WO2018047725A1 - 検出回路及び蓄電パック - Google Patents

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Abstract

検出回路２０は、蓄電素子１２の電圧が入力される第１入力部２１ＡＡを有する第１検出部２１と、蓄電素子１２に直列に接続されたシャント抵抗１３の両端部の電圧が入力され、シャント抵抗１３の両端部の電圧に基づいてシャント抵抗１３の電流を検出する第２検出部２２と、を備え、第１検出部２１は、シャント抵抗１３における蓄電素子１２側とは反対側の端部の電圧が入力される第２入力部２１Ｂを有し、第１入力部２１ＡＡの入力電圧と第２入力部２１Ｂの入力電圧とに基づいてシャント抵抗１３の電流を検出する。

Description

検出回路及び蓄電パック
　本明細書では、蓄電素子の電流を検出する技術を開示する。
　従来、蓄電素子の電流を検出する技術が知られている。特許文献１の電池監視装置は、複数の蓄電素子の各々の端子間電圧を計測するセル電圧計測部と、組電池を流れる電流を計測する電流計測部とを備えている。組電池には電流計測素子が直列に接続されており、電流計測素子から出力される電気信号が電流計測部に入力されることにより、組電池に流れる電流が計測される。
特開２０１５－２０３５９３号公報
　ところで、特許文献１の構成は、組電池の電流を電流計測部のみにより計測しているため、何らかの要因により電流計測部が正常に動作しない場合には、電池の電流検出精度が低下することが懸念される。
　本明細書に記載された技術は、上記のような事情に基づいて完成されたものであって、電流検出精度の低下を抑制することを目的とする。
　本明細書に記載された検出回路は、蓄電素子の電圧が入力される第１入力部を有する第１検出部と、前記蓄電素子に直列に接続されたシャント抵抗の両端部の電圧が入力され、前記シャント抵抗の両端部の電圧に基づいて前記シャント抵抗の電流を検出する第２検出部と、を備え、前記第１検出部は、前記シャント抵抗における前記蓄電素子側とは反対側の端部の電圧が入力される第２入力部を有し、前記第１入力部の入力電圧と前記第２入力部の入力電圧とに基づいて前記シャント抵抗の電流を検出する。
　本構成によれば、第２検出部により蓄電素子の電流が検出されるとともに、第１検出部の第２入力部にシャント抵抗における蓄電素子側とは反対側の端部の電圧が入力され、第１検出部における第１入力部の入力電圧と第２入力部の入力電圧とに基づいてシャント抵抗の電流が検出される。これにより、何らかの要因により第２検出部が正常に動作しない場合であっても、第１検出部によりシャント抵抗の電流が検出されるため、このシャント抵抗に直列に接続された蓄電素子の電流を検出することができる。よって、電流検出精度の低下を抑制することができる。
　本明細書に記載された技術の実施態様としては以下の態様が好ましい。
　前記第２検出部が検出した電流値と、前記第１検出部が検出した電流値とを比較し、この比較結果に基づいて、前記蓄電素子の電流をオンオフするリレーをオンオフ制御する制御部を備える。
　このようにすれば、蓄電素子の電流の検出結果に基づいて通電電流を制御することができる。
　直列接続されてなる複数の前記蓄電素子を備え、前記第１入力部には、前記直列接続された前記複数の蓄電素子における前記シャント抵抗側の端部の電圧が入力される。
　このようにすれば、第１入力部の電圧と、シャント抵抗における蓄電素子側の端部の電圧とを同電位とすることができるため、電流値の誤差を少なくでき、電流検出の精度を高めることができる。
　前記検出回路と、前記蓄電素子と、前記シャント抵抗と、前記蓄電素子の電流をオンオフするリレーと、を備える蓄電パックとする。
　本明細書に記載された技術によれば、電流検出精度の低下を抑制することができる。
実施形態の蓄電パックの電気的構成を示す図 制御部の処理を示すフローチャート
　＜実施形態＞
　実施形態を図１，図２を参照しつつ説明する。
　蓄電パック１０は、例えば電気自動車、ハイブリッド自動車等の車両に搭載され、図１に示すように、複数（本実施形態では６個）の蓄電素子１２を有する蓄電モジュール１１と、蓄電モジュール１１に直列に接続されたシャント抵抗１３と、シャント抵抗１３に直列に接続されたリレー１４と、複数の蓄電素子１２の温度を検出するサーミスタ１９と、蓄電素子１２の電圧及び電流を検出する検出回路２０とを備える。
　蓄電モジュール１１は、複数の蓄電素子１２が直列接続されて構成されている。各蓄電素子１２は、正極及び負極の電極端子を有し、隣り合う蓄電素子１２の異極の電極端子間が接続されることにより、複数の蓄電素子１２が直列に接続されている。蓄電素子１２は、例えば、リチウムイオン二次電池、ニッケル水素二次電池等の二次電池や、電気二重層キャパシタ、リチウムイオンキャパシタ等のキャパシタ等の任意の蓄電素子を適宜に選択できる。
　シャント抵抗１３は、電流検出用の抵抗であって、一端側に第１端子１３Ａを有し、他端側に第２端子１３Ｂを有しており、シャント抵抗１３の抵抗値と、検出回路２０で検出される第１端子１３Ａと第２端子１３Ｂとの間の電圧とにより、シャント抵抗１３（及び蓄電素子１２）を流れる電流を検出するためのものである。
　リレー１４は、蓄電モジュール１１と電源端子１５との間の導電路のオンオフ（通断電）を切り替えるものであり、例えば、メカニカルリレーやＦＥＴ（Field Effect Transistor）等が用いられる。
　また、蓄電パック１０は、外部と接続可能な電源端子１５，グランド端子１６，入出力端子１７とを備えている。電源端子１５は、電線等の導電路を介して外部の外部機器Ｄに接続される。外部機器Ｄは、例えばモータ等の負荷や蓄電モジュール１１を充電するための充電器とすることができる。グランド端子１６は、外部のグランド電位に接続される。入出力端子１７は、外部との情報（信号）の送受信を行うためのものである。
　検出回路２０は、回路基板に多数の電子部品が実装されて構成されており、蓄電素子１２の電圧及び電流を検出する第１検出部２１と、蓄電素子１２の電流を検出する第２検出部２２と、複数の蓄電素子１２の総電圧を検出する総電圧検出部２３と、リレー１４を駆動させるリレー駆動回路２４とを備える。
　第１検出部２１は、電圧検出用のＩＣ（Integrated Circuit）であって、複数の蓄電素子１２の端部の電圧（総電圧）が入力される第１入力部２１ＡＡ，２１ＡＢと、シャント抵抗１３の一端側の第１端子１３Ａの電圧が入力される第２入力部２１Ｂと、隣り合う蓄電素子１２間の電圧が入力される第３入力部２１Ｃとを備える。第１検出部２１は、予め記憶しているシャント抵抗１３の抵抗値と、第１入力部２１ＡＡと第２入力部２１Ｂとに入力された第１端子１３Ａと第２端子１３Ｂとの間の電圧とにより、シャント抵抗１３（及び蓄電素子１２）を流れる電流Ｉ１を演算する。第１検出部２１は、蓄電素子１２に取付けられたサーミスタ１９に接続されており、サーミスタ１９から温度に応じた信号が入力される。サーミスタ１９は、１個でも複数個でもよく、例えば各蓄電素子１２に取付けられるようにしてもよい。
　第２検出部２２は、電流検出用のＩＣであって、シャント抵抗１３の第１端子１３Ａ及び第２端子１３Ｂに接続されて、シャント抵抗１３の両端部の電圧が入力される。第２検出部２２は、予め記憶しているシャント抵抗１３の抵抗値と、入力された第１端子１３Ａと第２端子１３Ｂとの間の電圧とにより、シャント抵抗１３（及び蓄電素子１２）を流れる電流Ｉ２を演算する。
　総電圧検出部２３は、直列接続された複数の蓄電素子１２の全体の電圧が入力される。リレー駆動回路２４は、制御部２５からの信号を受けて、リレー１４を駆動させる。制御部２５には、第１検出部２１、第２検出部２２及び総電圧検出部２３から電圧値及び電流値の検出信号が入力されるとともに、リレー駆動回路２４に駆動信号を出力し、リレー１４の動作を制御する。
　次に制御部２５の処理について説明する。
　制御部２５には、電圧の最小値ＶＡ（ＶＡ＞０），温度の最小値ＴＣ（ＴＣ＞０），電流の最小値ＩＥ（ＩＥ＞０），電圧の最大値ＶＢ，温度の最大値ＴＤ及び電流の最大値ＩＦが予め記憶されている。なお、電圧、温度及び電流の最小値（ＶＡ，ＴＣ，ＩＥ）及び最大値（ＶＢ，ＴＤ，ＩＦ）の範囲は、蓄電素子１２の充放電を適切に行うことができる範囲が適宜設定される。
　第１検出部２１が蓄電素子１２の電圧Ｖ１を検出し、第２検出部２２が電流Ｉ２を検出し、サーミスタ１９が温度Ｔを検出すると、図２に示すように、制御部２５には、第１検出部２１及び第２検出部２２から蓄電素子１２の電圧Ｖ１，電流Ｉ２，温度Ｔの各検出信号が入力される（Ｓ１）。次に、制御部２５は、電圧Ｖ１，温度Ｔ，電流Ｉ２が予め記憶されている最小値、最大値の範囲（ＶＡ＜Ｖ１＜ＶＢ，ＴＣ＜Ｔ＜ＴＤ，ＩＥ＜Ｉ２＜ＩＦ）にあるか否かを判断する（Ｓ２）。
　電圧Ｖ１，温度Ｔ，電流Ｉ２が予め記憶されている範囲にない場合には（Ｓ２で「ＮＯ」）、リレー１４をオフする（Ｓ６）。これにより、複数の蓄電素子１２と外部機器Ｄ等との間の通電が遮断される。一方、電圧Ｖ１，温度Ｔ，電流Ｉ２が予め記憶されている範囲にある場合には（Ｓ２で「ＹＥＳ」）、第１検出部２１は、第２入力部２１Ｂの電圧と、第１入力部２１ＡＡの電圧とに基づいてシャント抵抗１３の電流Ｉ１を検出しており、電流Ｉ１の検出信号が第１検出部２１から制御部２５に入力される（Ｓ３）。
　次に、制御部２５は、第１検出部２１が検出した電流Ｉ１と、第２検出部２２が検出した電流Ｉ２とが一致するか否かを判定する（Ｓ４）。電流Ｉ１と電流Ｉ２とが一致すれば（Ｓ４で「ＹＥＳ」）、リレー１４をオンする（Ｓ５）。これにより、複数の蓄電素子１２と外部機器Ｄ等との間の導電路が通電する。一方、電流Ｉ１と電流Ｉ２とが一致しなければ（Ｓ４で「ＮＯ」）、第１検出部２１及び第２検出部２２の少なくとも一方が正常に動作しておらず誤検出が生じている可能性があるため、リレー１４をオフする（Ｓ６）。これにより、複数の蓄電素子１２と外部機器Ｄ等との間の導電路の通電が遮断され、複数の蓄電素子１２の充放電が規制される。なお、電流Ｉ１，Ｉ２の検出結果の検出信号や、電流Ｉ１，Ｉ２が一致するか否かの情報や、リレー１４のオンオフの情報については、入出力端子１７及び電線等の通信手段を介して外部（例えばユーザが視認可能な表示装置等）に出力してもよい。
　本実施形態によれば以下の作用、効果を奏する。
　検出回路２０は、蓄電素子１２の電圧が入力される第１入力部２１ＡＡを有する第１検出部２１と、蓄電素子１２に直列に接続されたシャント抵抗１３の両端部の電圧が入力され、シャント抵抗１３の両端部の電圧に基づいてシャント抵抗１３の電流を検出する第２検出部２２と、を備え、第１検出部２１は、シャント抵抗１３における蓄電素子１２側とは反対側の端部の電圧が入力される第２入力部２１Ｂを有し、第１入力部２１ＡＡの入力電圧と第２入力部２１Ｂの入力電圧とに基づいてシャント抵抗１３の電流を検出する。
　本実施形態によれば、第２検出部２２により蓄電素子１２の電流が検出されるとともに、第１検出部２１の第２入力部２１Ｂにシャント抵抗１３における蓄電素子１２側とは反対側の端部の電圧が入力され、第１検出部２１における第１入力部２１ＡＡの入力電圧と第２入力部２１Ｂの入力電圧とに基づいて蓄電素子１２の電流が検出される。これにより、何らかの要因により第２検出部２２が正常に動作しない場合であっても、第１検出部２１によりシャント抵抗１３の電流が検出され、シャント抵抗１３に直列に接続された蓄電素子１２の電流を検出することができる。よって、蓄電素子１２の電流検出精度の低下を抑制することができる。
　また、第２検出部２２が検出した電流Ｉ２の電流値と、第１検出部２１が検出した電流Ｉ１の電流値とを比較し、この比較結果に基づいて、蓄電素子２１の電流をオンオフするリレー１４をオンオフ制御する制御部２５を備える。
　このようにすれば、蓄電素子１２の電流の検出結果に基づいて通電電流を制御することができる。
　直列接続されてなる複数の蓄電素子１２を備え、第１入力部２１ＡＡには、直列接続された複数の蓄電素子１２におけるシャント抵抗１３側の端部の電圧が入力される。
　このようにすれば、第１入力部２１ＡＡの電圧と、シャント抵抗１３における蓄電素子１２側の端部の電圧とを同電位とすることができるため、電流値の誤差を少なくでき、電流検出の精度を高めることができる。
　＜他の実施形態＞
　本明細書に記載された技術は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本明細書に記載された技術の技術的範囲に含まれる。
　（１）蓄電モジュール１１における蓄電素子１２の数は、上記実施形態に限らず、種々の個数とすることができる。例えば、蓄電素子１２が１個としてもよい。
１０：　蓄電パック
１１：　蓄電モジュール
１２：　蓄電素子
１３：　シャント抵抗
１４：　リレー
２０：　検出回路
２１：　第１検出部
２１ＡＡ．２１ＡＢ：　第１入力部
２１Ｂ：　第２入力部
２２：　第２検出部
２５：　制御部
Ｉ１，Ｉ２：　電流
Ｖ１：　電圧

Claims (4)

  1. 蓄電素子の電圧が入力される第１入力部を有する第１検出部と、
    　前記蓄電素子に直列に接続されたシャント抵抗の両端部の電圧が入力され、前記シャント抵抗の両端部の電圧に基づいて前記シャント抵抗の電流を検出する第２検出部と、を備え、
    　前記第１検出部は、前記シャント抵抗における前記蓄電素子側とは反対側の端部の電圧が入力される第２入力部を有し、前記第１入力部の入力電圧と前記第２入力部の入力電圧とに基づいて前記シャント抵抗の電流を検出する、検出回路。
  2. 前記第２検出部が検出した電流値と、前記第１検出部が検出した電流値とを比較し、この比較結果に基づいて、前記蓄電素子の電流をオンオフするリレーをオンオフ制御する制御部を備える請求項１に記載の検出回路。
  3. 直列接続されてなる複数の前記蓄電素子を備え、前記第１入力部には、前記直列接続された前記複数の蓄電素子における前記シャント抵抗側の端部の電圧が入力される請求項１又は請求項２に記載の検出回路。
  4. 請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の検出回路と、前記蓄電素子と、前記シャント抵抗と、前記蓄電素子の電流をオンオフするリレーと、を備える蓄電パック。
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