WO2011040412A1 - 組電池制御装置 - Google Patents

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WO2011040412A1
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cell
reference voltage
assembled battery
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圭介 谷川
工 清水
溝口　朝道
学 佐々木
菊池　義晃
亮 真野
純太 泉
石下　晃生
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株式会社デンソー
トヨタ自動車株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to an assembled battery control device.
  • Patent Literature 1 has proposed an assembled battery control device having a function of detecting that a reference voltage for detecting overcharge or overdischarge of an assembled battery has changed spontaneously.
  • this assembled battery control device when comparing the voltage of a unit cell constituting the assembled battery with a reference voltage, the reference voltage is relatively changed to a specific voltage by one step.
  • the magnitude relationship between the reference voltage and the unit cell voltage does not reverse despite the relative change of the reference voltage, it is determined that the spontaneous change of the reference voltage is large. In this way, a spontaneous change in the reference voltage is detected.
  • an object of the present invention is to provide an assembled battery control device that can improve the reliability of determination of a spontaneous change in a reference voltage.
  • an assembled battery control device that monitors voltages of a plurality of cells that are connected in series with each other and constitute an assembled battery, Voltage detection means for detecting the voltage of the cell; A reference voltage generating means for generating a reference voltage; Voltage comparison means for comparing the cell voltage with a reference voltage; Switching means having a plurality of voltage switching circuits for relatively changing the reference voltage; While determining the state of the assembled battery based on the comparison result output from the voltage comparison means, the comparison result of the cell voltage detected by the voltage detection means and the reference voltage and the reference voltage is divided into multiple stages by the plurality of voltage switching circuits Determination means for determining the presence or absence of spontaneous change of the reference voltage based on the comparison result of the voltage comparison means when the relative change is made, The range of relative change of the reference voltage by the plurality of voltage switching circuits is set to the working voltage range used in the cell in the entire voltage range from the minimum voltage to the maximum voltage of the cell, The
  • the voltage range in which the reference voltage is relatively changed is limited to the voltage range used in the cell, the number of detection voltage switching circuits provided in the switching unit can be minimized. . Therefore, an increase in the circuit scale of the assembled battery control device can be suppressed.
  • the range of relative change of the reference voltage is set such that the upper limit value of the range indicates the overcharge of the cell, and the determination means sets the upper limit of the range of relative change of the reference voltage. When the value is exceeded, an abnormality determination that the cell is overcharged is performed.
  • the range of the relative change in the reference voltage is set such that the lower limit value of the range indicates the overdischarge of the cell, and the determination means includes the range of the relative change in the reference voltage. When it is determined that the value falls below the lower limit value, the cell operation is stopped.
  • the circuit configured to include the reference voltage generation means, the voltage comparison means, and the switching means is an overcharge / discharge detection circuit
  • a plurality of overcharge / discharge detection circuits are provided for one of the plurality of cells.
  • the redundancy of cell voltage monitoring can be increased.
  • the voltage range for relative change of the reference voltage is limited to the voltage range used in the cell.
  • the number of voltage switching circuits provided can be minimized. Therefore, even if the redundancy of overcharge / discharge monitoring is increased, an increase in the circuit scale of the assembled battery control device can be suppressed.
  • the invention according to claim 5 is characterized in that the operating voltage range is a range set around the most frequently used voltage in the entire voltage range.
  • the cell is mounted on a vehicle capable of traveling by at least one of the driving force output from the internal combustion engine and the driving force output from the traveling electric motor, and is used in the cell.
  • the range is characterized by being within a range of ⁇ 20% or less, centered on 60% with respect to the full charge voltage of the cell.
  • a so-called hybrid vehicle frequently uses a voltage of about 60% of the full charge voltage of the cell.
  • Overcharge / discharge can be appropriately determined by limiting the range of the voltage to change the relative voltage to the range of 60% ⁇ 20%.
  • the cell is mounted on a vehicle capable of traveling by the driving force output from the electric motor for traveling, and the operating voltage range used in the cell is 40 with respect to the full charge voltage of the cell. % To 80%.
  • a voltage that is 80% of the full charge voltage of the cell is frequently used.
  • Overcharge / discharge can be appropriately determined by limiting the amount to a range from% to -40% or less.
  • FIG. 1 is an overall configuration diagram of an assembled battery control system including an assembled battery control device according to a first embodiment of the present invention. It is the figure which showed the voltage characteristic of the lithium ion battery. It is a figure for demonstrating the number of voltage switching circuits. It is a flowchart showing the content of the abnormality detection process which detects overcharge. It is a whole block diagram of the assembled battery control system containing the assembled battery control apparatus which concerns on 2nd Embodiment of this invention.
  • the assembled battery control device shown in the present embodiment is, for example, a vehicle capable of traveling by at least one of a driving force output from an internal combustion engine and a driving force output from a traveling electric motor, that is, a hybrid vehicle (HV vehicle) or the like. It can be applied to the monitoring of the onboard battery installed. Moreover, the assembled battery control device shown in the present embodiment can be applied to monitoring a vehicle battery mounted on a vehicle that can travel by a driving force output from the traveling electric motor, that is, an electric vehicle (EV vehicle) or the like. it can.
  • a vehicle battery mounted on a vehicle that can travel by a driving force output from the traveling electric motor that is, an electric vehicle (EV vehicle) or the like. it can.
  • FIG. 1 is an overall configuration diagram of an assembled battery control including the assembled battery control device according to the present embodiment. As shown in FIG. 1, the assembled battery control system includes an assembled battery 1 and an assembled battery control device 2.
  • the assembled battery 1 is a voltage source configured by connecting a plurality of cells 1a, 1b, 1c, and 1d in series with each other. Each of the cells 1a to 1d is, for example, a rechargeable lithium ion secondary battery.
  • the assembled battery 1 is used as a power supply source when assisting the engine with a motor when the vehicle is accelerated, for example, in the case of an HV vehicle.
  • the assembled battery 1 is used as a power supply source of a motor that generates a driving force of an electric motor for traveling.
  • the assembled battery control device 2 is a device configured to monitor the voltages of the cells 1a to 1d by comparing the voltages of the cells 1a to 1d with a specified value (threshold value). Since the cells 1a to 1d are secondary batteries, the assembled battery control device 2 monitors overcharge and overdischarge of the cells 1a to 1d.
  • Such an assembled battery control device 2 includes an overcharge / discharge detection circuit 3 and a battery ECU 4.
  • the overcharge / discharge detection circuit 3 is a circuit configured to monitor the state of a plurality of cells 1a to 1d as one block.
  • four cells 1a to 1d are formed as one block, and one overcharge / discharge detection circuit 3 is connected to the one block.
  • FIG. 1 shows one of the blocks and one overcharge / discharge detection circuit 3.
  • the overcharge / discharge detection circuit 3 inputs the voltage at both ends of the corresponding block, and outputs the voltage at both ends to the battery ECU 4. For this reason, the overcharge / discharge detection circuit 3 outputs the positive terminal 10 for outputting the positive side voltage (VBB1) of the corresponding block and the negative terminal for outputting the negative side voltage (VBB2) of the corresponding block. 11 and switches 20 and 21.
  • the positive electrode terminal 10 and the negative electrode terminal 11 are connected to the battery ECU 4 when a switch 20 and a switch 21 provided between the overcharge / discharge detection circuit 3 and the battery ECU 4 are turned on / off by the battery ECU 4.
  • the overcharge / discharge detection circuit 3 includes reference voltage sources 30, 31, 32, and 33, a switching unit 40, comparators 50, 51, 52, and 53, an OR circuit 60, an AND circuit 61, and an I / F unit. 70.
  • the reference voltage sources 30 to 33 are voltage sources that generate a constant reference voltage (V ref ) with reference to the potential on the negative side of the cells 1a to 1d.
  • the reference voltage sources 30 to 33 are connected between the inverting input terminals ( ⁇ ) of the comparators 50 to 53 and the negative sides of the cells 1a to 1d, respectively.
  • the switching unit 40 is a switch unit configured to generate a threshold voltage corresponding to a threshold from the voltages of the cells 1a to 1d. In other words, it serves to change the reference voltage relatively. This threshold voltage is output to the non-inverting input terminal (+) of the comparators 50-53.
  • the switching unit 40 has a plurality of voltage switching circuits 41 for each of the cells 1a to 1d in order to change the reference voltage relative to each other.
  • Each voltage switching circuit 41 includes a pnp-type transistor 42, resistors 43, 44 and 45, and a diode 46.
  • the emitter of the transistor 42 is connected to the positive side of the cell 1 a, and the collector of the transistor 42 is connected to the non-inverting input terminal of the comparator 50 via the resistor 43.
  • a resistor 44 is connected between the base of the transistor 42 and the positive side of the cell 1a, and a resistor 45 and a diode 46 are connected to the base.
  • the diode 46 is connected to the collector of the transistor 47 provided in the switching unit 40, and is connected to the negative electrode side of the cell 1a via the collector and emitter of the transistor 47.
  • the transistor 47 is common to the voltage switching circuits 41 related to the cells 1a to 1d connected in series.
  • the transistor 47 is driven in response to the clock signal CLK1 input to the clock terminal 12 provided in the overcharge / discharge detection circuit 3. That is, when the connection point of the resistors 62 and 63 connected in series between the clock terminal 12 and the negative side of the cell 1d is connected to the base of the transistor 47, and the clock signal CLK1 is logic “H”, the transistor 47 Becomes conductive.
  • the logic “H” or “L” of the clock signal CLK1 is generated when the battery ECU 4 turns on / off the switch 22 between the overcharge / discharge detection circuit 3 and the battery ECU 4.
  • a plurality of such voltage switching circuits 41 are provided for one cell 1a.
  • a resistor 48 and a resistor 49 are connected in series to both ends of the cell 1a, and each resistor 43 of the voltage switching circuit 41 provided for one cell 1a is connected to a connection point of the resistors 48 and 49, respectively. ing. This connection point is connected to the non-inverting input terminal of the comparator 50.
  • each voltage switching circuit 41 is connected to the transistor 47, and the clock signals CLK 1 to CLKn are input to each transistor 47.
  • n corresponds to the number of voltage switching circuits 41 provided in one cell 1a.
  • the bases of the transistors 47 are connected from the connection points of the resistors 62 and 63 respectively connected to the clock terminals 13, 14, and 15 provided in the overcharge / discharge detection circuit 3 in the same manner as the clock signal CLK1. Respectively.
  • the clock terminals 13, 14, and 15 are connected to the battery ECU 4 via the switches 23, 24, and 25. When the switches 23, 24, and 25 are turned on / off by the battery ECU 4, the clock signals CLK2 to CLKn are turned on. Is generated.
  • a plurality of voltage switching circuits 41 are provided for one cell 1a.
  • the clock signal CLK1 is set to logic “H”
  • one transistor 47 is turned on.
  • one transistor 42 of the plurality of voltage switching circuits 41 is turned on, so that the potential at the connection point of the resistors 48 and 49 changes. This has the same effect as lowering the threshold voltage compared with the voltage across the cell 1a.
  • the threshold voltage value is set by controlling on / off of each transistor 42 of each voltage switching circuit 41. It is possible to switch in stages.
  • the maximum value and the minimum value of the range in which the threshold voltage is switched in stages are the threshold voltage indicating overcharge and the threshold voltage indicating overdischarge.
  • the comparators 50 to 53 compare the voltages of the cells 1a to 1d with the reference voltage.
  • the threshold voltages switched by the switching unit 40 are input to the non-inverting input terminals of the comparators 50 to 53, and the reference voltages of the reference voltage sources 30 to 33 are input to the inverting input terminals, respectively. That is, a reference voltage based on the negative side voltage of each cell 1a to 1d is input to the inverting input terminal of each comparator 50 to 53, and the voltage across each cell 1a to 1d is input to the non-inverting input terminal.
  • a predetermined partial pressure that is, a threshold voltage
  • the OR circuit 60 is a logic circuit that generates a logical sum signal of the outputs of the comparators 50 to 53.
  • the AND circuit 61 is a logic circuit that generates a logical product signal of the outputs of the comparators 50 to 53. Based on the combination of these logical sum signal, logical product signal, and clock signals CLK1 to CLKn, the battery ECU 4 determines overcharge or overdischarge.
  • the logical sum of the clock signals CLK1 to CLKn, the output of the OR circuit 60, and the output of the AND circuit 61 is logic “H”. Means that all of the cells 1a to 1d are normal, not overcharged. Further, when the logical sum of the clock signals CLK1 to CLKn, the output of the OR circuit 60, and the output of the AND circuit 61 is logic “L”, whether or not at least one of the cells 1a to 1d is in the overcharge state 40, any one of the reference voltage sources 30 to 33 and the comparators 50 to 53 is abnormal.
  • the I / F unit 70 is a constant current circuit that outputs the logical sum signal and the logical product signal to the battery ECU 4 based on the outputs of the OR circuit 60 and the AND circuit 61, respectively.
  • Such an I / F unit 70 includes a resistor 71, a diode 72, a pnp transistor 73, a resistor 74, a resistor 75, and a resistor 76.
  • the resistor 75 and the resistor 76 are connected in series, and the resistor 75 is connected to the positive side of the block (four cells 1a to 1d connected in series).
  • the resistor 71 is connected between the output terminal of the OR circuit 60 and the positive side of the block.
  • the diode 72 is connected between the positive side of the block and the output terminal of the OR circuit 60.
  • the base of the transistor 73 is connected to the output terminal of the OR circuit 60, and the emitter of the transistor 73 is connected to the positive side of the block via the resistor 74. Further, the collector of the transistor 73 is connected to the resistor 76.
  • the configuration for the AND circuit 61 is the same as the configuration for the OR circuit 60 described above. According to such a configuration, each transistor 73 is turned on / off by the output of the OR circuit 60 and the AND circuit 61, so that the combined resistance value of the I / F unit 70 changes.
  • the resistor 76 of the I / F unit 70 is connected to the negative side of the block via the resistor 64 provided in the overcharge / discharge detection circuit 3, and the connection point between the resistor 76 and the resistor 64 is the overcharge / discharge detection circuit 3.
  • the output terminal 16 is connected to the battery ECU 4 when a switch 26 provided between the overcharge / discharge detection circuit 3 and the battery ECU 4 is turned on / off by the battery ECU 4.
  • the logical sum signal or logical product signal output from the I / F unit 70 is used as the output (OCDS) of the overcharge / discharge detection circuit 3 and input to the battery ECU 4.
  • the battery ECU 4 has a function of determining the state of the assembled battery 1 based on the comparison results output from the comparators 50 to 53. That is, the battery ECU 4 determines whether or not the voltages of the cells 1a to 1d are within a certain voltage range, based on the output (OCDS) of the overcharge / discharge detection circuit 3 and the logic combination of the clock signals CLK1 to CLKn. Thereby, the battery ECU 4 detects overcharge or overdischarge of the cells 1a to 1d, and consequently determines the state of the assembled battery 1.
  • the battery ECU 4 also outputs the voltages of the cells 1a to 1d detected by the block voltage detector 4a and the outputs of the comparators 50 to 53 when the reference voltage is relatively changed by a plurality of voltage switching circuits 41. And a function for determining whether or not there is a spontaneous change in the reference voltage. For this reason, the battery ECU 4 includes a block voltage detection unit 4a.
  • the block voltage detector 4a detects a block voltage, that is, a voltage in which four cells 1a to 1d are connected in series. For this reason, the block voltage detection unit 4 a is connected to the positive terminal 10 through the switch 20 and is connected to the negative terminal 11 through the switch 21. Then, the block voltage detector 4a obtains the average value of the voltages of one cell by dividing the detected block voltage by the number of cells 1a to 1d. The estimated values of the voltages of the cells 1a to 1d thus obtained are used for detecting spontaneous changes in the reference voltage in the switching unit 40.
  • the battery ECU 4 detects a spontaneous change in the reference voltage as follows. First, the block voltage detector 4a detects the block voltage. Further, the battery ECU 4 obtains the outputs of the comparators 50 to 53 when the voltage switching circuit 41 of the switching unit 40 is switched to relatively change the reference voltage. That is, the battery ECU 4 acquires the outputs of the OR circuit 60 and the AND circuit 61.
  • the battery ECU 4 compares the comparison result of the magnitude relationship between the estimated value of the voltage of the cells 1a to 1d detected by the block voltage detection unit 4a and the reference voltage, and the reference voltage is relative to the plurality of stages by the plurality of voltage switching circuits 41.
  • the comparison result of the overcharge / discharge detection circuit 3 when changed (that is, the output of the OR circuit 60 and the AND circuit 61) is compared. As a result, if the comparison results match, it is determined that there is no abnormality, and if the comparison results do not match, it is determined that a spontaneous change in the reference voltage has occurred.
  • Such a battery ECU 4 includes a microcomputer (not shown) composed of a CPU, ROM, EEPROM, RAM, etc., and monitors overcharge / discharge of each of the cells 1a to 1d of the block and spontaneously generates a reference voltage according to a program stored in the microcomputer. Detect changes.
  • the above is the overall configuration of the assembled battery control system and the assembled battery control device 2 according to the present embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram showing the voltage characteristics of a lithium ion battery, in which the horizontal axis indicates the state of charge (SOC) between the cells, and the vertical axis indicates the cell terminal voltage (voltage across one cell).
  • FIG. 3 is a diagram for explaining the number of voltage switching circuits 41.
  • the SOC being 100% corresponds to the fact that one cell 1a to 1d is fully charged.
  • the voltage characteristics of the lithium ion battery increase rapidly until the cell terminal voltage is about 3.3 V when the SOC is 0 to several percent.
  • the cell terminal voltage increases at a constant rate.
  • the rate of increase is larger than the several percent to 100% until the SOC reaches about 120%. It rises at an increasing rate.
  • the cell terminal voltage when the SOC is 120% is about 5.0V.
  • the total voltage range 80 of the battery is a range from the minimum voltage to the maximum voltage, the total voltage range 80 is 0V to 5.0V. That is, the total voltage range 80 of each of the cells 1a to 1d is 0V to 5.0V. This corresponds to a SOC range of 0% to 120%.
  • the assembled battery 1 is mounted on, for example, an HV vehicle or an EV vehicle as described above.
  • the working voltage ranges 81 and 82 for the entire voltage range 80 are set by these HV vehicles and EV vehicles. That is, the entire voltage range 80 of the cells 1a to 1d is 0 to 5.0V, but a part of this range is used.
  • the used voltage ranges 81 and 82 are voltage ranges used in the cells 1a to 1d in the entire voltage range 80, and are ranges set around the most frequently used voltage in the entire voltage range 80. This makes it possible to appropriately determine overcharge and overdischarge with respect to the voltage that is used most frequently.
  • the operating voltage range 81 used in each of the cells 1a to 1d is the full charge voltage of the cells 1a to 1d.
  • the range is 60% ⁇ 20%. That is, the operating voltage range 81 of the cells 1a to 1d in the HV vehicle corresponds to a cell terminal voltage corresponding to SOC of 40% to 80%.
  • the range of the cell terminal voltage is, for example, 3.6V to 3.8V.
  • the use voltage range 81 is a range of 60% ⁇ 20% with respect to the full charge voltage of the cells 1a to 1d. It is preferable to limit to. Furthermore, if it limits according to use frequency, it is possible to further limit a use voltage range by setting it as +/- 20% or less, for example, +/- 10%.
  • the operating voltage range 82 used in each of the cells 1a to 1d is, for example, 20 with respect to the full charge voltage of the cells 1a to 1d. % To 90%. That is, the working voltage range 82 corresponds to a cell terminal voltage corresponding to an SOC of 20% to 90%.
  • the most frequently used voltage in the entire voltage range 80 that is, the SOC is 80%
  • the used voltage range 82 is 80% to ⁇ 40% with respect to the full charge voltage of the cells 1a to 1d. Is preferable ( ⁇ 40% to + 0% with respect to 80%).
  • the range of the cell terminal voltage is, for example, 3.5V to 4.0V. Furthermore, if it is limited according to the frequency of use, it is possible to further limit the operating voltage range by setting it to ⁇ 40% or less, for example ⁇ 20%.
  • the voltage of the cells 1a to 1d in the HV vehicle and EV vehicle exceeds the use voltage range 81, 82, it is regarded as an abnormal voltage, and when it falls below the use voltage range 81, 82, it is regarded as an operation prohibition voltage.
  • the range of relative change of the reference voltage by the plurality of voltage switching circuits 41 is set in some of the use voltage ranges 81 and 82 in the entire voltage range 80 of the cells 1a to 1d.
  • the relative change range of the reference voltage is such that the upper limit value of the range is set to a voltage indicating overcharge of the cells 1a to 1d, and the lower limit value of the range is set to a voltage indicating overdischarge of the cells 1a to 1d.
  • the plurality of voltage switching circuits 41 are set to be a part of the number corresponding to the entire voltage range 80, that is, a range corresponding to the use voltage ranges 81 and 82, and the number of voltage switching circuits 41 is also used. A number suitable for the voltage ranges 81 and 82 is set.
  • the voltage switching interval is 0.2 V in the entire voltage range 80, that is, 0 V to 5.0 V
  • 25 voltage switching circuits 41 are required.
  • the operating voltage ranges 81 and 82 are 3.
  • the number of voltage switching circuits 41 is five.
  • the range of relative change in the reference voltage is limited to the use voltage ranges 81 and 82, the number and circuit scale of the voltage switching circuits 41 can be suppressed.
  • the error determination deviation amount is up to a reference voltage of 0.4V.
  • the switching width of the voltage by the voltage switching circuit 41 becomes 4.4 V when the voltage is shifted from the upper limit of use of 4.0 V by 0.4 V, and the abnormality detectability decreases. Therefore, depending on the upper limit of use, if the voltage switching interval is set to 0.1V, as shown in FIG. 3, the abnormality determination is “first measurement voltage + maximum 0.2V”, and the abnormality detection is upper limit of use 4.0V. Can be suppressed to 4.2V.
  • FIG. 4 is a flowchart showing the contents of an abnormality detection process for detecting overcharge / discharge.
  • This abnormality detection process is performed by executing a program stored in the battery ECU 4.
  • the abnormality detection process is started, for example, when the power source of the battery ECU 4 is turned on or off, or when the battery ECU 4 receives a command from the outside.
  • step 100 voltage measurement is performed. That is, the output (OCDS) of the overcharge / discharge detection circuit 3 when the clock signals CLK1 to CLKn are input to the voltage switching circuits 41 of the switching unit 40 and the threshold voltage is switched stepwise is input to the battery ECU 4. .
  • step 110 it is determined whether or not the operating voltage range is 81 or 82 based on the output (OCDS) obtained in step 100 and the clock signals CLK1 to CLKn. In other words, it is determined whether the voltage of each of the cells 1a to 1d is overcharged or overdischarged, or is a normal value.
  • the process proceeds to step 150, and when within the use voltage range 81 or 82, the process proceeds to step 120.
  • Steps 120 to 140 are processes for detecting spontaneous changes in the reference voltage.
  • the measurement voltage is switched.
  • the block voltage detector 4a detects the voltages of the cells 1a to 1d, and further estimates the voltage per cell and compares the magnitude relationship with the reference voltage. Further, the magnitude relationship between the voltages of the cells 1a to 1d and the reference voltage when the reference voltage is relatively changed in a plurality of stages by the plurality of voltage switching circuits 41 of the switching unit 40 is compared.
  • step 130 a determination process is performed. That is, it is determined whether or not the above comparison results match. If the comparison results match, there is no abnormality, and if they do not match, it is determined that a spontaneous change in the reference voltage has occurred.
  • step 140 the determination result obtained in step 130 is stored. In this way, the abnormality detection process ends.
  • Steps 150 to 170 are processes when the voltages of the cells 1a to 1d are abnormal.
  • step 150 it is determined whether or not the voltage determined not to be in the use voltage range 81 or 82 in step 110 exceeds the upper limit of the use voltage range 81 or 82, that is, the overcharge threshold voltage. If it is determined in this step that the upper limit of the use voltage range 81 or 82 is exceeded, the process proceeds to step 160, and if it is determined that the use voltage range is not exceeded, the process proceeds to step 170.
  • step 160 if it is determined in step 150 that the upper limit of the operating voltage range 81, 82 is exceeded, that is, if the voltage of the cells 1a to 1d exceeds the upper limit value of the relative change range of the reference voltage, the cell 1a to Since 1d is overcharged, this abnormal state is saved.
  • step 170 if it is determined in step 150 that the upper limit of the working voltage range 81, 82 is not exceeded, that is, if it is determined that the lower limit value of the relative change range of the reference voltage is not reached, the cells 1a to 1d. An operation prohibiting process for prohibiting (stopping) the operation is performed. Thus, the abnormality detection process ends.
  • the present embodiment is characterized in that a plurality of voltage switching circuits 41 are provided in the switching unit 40, and a spontaneous change in the reference voltage is detected by relatively changing the reference voltage in a plurality of stages.
  • the reference voltage can be divided more finely than when the reference voltage is switched by only one stage and the spontaneous change of the reference voltage is detected, the determination accuracy of the spontaneous change of the reference voltage can be improved.
  • the determination accuracy of the spontaneous change of the reference voltage is improved, it is possible to reliably determine the spontaneous change of the reference voltage with respect to the assembled battery 1 used in the HV vehicle or EV vehicle for which safety and reliability are desired. it can.
  • the range of relative change of the reference voltage by the plurality of voltage switching circuits 41 is characterized in that it is set within some of the use voltage ranges 81 and 82 in the total voltage range 80 of each cell 1a to 1d. .
  • the voltage switching circuit 41 it is not necessary to provide the voltage switching circuit 41 so that the reference voltage can be changed relative to the entire voltage range 80 of the cells 1a to 1d. Therefore, the number of detection voltage switching circuits 41 for the cells 1a to 1d can be reduced. It can be minimized. Therefore, an increase in the circuit scale of the assembled battery control device 2 can be suppressed.
  • overcharge or overdischarge of the cells 1a to 1d is detected, and in the case of overcharge, failure due to overcharge of the cells 1a to 1d can be prevented by making an abnormality determination. Therefore, the safety of the cells 1a to 1d can be improved.
  • overdischarge the operation of the cells 1a to 1d is stopped, so that further discharge of the cells 1a to 1d can be prevented and the reliability of the cells 1a to 1d can be improved.
  • the block voltage detection unit 4a corresponds to the “voltage detection means” of the claims, and the reference voltage sources 30 to 33 are claimed. This corresponds to the “reference voltage generating means” in the range.
  • the comparators 50 to 53, the OR circuit 60, and the AND circuit 61 correspond to “voltage comparison means” in the claims, and the battery ECU 4 corresponds to “determination means” in the claims.
  • the switching unit 40 corresponds to “switching means” in the claims.
  • the present embodiment is characterized in that a plurality of overcharge / discharge detection circuits 3 are provided for one block.
  • FIG. 5 is an overall configuration diagram of an assembled battery control system including the assembled battery control device 2 according to the present embodiment.
  • N first to Nth overcharge / discharge detection circuits 3 are provided in parallel for one block. That is, a plurality of reference voltage sources 30 to 33, comparators 50 to 53, and a switching unit 40 are provided for one cell 1a to 1d among the plurality of cells 1a to 1d.
  • the battery ECU 4 detects overcharge and overdischarge from the detection results of the respective overcharge / discharge detection circuits 3 and compares the results with each other.
  • a plurality of block voltage detectors 4 a may be provided corresponding to each overcharge / discharge detection circuit 3.
  • the overdischarge of one cell 1a to 1d is monitored by the plurality of overcharge / discharge detection circuits 3, the redundancy of the overcharge / discharge detection of the cells 1a to 1d can be increased. Even if any of the overcharge / discharge detection circuits 3 undergoes a spontaneous change in the reference voltage, the voltage monitoring can be continued by adopting the results of the other overcharge / discharge detection circuits 3.
  • the range of relative change of the reference voltage by the plurality of voltage switching circuits 41 in one overcharge / discharge detection circuit 3 as described above can be reduced. Since it is set within a part of the use voltage range 81, 82 of the total voltage range 80 of each cell 1a-1d, the voltage switching circuit 41 provided in each switching unit 40 of the plurality of overcharge / discharge detection circuits 3 Each number can be minimized. Therefore, an increase in the circuit scale of the assembled battery control device 2 can be suppressed.
  • the lithium ion secondary battery has been described as an example of each of the cells 1a to 1d constituting the assembled battery 1.
  • other secondary batteries may be employed.
  • the assembled battery 1 may not be mounted on an HV vehicle or an EV vehicle.
  • the assembled battery control device 2 may not be mounted on the vehicle.
  • the block voltage detection unit 4a detects the voltage of one block, but may be configured to detect the voltage of one cell 1a, for example.
  • the circuit configuration of the overcharge / discharge detection circuit 3 shown in the above embodiments is merely an example, and other circuit configurations may be used.
  • the assembled battery 1 has been described as being used as a power supply source in an HV vehicle or an EV vehicle.
  • the assembled battery 1 can be supplied with power from an external power source (commercial power source) outside the vehicle. It may be used as a battery of a vehicle so-called plug-in hybrid vehicle (PHV vehicle).
  • PSV vehicle plug-in hybrid vehicle
  • the operating voltage range is an intermediate range between the operating voltage range 81 of the HV vehicle and the operating voltage range 82 of the EV vehicle.

Abstract

　切替部４０に複数の電圧切替回路４１を設け、基準電圧を複数段に相対変化させて基準電圧の自発変化を検出する構成とする。ここで、複数の電圧切替回路４１による基準電圧の相対変化の範囲を、各セル１ａ～１ｄの全電圧範囲８０のうち一部の使用電圧範囲８１、８２内に設定する。これにより、セル１ａ～１ｄの電圧の全電圧範囲８０に対して基準電圧が相対変化させられるように電圧切替回路４１を設けなくても良いので、各セル１ａ～１ｄに対する検出電圧切替回路４１の数が必要最小限で済み、ひいては組電池制御装置２の回路規模の増大が抑制される。

Description

組電池制御装置
　本発明は、組電池制御装置に関する。
　従来より、組電池の過充電や過放電を検出するための基準電圧が自発変化したことを検出する機能を備えた組電池制御装置が、例えば特許文献１で提案されている。この組電池制御装置では、組電池を構成する単位セルの電圧と基準電圧とを比較するに際し、基準電圧が特定の電圧に１段階だけ相対変化させられる。そして、基準電圧が相対変化させられたにもかかわらず基準電圧と単位セルの電圧との大小関係が逆転しないときには、基準電圧の自発変化が大きいと判定される。このようにして、基準電圧の自発変化が検出される。
特開２００３－９２８４０号公報
　しかしながら、上記従来の技術では、基準電圧を相対変化させる場合、セル電圧が特定の電圧である必要があり、組電池の使用状況により必ずしも特性ずれを検出できないので、基準電圧の自発変化の判定の信頼性が低いという問題があった。
　本発明は上記点に鑑み、基準電圧の自発変化の判定の信頼性を向上させることができる組電池制御装置を提供することを目的とする。
　上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、互いに直列接続されて組電池を構成する複数のセルの電圧を監視する組電池制御装置であって、
　セルの電圧を検出する電圧検出手段と、
　基準電圧を発生する基準電圧発生手段と、
　セルの電圧を基準電圧と比較する電圧比較手段と、
　基準電圧を相対変化させる電圧切替回路を複数有する切替手段と、
　電圧比較手段が出力する比較結果に基づいて組電池の状態を判定する一方、電圧検出手段により検出されたセルの電圧と基準電圧との比較結果と複数の電圧切替回路により基準電圧が複数段に相対変化させられたときの電圧比較手段の比較結果とに基づいて基準電圧の自発変化の有無を判定する判定手段と、を備え、
　複数の電圧切替回路による基準電圧の相対変化の範囲は、セルの最小電圧から最大電圧までの全電圧範囲のうちセルで使用される使用電圧範囲に設定されており、
　判定手段は、複数の電圧切替回路により切り替えられた複数段の基準電圧とセルの電圧との各比較に基づいて基準電圧の自発変化を検出することを特徴とする。
　このように、基準電圧を相対変化させる電圧の範囲がセルで使用される電圧の範囲内に限定されているので、切替手段に設けられる検出電圧切替回路の数を必要最小限とすることができる。したがって、組電池制御装置の回路規模の増大を抑制することができる。
　請求項２に記載の発明では、基準電圧の相対変化の範囲は、当該範囲の上限値がセルの過充電を示す電圧に設定されており、判定手段は、基準電圧の相対変化の範囲の上限値を上回る場合、セルが過充電であるという異常判定を行うことを特徴とする。
　これにより、セルの過充電による故障を防止することができる。したがって、セルの安全性の向上を図ることができる。
　請求項３に記載の発明では、基準電圧の相対変化の範囲は、当該範囲の下限値が前記セルの過放電を示す電圧に設定されており、判定手段は、基準電圧の相対変化の範囲の下限値を下回ると判定した場合、セルの動作を停止させることを特徴とする。
　これにより、過放電の際にはセルの動作が停止されるので、さらなるセルの放電を防止することができる。したがって、セルの信頼性の向上を図ることができる。
　請求項４に記載の発明では、基準電圧発生手段、電圧比較手段、および切替手段を備えて構成される回路を過充放電検出回路とすると、
　過充放電検出回路は、複数のセルのうちの１つのセルに対して複数設けられていることを特徴とする。
　これによると、１つのセルの過放電は複数の過充放電検出回路により監視されるので、セルの電圧監視の冗長性を高めることができる。このように、１つのセルに対して複数の切替手段を設けたとしても、基準電圧を相対変化させる電圧の範囲はセルで使用される電圧の範囲内に限定されているので、各切替手段に備えられる電圧切替回路の数をそれぞれ必要最小限とすることができる。したがって、過充放電の監視の冗長性を高めたとしても、組電池制御装置の回路規模の増大を抑制することができる。
　請求項５に記載の発明では、使用電圧範囲は、全電圧範囲のうちの最も使用頻度が高い電圧を中心に設定された範囲であることを特徴とする。
　これにより、最も使用頻度が高い電圧に対して過充電および過放電を適切に判定することができる。
　請求項６に記載の発明では、セルは、内燃機関から出力される駆動力および走行用電動モータから出力される駆動力の少なくとも一方により走行可能な車両に搭載され、セルで使用される使用電圧範囲は、セルの満充電電圧に対して６０％を中心とし±２０％以下の範囲であることを特徴とする。
　上記の内燃機関の駆動力および走行用電動モータの駆動力の少なくとも一方により走行可能な車両いわゆるハイブリッド車では、セルの満充電電圧に対して６０％前後の電圧の使用頻度が高いので、基準電圧を相対変化させる電圧の範囲をこの６０％±２０％の範囲に限定することで過充放電を適切に判定できる。
　請求項７に記載の発明では、セルは、走行用電動モータから出力される駆動力により走行可能な車両に搭載され、セルで使用される使用電圧範囲は、セルの満充電電圧に対して４０％から８０％までの範囲であることを特徴とする。
　上記の走行用電動モータの駆動力により走行可能な車両すなわち電気自動車では、セルの満充電電圧に対して８０％の電圧の使用頻度が高いので、基準電圧を相対変化させる電圧の範囲をこの８０％から－４０％以下までの範囲に限定することで過充放電を適切に判定できる。
本発明の第１実施形態に係る組電池制御装置を含んだ組電池制御システムの全体構成図である。 リチウムイオン電池の電圧特性を示した図である。 電圧切替回路の数を説明するための図である。 過充電を検出する異常検出処理の内容を表すフローチャートである。 本発明の第２実施形態に係る組電池制御装置を含んだ組電池制御システムの全体構成図である。
　以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。
　（第１実施形態）
　以下、本発明の第１実施形態について図を参照して説明する。本実施形態で示される組電池制御装置は、例えば、内燃機関から出力される駆動力および走行用電動モータから出力される駆動力の少なくとも一方により走行可能な車両すなわちハイブリッド車（ＨＶ車）等に搭載される車載バッテリの監視に適用することができる。また、本実施形態で示される組電池制御装置は、走行用電動モータから出力される駆動力により走行可能な車両すなわち電気自動車（ＥＶ車）等に搭載される車載バッテリの監視に適用することができる。
　図１は、本実施形態に係る組電池制御装置を含んだ組電池制御の全体構成図である。図１に示されるように、組電池制御システムは、組電池１と組電池制御装置２とを備えている。
　組電池１は、複数のセル１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄが互いに直列接続されて構成された電圧源である。各セル１ａ～１ｄは、例えば、充電可能なリチウムイオン二次電池である。また、組電池１は、例えばＨＶ車の場合、車両加速時にモータでエンジンをアシストする際の電力供給源として用いられる。一方、例えばＥＶ車の場合、組電池１は走行用電動モータの駆動力を発生させるモータの電力供給源として用いられる。
　組電池制御装置２は、セル１ａ～１ｄの電圧と規定値（閾値）とを比較することによりセル１ａ～１ｄそれぞれの電圧の監視を行うように構成された装置である。セル１ａ～１ｄは二次電池であるので、組電池制御装置２はセル１ａ～１ｄの過充電および過放電を監視することとなる。このような組電池制御装置２は、過充放電検出回路３と電池ＥＣＵ４とを備えて構成されている。
　過充放電検出回路３は、複数個のセル１ａ～１ｄを１つのブロックとして、このブロックの状態を監視するように構成された回路である。本実施形態では４つのセル１ａ～１ｄが１つのブロックとされ、この１つのブロックに１つの過充放電検出回路３が接続されている。
　なお、実際には複数のブロックが直列接続されている。そして、過充放電検出回路３が各ブロックにそれぞれ接続され、各過充放電検出回路３が電池ＥＣＵ４に接続されている。図１ではそのうちの１つのブロックおよび１つの過充放電検出回路３が示されている。
　また、過充放電検出回路３は、対応するブロックの両端の電圧を入力し、当該両端の電圧を電池ＥＣＵ４に出力している。このため、過充放電検出回路３は、対応するブロックの正極側の電圧（ＶＢＢ１）を出力するための正極端子１０と、対応するブロックの負極側の電圧（ＶＢＢ２）を出力するための負極端子１１と、スイッチ２０および２１と、を備えている。正極端子１０および負極端子１１は、過充放電検出回路３と電池ＥＣＵ４との間に設けられたスイッチ２０およびスイッチ２１が電池ＥＣＵ４によりオン／オフされることで電池ＥＣＵ４に接続される。
　過充放電検出回路３は、基準電圧源３０、３１、３２、３３と、切替部４０と、比較器５０、５１、５２、５３と、ＯＲ回路６０と、ＡＮＤ回路６１と、Ｉ／Ｆ部７０と、を備えている。
　基準電圧源３０～３３は、セル１ａ～１ｄの負極側の電位を基準として一定の基準電圧（Ｖｒｅｆ）を発生させる電圧源である。この基準電圧源３０～３３は、各比較器５０～５３の反転入力端子（－）と各セル１ａ～１ｄの負極側との間にそれぞれ接続されている。
　切替部４０は、セル１ａ～１ｄの電圧から閾値に相当する閾値電圧を生成するように構成されたスイッチ手段である。言い換えると、基準電圧を相対変化させる役割を果たすものである。この閾値電圧は、比較器５０～５３の非反転入力端子（＋）に出力される。
　また、切替部４０は、基準電圧を相対変化させるべく１つのセル１ａ～１ｄに対して複数の電圧切替回路４１をそれぞれ有している。各電圧切替回路４１は、ｐｎｐ型のトランジスタ４２、抵抗４３、４４、４５、およびダイオード４６を備えている。
　各セル１ａ～１ｄに対する電圧切替回路４１の構成は共通しているので、以下、１つのセル１ａに対する構成について説明する。
　セル１ａの正極側にトランジスタ４２のエミッタが接続され、トランジスタ４２のコレクタが抵抗４３を介して比較器５０の非反転入力端子に接続されている。また、トランジスタ４２のベースとセル１ａの正極側との間に抵抗４４が接続され、さらに当該ベースに抵抗４５およびダイオード４６が接続されている。
　ダイオード４６は、切替部４０に設けられたトランジスタ４７のコレクタに接続され、当該トランジスタ４７のコレクタおよびエミッタを介してセル１ａの負極側に接続されている。なお、トランジスタ４７は、直列接続された各セル１ａ～１ｄに係る各電圧切替回路４１に対して共通になっている。
　そして、トランジスタ４７は、過充放電検出回路３に設けられたクロック端子１２に入力されるクロック信号ＣＬＫ１に応じて駆動される。すなわち、クロック端子１２とセル１ｄの負極側との間に直列接続された抵抗６２、６３の接続点がトランジスタ４７のベースに接続され、クロック信号ＣＬＫ１が論理「Ｈ」であるときに、トランジスタ４７が導通状態となる。なお、クロック信号ＣＬＫ１の論理「Ｈ」や「Ｌ」は過充放電検出回路３と電池ＥＣＵ４との間のスイッチ２２が電池ＥＣＵ４によりオン／オフされることで生成される。
　このような電圧切替回路４１が１つのセル１ａに対して複数設けられている。そして、セル１ａの両端に抵抗４８および抵抗４９が直列接続されており、１つのセル１ａに対して複数設けられた電圧切替回路４１の各抵抗４３が抵抗４８、４９の接続点にそれぞれ接続されている。この接続点は、比較器５０の非反転入力端子に接続されている。
　また、上述のように、各電圧切替回路４１はトランジスタ４７に接続され、各トランジスタ４７に対してクロック信号ＣＬＫ１～ＣＬＫｎがそれぞれ入力される。ｎは１つのセル１ａに設けられた電圧切替回路４１の数に相当する。
　クロック信号ＣＬＫ２～ＣＬＫｎについては、クロック信号ＣＬＫ１と同様に、過充放電検出回路３に設けられたクロック端子１３、１４、１５にそれぞれ接続された抵抗６２、６３の接続点から各トランジスタ４７のベースにそれぞれ入力される。各クロック端子１３、１４、１５はスイッチ２３、２４、２５を介して電池ＥＣＵ４に接続されており、電池ＥＣＵ４により各スイッチ２３、２４、２５がオン／オフされることで各クロック信号ＣＬＫ２～ＣＬＫｎが生成されるようになっている。
　以上のように、１つのセル１ａに対して複数の電圧切替回路４１が設けられ、例えばクロック信号ＣＬＫ１が論理「Ｈ」とされると、１つのトランジスタ４７が導通状態となる。これにより、複数の電圧切替回路４１のうちの１つのトランジスタ４２がオン状態となるため、抵抗４８、４９の接続点の電位が変化する。これは、セル１ａの両端の電圧と比較する閾値電圧を低下させるのと同一の効果がある。
　本実施形態では、１つのセル１ａに対して複数の電圧切替回路４１が設けられているので、各電圧切替回路４１の各トランジスタ４２のオン／オフが制御されることで、閾値電圧の値を段階的に切り替えることが可能となる。閾値電圧が段階的に切り替えられる範囲の最大値および最小値は、過充電を示す閾値電圧および過放電を示す閾値電圧である。
　そして、上記のように１つのセル１ａに対して複数の電圧切替回路４１が設けられている構成は、他のセル１ｂ～１ｄについても共通している。
　比較器５０～５３は、セル１ａ～１ｄの電圧を基準電圧と比較するものである。各比較器５０～５３の非反転入力端子には切替部４０において切り替えられた閾値電圧が入力され、反転入力端子には各基準電圧源３０～３３の基準電圧がそれぞれ入力される。すなわち、各比較器５０～５３の反転入力端子には各セル１ａ～１ｄの負極側の電圧を基準とする基準電圧が入力され、非反転入力端子には各セル１ａ～１ｄの両端の電圧の所定の分圧（つまり閾値電圧）が入力される。
　ＯＲ回路６０は、各比較器５０～５３の各出力の論理和信号を生成する論理回路である。また、ＡＮＤ回路６１は、各比較器５０～５３の各出力の論理積信号を生成する論理回路である。これら論理和信号と論理積信号とクロック信号ＣＬＫ１～ＣＬＫｎとの組み合わせにより、電池ＥＣＵ４にて過充電または過放電が判定される。
　具体的には、クロック信号ＣＬＫ１～ＣＬＫｎが論理「Ｌ」である過充電状態検出時において、クロック信号ＣＬＫ１～ＣＬＫｎ、ＯＲ回路６０の出力、およびＡＮＤ回路６１の出力の論理和が論理「Ｈ」であるとき、セル１ａ～１ｄのすべてが過充電ではなく正常であることを意味する。また、クロック信号ＣＬＫ１～ＣＬＫｎ、ＯＲ回路６０の出力、およびＡＮＤ回路６１の出力の論理和が論理「Ｌ」であるとき、セル１ａ～１ｄのうち少なくとも１つが過充電状態であるか、切替部４０、基準電圧源３０～３３、比較器５０～５３のいずれかが異常であることを意味する。
　一方、クロック信号ＣＬＫ１～ＣＬＫｎが論理「Ｈ」である過放電検出時において、クロック信号ＣＬＫ１～ＣＬＫｎ、ＯＲ回路６０の出力、およびＡＮＤ回路６１の出力の論理和が論理「Ｌ」であるとき、セル１ａ～１ｄのすべてが過放電ではなく正常であることを意味する。また、クロック信号ＣＬＫ１～ＣＬＫｎ、ＯＲ回路６０の出力、およびＡＮＤ回路６１の出力の論理和が論理「Ｈ」であるとき、セル１ａ～１ｄのうち少なくとも１つが過放電状態であるか、切替部４０、基準電圧源３０～３３、比較器５０～５３のいずれかが異常であることを意味する。
　Ｉ／Ｆ部７０は、ＯＲ回路６０とＡＮＤ回路６１との出力に基づいて、上記の論理和信号と論理積信号とを電池ＥＣＵ４にそれぞれ出力する定電流回路である。このようなＩ／Ｆ部７０は、抵抗７１、ダイオード７２、ｐｎｐ型のトランジスタ７３、抵抗７４、抵抗７５、および抵抗７６を備えている。このうちの抵抗７５および抵抗７６は直列接続され、抵抗７５はブロック（４つのセル１ａ～１ｄを直列接続したもの）の正極側に接続されている。
　ＯＲ回路６０に対しては、抵抗７１は、ＯＲ回路６０の出力端子とブロックの正極側との間に接続されている。ダイオード７２は、ブロックの正極側とＯＲ回路６０の出力端子との間に接続されている。
　また、トランジスタ７３のベースはＯＲ回路６０の出力端子に接続され、トランジスタ７３のエミッタは抵抗７４を介してブロックの正極側に接続されている。さらに、トランジスタ７３のコレクタは、抵抗７６に接続されている。
　Ｉ／Ｆ部７０において、ＡＮＤ回路６１に対する構成は、上記のＯＲ回路６０に対する構成と同じになっている。このような構成によると、ＯＲ回路６０やＡＮＤ回路６１の出力により各トランジスタ７３がオン／オフするので、Ｉ／Ｆ部７０の合成抵抗値が変化する。
　そして、Ｉ／Ｆ部７０の抵抗７６は過充放電検出回路３に設けられた抵抗６４を介してブロックの負極側に接続され、抵抗７６と抵抗６４との接続点が過充放電検出回路３に設けられた出力端子１６に接続されている。出力端子１６は、過充放電検出回路３と電池ＥＣＵ４との間に設けられたスイッチ２６が電池ＥＣＵ４によりオン／オフされることで電池ＥＣＵ４に接続される。これにより、Ｉ／Ｆ部７０から出力された論理和信号や論理積信号が過充放電検出回路３の出力（ＯＣＤＳ）とされ、電池ＥＣＵ４に入力される。
　電池ＥＣＵ４は、比較器５０～５３が出力する比較結果に基づいて組電池１の状態を判定する機能を備えている。すなわち、電池ＥＣＵ４は、過充放電検出回路３の出力（ＯＣＤＳ）やクロック信号ＣＬＫ１～ＣＬＫｎの論理の組み合わせに基づいて、セル１ａ～１ｄの電圧が一定の電圧範囲内であるかを判定する。これにより、電池ＥＣＵ４は、セル１ａ～１ｄの過充電または過放電を検出し、ひいては組電池１の状態を判定する。
　また、電池ＥＣＵ４は、ブロック電圧検出部４ａにより検出されたセル１ａ～１ｄの電圧と複数の電圧切替回路４１により基準電圧が複数段に相対変化させられたときの比較器５０～５３の出力とに基づいて基準電圧の自発変化の有無を判定する機能も備えている。このため、電池ＥＣＵ４はブロック電圧検出部４ａを備えている。
　ブロック電圧検出部４ａは、ブロックの電圧、すなわち４つのセル１ａ～１ｄが直列接続された電圧を検出するものである。このため、ブロック電圧検出部４ａはスイッチ２０を介して正極端子１０に接続されていると共に、スイッチ２１を介して負極端子１１に接続されている。そして、ブロック電圧検出部４ａは、検出したブロックの電圧をセル１ａ～１ｄの数で割ることにより、１つのセルの電圧の平均値を取得する。こうして得られたセル１ａ～１ｄの電圧の推定値が、切替部４０における基準電圧の自発変化を検出するために用いられる。
　具体的に、電池ＥＣＵ４は以下のようにして基準電圧の自発変化を検出する。まず、ブロック電圧検出部４ａによりブロックの電圧を検出する。また、電池ＥＣＵ４は、切替部４０の各電圧切替回路４１を切り替えて基準電圧を相対変化させていったときの比較器５０～５３の出力を得る。すなわち、電池ＥＣＵ４はＯＲ回路６０およびＡＮＤ回路６１の出力を取得する。
　そして、電池ＥＣＵ４はブロック電圧検出部４ａにより検出したセル１ａ～１ｄの電圧の推定値と基準電圧との大小関係を比較した比較結果と、複数の電圧切替回路４１により基準電圧が複数段に相対変化させられたときの過充放電検出回路３の比較結果（つまりＯＲ回路６０およびＡＮＤ回路６１の出力）とを比較する。その結果、各比較結果が一致していれば異常はなく、各比較結果が一致していなければ基準電圧の自発変化が起こっていると判定する。
　このような電池ＥＣＵ４は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ＲＡＭ等からなるマイクロコンピュータを備え、マイクロコンピュータに記憶されたプログラムに従ってブロックの各セル１ａ～１ｄの過充放電の監視や基準電圧の自発変化を検出する。
　以上が、本実施形態に係る組電池制御システムおよび組電池制御装置２の全体構成である。
　次に、上記過充放電検出回路３において、１つのセル１ａ～１ｄに対する電圧切替回路４１の数について、図２および図３を参照して説明する。
　図２は、リチウムイオン電池の電圧特性を示した図であり、横軸はセル間の充電状態（ＳＯＣ）、縦軸はセル端子電圧（１つのセルの両端の電圧）を示している。また、図３は、電圧切替回路４１の数を説明するための図である。
　ここで、ＳＯＣが１００％であるということは、１つのセル１ａ～１ｄが満充電状態になっていることに相当する。
　図２に示されるように、リチウムイオン電池の電圧特性は、ＳＯＣが０～数％まではセル端子電圧が３．３Ｖ程度まで急激に増加する。また、ＳＯＣが数％～１００％まではセル端子電圧は一定の上昇率で上昇し、ＳＯＣが１００％を超えると、ＳＯＣが１２０％程度になるまで数％～１００％の上昇率よりも大きな上昇率で上昇する。ＳＯＣが１２０％のときのセル端子電圧は５．０Ｖ程度である。
　このようなリチウムイオン電池の電圧特性において、当該電池の全電圧範囲８０は最小電圧から最大電圧までの範囲であるから、全電圧範囲８０は０Ｖ～５．０Ｖである。すなわち、上記の各セル１ａ～１ｄそれぞれの全電圧範囲８０は０Ｖ～５．０Ｖである。これは、ＳＯＣが０％～１２０％の範囲に相当する。
　そして、組電池１は、上述のように例えばＨＶ車やＥＶ車に搭載される。これらＨＶ車やＥＶ車によって全電圧範囲８０に対する使用電圧範囲８１、８２が設定される。すなわち、セル１ａ～１ｄの全電圧範囲８０は０～５．０Ｖであるが、この範囲のうちの一部の範囲が用いられるのである。
　使用電圧範囲８１、８２は、全電圧範囲８０のうちセル１ａ～１ｄで使用される電圧範囲であり、全電圧範囲８０のうちの最も使用頻度が高い電圧を中心に設定された範囲である。これにより、最も使用頻度が高い電圧に対して過充電および過放電を適切に判定できるようにする。
　具体的には、組電池１がＨＶ車に搭載される場合、図２に示されるように、各セル１ａ～１ｄで使用される使用電圧範囲８１は、セル１ａ～１ｄの満充電電圧に対して例えば６０％±２０％の範囲である。つまり、ＨＶ車におけるセル１ａ～１ｄの使用電圧範囲８１は、ＳＯＣが４０％～８０％に相当するセル端子電圧に相当する。このセル端子電圧の範囲は、例えば３．６Ｖ～３．８Ｖである。
　ＨＶ車の場合、全電圧範囲８０のうちの最も使用頻度が高い電圧すなわちＳＯＣは６０％であるので、使用電圧範囲８１はセル１ａ～１ｄの満充電電圧に対して６０％±２０％の範囲に限定することが好ましい。さらには使用頻度に従い限定すれば、±２０％以下、例えば±１０％とすることにより、使用電圧範囲をさらに限定することが可能である。
　一方、組電池１がＥＶ車に搭載される場合、図２に示されるように、各セル１ａ～１ｄで使用される使用電圧範囲８２は、セル１ａ～１ｄの満充電電圧に対して例えば２０％から９０％までの範囲である。つまり、使用電圧範囲８２は、ＳＯＣが２０％～９０％に相当するセル端子電圧に相当する。
　ＥＶ車の場合、全電圧範囲８０のうちの最も使用頻度が高い電圧すなわちＳＯＣは８０％であるので、使用電圧範囲８２はセル１ａ～１ｄの満充電電圧に対して８０％から－４０％までの範囲（８０％に対して－４０％～＋０％）であることが好ましい。このセル端子電圧の範囲は、例えば３．５Ｖ～４．０Ｖである。さらには使用頻度に従い限定すれば、－４０％以下、例えば－２０％とすることにより、使用電圧範囲をさらに限定することが可能である。
　また、ＨＶ車およびＥＶ車におけるセル１ａ～１ｄの電圧が使用電圧範囲８１、８２を上回る場合は異常電圧とされ、使用電圧範囲８１、８２を下回る場合は動作禁止電圧とされる。
　そして、複数の電圧切替回路４１による基準電圧の相対変化の範囲は、セル１ａ～１ｄの全電圧範囲８０のうち一部の使用電圧範囲８１、８２内に設定される。この基準電圧の相対変化の範囲は、当該範囲の上限値がセル１ａ～１ｄの過充電を示す電圧に設定され、当該範囲の下限値がセル１ａ～１ｄの過放電を示す電圧に設定されている。言い換えると、複数の電圧切替回路４１は、全電圧範囲８０に対応した数のうちの一部すなわち使用電圧範囲８１、８２に対応した範囲となるように設定され、電圧切替回路４１の数も使用電圧範囲８１、８２に適した数に設定される。
　以上のことから、全電圧範囲８０すなわち０Ｖ～５．０Ｖの範囲で電圧の切り替え間隔を０．２Ｖとすると電圧切替回路４１は２５個必要となるが、例えば使用電圧範囲８１、８２が３．１Ｖ～４．１Ｖである場合には電圧切替回路４１の数は５個で済む。このように、基準電圧の相対変化の範囲を使用電圧範囲８１、８２に限定すれば、電圧切替回路４１の数および回路規模を抑制できる。
　なお、電圧切替回路４１を複数設ける際の数については、切替部４０における過充放電検出閾値の切り替えの精度を考慮しても良い。１つの電圧切替回路４１の電圧切替精度が±３％（＝０．９７Ｖから１．０３Ｖ）とすると、過充電検出閾値＝４．０Ｖと設定した場合で±０．１２Ｖである。したがって、電圧切替回路４１を０．２４Ｖ≒０．２Ｖ間隔で設定すれば、使用電圧範囲８１、８２を網羅的にカバーできる。すなわち、図３に示されるように、４．０Ｖ±０．２Ｖ、３．８Ｖ±０．２Ｖ、３．６Ｖ±０．２Ｖ、３．４Ｖ±０．２Ｖ、３．２Ｖ±０．２Ｖとなる。
　そして、例えば、４．０Ｖで上側判定（過充電判定）としたとき、図３に示されるように、「第１判定電圧＞第１測定電圧」であれば正常、「第１測定電圧＋最大０．２Ｖ」であれば異常である。また、「第１判定電圧＞第２測定電圧」であれば正常、「第１測定電圧＋最大０．４Ｖ」であれば異常である。したがって、基準電圧が最大０．４Ｖまで異常判定のずれ量となる。
　さらに、電圧切替回路４１による電圧の切り替え幅は、当該切り替え幅の上限で過充電を検出する場合、使用上限４．０Ｖから０．４Ｖずれると４．４Ｖとなり、異常検出性が低下する。そこで、使用上限によっては、電圧切替間隔を０．１Ｖにすれば、図３に示されるように、異常判定は「第１測定電圧＋最大０．２Ｖ」となり、異常検出は使用上限４．０Ｖで４．２Ｖまで抑制できる。
　次に、電池ＥＣＵ４の異常検出の作動について、図４を参照して説明する。図４は、過充放電を検出する異常検出処理の内容を表すフローチャートである。この異常検出処理は電池ＥＣＵ４に記憶されたプログラムが実行されることにより行われる。なお、異常検出処理は、例えば、電池ＥＣＵ４の電源がオンされたときやオフされたとき、電池ＥＣＵ４が外部からの指令を受けたとき等に開始される。
　まず、フローチャートが開始されると、ステップ１００では、電圧測定が行われる。すなわち、切替部４０の各電圧切替回路４１にクロック信号ＣＬＫ１～ＣＬＫｎが入力されて閾値電圧が段階的に切り替えられたときの過充放電検出回路３の出力（ＯＣＤＳ）が電池ＥＣＵ４に入力される。
　ステップ１１０では、ステップ１００で得られた出力（ＯＣＤＳ）およびクロック信号ＣＬＫ１～ＣＬＫｎに基づいて使用電圧範囲８１、８２であるか否かが判定される。言い換えると、各セル１ａ～１ｄの電圧が過充電または過放電になっているか、それとも正常値であるかが判定される。そして、使用電圧範囲８１、８２内ではない場合すなわち過充電または過放電のいずれかである場合はステップ１５０に進み、使用電圧範囲８１、８２内である場合はステップ１２０に進む。
　ステップ１２０～ステップ１４０は、基準電圧の自発変化を検出する処理である。まず、ステップ１２０では、測定電圧に切り替えられる。具体的には、ブロック電圧検出部４ａによりセル１ａ～１ｄの電圧が検出され、さらに１つ当たりの電圧が推定されると共に基準電圧との大小関係が比較される。また、切替部４０の複数の電圧切替回路４１により基準電圧が複数段に相対変化させられたときのセル１ａ～１ｄの電圧と基準電圧との大小関係が比較される。
　ステップ１３０では、判定処理が行われる。すなわち、上記の各比較結果が一致しているか否かが判定される。そして、各比較結果が一致していれば異常はなく、一致していなければ基準電圧の自発変化が起こっていると判定される。
　ステップ１４０では、ステップ１３０で得られた判定の結果が保存される。こうして異常検出処理は終了する。
　ステップ１５０～ステップ１７０は、セル１ａ～１ｄの電圧が異常時の処理である。ステップ１５０では、ステップ１１０で使用電圧範囲８１、８２内ではないと判定された電圧が、使用電圧範囲８１、８２の上限つまり過充電の閾値電圧を超えているか否かが判定される。本ステップで使用電圧範囲８１、８２の上限を超えていると判定された場合はステップ１６０に進み、超えていないと判定された場合はステップ１７０に進む。
　ステップ１６０では、ステップ１５０で使用電圧範囲８１、８２の上限を超えていると判定された場合、つまりセル１ａ～１ｄの電圧が基準電圧の相対変化の範囲の上限値を上回る場合、セル１ａ～１ｄは過充電になっているので、この異常状態が保存される。
　一方、ステップ１７０では、ステップ１５０で使用電圧範囲８１、８２の上限を超えていないと判定された場合、つまり基準電圧の相対変化の範囲の下限値を下回ると判定された場合、セル１ａ～１ｄの動作を禁止（停止）させる動作禁止処理が行われる。こうして、異常検出処理は終了する。
　以上説明したように、本実施形態では、切替部４０に複数の電圧切替回路４１を設け、基準電圧を複数段に相対変化させて基準電圧の自発変化を検出することが特徴となっている。これにより、基準電圧を１段階だけ切り替えて基準電圧の自発変化を検出する場合よりも基準電圧を細かく分割できるので、基準電圧の自発変化の判定精度を向上させることができる。
　このように、基準電圧の自発変化の判定精度が向上するので、安全・信頼性を確保したいＨＶ車やＥＶ車で使用する組電池１に対して基準電圧の自発変化を確実に判定することができる。
　また、複数の電圧切替回路４１による基準電圧の相対変化の範囲を、各セル１ａ～１ｄの全電圧範囲８０のうち一部の使用電圧範囲８１、８２内に設定したことが特徴となっている。これにより、セル１ａ～１ｄの全電圧範囲８０に対して基準電圧が相対変化させられるように電圧切替回路４１を設けなくても良いので、各セル１ａ～１ｄに対する検出電圧切替回路４１の数を必要最小限とすることができる。したがって、組電池制御装置２の回路規模の増大を抑制することができる。
　さらに、セル１ａ～１ｄの過充電または過放電を検出し、過充電の場合は異常判定を行うことでセル１ａ～１ｄの過充電による故障を防止することができる。したがって、セル１ａ～１ｄの安全性の向上を図ることができる。一方、過放電の場合はセル１ａ～１ｄの動作を停止するので、さらなるセル１ａ～１ｄの放電を防止でき、セル１ａ～１ｄの信頼性の向上を図ることができる。
　なお、本実施形態の記載と特許請求の範囲の記載との対応関係については、ブロック電圧検出部４ａが特許請求の範囲の「電圧検出手段」に対応し、基準電圧源３０～３３が特許請求の範囲の「基準電圧発生手段」に対応する。また、比較器５０～５３、ＯＲ回路６０、およびＡＮＤ回路６１が特許請求の範囲の「電圧比較手段」に対応し、電池ＥＣＵ４が特許請求の範囲の「判定手段」に対応する。さらに、切替部４０が特許請求の範囲の「切替手段」に対応する。
　（第２実施形態）
　本実施形態では、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。本実施形態では、１つのブロックに対して複数の過充放電検出回路３を設けたことが特徴となっている。
　図５は、本実施形態に係る組電池制御装置２を含んだ組電池制御システムの全体構成図である。この図に示されるように、１つのブロックに対して、第１～第Ｎ過充放電検出回路３が並列にＮ個設けられている。すなわち、複数のセル１ａ～１ｄのうちの１つのセル１ａ～１ｄに対して、基準電圧源３０～３３、比較器５０～５３、および切替部４０が複数設けられている。
　したがって、電池ＥＣＵ４では、各過充放電検出回路３の検出結果からそれぞれ過充電および過放電の検出を行い、相互の結果を比較することとなる。なお、ブロック電圧検出部４ａは各過充放電検出回路３に対応させて複数備えていても良い。
　以上の構成とすると、１つのセル１ａ～１ｄの過放電は複数の過充放電検出回路３により監視されるので、セル１ａ～１ｄの過充放電検出の冗長性を高めることができる。また、いずれかの過充放電検出回路３において基準電圧の自発変化が起こったとしても、他の過充放電検出回路３の結果を採用することにより、電圧監視を継続することが可能となる。
　そして、１つのセル１ａ～１ｄに対して複数の切替部４０を設けたとしても、上述のように１つの過充放電検出回路３において複数の電圧切替回路４１による基準電圧の相対変化の範囲を各セル１ａ～１ｄの全電圧範囲８０のうち一部の使用電圧範囲８１、８２内に設定しているので、複数の過充放電検出回路３の各切替部４０に備えられる電圧切替回路４１の数をそれぞれ必要最小限とすることができる。したがって、組電池制御装置２の回路規模の増大を抑制することができる。
　（他の実施形態）
　上記各実施形態では、組電池１を構成する各セル１ａ～１ｄとしてリチウムイオン二次電池を例に説明したが、他の二次電池を採用しても良い。また、組電池１はＨＶ車やＥＶ車に搭載されるものでなくても良い。言い換えると、組電池制御装置２は、車両に搭載されなくても良い。
　上記各実施形態では、ブロック電圧検出部４ａは１つのブロックの電圧を検出していたが、例えば１つのセル１ａの電圧を検出するように構成されていても良い。
　上記各実施形態で示された過充放電検出回路３の回路構成は一例を示すものであり、他の回路構成でも構わない。
　上記各実施形態では、組電池１はＨＶ車やＥＶ車における電力供給源として用いられるものであると説明したが、組電池１は車両外部の外部電源（商用電源）からの電力供給を可能に構成された車両いわゆるプラグインハイブリッド車（ＰＨＶ車）の電池として用いられるものでも良い。この場合、使用電圧範囲はＨＶ車の使用電圧範囲８１とＥＶ車の使用電圧範囲８２との中間を取る範囲となる。
　１　　　　　組電池
　１ａ～１ｄ　セル
　４ａ　　　　ブロック電圧検出部（電圧検出手段）
　３０～３３　基準電圧源（基準電圧発生手段）
　５０～５３　比較器（電圧比較手段）
　６０　　　　ＯＲ回路（電圧比較手段）
　６１　　　　ＡＮＤ回路（電圧比較手段）
　４１　　　　電圧切替回路
　４０　　　　切替部（切替手段）
　４　　　　　電池ＥＣＵ（判定手段）
　８０　　　　セルの全電圧範囲
　８１　　　　ＨＶ車の使用電圧範囲
　８２　　　　ＥＶ車の使用電圧範囲

Claims (7)

  1. 　互いに直列接続されて組電池を構成する複数のセルの電圧を監視する組電池制御装置であって、
    　前記複数のセル内の少なくとも１つのセルの電圧を検出する電圧検出手段と、
    　基準電圧を発生する基準電圧発生手段と、
    　前記少なくとも１つのセルの電圧を前記基準電圧と比較する電圧比較手段と、
    　前記基準電圧を相対変化させる電圧切替回路を複数有する切替手段と、
    　前記電圧比較手段が出力する比較結果に基づいて前記組電池の状態を判定する一方、前記電圧検出手段により検出された前記少なくとも１つのセルの電圧と前記基準電圧との比較結果と前記複数の電圧切替回路により前記基準電圧が複数段に相対変化させられたときの前記電圧比較手段の比較結果とに基づいて前記基準電圧の自発変化の有無を判定する判定手段と、を備え、
    　前記複数の電圧切替回路による前記基準電圧の相対変化の範囲は、前記少なくとも１つのセルの最小電圧から最大電圧までの全電圧範囲のうち該少なくとも１つのセルで使用される使用電圧範囲に設定されており、
    　前記判定手段は、前記複数の電圧切替回路により切り替えられた複数段の基準電圧と前記少なくとも１つのセルの電圧とのそれぞれの比較に基づいて前記基準電圧の自発変化を検出することを特徴とする組電池制御装置。
  2. 　前記基準電圧の相対変化の範囲は、当該範囲の上限値が前記少なくとも１つのセルの過充電を示す電圧に設定されており、
    　前記判定手段は、前記基準電圧の相対変化の範囲の上限値を上回る場合、前記少なくとも１つのセルが過充電であるという異常判定を行うことを特徴とする請求項１に記載の組電池制御装置。
  3. 　前記基準電圧の相対変化の範囲は、当該範囲の下限値が前記少なくとも１つのセルの過放電を示す電圧に設定されており、
    　前記判定手段は、前記基準電圧の相対変化の範囲の下限値を下回ると判定した場合、前記少なくとも１つのセルの動作を停止させることを特徴とする請求項１または２に記載の組電池制御装置。
  4. 　前記基準電圧発生手段、前記電圧比較手段、および前記切替手段を備えて構成される回路を過充放電検出回路とすると、
    　前記過充放電検出回路は、前記複数のセルのうちの各セルに対して複数設けられていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の組電池制御装置。
  5. 　前記使用電圧範囲は、前記全電圧範囲のうちの最も使用頻度が高い電圧を中心に設定された範囲であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の組電池制御装置。
  6. 　前記各セルは、内燃機関から出力される駆動力および走行用電動モータから出力される駆動力の少なくとも一方により走行可能な車両に搭載され、
    　前記少なくとも１つのセルで使用される使用電圧範囲は、該少なくとも１つのセルの満充電電圧に対して６０％±２０％以下の範囲であることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載の組電池制御装置。
  7. 　前記各セルは、走行用電動モータから出力される駆動力により走行可能な車両に搭載され、
    　前記少なくとも１つのセルで使用される使用電圧範囲は、該少なくとも１つのセルの満充電電圧に対して８０％から－４０％以下までの範囲であることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載の組電池制御装置。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011076777A (ja) * 2009-09-29 2011-04-14 Denso Corp 電池監視装置
US20130257381A1 (en) * 2012-03-29 2013-10-03 Steven Diamond Peak-equalized battery charge balancing
US8854047B2 (en) 2009-09-29 2014-10-07 Denso Corporation Voltage monitor for monitoring voltage of a battery
TWI558057B (zh) * 2011-11-29 2016-11-11 Sii Semiconductor Corp Charge and discharge control circuit and battery device

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4849164B2 (ja) 2009-09-29 2012-01-11 株式会社デンソー 電圧監視装置
US20120161724A1 (en) * 2009-11-06 2012-06-28 Mitsubishi Electric Corporation Vehicle power generation voltage control apparatus
JP5467597B2 (ja) * 2010-03-01 2014-04-09 株式会社ピューズ 組電池
US20120013189A1 (en) * 2010-07-15 2012-01-19 Vercingetorix, Llc battery management system
JP5798887B2 (ja) * 2011-10-31 2015-10-21 株式会社日立製作所 蓄電システム
JP5910129B2 (ja) * 2012-02-06 2016-04-27 ソニー株式会社 電力貯蔵装置、電力システムおよび電動車両
DE102012209273A1 (de) * 2012-06-01 2013-12-05 Robert Bosch Gmbh Batteriezellenüberwachungseinheit, Verfahren zur Fehlererkennung und -behebung in derselben, Batteriesystem und Kraftfahrzeug
JP2014050129A (ja) * 2012-08-29 2014-03-17 Toyota Motor Corp 電源装置
JP5962558B2 (ja) * 2013-03-21 2016-08-03 株式会社デンソー 電池監視装置
JP5997371B2 (ja) * 2013-04-26 2016-09-28 日立オートモティブシステムズ株式会社 電池監視装置及びそれを用いた電池システム
US9190853B2 (en) * 2013-07-25 2015-11-17 GM Global Technology Operations LLC Methods and systems for adjusting battery voltage limits
JP6370137B2 (ja) * 2014-07-09 2018-08-08 エイブリック株式会社 充放電制御回路及びバッテリ装置
FR3025607B1 (fr) * 2014-09-10 2016-09-16 Continental Automotive France Procede de detection d'un defaut de connexion d'une batterie auxiliaire
JP2016067165A (ja) * 2014-09-25 2016-04-28 エスアイアイ・セミコンダクタ株式会社 充放電制御装置およびバッテリ装置
JP2017016960A (ja) * 2015-07-03 2017-01-19 エスアイアイ・セミコンダクタ株式会社 バッテリ監視システム
JP6628517B2 (ja) * 2015-07-30 2020-01-08 ラピスセミコンダクタ株式会社 半導体装置及び電池セルのセル電圧均等化方法
CN106712234B (zh) * 2017-02-24 2019-02-01 北京新能源汽车股份有限公司 一种电流过流保护电路、双向充电机及电动汽车
KR102244141B1 (ko) * 2018-10-12 2021-04-22 주식회사 엘지화학 배터리 관리 장치 및 방법

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003092840A (ja) * 2001-09-18 2003-03-28 Denso Corp 組電池制御装置
JP2005323459A (ja) * 2004-05-10 2005-11-17 Denso Corp 電池用過充電過放電検出回路
JP2006058285A (ja) * 2004-07-20 2006-03-02 Panasonic Ev Energy Co Ltd 組電池のための異常電圧検出装置

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1587201A4 (en) * 2003-01-24 2008-10-08 Mitsubishi Electric Corp BATTERY POWER SWITCH
US20050057219A1 (en) * 2003-09-17 2005-03-17 Cellex Power Products, Inc. Apparatus and method for cell voltage monitoring
US7521896B2 (en) 2004-07-20 2009-04-21 Panasonic Ev Energy Co., Ltd. Abnormal voltage detector apparatus for detecting voltage abnormality in assembled battery
JP4509852B2 (ja) * 2005-05-17 2010-07-21 株式会社東芝 組電池装置とその電圧検出装置
US20070029124A1 (en) * 2005-06-02 2007-02-08 Sankar Dasgupta Battery powered vehicle overvoltage protection circuitry
EP1780867B1 (en) * 2005-10-28 2016-11-30 Black & Decker Inc. Battery pack for cordless power tools
US7605568B2 (en) * 2006-03-10 2009-10-20 Atmel Corporation Deep under voltage recovery in a battery pack
US7378835B2 (en) * 2006-06-07 2008-05-27 National Instruments Corporation Interleaved differential multiplexer
US8112185B2 (en) * 2006-11-15 2012-02-07 Dei Headquarters, Inc. Remote engine start confirmation and vehicle monitoring and control system
US20080170342A1 (en) * 2007-01-11 2008-07-17 Denso Corporation Multistage series circuit system
EP1947729B1 (en) * 2007-01-17 2010-09-22 Samsung SDI Co., Ltd. Hybrid battery
US8163411B2 (en) 2007-11-21 2012-04-24 Denso Corporation Abnormality detection apparatus for battery pack
JP4849164B2 (ja) 2009-09-29 2012-01-11 株式会社デンソー 電圧監視装置
JP5321392B2 (ja) 2009-09-29 2013-10-23 株式会社デンソー 電圧監視装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003092840A (ja) * 2001-09-18 2003-03-28 Denso Corp 組電池制御装置
JP2005323459A (ja) * 2004-05-10 2005-11-17 Denso Corp 電池用過充電過放電検出回路
JP2006058285A (ja) * 2004-07-20 2006-03-02 Panasonic Ev Energy Co Ltd 組電池のための異常電圧検出装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP2485364A4 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011076777A (ja) * 2009-09-29 2011-04-14 Denso Corp 電池監視装置
US8854047B2 (en) 2009-09-29 2014-10-07 Denso Corporation Voltage monitor for monitoring voltage of a battery
TWI558057B (zh) * 2011-11-29 2016-11-11 Sii Semiconductor Corp Charge and discharge control circuit and battery device
US20130257381A1 (en) * 2012-03-29 2013-10-03 Steven Diamond Peak-equalized battery charge balancing

Also Published As

Publication number Publication date
EP2485364A4 (en) 2013-12-11
JP2011078163A (ja) 2011-04-14
US8907626B2 (en) 2014-12-09
CN102549874B (zh) 2015-03-11
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EP2485364A1 (en) 2012-08-08

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