present embodiment will be described in detail with reference to the drawings. The same or corresponding parts in the drawings are designated by the same reference numerals, and the description thereof will not be repeated.
[実施の形態]
<車両構成>
図1は、車両の全体構成を概略的に示すブロック図である。図1を参照して、車両100は、たとえばハイブリッド車両であって、温度監視システム1と、電池パック2と、パワーコントロールユニット(PCU:Power Control Unit)3と、モータジェネレータ4,5と、エンジン6と、動力分割装置7と、駆動軸8と、駆動輪9と、車両制御装置(ECU:Electronic Control Unit)10とを備える。
[Embodiment]
<Vehicle configuration>
FIG. 1 is a block diagram schematically showing an overall configuration of a vehicle. With reference to FIG. 1, the
温度監視システム1は、電池パック2の温度を監視する。温度監視システム1は、監視ユニット11と、電池ECU12とを備える。監視ユニット11は、電池パック2の温度を検出し、その検出結果を電池ECU12に出力する。監視ユニット11の構成については後述する。
The
電池ECU12は、いずれも図示しないが、CPU(Central Processing Unit)と、メモリと、各種信号が入出力される入出力ポートとを含んで構成される。電池ECU12(CPU)は、各センサから受ける信号ならびにメモリに記憶されたプログラムおよびマップに基づいて、電池パック2に関する各種処理を実行する。電池ECU12により実行される主要な処理として、電池パック2における異常の発生の有無を監視する処理(監視処理)が挙げられる。監視処理についても後に詳細に説明する。なお、本実施の形態において、電池ECU12は、本開示に係る「制御装置」および「判定装置」の両方に相当する。ただし、本開示に係る「制御装置」および「判定装置」は、別々のECUにより構成されていてもよい。
Although not shown, the
電池パック2は、モータジェネレータ4,5を駆動するための電力を蓄え、PCU3を通じてモータジェネレータ4,5へ電力を供給する。また、電池パック2は、モータジェネレータ4,5の発電時にPCU3を通じて発電電力を受けて充電される。電池パック2は、組電池(蓄電装置)21と、温度センサ22とを含む。電池パック2の構成については図2にて説明する。なお、組電池21に代えて、電気二重層キャパシタなどのキャパシタを設けてもよい。
The battery pack 2 stores electric power for driving the
PCU3は、車両ECU10からの制御信号に従って、電池パック2とモータジェネレータ4,5との間で双方向の電力変換を実行する。PCU3は、モータジェネレータ4,5の状態を別々に制御可能に構成されており、たとえば、モータジェネレータ4を回生状態(発電状態)にしつつ、モータジェネレータ5を力行状態にすることができる。PCU3は、たとえば、モータジェネレータ4,5に対応して設けられる2つのインバータと、各インバータに供給される直流電圧を電池パック2の出力電圧以上に昇圧するコンバータ(いずれも図示せず)とを含んで構成される。
The PCU 3 executes bidirectional power conversion between the
モータジェネレータ4,5の各々は、交流回転電機であり、たとえば、ロータに永久磁石(図示せず)が埋設された三相交流同期電動機である。モータジェネレータ4は、主として、動力分割装置7を経由してエンジン6により駆動される発電機として用いられる。モータジェネレータ4が発電した電力は、PCU3を介してモータジェネレータ5または電池パック2に供給される。
Each of the
モータジェネレータ5は、主として電動機として動作し、駆動輪9を駆動する。モータジェネレータ5は、電池パック2からの電力およびモータジェネレータ4の発電電力の少なくとも一方を受けて駆動され、モータジェネレータ5の駆動力は駆動軸8に伝達される。一方、車両の制動時や下り斜面での加速度低減時には、モータジェネレータ5は、発電機として動作して回生発電を行なう。モータジェネレータ5が発電した電力は、PCU3を介して電池パック2に供給される。
The
エンジン6は、空気と燃料との混合気を燃焼させたときに生じる燃焼エネルギーをピストンおよびロータなどの運動子の運動エネルギーに変換することによって動力を出力する内燃機関である。
The
動力分割装置7は、たとえば、サンギヤ、キャリア、リングギヤの3つの回転軸を有する遊星歯車機構(図示せず)を含む。動力分割装置7は、エンジン6から出力される動力を、モータジェネレータ4を駆動する動力と、駆動輪9を駆動する動力とに分割する。
The
車両ECU10は、電池ECU12と同様に、CPUと、メモリと、各種信号が入出力される入出力ポート(いずれも図示せず)とを含んで構成されている。車両ECU10は、各センサから受ける信号ならびにメモリに記憶されたプログラムおよびマップに基づいて、車両100を所望の状態に制御するための各種処理を実行する。より具体的には、車両ECU10は、PCU3を制御することによって、モータジェネレータ4,5を制御したり組電池21の充放電を制御したりする。また、車両ECU10は、エンジン6を制御することも可能である。車両ECU10と電池ECU12とは、双方向に通信が可能に構成されている。
Like the
なお、図1では、車両100がハイブリッド車両である構成を例に説明するが、車両100は、温度監視システム1および電池パック2が搭載されるものであればハイブリッド車両に特に限定されない。車両100は、電気自動車または燃料電池自動車であってもよい。
In FIG. 1, a configuration in which the
<比較例における温度監視システム構成>
本実施の形態に係る温度監視システム1の特徴の理解を容易にするため、以下では、まず、比較例における温度監視システム1Aの構成について説明する。
<Temperature monitoring system configuration in comparative example>
In order to facilitate understanding of the features of the
図2は、比較例における温度監視システム1Aおよび電池パック2の構成を示す回路ブロック図である。図2を参照して、電池パック2は、前述のように、組電池21と、温度センサ22とを含む。
FIG. 2 is a circuit block diagram showing the configurations of the
組電池21は、複数のセルを含む。組電池21における複数のセルの接続関係は特に限定されるものではないが、一例として、複数のセルが直列に接続されることによってモジュールが構成され、さらに、複数のモジュールが並列に接続されることよって組電池21が構成されている。
The assembled
温度センサ22は、組電池21の温度を電気抵抗の変化に基づいて検出するセンサであり、たとえばサーミスタである。サーミスタとしては、NTC(Negative Temperature Coefficient)サーミスタを用いることができるが、PTC(Positive Temperature Coefficient)サーミスタを用いてもよい。また、温度センサ22は、熱電対または測温抵抗体であってもよい。以下では、温度センサ22を用いて検出される組電池21の温度を「電池温度TB」とも記載する。また、温度センサ22の抵抗を「Rx」と記載する。
The
監視ユニット11Aは、高電位側ノードNHと、低電位側ノードNLと、電源線PLと、グランド線GLと、抵抗Ryと、コンデンサCと、電圧センサ111とを含む。
The
高電位側ノードNHは、温度センサ22から延在する一対のワイヤハーネスWの一方と、電源線PLとに電気的に接続されている。低電位側ノードNLは、ワイヤハーネスWの他方と、グランド線GLとに電気的に接続されている。一対のワイヤハーネスWは、本開示に係る「一対の配線」に相当する。電源線PLは本開示に係る「高電位線」に相当し、グランド線GLは本開示に係る「低電位線」に相当する。
The high potential side node NH is electrically connected to one of the pair of wire harnesses W extending from the
抵抗Ryは、電源線PLに所定の電源電圧V(たとえば5V)を供給する電源VCCと、電源線PLとの間に電気的に接続されたプルアップ抵抗である。抵抗Ryの大きさは、たとえば10kΩである。 The resistance Ry is a pull-up resistor electrically connected between the power supply VCS that supplies a predetermined power supply voltage V (for example, 5V) to the power supply line PL and the power supply line PL. The magnitude of the resistance Ry is, for example, 10 kΩ.
コンデンサCは、電源線PLとグランド線GLとの間に電気的に接続されたESD(Electro-Static Discharge)対策コンデンサである。ただし、コンデンサCは、組電池21の温度検出に必須の構成要素ではない。
The capacitor C is an ESD (Electro-Static Discharge) countermeasure capacitor electrically connected between the power supply line PL and the ground line GL. However, the capacitor C is not an essential component for detecting the temperature of the assembled
電圧センサ111は、電源線PLとグランド線GLとの間に電気的に接続されている。電圧センサ111は、電源線PLとグランド線GLとの間の電圧Vxを検出し、その検出結果を電池ECU12Aに出力する。電圧センサ111は、本開示に係る「電圧検出器」に相当する。
The
温度監視システム1Aにおける組電池21の温度(電池温度)TBの検出原理について簡単に説明する。電源VCC(電源電圧V)から抵抗Ry、電源線PL、温度センサ22(抵抗Rx)およびグランド線GLを介してグランドGNDへと至る電流経路を流れる電流をIと記載すると、オームの法則により、下記式(1)に示す関係が成立する。
The principle of detecting the temperature (battery temperature) TB of the assembled
V=(Rx+Ry)×I ・・・(1)
また、抵抗Ryの低電位側から電源線PL、温度センサ22(抵抗Rx)およびグランド線GLを介してグランドGNDへと至る電流経路を考えると、この経路を流れる電流は上記式(1)における電流Iと共通であり、下記式(2)に示す関係が成立する。
V = (Rx + Ry) x I ... (1)
Considering the current path from the low potential side of the resistance Ry to the ground GND via the power supply line PL, the temperature sensor 22 (resistance Rx), and the ground line GL, the current flowing through this path is in the above equation (1). It is common with the current I, and the relationship shown in the following equation (2) is established.
Vx=Rx×I ・・・(2)
上記式(1)と式(2)とを連立させることによって電流Iを消去すると、下記式(3)が導かれる。
Vx = Rx × I ・ ・ ・ (2)
When the current I is eliminated by combining the above equations (1) and (2), the following equation (3) is derived.
Vx=Rx×V/(Rx+Ry) ・・・(3)
電源電圧Vおよび抵抗Ryは既知であるため、上記式(3)に従って、電源線PLとグランド線GLとの間の電圧Vxから温度センサ22の抵抗Rxを算出することができる。抵抗Rxと温度との対応関係(サーミスタの温度特性)を、たとえばマップとして電池ECU12のメモリに格納しておくことにより、電圧Vxから電池温度TBを算出することができる。
Vx = Rx × V / (Rx + Ry) ・ ・ ・ (3)
Since the power supply voltage V and the resistance Ry are known, the resistance Rx of the
<サーミスタの発熱>
近年では、電池パックに蓄えられた電力により車両が走行可能な距離(EV走行距離)を長くするため、電池パックが大型化する傾向がある。電池パック2が大型化した電池パックである場合、温度センサ22の配線(ワイヤハーネスW)が長くなるため、ワイヤハーネスWにノイズが重畳しやすくなる。ワイヤハーネスWに重畳したノイズが温度センサ22まで伝搬すると、温度センサ22の抵抗Rxにより温度センサ22が発熱し得る。
<Thermistor fever>
In recent years, the electric power stored in the battery pack increases the distance that the vehicle can travel (EV mileage), so that the battery pack tends to become larger. When the
図3は、温度センサ22の発熱メカニズムを説明するための第1の図である。図3には、磁気結合ノイズによる温度センサ22の発熱メカニズムが示されている。図3を参照して、ノイズ源90は、たとえばインバータおよびコンバータ(図示せず)を含むPCU3であり、PWM(Pulse Width Modulation)制御などのスイッチング制御により一定周波数で変動する交流ノイズを発生させる。ノイズ源90から延在するワイヤハーネスW0と、温度センサ22と監視ユニット11Aとを電気的に接続する一対のワイヤハーネスWとは、互いに並行するように配設されている。
FIG. 3 is a first diagram for explaining the heat generation mechanism of the
ノイズ源90にて発生した交流ノイズがワイヤハーネスW0を流れると、ワイヤハーネスW0の周囲に磁界が発生する。交流ノイズが急激に変動すると、それに伴って磁界も急激に変動する。そうすると、温度センサ22および一対のワイヤハーネスWを含む閉回路領域(斜線で示す)に鎖交する磁束の変化を打ち消す方向に電流が流れる(レンツの法則)。そうすると、温度センサ22の抵抗Rxにおいてジュール熱が発生する。
When the AC noise generated in the
図4は、温度センサ22の発熱メカニズムを説明するための第2の図である。図4には、容量結合ノイズによる温度センサ22の共振メカニズムが示されている。図4に示すように、互いに平行に配設されているワイヤハーネスW0とワイヤハーネスWとの間には、寄生容量Cpが発生し得る。そうすると、ノイズ源90にて発生した交流ノイズがワイヤハーネスW0から寄生容量Cpを通じてワイヤハーネスWへと伝搬(重畳)し得る。その結果として、温度センサ22の抵抗Rxにおいてジュール熱が発生する可能性もある。
FIG. 4 is a second diagram for explaining the heat generation mechanism of the
図3および図4にて説明したメカニズムに従って温度センサ22が発熱すると、温度センサ22の抵抗Rxが変化する。この抵抗変化に伴い、実際には電池パック2の異常な温度上昇は生じていないにも拘わらず、異常な温度上昇が生じたとの誤判定が起こる可能性がある。
When the
そこで、本実施の形態においては以下に説明するように、共振周波数が互いに異なる2つの経路を設けることによってノイズ源90からの交流ノイズが電流経路を流れにくい状態を作り出し、その状態における温度センサ22の抵抗Rxから電池温度TBを求める構成を採用する。
Therefore, in the present embodiment, as described below, by providing two paths having different resonance frequencies, the AC noise from the
<本実施の形態における温度監視システム構成>
図5は、本実施の形態における温度監視システム1および電池パック2の構成を示す回路ブロック図である。図5を参照して、監視ユニット11は、インダクタL1,L2と、切替装置112とをさらに含む点において、比較例における監視ユニット11Aと異なる。
<Temperature monitoring system configuration in this embodiment>
FIG. 5 is a circuit block diagram showing the configurations of the
インダクタL1,L2は、電源線PLに接続されている。インダクタL1とインダクタL2とは、互いに並列に接続されている。インダクタL1のインダクタンスと、インダクタL2のインダクタンスとは異なる。インダクタL1とインダクタL2とのインダクタンス差は、できるだけ大きいことが望ましい。 The inductors L1 and L2 are connected to the power supply line PL. The inductor L1 and the inductor L2 are connected in parallel with each other. The inductance of the inductor L1 and the inductance of the inductor L2 are different. It is desirable that the inductance difference between the inductor L1 and the inductor L2 is as large as possible.
本実施の形態においては、電源VCCから温度センサ22を経由してグランドGNDへと至る電流経路が「第1の経路」および「第2の経路」の経路を含む。第1の経路とは、電源VCC-抵抗Ry-インダクタL1-高電位側ノードNH-ワイヤハーネスW(高電位側)-温度センサ22-ワイヤハーネスW(低電位側)-低電位側ノードNL-グランド線GL-グランドGNDと表される電流経路である。第2の経路とは、電源VCC-抵抗Ry-インダクタL2-高電位側ノードNH-ワイヤハーネスW(高電位側)-温度センサ22-ワイヤハーネスW(低電位側)-低電位側ノードNL-グランド線GL-グランドGNDと表される電流経路である。
In the present embodiment, the current path from the power supply VCC to the ground GND via the
切替装置112は、トランジスタ等のスイッチング素子、または、リレーなどを含んで構成されている。切替装置112は、電池ECU12からの制御信号に従って、第1の経路と第2の経路とを切り替え可能に構成されている。
The
<監視処理>
図6は、本実施の形態における監視処理を説明するための図である。図6(A)および図6(B)において、横軸は経過時間を示し、縦軸は電池温度TBを示す。図6(A)は、組電池21の異常な温度上昇が実際に生じた場合の電池温度TBの変化を表す。図6(B)は、交流ノイズがワイヤハーネスWに重畳しただけであり、組電池21の異常な温度上昇は実際には生じていない場合の電池温度TBの変化を表す。
<Monitoring process>
FIG. 6 is a diagram for explaining the monitoring process in the present embodiment. In FIGS. 6A and 6B, the horizontal axis represents the elapsed time and the vertical axis represents the battery temperature TB. FIG. 6A shows a change in the battery temperature TB when an abnormal temperature rise of the assembled
図6(A)を参照して、初期時刻t0において、電源VCCとグランドGNDとの間の電流経路は、たとえば第1の経路に設定されている。時刻t1から電池温度TBの上昇が始まり、時刻t2において電池温度TBが所定温度TBを上回る。そうすると、電流経路が第1の経路から第2の経路に切り替えられる。組電池21の異常な温度上昇が実際に生じている場合には、その後も電池温度TBの上昇は続き、電池温度TBが所定温度Tcを上回った状態が維持される。この場合には、組電池21の異常な温度上昇が生じたと判定することができる。
With reference to FIG. 6A, at the initial time t0, the current path between the power supply VCS and the ground GND is set to, for example, the first path. The battery temperature TB starts to rise at time t1, and the battery temperature TB exceeds the predetermined temperature TB at time t2. Then, the current path is switched from the first path to the second path. When the abnormal temperature rise of the assembled
これに対し、図6(B)に示すように、組電池21の異常な温度上昇は実際には生じていない場合には、電流経路が第1の経路から第2の経路に切り替えられると、電池温度TBは低下する。その理由は以下のように説明される。
On the other hand, as shown in FIG. 6B, when the abnormal temperature rise of the assembled
第1の経路にはインダクタL1が含まれ、第2の経路にはインダクタL2が含まれている。前述のように、インダクタL1のインダクタンスと、インダクタL2のインダクタンスとは異なる。そのため、第1の経路と第2の経路とでは共振周波数が互いに異なる。 The first path includes the inductor L1 and the second path includes the inductor L2. As described above, the inductance of the inductor L1 and the inductance of the inductor L2 are different. Therefore, the resonance frequencies of the first path and the second path are different from each other.
ノイズ源90(図3および図4参照)から発せられる交流ノイズの周波数が第1の経路の共振周波数と一致する場合、時刻t1から時刻t2までの期間に温度センサ22の抵抗Rxにてジュール熱が発生し、電池温度TBが上昇する。しかし、その交流ノイズの周波数が第2の経路の共振周波数とも一致することはない。したがって、時刻t2以降はワイヤハーネスWに重畳する交流ノイズが大幅に低減され、温度センサ22の抵抗Rxにおけるジュール熱の発生が抑制される。したがって、組電池TBの冷却(組電池21に図示しない冷却機構が設けられている場合には強制冷却)により電池温度TBが低下して所定温度Tcを下回る。この場合には、交流ノイズがワイヤハーネスWに重畳しただけであり、組電池21の異常な温度上昇は生じていないと判定することができる。このように、本実施の形態によれば、組電池21の異常な温度上昇が生じたとの誤判定を防止することができる。
When the frequency of the AC noise emitted from the noise source 90 (see FIGS. 3 and 4) matches the resonance frequency of the first path, Joule heat is generated by the resistance Rx of the
<監視フロー>
図7は、本実施の形態における監視処理を示すフローチャートである。このフローチャートは、たとえば所定周期が経過する毎に電池ECU12によりメインルーチン(図示せず)から呼び出され、繰り返し実行される。また、このフローチャートに含まれる各ステップ(以下、ステップを「S」と略す)は、基本的には電池ECU12によるソフトウェア処理によって実現されるが、電池ECU12内に作製された専用のハードウェア(電気回路)によって実現されてもよい。このフローチャートの実行開始時には、電源VCCから温度センサ22を経由してグランドGNDへと至る電流経路は、第1および第2の経路のうちの一方に設定されている。
<Monitoring flow>
FIG. 7 is a flowchart showing the monitoring process according to the present embodiment. This flowchart is, for example, called from the main routine (not shown) by the
図7を参照して、S1において、電池ECU12は、電池温度TBを検出する。この検出手法については図2にて上記式(1)~式(3)を用いて詳細に説明したため、ここでの説明は繰り返さない。
With reference to FIG. 7, in S1, the
S2において、電池ECU12は、電池温度TBが所定温度Tcよりも高いか否かを判定する。所定温度Tcとしては、たとえば、組電池21を通常通り使用している場合の温度範囲(正常範囲)の上限温度を設定することができる。電池温度TBが所定温度Tc以下である場合(S2においてNO)には、以降の処理はスキップされ、処理がメインルーチンに戻される。
In S2, the
なお、S2において、電池ECU12は、電池温度TBの上昇速度(TB/dt)が所定のしきい値を超えた場合に処理をS3に進め、電池温度TBの上昇速度がしきい値を以下である場合に処理をメインルーチンに戻してもよい。より具体的には、電池温度TBの検出周期をΔtとして、電池ECU12は、最新の電池温度TBnewと、それよりもΔtだけ前の電池温度TBoldとの温度差(=TBnew-TBold)を求め、この温度差がしきい値を超えるか否かを判定することができる。一例として、電池温度TBがΔt(たとえば1秒)の間にTBold=25℃からTBnew=35℃に上昇した場合に、電池ECU12は、温度差10℃がしきい値(たとえば8℃)を超えたとして処理をS3に進めることができる。ノイズ重畳による温度上昇は急激に生じることが多いので、電池温度TBの上昇速度(温度勾配または温度差)に基づく制御を採用することが望ましい。
In S2, the
電池温度TBが所定温度Tcよりも高い場合(S2においてYES)、電池ECU12は、電流経路が第1および第2の経路のうちの一方(フローチャートの実行開始時に設定されていた経路)から他方に切り替えられるように切替装置112を制御する(S3)。そして、電池ECU12は、たとえば所定時間だけ待機した後に、電池温度TBを再び検出する(S4)。
When the battery temperature TB is higher than the predetermined temperature Tc (YES in S2), the
S5において、電池ECU12は、S4にて検出された電池温度TBが所定温度Tcよりも高いか否かを判定する。電池温度TBが所定温度Tcよりも高い場合(S5においてYES)、電池ECU12は、組電池21の異常な温度上昇が生じたと判定する(S6)。図示しないが、その後、車両ECU10は、組電池21のさらなる温度上昇を抑制するため、組電池21の充放電量が低下するようにPCU3を制御してもよい。あるいは、車両ECU10は、たとえば、警光灯(図示せず)を点灯させることによってユーザに組電池21の異常を報知してもよい。
In S5, the
一方、電池温度TBが所定温度Tc以下である場合(S5においてNO)、電池ECU12は、交流ノイズがワイヤハーネスWに重畳だけであり、組電池21の異常な温度上昇は生じていないと判定する(S7)。
On the other hand, when the battery temperature TB is equal to or lower than the predetermined temperature Tc (NO in S5), the
以上のように、本実施の形態に係る温度監視システム1においては、電源VCCから温度センサ22を経由してグランドGNDへと至る電流経路を第1の経路と第2の経路との間で切り替えることが可能である。第1の経路と第2の経路とは共振周波数が互いに異なるので、いずれか一方において交流ノイズが重畳したとしても、他方においては交流ノイズの重畳が抑制される。したがって、第1および第2の経路の両方において所定温度Tcを上回る電池温度TBの上昇が検出された場合には、電池温度TBが実際に上昇していると判定する一方で、第1および第2の経路のいずれか一方のみでしか所定温度Tcを上回る電池温度TBの上昇が検出されなかった場合には、電池温度TBの上昇は生じていないと判定することができる。これにより、電池パック2(組電池21)の異常な温度上昇の発生の有無の判定精度を向上させることができる。
As described above, in the
また、温度センサ22がNTCサーミスタである場合には、温度センサ22が高温になるに従って温度センサ22の抵抗は低くなり、電流が温度センサ22をより流れやすくなる。その結果、過大な電流が温度センサ22に流れ、温度センサ22がオープンモードの故障に至る可能性がある。本実施の形態によれば、電池温度TBが実際に上昇していると判定された場合に電池温度TBのさらなる上昇を抑制するための制御(前述のように組電池21の充放電量を抑制するための制御)を実行することにより、温度センサ22の故障を防止することができる。
Further, when the
[変形例]
実施の形態では、互いに異なるインダクタンスを有するインダクタL1,L2により共振周波数を変化させる構成について説明した。しかし、共振周波数を変化させるための素子はインダクタンに限定されるものではなく、コンデンサを用いることも可能である。
[Modification example]
In the embodiment, a configuration in which the resonance frequency is changed by the inductors L1 and L2 having different inductances from each other has been described. However, the element for changing the resonance frequency is not limited to the inductor, and a capacitor can also be used.
図8は、変形例における監視システムおよび電池パック2の構成を示す回路ブロック図である。図8を参照して、本変形例に係る温度監視システム1Bにおいて、監視ユニット11Bは、コンデンサC1,C2と、切替装置113とをさらに含む点において、実施の形態における監視ユニット11(図5参照)と異なる。
FIG. 8 is a circuit block diagram showing the configuration of the monitoring system and the
コンデンサC1,C2は、切替装置113を介して、電源線PLとグランド線GLとの間に電気的に接続されている。コンデンサC1とコンデンサC2とは、互いに並列に接続されている。コンデンサC1のキャパシタンスと、コンデンサC2のキャパシタンスとは異なる。コンデンサC1とコンデンサC2とのキャパシタンス差は、できるだけ大きいことが望ましい。
The capacitors C1 and C2 are electrically connected between the power supply line PL and the ground line GL via the
切替装置113は、切替装置112と同様に、トランジスタ等のスイッチング素子、または、リレーなどを含んで構成されている。切替装置113は、電池ECU12Bからの制御信号に従って、電源線PLとグランド線GLとの間に電気的に接続されるコンデンサとしてコンデンサC1,C2とのうちのいずれか一方を選択できるように構成されている。
Like the
より具体的には、たとえば、切替装置112による切替制御により第1の経路が実現される場合には、電池ECU12Bは、コンデンサC1,C2のうちコンデンサC1が選択されるように切替装置113を制御する。これにより、コンデンサC1が電源線PLとグランド線GLとの間に電気的に接続される。一方、切替装置112による切替制御により第2の経路が実現される場合には、電池ECU12Bは、コンデンサC1,C2のうちコンデンサC2が選択されるように切替装置113を制御する。これにより、コンデンサC2が電源線PLとグランド線GLとの間に電気的に接続される。
More specifically, for example, when the first path is realized by the switching control by the
本変形例における監視処理を示すフローチャートは、実施の形態における監視処理を示すフローチャート(図7参照)と基本的に同様であるので、詳細な説明は繰り返さない。以上のような変形例においても実施の形態と同様に、組電池21の異常な温度上昇の発生の有無の判定精度を向上させることができる。
Since the flowchart showing the monitoring process in this modification is basically the same as the flowchart showing the monitoring process in the embodiment (see FIG. 7), detailed description will not be repeated. Also in the above-described modification, the accuracy of determining whether or not an abnormal temperature rise of the assembled
さらに、図5に示した回路構成においてインダクタL1,L2の両方は必須ではなく、インダクタL1,L2のうちの一方のみが設けられていてもよい。これによっても第1の経路のインダクタンスと第2の経路のインダクタンスとが異なることになるので、第1の経路の共振周波数と第2の経路の共振周波数との間に差異を生じさせることが可能である。同様に、図8に示した回路構成においてもコンデンサC1,C2のうちの一方のみが設けられるようにしてもよい。 Further, in the circuit configuration shown in FIG. 5, both the inductors L1 and L2 are not indispensable, and only one of the inductors L1 and L2 may be provided. This also causes the inductance of the first path and the inductance of the second path to be different, so that it is possible to make a difference between the resonance frequency of the first path and the resonance frequency of the second path. Is. Similarly, in the circuit configuration shown in FIG. 8, only one of the capacitors C1 and C2 may be provided.
今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiments disclosed this time should be considered to be exemplary and not restrictive in all respects. The scope of the present disclosure is set forth by the claims rather than the description of the embodiments described above, and is intended to include all modifications within the meaning and scope of the claims.
100 車両、 1,1A,1B 監視システム、2 電池パック、21 組電池、22 温度センサ、3 PCU、4,5 モータジェネレータ、6 エンジン、7 動力分割装置、8 駆動軸、9 駆動輪、10 車両ECU、90 ノイズ源、11,11A,11B 監視ユニット、111 電圧センサ、112,113 切替装置、12,12A,12B 電池ECU、PL 電源線、GL グランド線、NH 高電位側ノード、NL 低電位側ノード、L1,L2 インダクタ、C,C1,C2 コンデンサ、Cp 寄生容量、Rx,Ry 抵抗、W0,W ワイヤハーネス。 100 vehicles, 1,1A, 1B monitoring system, 2 battery packs, 21 sets of batteries, 22 temperature sensors, 3 PCUs, 4, 5 motor generators, 6 engines, 7 power dividers, 8 drive shafts, 9 drive wheels, 10 vehicles ECU, 90 noise source, 11,11A, 11B monitoring unit, 111 voltage sensor, 112,113 switching device, 12,12A, 12B battery ECU, PL power supply line, GL ground line, NH high potential side node, NL low potential side Node, L1, L2 inductor, C, C1, C2 capacitor, Cp parasitic capacitance, Rx, Ry resistor, W0, W wire harness.
Claims (1)
前記一対の配線の一方に電気的に接続可能に構成され、所定電位に維持される高電位線と、
前記一対の配線の他方に電気的に接続可能に構成され、基準電位に維持される低電位線とを備え、
前記高電位線と前記一対の配線と前記低電位線とを結ぶ電流経路は、共振周波数が互いに異なる第1および第2の経路を含み、
前記第1の経路と前記第2の経路とを切り替え可能に構成された切替装置と、
前記切替装置を制御する制御装置と、
前記温度センサの電気抵抗に応じて定まる前記高電位線と前記低電位線との間の電圧を検出する電圧検出器と、
前記電圧検出器により検出された電圧から前記蓄電装置の温度を算出し、算出された温度に基づいて前記蓄電装置に異常な温度上昇が生じたか否かを判定する判定装置とをさらに備え、
前記制御装置は、前記電流経路が前記第1および第2の経路のうちの一方である状態で前記蓄電装置の温度が所定温度を上回った場合に、前記電流経路が前記第1および第2の経路のうちの他方に切り替えられるように前記切替装置を制御し、
前記判定装置は、前記電流経路の切り替え後にも前記蓄電装置の温度が前記所定温度を上回った状態が維持されたときに前記蓄電装置に異常な温度上昇が生じたと判定する、温度監視システム。 A temperature monitoring system that monitors the temperature of the power storage device by being electrically connected to a pair of wires extending from a temperature sensor whose electrical resistance changes according to the temperature of the power storage device.
A high-potential line that is configured to be electrically connectable to one of the pair of wires and is maintained at a predetermined potential.
The other of the pair of wires is configured to be electrically connectable and has a low potential line maintained at a reference potential.
The current path connecting the high potential line, the pair of wirings, and the low potential line includes first and second paths having different resonance frequencies from each other.
A switching device configured to be able to switch between the first route and the second route, and
A control device that controls the switching device and
A voltage detector that detects the voltage between the high potential line and the low potential line, which is determined according to the electrical resistance of the temperature sensor.
Further provided with a determination device for calculating the temperature of the power storage device from the voltage detected by the voltage detector and determining whether or not an abnormal temperature rise has occurred in the power storage device based on the calculated temperature.
In the control device, when the temperature of the power storage device exceeds a predetermined temperature in a state where the current path is one of the first and second paths, the current path becomes the first and second paths. The switching device is controlled so that it can be switched to the other of the routes.
The determination device is a temperature monitoring system that determines that an abnormal temperature rise has occurred in the power storage device when the temperature of the power storage device is maintained above the predetermined temperature even after the current path is switched.
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