JPH11176480A - 電気自動車用組み電池の電池管理装置 - Google Patents

電気自動車用組み電池の電池管理装置

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JPH11176480A
JPH11176480A JP9339123A JP33912397A JPH11176480A JP H11176480 A JPH11176480 A JP H11176480A JP 9339123 A JP9339123 A JP 9339123A JP 33912397 A JP33912397 A JP 33912397A JP H11176480 A JPH11176480 A JP H11176480A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】組み電池の総電圧およびモジュール電圧を処理
する電気自動車用組み電池の電池管理装置において、回
路構成の複雑化を回避しつつ、電池電圧検出不良に伴う
電気自動車の機能低下を抑止できる電気自動車用組み電
池の電池管理装置を提供すること。 【解決手段】電気自動車用組み電池の各モジュール電圧
と総電圧とが検出され(S100、S102)、各モジ
ュール電圧に基づいて電池モジュールの状態に関するモ
ジュ−ル状態情報が出力され、総電圧に基づいて組み電
池全体の状態に関する組み電池全体状態情報が出力され
る。これら各検出電圧の少なくとも一部の誤検出の有無
を判定し(S104、S110)、誤検出が生じた場合
にそれが生じた方の上記状態情報を補正して正常化させ
る(S106、S112)。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電気自動車用組み
電池の電池管理装置に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、電気自動車用組み電池は、その配
線損失の低減や充放電電流をスイッチングする素子の小
型化の要請から、300V以上といった高圧化が検討さ
れている。このような高圧組み電池では、組み電池を構
成する各単電池の充放電状態のばらつきが問題となり、
放電時に組み電池全体としては残存容量は十分に大きい
と推定されても一部の単電池は過放電すなわち充電不足
状態寸前になっていたり、逆に充電時に組み電池全体と
してはまだ満充電ではないと推定されても一部の単電池
は過充電すなわち満充電状態になっていたりする場合が
生じる。
【0003】このため、特開平5−64377号公報及
び特開平8ー140204号公報は、縦続接続された多
数の単電池により構成される電池モジュール群に組み電
池を分割し、各電池モジュール単位で充放電電圧をモニ
タして電池管理することを提案している。この電池管理
方式によれば、組み電池をそれより小さい電池ブロック
である各電池モジュール単位で充放電制御することがで
きるので、上記した一部の単電池の過充電や過放電や故
障といった不具合を良好に抑止することができる。
【0004】一方、組み電池全体の残存容量の算出など
の電池管理においては、組み電池の総電圧を用いて行わ
れる。これは、各モジュール電圧を合算して得た合計モ
ジュール電圧が、各モジュール電圧検出、算出、加算な
どに関する各種ノイズやオフセット誤差の累積の存在の
ために、組み電池の両端子間から一挙に求めたその総電
圧よりも不正確となるためである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記したように、従来
の電気自動車用組み電池の電池管理では、ある種の電池
管理用処理は各モジュール電圧を用いて行い、またある
種の電池管理用処理は組み電池の総電圧を用いて互いに
独立に行っている。しかしながら、モジュール電圧を用
いる電池管理用処理(以下、モジュール電圧処理ともい
う)、又は、総電圧を用いる電池管理用処理(総電圧処
理ともいう)のどちらかで異常を検出すると、異常の程
度によっては最終的には電気自動車の走行禁止処置(放
電禁止)や充電禁止処置を含む各段階の対応処置を実施
して安全性の確保を図るが、このような場合、以下の不
具合が生じることがわかった。
【0006】すなわち、検出した各モジュール電圧の一
部や総電圧に異常が生じた場合、それは組み電池に異常
が生じた場合もあるが、それ以外のこれら電圧をアナロ
グ検出し、デジタル変換し、信号処理部に取り込むモジ
ュール電圧処理回路や総電圧処理回路といった電池電圧
処理回路の作動不良は、組み電池とこれら回路とを接続
する配線、又は、これら回路よりの信号を出力する配線
の異常であることも多くある。
【0007】このような場合、組み電池自体は十分に走
行できる能力を有しているにもかかわらず、これら電池
電圧処理回路から電池管理用処理の結果としての出力信
号を受け取る電気自動車の走行制御などの全体制御を行
う電子制御装置(ECU)は、電池全体または電池の一
部の重大な不良と誤判断して、走行を禁止してしまう。
【0008】特に、上述した組み電池の高圧化は、電池
電圧検出回路の構成の大幅な複雑化を必要とし、それに
応じてこの電池電圧検出回路の故障確率も増大すること
が予測される。本発明は上記問題点に鑑みなされたもの
であり、組み電池の総電圧およびモジュール電圧を処理
する電気自動車用組み電池の電池管理装置において、回
路構成の複雑化を回避しつつ、電池電圧検出不良に伴う
電気自動車の機能低下を抑止できる電気自動車用組み電
池の電池管理装置を提供することをその解決すべき課題
としている。
【0009】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載した本発
明の電気自動車用組み電池の電池管理装置によれば、電
気自動車用組み電池の各モジュール電圧と総電圧とが検
出され、各モジュール電圧に基づいて電池モジュールの
状態に関するモジュ−ル状態情報が出力され、総電圧に
基づいて組み電池全体の状態に関する組み電池全体状態
情報が出力される。
【0010】本構成では特に、これら各検出電圧の少な
くとも一部の誤検出の有無を判定し、誤検出が生じた場
合にそれが生じた方の上記状態情報を補正して正常化さ
せる。このようにすれば、組み電池の総電圧の他に各モ
ジュール電圧を検出して処理することにより、きめ細か
い電池管理ができるとともに更に、これら電圧検出回路
が部分的に故障した場合でも、安全性の低下を回避しつ
つそれによる機能低下を最小限に抑えることができ、電
気自動車用の使い勝手を向上することができる。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な態様を以下
の実施例により詳細に説明する。ただし、本発明は下記
の実施例の構成に限定されるものではなく、置換可能な
公知回路を用いて構成できることは当然である。
【0012】
【実施例1】本発明の電気自動車用組み電池の電池管理
装置の一実施例を図1を参照して説明する。1は電気自
動車の走行モ−タ給電用の主バッテリをなす組電池であ
り、互いに直列接続された101〜120の各電池モジ
ュールに分割されている。
【0013】201は各電池モジュール101〜120
の電圧すなわち合計20個のモジュール電圧を検出する
モジュール電圧検出回路であって、モジュール電圧検出
回路201は、各モジュール電圧を互いに独立に検出す
る合計20チャンネルの電圧検出ユニットを内蔵してお
り、各電圧検出ユニットは、それぞれ入力する一対の電
位間の電位差を検出する差動増幅器(図示せず)と、検
出した電位差をA/D変換するA/D変換回路(図示せ
ず)とを有しており、これら各A/D変換回路の出力信
号はモジュール電圧検出回路201の出力段にて時間順
次に一本化されて出力される。
【0014】202は組電池1の総電圧を検出する総電
圧検出回路であり、上記した電圧検出ユニットを一個有
している。5は入力されるこれらモジュール電圧や総電
圧、更には電気自動車の各種センサから入力される各種
情報に基づいて、組み電池1の充放電を含む各種動作を
制御する電子制御装置(ECU)である。
【0015】301、302はモジュール電圧検出回路
201および総電圧検出回路202に電源電圧を個別に
給電するための入出力絶縁タイプのDC/DCコンバー
タであり、これらDC/DCコンバータ301、302
は図示しない低圧の補機バッテリから給電されている。
401は、モジュール電圧検出回路201でそれぞれ検
出された合計20個の各モジュール電圧を時間順次に伝
送するためのシリアル信号線に設けられたフォトカプ
ラ、402は、総電圧検出回路202で検出された総電
圧を伝送するためのシリアル信号線に設けられたフォト
カプラである。
【0016】この実施例で重要なことは、モジュール電
圧検出回路201と総電圧検出回路202とはその電源
給電から入出力を含めて互いに完全に分離されており、
一方の回路故障が他方のそれに波及しないことである。
次に、上記した電子制御装置(ECU)による電池管理
ルーチンの要部を図2に示すフロ−チャ−トを参照して
説明する。
【0017】まず、モジュール電圧検出回路201から
合計20個の各モジュール電圧を読み込み(S10
0)、次に総電圧検出回路202から総電圧を読み込む
(S102)。次に、読み込んだ各モジュール電圧およ
び総電圧がそれぞれ許容範囲内にあるかどうかを調べ
(S104)、各モジュール電圧の一つだけが異常であ
って他のモジュール電圧および総電圧が正常である場合
には、この異常なモジュール電圧を補正モジュール電圧
に置換し(S106)、モジュール電圧異常警告信号を
出力して(S108)、S110へ進み、S104にて
それ以外の場合には直接にS110へジャンプする。
【0018】S110では、読み込んだ各モジュール電
圧および総電圧がそれぞれ許容範囲内にあるかどうかを
調べ、総電圧だけが異常であってすべてのモジュール電
圧が正常である場合には、この異常な総電圧を補正総電
圧に置換し(S112)、総電圧異常警告信号を出力し
て(S114)、S116へ進み、S110にてそれ以
外の場合には直接にS116へジャンプする。
【0019】S116では、読み込んだ各モジュール電
圧の少なくとも一つと総電圧との両方が異常かどうかを
調べ、両方異常であれば、電池異常を報知するととも
に、走行動作(放電動作)および充電動作を禁止して
(S118)、ルーチンを停止し、S116にて読み込
んだ各モジュール電圧の少なくとも一つと総電圧との両
方が異常でなければ、次の電池管理動作または充放電制
御動作(S120)に進む。
【0020】S104では、読み込んだモジュール電圧
の検出値が満充電時のモジュール電圧値より所定電圧値
以上高い場合、または、残存容量が0の場合におけるモ
ジュール電圧値より所定電圧値以上低い場合に、モジュ
ール電圧異常と判定するが、読み込んだ総電圧に基づい
て前記所定電圧値を加減することも可能である。S11
0では、読み込んだ総電圧の検出値が満充電時の総電圧
値より所定電圧値以上高い場合、または、残存容量が0
の場合における総電圧値より所定電圧値以上低い場合
に、総電圧異常と判定するが、読み込んだモジュール電
圧の合計に基づいて前記所定電圧値を加減することも可
能である。
【0021】S106では、誤検出されたモジュール電
圧が補償されるが、この補償は、総電圧の1/20の値
に置換したり、誤検出されたモジュール電圧以外の残り
のモジュール電圧の合計を総電圧から差し引くなどの方
法を採用することができる。更には、モジュール電圧全
部OKという意味の判定信号を出力するだけでもよい。
【0022】S112では、誤検出された総電圧が補償
されるが、この補償は、読み込まれたモジュール電圧の
合計で置換することにより行われるが、更には、総電圧
OKという意味の判定信号を出力するだけでもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の電気自動車用組み電池の電池管理装置
のブロック回路図である。
【図2】図1のECUの検出電圧チェック動作を示すフ
ロ−チャ−トである。
【符号の説明】
201はモジュール電圧検出回路(モジュール電圧検出
手段)、202は総電圧検出回路(総電圧検出手段)、
5はECU(モジュール電圧処理手段、総電圧処理手
段、誤検出判定手段、補正手段)、S120はモジュー
ル電圧処理手段および総電圧処理手段、S104、S1
10は誤検出判定手段、S106、S112は補正手
段。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小川 正樹 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 菊池 義晃 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】多数の電池モジュールを縦続接続してなる
    組み電池の各モジュール電圧をそれぞれ検出するモジュ
    ール電圧検出手段と、 前記組み電池の総電圧を一挙に検出する総電圧検出手段
    と、 検出された前記各モジュール電圧に基づいて電池モジュ
    ールの状態に関するモジュ−ル状態情報を出力するモジ
    ュール電圧処理手段と、 検出された前記総電圧に基づいて組み電池全体の状態に
    関する組み電池全体状態情報を出力する総電圧処理手段
    と、 検出された前記各モジュール電圧および総電圧に基づい
    て前記モジュール電圧および総電圧のどちらかの誤検出
    の有無を判定する誤検出判定手段と、 前記誤検出判定時に、前記両処理手段のうち前記誤検出
    が生じた方の電圧を処理する処理手段の出力を補正する
    補正手段と、 を備えることを特徴とする電気自動車用組み電池の電池
    管理装置。
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