JP2003197273A - 電圧測定装置および方法、並びに電池パックシステム - Google Patents
電圧測定装置および方法、並びに電池パックシステムInfo
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
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- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
- Tests Of Electric Status Of Batteries (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 二次電池の電圧測定に要する時間を短縮し、
かつ耐ノイズ性も向上させた電圧測定装置を提供する。 【解決手段】 電圧算出部３０１が、容量素子２０４へ
の充電が開始された直後の第１の充電時間（ｔ１）で電
圧検出部２０により検出された第１の電圧値（Ｖｃ１）
と、第１の充電時間が経過した直後の第２の充電時間
（ｔ２）で電圧検出部により検出された第２の電圧値
（Ｖｃ２）とから、記憶部３０２のＬＵＴ３０２１に予
め格納されている所定の演算式を用いて、二次電池の電
圧（Ｖｂ）を求める。
かつ耐ノイズ性も向上させた電圧測定装置を提供する。 【解決手段】 電圧算出部３０１が、容量素子２０４へ
の充電が開始された直後の第１の充電時間（ｔ１）で電
圧検出部２０により検出された第１の電圧値（Ｖｃ１）
と、第１の充電時間が経過した直後の第２の充電時間
（ｔ２）で電圧検出部により検出された第２の電圧値
（Ｖｃ２）とから、記憶部３０２のＬＵＴ３０２１に予
め格納されている所定の演算式を用いて、二次電池の電
圧（Ｖｂ）を求める。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば電気自動車
（ＰＥＶ）やハイブリッド車両（ＨＥＶ）等に用いら
れ、二次電池の電圧レベルを測定する電圧測定装置およ
び方法に関する。
（ＰＥＶ）やハイブリッド車両（ＨＥＶ）等に用いら
れ、二次電池の電圧レベルを測定する電圧測定装置およ
び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、ＨＥＶでは、走行に必要な動
力に対してエンジンからの出力が大きい場合には、余剰
の動力で発電機を駆動して二次電池の充電が行われる。
逆に、エンジンからの出力が小さい場合には、二次電池
の電力を用いてモータを駆動して不足の動力を出力す
る。この場合、二次電池の放電が行われる。かかる充放
電等を制御して適正な動作状態に維持することが、二次
電池をＨＥＶ等に搭載する場合に要求される。
力に対してエンジンからの出力が大きい場合には、余剰
の動力で発電機を駆動して二次電池の充電が行われる。
逆に、エンジンからの出力が小さい場合には、二次電池
の電力を用いてモータを駆動して不足の動力を出力す
る。この場合、二次電池の放電が行われる。かかる充放
電等を制御して適正な動作状態に維持することが、二次
電池をＨＥＶ等に搭載する場合に要求される。
【０００３】そのために、電池の電圧等を測定して、そ
の電圧レベルに基づいて、二次電池の電圧低下を判断し
たり、二次電池の残存容量を演算により推定し、充放電
等を制御している。
の電圧レベルに基づいて、二次電池の電圧低下を判断し
たり、二次電池の残存容量を演算により推定し、充放電
等を制御している。
【０００４】図６は、従来のサンプルホールド方式によ
る電圧測定装置の一構成例を示す回路ブロック図であ
る。図６において、１０は直列に接続された複数の二次
電池（例えば、Ｎｉ−ＭＨ二次電池）で構成された電池
パックで、２０は電圧検出部で、３０’はマイクロコン
ピュータ等で構成される電池用の電子制御ユニット（以
下、電池ＥＣＵと略称する）である。
る電圧測定装置の一構成例を示す回路ブロック図であ
る。図６において、１０は直列に接続された複数の二次
電池（例えば、Ｎｉ−ＭＨ二次電池）で構成された電池
パックで、２０は電圧検出部で、３０’はマイクロコン
ピュータ等で構成される電池用の電子制御ユニット（以
下、電池ＥＣＵと略称する）である。
【０００５】電圧検出部２０は、電池パック１０からの
電流を制限する抵抗素子２０１および２０２と、サンプ
ルホールド用のスイッチとして機能するリレー（ＲＬ
１）２０３と、リレー２０３のオン時に抵抗素子２０
１、２０２を介して充電され、リレー２０３のオフ時に
充電電圧を保持する容量素子２０４と、容量素子２０４
に充電された電荷を放電するためのリレー（ＲＬ２）２
０５とで構成される。
電流を制限する抵抗素子２０１および２０２と、サンプ
ルホールド用のスイッチとして機能するリレー（ＲＬ
１）２０３と、リレー２０３のオン時に抵抗素子２０
１、２０２を介して充電され、リレー２０３のオフ時に
充電電圧を保持する容量素子２０４と、容量素子２０４
に充電された電荷を放電するためのリレー（ＲＬ２）２
０５とで構成される。
【０００６】電池ＥＣＵ３０’には、電圧測定部３０
１’が含まれ、電圧測定部３０１’は、リレー２０３を
オン状態且つリレー２０５をオフ状態に制御して、容量
素子２０４に保持された電圧（Ｖｃ）を電池電圧（Ｖ
ｂ）として測定する。
１’が含まれ、電圧測定部３０１’は、リレー２０３を
オン状態且つリレー２０５をオフ状態に制御して、容量
素子２０４に保持された電圧（Ｖｃ）を電池電圧（Ｖ
ｂ）として測定する。
【０００７】次に、このように構成された従来の電圧測
定装置の動作について、図７および図８を参照して説明
する。
定装置の動作について、図７および図８を参照して説明
する。
【０００８】図７は、リレー２０３がオンになってから
容量素子２０４に充電される電圧Ｖｃの充電時間ｔに対
する変化を示すグラフで、図８は、従来の電圧測定ルー
チンにおける処理手順を示すフローチャートである。
容量素子２０４に充電される電圧Ｖｃの充電時間ｔに対
する変化を示すグラフで、図８は、従来の電圧測定ルー
チンにおける処理手順を示すフローチャートである。
【０００９】図７において、電圧Ｖｃは以下の式（１）
で表される。
で表される。
【００１０】
Ｖｃ＝Ｖｂ［１−ｅ-(t-ton+toff)/(R1+R2)C］ …（１）
ここで、ｔｏｎ、ｔｏｆｆはそれぞれリレー２０３のタ
ーンオン時間、ターンオフ時間、Ｒ１は抵抗素子２０１
の抵抗値、Ｒ２は抵抗素子２０２の抵抗値、Ｃは容量素
子２０４の容量値である。
ーンオン時間、ターンオフ時間、Ｒ１は抵抗素子２０１
の抵抗値、Ｒ２は抵抗素子２０２の抵抗値、Ｃは容量素
子２０４の容量値である。
【００１１】図８において、まず、電圧測定部３０１’
がリレー２０３（ＲＬ１）をオン状態に制御して（Ｓ８
０１）、電池パック１０から容量素子２０４への充電を
開始させる。これにより、電圧Ｖｃが図７に示す充電カ
ーブで上昇していき、充電時間ｔが、電圧Ｖｃが電池電
圧Ｖｂにほぼ等しくなる（例えば、Ｖｃ０＝０．９９９
Ｖｂ）時間ｔ０に達したか否かを判断する（Ｓ８０
２）。この時間ｔ０は、上記式（１）に示すように、初
期状態における回路パラメータであるｔｏｎ、ｔｏｆ
ｆ、Ｒ１、Ｒ２、Ｃの値に基づいて予め設定される。
がリレー２０３（ＲＬ１）をオン状態に制御して（Ｓ８
０１）、電池パック１０から容量素子２０４への充電を
開始させる。これにより、電圧Ｖｃが図７に示す充電カ
ーブで上昇していき、充電時間ｔが、電圧Ｖｃが電池電
圧Ｖｂにほぼ等しくなる（例えば、Ｖｃ０＝０．９９９
Ｖｂ）時間ｔ０に達したか否かを判断する（Ｓ８０
２）。この時間ｔ０は、上記式（１）に示すように、初
期状態における回路パラメータであるｔｏｎ、ｔｏｆ
ｆ、Ｒ１、Ｒ２、Ｃの値に基づいて予め設定される。
【００１２】ステップＳ８０２の判断で、充電時間ｔが
ｔ０に達した場合（Ｙｅｓ）、電圧測定部３０１’は、
その時の電圧ＶｃであるＶｃ０を電池電圧Ｖｂとして取
得し（Ｓ８０３）、リレー２０３（ＲＬ１）をオフ状
態、リレー２０５（ＲＬ２）をオン状態に制御して（Ｓ
８０４）、容量素子２０４に充電された電荷の放電が完
了すると、ＲＬ２をオフ状態にする（Ｓ８０５）。
ｔ０に達した場合（Ｙｅｓ）、電圧測定部３０１’は、
その時の電圧ＶｃであるＶｃ０を電池電圧Ｖｂとして取
得し（Ｓ８０３）、リレー２０３（ＲＬ１）をオフ状
態、リレー２０５（ＲＬ２）をオン状態に制御して（Ｓ
８０４）、容量素子２０４に充電された電荷の放電が完
了すると、ＲＬ２をオフ状態にする（Ｓ８０５）。
【００１３】以上のような動作により、電池電圧Ｖｂが
測定される。
測定される。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の電圧測定装置では、容量素子２０４への充電がほぼ
１００％（例えば、９９．９％）になるまでリレー２０
３をオン状態にし続けるので、電圧測定に要する時間が
長くなってしまう。
来の電圧測定装置では、容量素子２０４への充電がほぼ
１００％（例えば、９９．９％）になるまでリレー２０
３をオン状態にし続けるので、電圧測定に要する時間が
長くなってしまう。
【００１５】また、電池パック１０に接続される高電圧
回路として、例えば交流モータを駆動制御するインバー
タ等からのスイッチングノイズの影響を低減するため
に、電圧検出部２０の抵抗素子２０１、２０２の抵抗値
および容量素子２０４の容量値は大きいほど良い。しか
し、抵抗素子２０１、２０２の抵抗値および容量素子２
０４の容量値を大きくすると、電圧測定に要する時間が
さらに長くなる、という問題があった。
回路として、例えば交流モータを駆動制御するインバー
タ等からのスイッチングノイズの影響を低減するため
に、電圧検出部２０の抵抗素子２０１、２０２の抵抗値
および容量素子２０４の容量値は大きいほど良い。しか
し、抵抗素子２０１、２０２の抵抗値および容量素子２
０４の容量値を大きくすると、電圧測定に要する時間が
さらに長くなる、という問題があった。
【００１６】本発明は、上記の問題点に鑑みてなされた
ものであり、その目的は、二次電池の電圧測定に要する
時間を短縮し、かつ耐ノイズ性も向上させた電圧測定装
置および方法、並びにかかる装置および方法を用いた電
池パックシステムを提供することにある。
ものであり、その目的は、二次電池の電圧測定に要する
時間を短縮し、かつ耐ノイズ性も向上させた電圧測定装
置および方法、並びにかかる装置および方法を用いた電
池パックシステムを提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
め、本発明に係る第１の電圧測定装置は、スイッチ素子
のオン動作により、二次電池から抵抗素子を介して容量
素子に充電された電圧を検出する電圧検出部を有し、電
圧検出部により検出された電圧に基づいて二次電池の電
圧を測定する電圧測定装置であって、二次電池の電圧測
定に必要な情報を格納する記憶部と、記憶部に格納され
た情報を用いて、電圧検出部により検出された電圧に所
定の演算を施すことにより、二次電池の電圧を求める電
圧算出部とを備え、記憶部は、情報として、容量素子に
充電される電圧が二次電池の電圧にほぼ達した第１の充
電時間で電圧検出部により検出された第１の電圧値と、
第１の充電時間よりも短い第２の充電時間で電圧検出部
により検出された第２の電圧値とに基づいた演算係数を
予め格納しており、電圧算出部は、第２の充電時間で電
圧検出部により検出された第３の電圧値に演算係数を乗
算して、二次電池の電圧を求めることを特徴とする。
め、本発明に係る第１の電圧測定装置は、スイッチ素子
のオン動作により、二次電池から抵抗素子を介して容量
素子に充電された電圧を検出する電圧検出部を有し、電
圧検出部により検出された電圧に基づいて二次電池の電
圧を測定する電圧測定装置であって、二次電池の電圧測
定に必要な情報を格納する記憶部と、記憶部に格納され
た情報を用いて、電圧検出部により検出された電圧に所
定の演算を施すことにより、二次電池の電圧を求める電
圧算出部とを備え、記憶部は、情報として、容量素子に
充電される電圧が二次電池の電圧にほぼ達した第１の充
電時間で電圧検出部により検出された第１の電圧値と、
第１の充電時間よりも短い第２の充電時間で電圧検出部
により検出された第２の電圧値とに基づいた演算係数を
予め格納しており、電圧算出部は、第２の充電時間で電
圧検出部により検出された第３の電圧値に演算係数を乗
算して、二次電池の電圧を求めることを特徴とする。
【００１８】第１の電圧測定装置において、第１の電圧
値をＶｃ０、第２の電圧値をＶｃ１とした場合、演算係
数は、Ｖｃ０／Ｖｃ１で表されることを特徴とする。
値をＶｃ０、第２の電圧値をＶｃ１とした場合、演算係
数は、Ｖｃ０／Ｖｃ１で表されることを特徴とする。
【００１９】上記第１の電圧測定装置によれば、初期設
定時（１回目の電圧測定時）に、非常に長い充電時間に
相当する第１の充電時間（ｔ０）で検出された、電池電
圧Ｖｂにほぼ等しい第１の電圧値Ｖｃ０（例えば、０．
９９９Ｖｂ）と、非常に短い充電時間に相当する第２の
充電時間（ｔ１）で検出された第２の電圧値Ｖｃ１とか
ら求めた演算係数Ｖｃ０／Ｖｃ１を予め格納すること
で、２回目以降の電圧測定時には、第２の充電時間（ｔ
１）で検出された第３の電圧値（Ｖｃ１’）に演算係数
Ｖｃ０／Ｖｃ１を乗算するだけで、電池電圧Ｖｂを短時
間で測定することができる。
定時（１回目の電圧測定時）に、非常に長い充電時間に
相当する第１の充電時間（ｔ０）で検出された、電池電
圧Ｖｂにほぼ等しい第１の電圧値Ｖｃ０（例えば、０．
９９９Ｖｂ）と、非常に短い充電時間に相当する第２の
充電時間（ｔ１）で検出された第２の電圧値Ｖｃ１とか
ら求めた演算係数Ｖｃ０／Ｖｃ１を予め格納すること
で、２回目以降の電圧測定時には、第２の充電時間（ｔ
１）で検出された第３の電圧値（Ｖｃ１’）に演算係数
Ｖｃ０／Ｖｃ１を乗算するだけで、電池電圧Ｖｂを短時
間で測定することができる。
【００２０】この短時間で電池電圧Ｖｂの測定が可能に
なるという利点のため、充電時定数を決定する抵抗素子
の抵抗値および容量素子の容量値を大きくすることがで
き、例えば二次電池が高電圧バッテリとしてＨＥＶ等に
塔載される場合、高電圧バッテリ、インバータ、モータ
等を含む高電圧回路からのノイズの影響を低減して、耐
ノイズ性を向上させることが可能になる。
なるという利点のため、充電時定数を決定する抵抗素子
の抵抗値および容量素子の容量値を大きくすることがで
き、例えば二次電池が高電圧バッテリとしてＨＥＶ等に
塔載される場合、高電圧バッテリ、インバータ、モータ
等を含む高電圧回路からのノイズの影響を低減して、耐
ノイズ性を向上させることが可能になる。
【００２１】前記の目的を達成するため、本発明に係る
第２の電圧測定装置は、スイッチ素子のオン動作によ
り、二次電池から抵抗素子を介して容量素子に充電され
た電圧を検出する電圧検出部を有し、電圧検出部により
検出された電圧に基づいて二次電池の電圧を測定する電
圧測定装置であって、二次電池の電圧測定に必要な情報
を格納する記憶部と、記憶部に格納された情報を用い
て、電圧検出部により検出された電圧に所定の演算を施
すことにより、二次電池の電圧を求める電圧算出部とを
備え、電圧算出部は、容量素子への充電が開始された直
後の第１の充電時間で電圧検出部により検出された第１
の電圧値と、第１の充電時間が経過した直後の第２の充
電時間で電圧検出部により検出された第２の電圧値と
に、記憶部に予め格納されている所定の演算情報を用い
た演算を施すことにより、二次電池の電圧を求めること
を特徴とする。
第２の電圧測定装置は、スイッチ素子のオン動作によ
り、二次電池から抵抗素子を介して容量素子に充電され
た電圧を検出する電圧検出部を有し、電圧検出部により
検出された電圧に基づいて二次電池の電圧を測定する電
圧測定装置であって、二次電池の電圧測定に必要な情報
を格納する記憶部と、記憶部に格納された情報を用い
て、電圧検出部により検出された電圧に所定の演算を施
すことにより、二次電池の電圧を求める電圧算出部とを
備え、電圧算出部は、容量素子への充電が開始された直
後の第１の充電時間で電圧検出部により検出された第１
の電圧値と、第１の充電時間が経過した直後の第２の充
電時間で電圧検出部により検出された第２の電圧値と
に、記憶部に予め格納されている所定の演算情報を用い
た演算を施すことにより、二次電池の電圧を求めること
を特徴とする。
【００２２】第２の電圧測定装置において、第１の充電
時間をｔ１、第１の電圧値をＶｃ１、第２の充電時間を
ｔ２、第２の電圧値をＶｃ２、抵抗素子と容量素子で決
まる時定数をＴ、二次電池の電圧をＶｂとした場合、演
算情報は、 Ｖｂ＝（Ｖｃ１−Ｖｃ２・ｅ-(t1-t2)/T）／（１−ｅ
-(t1-t2)/T） という関係式で表される。
時間をｔ１、第１の電圧値をＶｃ１、第２の充電時間を
ｔ２、第２の電圧値をＶｃ２、抵抗素子と容量素子で決
まる時定数をＴ、二次電池の電圧をＶｂとした場合、演
算情報は、 Ｖｂ＝（Ｖｃ１−Ｖｃ２・ｅ-(t1-t2)/T）／（１−ｅ
-(t1-t2)/T） という関係式で表される。
【００２３】上記第２の電圧測定装置によれば、第１の
電圧測定装置のように、初期設定時に、非常に長い充電
時間に相当する第１の充電時間で、電池電圧Ｖｂにほぼ
等しい第１の電圧値Ｖｃ０を予め検出する必要がなくな
る。
電圧測定装置のように、初期設定時に、非常に長い充電
時間に相当する第１の充電時間で、電池電圧Ｖｂにほぼ
等しい第１の電圧値Ｖｃ０を予め検出する必要がなくな
る。
【００２４】また、上記演算情報にはスイッチ素子のタ
ーンオン時間ｔｏｎおよびターンオフ時間ｔｏｆｆのパ
ラメータが含まれないので、環境温度や使用電圧の変動
の影響を受けるスイッチング時間の要因を削除すること
ができ、高速および高精度な電圧測定が可能になる。特
に、二次電池が高電圧バッテリとしてＨＥＶ等に塔載さ
れる場合、高電圧バッテリ、インバータ、モータ等を含
む高電圧回路と、低電圧バッテリ、制御回路、音響機器
等を含む低電圧回路との間の絶縁を十分にとるために、
スイッチ素子として例えばフォトＭＯＳリレーが用いら
れる。この場合、電気信号から光信号、光信号から電気
信号への変換を要するため、スイッチング時間が大きく
なるが、電池電圧Ｖｂの算出にスイッチング時間の要因
が含まれないので、特に効果的となる。
ーンオン時間ｔｏｎおよびターンオフ時間ｔｏｆｆのパ
ラメータが含まれないので、環境温度や使用電圧の変動
の影響を受けるスイッチング時間の要因を削除すること
ができ、高速および高精度な電圧測定が可能になる。特
に、二次電池が高電圧バッテリとしてＨＥＶ等に塔載さ
れる場合、高電圧バッテリ、インバータ、モータ等を含
む高電圧回路と、低電圧バッテリ、制御回路、音響機器
等を含む低電圧回路との間の絶縁を十分にとるために、
スイッチ素子として例えばフォトＭＯＳリレーが用いら
れる。この場合、電気信号から光信号、光信号から電気
信号への変換を要するため、スイッチング時間が大きく
なるが、電池電圧Ｖｂの算出にスイッチング時間の要因
が含まれないので、特に効果的となる。
【００２５】また、さらに短時間で電池電圧Ｖｂの測定
が可能になるという利点のため、充電時定数を決定する
抵抗素子の抵抗値および容量素子の容量値を大きくする
ことができ、高電圧回路からのノイズの影響を低減し
て、耐ノイズ性を向上させることが可能になる。
が可能になるという利点のため、充電時定数を決定する
抵抗素子の抵抗値および容量素子の容量値を大きくする
ことができ、高電圧回路からのノイズの影響を低減し
て、耐ノイズ性を向上させることが可能になる。
【００２６】前記の目的を達成するため、本発明に係る
第１の電池パックシステムは、第１または第２の電圧測
定装置と、二次電池とを備え、電圧測定装置はコンピュ
ータシステムの一部として構成されることを特徴とす
る。
第１の電池パックシステムは、第１または第２の電圧測
定装置と、二次電池とを備え、電圧測定装置はコンピュ
ータシステムの一部として構成されることを特徴とす
る。
【００２７】前記の目的を達成するため、本発明に係る
第１の電圧測定方法は、スイッチ素子のオン動作によ
り、二次電池から抵抗素子を介して容量素子に充電され
る電圧に基づいて、二次電池の電圧を測定する電圧測定
方法であって、容量素子に充電される電圧が二次電池の
電圧にほぼ達した第１の充電時間での容量素子の充電電
圧である第１の電圧値と、第１の充電時間よりも短い第
２の充電時間での容量素子の充電電圧である第２の電圧
値とに基づいた演算係数を予め格納する工程と、第２の
充電時間での容量素子の充電電圧を第３の電圧値として
検出する工程と、検出された第３の電圧値に演算係数を
乗算して、二次電池の電圧を求める工程とを含むことを
特徴とする。
第１の電圧測定方法は、スイッチ素子のオン動作によ
り、二次電池から抵抗素子を介して容量素子に充電され
る電圧に基づいて、二次電池の電圧を測定する電圧測定
方法であって、容量素子に充電される電圧が二次電池の
電圧にほぼ達した第１の充電時間での容量素子の充電電
圧である第１の電圧値と、第１の充電時間よりも短い第
２の充電時間での容量素子の充電電圧である第２の電圧
値とに基づいた演算係数を予め格納する工程と、第２の
充電時間での容量素子の充電電圧を第３の電圧値として
検出する工程と、検出された第３の電圧値に演算係数を
乗算して、二次電池の電圧を求める工程とを含むことを
特徴とする。
【００２８】第１の電圧測定方法において、第１の電圧
値をＶｃ０、第２の電圧値をＶｃ１とした場合、演算係
数は、Ｖｃ０／Ｖｃ１で表される。
値をＶｃ０、第２の電圧値をＶｃ１とした場合、演算係
数は、Ｖｃ０／Ｖｃ１で表される。
【００２９】上記第１の電圧測定方法によれば、初期設
定時（１回目の電圧測定時）に、非常に長い充電時間に
相当する第１の充電時間（ｔ０）で検出された、電池電
圧Ｖｂにほぼ等しい第１の電圧値Ｖｃ０（例えば、０．
９９９Ｖｂ）と、非常に短い充電時間に相当する第２の
充電時間（ｔ１）で検出された第２の電圧値Ｖｃ１とか
ら求めた演算係数Ｖｃ０／Ｖｃ１を予め格納すること
で、２回目以降の電圧測定時には、第２の充電時間（ｔ
１）で検出された第３の電圧値（Ｖｃ１’）に演算係数
Ｖｃ０／Ｖｃ１を乗算するだけで、電池電圧Ｖｂを短時
間で測定することができる。
定時（１回目の電圧測定時）に、非常に長い充電時間に
相当する第１の充電時間（ｔ０）で検出された、電池電
圧Ｖｂにほぼ等しい第１の電圧値Ｖｃ０（例えば、０．
９９９Ｖｂ）と、非常に短い充電時間に相当する第２の
充電時間（ｔ１）で検出された第２の電圧値Ｖｃ１とか
ら求めた演算係数Ｖｃ０／Ｖｃ１を予め格納すること
で、２回目以降の電圧測定時には、第２の充電時間（ｔ
１）で検出された第３の電圧値（Ｖｃ１’）に演算係数
Ｖｃ０／Ｖｃ１を乗算するだけで、電池電圧Ｖｂを短時
間で測定することができる。
【００３０】この短時間で電池電圧Ｖｂの測定が可能に
なるという利点のため、充電時定数を決定する抵抗素子
の抵抗値および容量素子の容量値を大きくすることがで
き、例えば二次電池が高電圧バッテリとしてＨＥＶ等に
塔載される場合、高電圧バッテリ、インバータ、モータ
等を含む高電圧回路からのノイズの影響を低減して、耐
ノイズ性を向上させることが可能になる。
なるという利点のため、充電時定数を決定する抵抗素子
の抵抗値および容量素子の容量値を大きくすることがで
き、例えば二次電池が高電圧バッテリとしてＨＥＶ等に
塔載される場合、高電圧バッテリ、インバータ、モータ
等を含む高電圧回路からのノイズの影響を低減して、耐
ノイズ性を向上させることが可能になる。
【００３１】前記の目的を達成するため、本発明に係る
第２の電圧測定方法は、スイッチ素子のオン動作によ
り、二次電池から抵抗素子を介して容量素子に充電され
る電圧に基づいて、二次電池の電圧を測定する電圧測定
方法であって、容量素子への充電が開始された直後の第
１の充電時間での容量素子の充電電圧を第１の電圧値と
して検出し格納する工程と、第１の充電時間が経過した
直後の第２の充電時間での容量素子の充電電圧を第２の
電圧値として検出し格納する工程と、格納された第１お
よび第２の電圧値に所定の演算情報を用いた演算を施す
ことにより、二次電池の電圧を求める工程とを含むこと
を特徴とする。
第２の電圧測定方法は、スイッチ素子のオン動作によ
り、二次電池から抵抗素子を介して容量素子に充電され
る電圧に基づいて、二次電池の電圧を測定する電圧測定
方法であって、容量素子への充電が開始された直後の第
１の充電時間での容量素子の充電電圧を第１の電圧値と
して検出し格納する工程と、第１の充電時間が経過した
直後の第２の充電時間での容量素子の充電電圧を第２の
電圧値として検出し格納する工程と、格納された第１お
よび第２の電圧値に所定の演算情報を用いた演算を施す
ことにより、二次電池の電圧を求める工程とを含むこと
を特徴とする。
【００３２】第２の電圧測定方法において、第１の充電
時間をｔ１、第１の電圧値をＶｃ１、第２の充電時間を
ｔ２、第２の電圧値をＶｃ２、抵抗素子と容量素子で決
まる時定数をＴ、二次電池の電圧をＶｂとした場合、演
算情報は、 Ｖｂ＝（Ｖｃ１−Ｖｃ２・ｅ-(t1-t2)/T）／（１−ｅ
-(t1-t2)/T） という関係式で表される。
時間をｔ１、第１の電圧値をＶｃ１、第２の充電時間を
ｔ２、第２の電圧値をＶｃ２、抵抗素子と容量素子で決
まる時定数をＴ、二次電池の電圧をＶｂとした場合、演
算情報は、 Ｖｂ＝（Ｖｃ１−Ｖｃ２・ｅ-(t1-t2)/T）／（１−ｅ
-(t1-t2)/T） という関係式で表される。
【００３３】上記第２の電圧測定方法によれば、第１の
電圧測定方法のように、初期設定時に、非常に長い充電
時間に相当する第１の充電時間で、電池電圧Ｖｂにほぼ
等しい第１の電圧値Ｖｃ０を予め検出する必要がなくな
る。
電圧測定方法のように、初期設定時に、非常に長い充電
時間に相当する第１の充電時間で、電池電圧Ｖｂにほぼ
等しい第１の電圧値Ｖｃ０を予め検出する必要がなくな
る。
【００３４】また、上記演算情報にはスイッチ素子のタ
ーンオン時間ｔｏｎおよびターンオフ時間ｔｏｆｆのパ
ラメータが含まれないので、環境温度や使用電圧の変動
の影響を受けるスイッチング時間の要因を削除すること
ができ、高速および高精度な電圧測定が可能になる。特
に、二次電池が高電圧バッテリとしてＨＥＶ等に塔載さ
れる場合、高電圧バッテリ、インバータ、モータ等を含
む高電圧回路と、低電圧バッテリ、制御回路、音響機器
等を含む低電圧回路との間の絶縁を十分にとるために、
スイッチ素子として例えばフォトＭＯＳリレーが用いら
れる。この場合、電気信号から光信号、光信号から電気
信号への変換を要するため、スイッチング時間が大きく
なるが、電池電圧Ｖｂの算出にスイッチング時間の要因
が含まれないので、特に効果的となる。
ーンオン時間ｔｏｎおよびターンオフ時間ｔｏｆｆのパ
ラメータが含まれないので、環境温度や使用電圧の変動
の影響を受けるスイッチング時間の要因を削除すること
ができ、高速および高精度な電圧測定が可能になる。特
に、二次電池が高電圧バッテリとしてＨＥＶ等に塔載さ
れる場合、高電圧バッテリ、インバータ、モータ等を含
む高電圧回路と、低電圧バッテリ、制御回路、音響機器
等を含む低電圧回路との間の絶縁を十分にとるために、
スイッチ素子として例えばフォトＭＯＳリレーが用いら
れる。この場合、電気信号から光信号、光信号から電気
信号への変換を要するため、スイッチング時間が大きく
なるが、電池電圧Ｖｂの算出にスイッチング時間の要因
が含まれないので、特に効果的となる。
【００３５】また、さらに短時間で電池電圧Ｖｂの測定
が可能になるという利点のため、充電時定数を決定する
抵抗素子の抵抗値および容量素子の容量値を大きくする
ことができ、高電圧回路からのノイズの影響を低減し
て、耐ノイズ性を向上させることが可能になる。
が可能になるという利点のため、充電時定数を決定する
抵抗素子の抵抗値および容量素子の容量値を大きくする
ことができ、高電圧回路からのノイズの影響を低減し
て、耐ノイズ性を向上させることが可能になる。
【００３６】前記の目的を達成するため、本発明に係る
第２の電池パックシステムは、第１または第２の電圧測
定方法が実施されるコンピュータシステムと、二次電池
とを備えたことを特徴とする。
第２の電池パックシステムは、第１または第２の電圧測
定方法が実施されるコンピュータシステムと、二次電池
とを備えたことを特徴とする。
【００３７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
について、図面を参照して説明する。
について、図面を参照して説明する。
【００３８】（第１の実施形態）図１は、本発明の第１
の実施形態に係る電圧測定装置の一構成例を示す回路ブ
ロック図である。なお、図１において、従来例を示す図
６と同じ構成要素については、同一の符号を付して説明
を省略する。
の実施形態に係る電圧測定装置の一構成例を示す回路ブ
ロック図である。なお、図１において、従来例を示す図
６と同じ構成要素については、同一の符号を付して説明
を省略する。
【００３９】本実施形態が従来例と異なるのは、電池Ｅ
ＣＵ３０に、電圧測定部３０１’の代わりに、電圧検出
部２０により検出された電圧Ｖｃに基づいて、演算によ
り、電池電圧Ｖｂを算出する電圧算出部３０１と、電池
電圧Ｖｂの算出に必要な情報を格納する記憶部３０２と
を設けた点にある。
ＣＵ３０に、電圧測定部３０１’の代わりに、電圧検出
部２０により検出された電圧Ｖｃに基づいて、演算によ
り、電池電圧Ｖｂを算出する電圧算出部３０１と、電池
電圧Ｖｂの算出に必要な情報を格納する記憶部３０２と
を設けた点にある。
【００４０】記憶部３０２には、初期設定時に、電池電
圧Ｖｂの算出に必要な情報として演算係数（Ａ）が格納
される参照テーブル（ＬＵＴ）３０２１が含まれる。電
圧算出部３０１は、電圧測定時に、検出された電圧Ｖｃ
に、ＬＵＴ３０２１からの演算係数Ａを乗算して、電池
電圧Ｖｂを算出する。
圧Ｖｂの算出に必要な情報として演算係数（Ａ）が格納
される参照テーブル（ＬＵＴ）３０２１が含まれる。電
圧算出部３０１は、電圧測定時に、検出された電圧Ｖｃ
に、ＬＵＴ３０２１からの演算係数Ａを乗算して、電池
電圧Ｖｂを算出する。
【００４１】次に、このように構成された電圧測定装置
の動作について、図２および図３を参照して説明する。
の動作について、図２および図３を参照して説明する。
【００４２】図２は、本実施形態による電池電圧Ｖｂの
測定方法を説明するための電圧Ｖｃの充電時間ｔに対す
る変化を示すグラフで、図３は、本実施形態の初期設定
ルーチンおよび電圧測定ルーチンにおける処理手順を示
すフローチャートである。
測定方法を説明するための電圧Ｖｃの充電時間ｔに対す
る変化を示すグラフで、図３は、本実施形態の初期設定
ルーチンおよび電圧測定ルーチンにおける処理手順を示
すフローチャートである。
【００４３】図２において、電圧Ｖｃは、従来例で説明
した式（１）で表され、実線の曲線は、電池パック１０
の初期状態（電池電圧Ｖｂ）における容量素子に充電さ
れる充電カーブを示し、破線の曲線は、電池パック１０
の放電により電池電圧Ｖｂが低下した状態（電池電圧Ｖ
ｂ’）における充電カーブを示している。
した式（１）で表され、実線の曲線は、電池パック１０
の初期状態（電池電圧Ｖｂ）における容量素子に充電さ
れる充電カーブを示し、破線の曲線は、電池パック１０
の放電により電池電圧Ｖｂが低下した状態（電池電圧Ｖ
ｂ’）における充電カーブを示している。
【００４４】図３の初期設定ルーチンにおいて、まず、
電圧算出部３０１がリレー２０３（ＲＬ１）をオン状態
に制御して（Ｓ３０１）、電池パック１０から容量素子
２０４への充電を開始させる。これにより、電圧Ｖｃが
図２の実線に示す充電カーブで上昇していき、充電時間
ｔが、電圧Ｖｃが電池電圧Ｖｂにほぼ等しくなる（例え
ば、Ｖｃ０＝０．９９９Ｖｂ）時間ｔ０に達したか否か
を判断する（Ｓ３０２）。この時間ｔ０は、上記式
（１）に示すように、初期状態における回路パラメータ
であるｔｏｎ、ｔｏｆｆ、Ｒ１、Ｒ２、Ｃの値に基づい
て予め設定される。
電圧算出部３０１がリレー２０３（ＲＬ１）をオン状態
に制御して（Ｓ３０１）、電池パック１０から容量素子
２０４への充電を開始させる。これにより、電圧Ｖｃが
図２の実線に示す充電カーブで上昇していき、充電時間
ｔが、電圧Ｖｃが電池電圧Ｖｂにほぼ等しくなる（例え
ば、Ｖｃ０＝０．９９９Ｖｂ）時間ｔ０に達したか否か
を判断する（Ｓ３０２）。この時間ｔ０は、上記式
（１）に示すように、初期状態における回路パラメータ
であるｔｏｎ、ｔｏｆｆ、Ｒ１、Ｒ２、Ｃの値に基づい
て予め設定される。
【００４５】ステップＳ３０２の判断で、充電時間ｔが
ｔ０に達した場合（Ｙｅｓ）、電圧算出部３０１は、そ
の時の電圧ＶｃであるＶｃ０を電池電圧Ｖｂとして取得
し（Ｓ３０３）、リレー２０３（ＲＬ１）をオフ状態、
リレー２０５（ＲＬ２）をオン状態に制御して（Ｓ３０
４）、容量素子２０４に充電された電荷の放電が完了す
ると、ＲＬ２をオフ状態、ＲＬ１をオン状態に制御する
（Ｓ３０５）。
ｔ０に達した場合（Ｙｅｓ）、電圧算出部３０１は、そ
の時の電圧ＶｃであるＶｃ０を電池電圧Ｖｂとして取得
し（Ｓ３０３）、リレー２０３（ＲＬ１）をオフ状態、
リレー２０５（ＲＬ２）をオン状態に制御して（Ｓ３０
４）、容量素子２０４に充電された電荷の放電が完了す
ると、ＲＬ２をオフ状態、ＲＬ１をオン状態に制御する
（Ｓ３０５）。
【００４６】これにより、電池パック１０から容量素子
２０４への充電が再開し、電圧Ｖｃがやはり図２の実線
に示す充電カーブで上昇していき、充電時間ｔが、時間
ｔ０に比べて非常に短い時間ｔ１に達したか否かを判断
する（Ｓ３０６）。この時間ｔ１は、電圧算出部３０１
がその時の電圧Ｖｃ１を安定して取得できる時間（電池
ＥＣＵのクロックレート等に依存）として予め設定され
る。
２０４への充電が再開し、電圧Ｖｃがやはり図２の実線
に示す充電カーブで上昇していき、充電時間ｔが、時間
ｔ０に比べて非常に短い時間ｔ１に達したか否かを判断
する（Ｓ３０６）。この時間ｔ１は、電圧算出部３０１
がその時の電圧Ｖｃ１を安定して取得できる時間（電池
ＥＣＵのクロックレート等に依存）として予め設定され
る。
【００４７】ステップＳ３０６の判断で、充電時間ｔが
ｔ１に達した場合（Ｙｅｓ）、電圧算出部３０１は、そ
の時の電圧Ｖｃ１と、ステップＳ３０３で電池電圧Ｖｂ
として取得した電圧Ｖｃ０とから、演算係数Ａを Ａ＝Ｖｃ０／Ｖｃ１ …（２） で表される式（２）により求め、記憶部３０２のＬＵＴ
３０２１に格納する（Ｓ３０７）。
ｔ１に達した場合（Ｙｅｓ）、電圧算出部３０１は、そ
の時の電圧Ｖｃ１と、ステップＳ３０３で電池電圧Ｖｂ
として取得した電圧Ｖｃ０とから、演算係数Ａを Ａ＝Ｖｃ０／Ｖｃ１ …（２） で表される式（２）により求め、記憶部３０２のＬＵＴ
３０２１に格納する（Ｓ３０７）。
【００４８】なお、この式（２）は、上記式（１）にお
いて、Ｖｂ＝Ｖｃ０、ｔ＝ｔ１として、式（１）を変形
した場合の、 ［１−ｅ-(t1-ton+toff)/(R1+R2)C］-1＝Ｖｃ０／Ｖｃ１ …（３） で表される式（３）から導かれる。
いて、Ｖｂ＝Ｖｃ０、ｔ＝ｔ１として、式（１）を変形
した場合の、 ［１−ｅ-(t1-ton+toff)/(R1+R2)C］-1＝Ｖｃ０／Ｖｃ１ …（３） で表される式（３）から導かれる。
【００４９】次に、リレー２０３（ＲＬ１）をオフ状
態、リレー２０５（ＲＬ２）をオン状態に制御して（Ｓ
３０８）、容量素子２０４に充電された電荷の放電が完
了すると、ＲＬ２をオフ状態に制御する（Ｓ３０９）。
態、リレー２０５（ＲＬ２）をオン状態に制御して（Ｓ
３０８）、容量素子２０４に充電された電荷の放電が完
了すると、ＲＬ２をオフ状態に制御する（Ｓ３０９）。
【００５０】以上のようにして、演算係数Ａを求める初
期設定ルーチンが終了する。
期設定ルーチンが終了する。
【００５１】次に、電池電圧Ｖｂを測定するタイミング
になると、図３の電圧測定ルーチンに入る。電圧測定ル
ーチンにおいて、まず、電圧算出部３０１がリレー２０
３（ＲＬ１）をオン状態に制御して（Ｓ３１０）、電池
パック１０から容量素子２０４への充電を開始させる。
これにより、今度は、電池電圧ＶｂがＶｂ’に低下して
いるため、電圧Ｖｃが図２の破線に示す充電カーブで上
昇していき、充電時間ｔが、初期設定ルーチンのステッ
プ３０６における設定時間ｔ１に達したか否かを判断す
る（Ｓ３１１）。
になると、図３の電圧測定ルーチンに入る。電圧測定ル
ーチンにおいて、まず、電圧算出部３０１がリレー２０
３（ＲＬ１）をオン状態に制御して（Ｓ３１０）、電池
パック１０から容量素子２０４への充電を開始させる。
これにより、今度は、電池電圧ＶｂがＶｂ’に低下して
いるため、電圧Ｖｃが図２の破線に示す充電カーブで上
昇していき、充電時間ｔが、初期設定ルーチンのステッ
プ３０６における設定時間ｔ１に達したか否かを判断す
る（Ｓ３１１）。
【００５２】ステップＳ３１１の判断で、充電時間ｔが
ｔ１に達した場合（Ｙｅｓ）、電圧算出部３０１は、そ
の時の電圧Ｖｃ１’を取得し、電圧Ｖｃ１’に、初期設
定ルーチンのステップＳ３０７で格納した演算係数Ａを
乗算して、電池電圧Ｖｂ’を算出する（Ｓ３１２）。こ
の演算は、初期状態で電圧Ｖｃ１を取得した時間と、電
池電圧ＶｂがＶｂ’に低下している状態で電圧Ｖｃ１’
取得した時間とを同じ充電時間ｔ１に設定することで、
Ｖｃ１とＶｃ１’との比例関係がＶｂ（Ｖｃ０）とＶ
ｂ’との比例関係に等しいということに基づいている。
ｔ１に達した場合（Ｙｅｓ）、電圧算出部３０１は、そ
の時の電圧Ｖｃ１’を取得し、電圧Ｖｃ１’に、初期設
定ルーチンのステップＳ３０７で格納した演算係数Ａを
乗算して、電池電圧Ｖｂ’を算出する（Ｓ３１２）。こ
の演算は、初期状態で電圧Ｖｃ１を取得した時間と、電
池電圧ＶｂがＶｂ’に低下している状態で電圧Ｖｃ１’
取得した時間とを同じ充電時間ｔ１に設定することで、
Ｖｃ１とＶｃ１’との比例関係がＶｂ（Ｖｃ０）とＶ
ｂ’との比例関係に等しいということに基づいている。
【００５３】次に、リレー２０３（ＲＬ１）をオフ状
態、リレー２０５（ＲＬ２）をオン状態に制御して（Ｓ
３１３）、容量素子２０４に充電された電荷の放電が完
了すると、ＲＬ２をオフ状態に制御する（Ｓ３１４）。
態、リレー２０５（ＲＬ２）をオン状態に制御して（Ｓ
３１３）、容量素子２０４に充電された電荷の放電が完
了すると、ＲＬ２をオフ状態に制御する（Ｓ３１４）。
【００５４】このようにして、電池電圧Ｖｂ’を演算に
より推定することができる。
より推定することができる。
【００５５】以上のように、本実施形態によれば、初期
設定時（１回目の電圧測定時）に、非常に長い充電時間
に相当する第１の充電時間ｔ０で検出された、電池電圧
Ｖｂにほぼ等しい第１の電圧値Ｖｃ０（例えば、０．９
９９Ｖｂ）と、非常に短い充電時間に相当する第２の充
電時間ｔ１で検出された第２の電圧値Ｖｃ１とから求め
た演算係数Ｖｃ０／Ｖｃ１を予め格納することで、２回
目以降の電圧測定時には、第２の充電時間ｔ１で検出さ
れた第３の電圧値Ｖｃ１’に演算係数Ｖｃ０／Ｖｃ１を
乗算するだけで、電池電圧Ｖｂを短時間で測定すること
ができる。
設定時（１回目の電圧測定時）に、非常に長い充電時間
に相当する第１の充電時間ｔ０で検出された、電池電圧
Ｖｂにほぼ等しい第１の電圧値Ｖｃ０（例えば、０．９
９９Ｖｂ）と、非常に短い充電時間に相当する第２の充
電時間ｔ１で検出された第２の電圧値Ｖｃ１とから求め
た演算係数Ｖｃ０／Ｖｃ１を予め格納することで、２回
目以降の電圧測定時には、第２の充電時間ｔ１で検出さ
れた第３の電圧値Ｖｃ１’に演算係数Ｖｃ０／Ｖｃ１を
乗算するだけで、電池電圧Ｖｂを短時間で測定すること
ができる。
【００５６】この短時間で電池電圧Ｖｂの測定が可能に
なるという利点のため、充電時定数を決定する抵抗素子
２０１、２０２の抵抗値および容量素子２０４の容量値
を大きくすることができ、例えば電池パック１０が高電
圧バッテリとしてＨＥＶ等に塔載される場合、電池パッ
ク１０、インバータ、モータ等を含む高電圧回路からの
ノイズの影響を低減して、耐ノイズ性を向上させること
が可能になる。
なるという利点のため、充電時定数を決定する抵抗素子
２０１、２０２の抵抗値および容量素子２０４の容量値
を大きくすることができ、例えば電池パック１０が高電
圧バッテリとしてＨＥＶ等に塔載される場合、電池パッ
ク１０、インバータ、モータ等を含む高電圧回路からの
ノイズの影響を低減して、耐ノイズ性を向上させること
が可能になる。
【００５７】（第２の実施形態）第１の実施形態では、
図３の初期設定ルーチンで、電圧Ｖｃが電池電圧Ｖｂに
ほぼ等しくなる非常に長い時間ｔ０まで充電を続ける必
要があったが、本発明の第２の実施形態は、この非常に
長い時間ｔ０まで充電を続ける必要性をなくすものであ
る。
図３の初期設定ルーチンで、電圧Ｖｃが電池電圧Ｖｂに
ほぼ等しくなる非常に長い時間ｔ０まで充電を続ける必
要があったが、本発明の第２の実施形態は、この非常に
長い時間ｔ０まで充電を続ける必要性をなくすものであ
る。
【００５８】なお、第２の実施形態に係る電圧測定装置
の構成は、図１に示す第１の実施形態の構成と同じであ
るが、電圧算出部３０１の機能と記憶部３０２に格納さ
れる演算情報が異なる。よって、以下では、本実施形態
による電圧測定動作について、図４および図５を参照し
て説明する。
の構成は、図１に示す第１の実施形態の構成と同じであ
るが、電圧算出部３０１の機能と記憶部３０２に格納さ
れる演算情報が異なる。よって、以下では、本実施形態
による電圧測定動作について、図４および図５を参照し
て説明する。
【００５９】図４は、本実施形態による電池電圧Ｖｂの
測定方法を説明するための電圧Ｖｃの充電時間ｔに対す
る変化を示すグラフで、図５は、本実施形態の電圧測定
ルーチンにおける処理手順を示すフローチャートであ
る。
測定方法を説明するための電圧Ｖｃの充電時間ｔに対す
る変化を示すグラフで、図５は、本実施形態の電圧測定
ルーチンにおける処理手順を示すフローチャートであ
る。
【００６０】図４において、電圧Ｖｃは、やはり従来例
で説明した式（１）で表され、実線の曲線は、電池パッ
ク１０の電池電圧がＶｂである状態における充電カーブ
を示し、破線の曲線は、電池パック１０の放電により電
池電圧ＶｂがＶｂ’に低下した状態における充電カーブ
を示している。
で説明した式（１）で表され、実線の曲線は、電池パッ
ク１０の電池電圧がＶｂである状態における充電カーブ
を示し、破線の曲線は、電池パック１０の放電により電
池電圧ＶｂがＶｂ’に低下した状態における充電カーブ
を示している。
【００６１】図５において、まず、電圧算出部３０１が
リレー２０３（ＲＬ１）をオン状態に制御して（Ｓ５０
１）、電池パック１０から容量素子２０４への充電を開
始させる。これにより、電圧Ｖｃが図４の実線に示す充
電カーブで上昇するが、電圧算出部３０１は、充電開始
直後において、充電時間ｔが、時間ｔ１に達したか否か
を判断する（Ｓ５０２）。この時間ｔ１は、電圧算出部
３０１がその時の電圧Ｖｃ１を安定して取得できる時間
（電池ＥＣＵのクロックレート等に起因した処理時間に
依存）として予め設定される。
リレー２０３（ＲＬ１）をオン状態に制御して（Ｓ５０
１）、電池パック１０から容量素子２０４への充電を開
始させる。これにより、電圧Ｖｃが図４の実線に示す充
電カーブで上昇するが、電圧算出部３０１は、充電開始
直後において、充電時間ｔが、時間ｔ１に達したか否か
を判断する（Ｓ５０２）。この時間ｔ１は、電圧算出部
３０１がその時の電圧Ｖｃ１を安定して取得できる時間
（電池ＥＣＵのクロックレート等に起因した処理時間に
依存）として予め設定される。
【００６２】ステップＳ５０２の判断で、充電時間ｔが
ｔ１に達した場合（Ｙｅｓ）、電圧算出部３０１は、そ
の時の電圧Ｖｃ１を取得する（Ｓ５０３）。
ｔ１に達した場合（Ｙｅｓ）、電圧算出部３０１は、そ
の時の電圧Ｖｃ１を取得する（Ｓ５０３）。
【００６３】次に、電圧算出部３０１は、充電時間ｔ
が、時間ｔ１を経過した直後の時間ｔ２に達したか否か
を判断する（Ｓ５０４）。ここで、時間ｔ１と時間ｔ２
との間の時間間隔は、電池ＥＣＵのクロックレート等に
起因した処理時間に間に合うように予め設定される。
が、時間ｔ１を経過した直後の時間ｔ２に達したか否か
を判断する（Ｓ５０４）。ここで、時間ｔ１と時間ｔ２
との間の時間間隔は、電池ＥＣＵのクロックレート等に
起因した処理時間に間に合うように予め設定される。
【００６４】ステップＳ５０４の判断で、充電時間ｔが
ｔ２に達した場合（Ｙｅｓ）、電圧算出部３０１は、そ
の時の電圧Ｖｃ２を取得する（Ｓ５０５）。
ｔ２に達した場合（Ｙｅｓ）、電圧算出部３０１は、そ
の時の電圧Ｖｃ２を取得する（Ｓ５０５）。
【００６５】次に、電圧算出部３０１は、記憶部３０２
のＬＵＴ３０２１に予め格納されている、 Ｖｂ＝（Ｖｃ１−Ｖｃ２・ｅ-(t1-t2)/T）／（１−ｅ-(t1-t2)/T） （ここで、Ｔ＝（Ｒ１＋Ｒ２）Ｃ） …（４） で表される式（４）を演算情報として用いて、ステップ
Ｓ５０３で取得したＶｃ１と、ステップＳ５０５で取得
したＶｃ２とから、電池電圧Ｖｂを算出する（Ｓ５０
６）。この演算式（４）は、上記式（１）において、Ｖ
ｃ＝Ｖｃ１、ｔ＝ｔ１とした、 Ｖｃ１＝Ｖｂ［１−ｅ-(t1-ton+toff)/(R1+R2)C］ …（５） で表される式（５）と、上記式（１）において、Ｖｃ＝
Ｖｃ２、ｔ＝ｔ２とした、 Ｖｃ２＝Ｖｂ［１−ｅ-(t2-ton+toff)/(R1+R2)C］ …（６） で表される式（６）とに基づいて導かれる。
のＬＵＴ３０２１に予め格納されている、 Ｖｂ＝（Ｖｃ１−Ｖｃ２・ｅ-(t1-t2)/T）／（１−ｅ-(t1-t2)/T） （ここで、Ｔ＝（Ｒ１＋Ｒ２）Ｃ） …（４） で表される式（４）を演算情報として用いて、ステップ
Ｓ５０３で取得したＶｃ１と、ステップＳ５０５で取得
したＶｃ２とから、電池電圧Ｖｂを算出する（Ｓ５０
６）。この演算式（４）は、上記式（１）において、Ｖ
ｃ＝Ｖｃ１、ｔ＝ｔ１とした、 Ｖｃ１＝Ｖｂ［１−ｅ-(t1-ton+toff)/(R1+R2)C］ …（５） で表される式（５）と、上記式（１）において、Ｖｃ＝
Ｖｃ２、ｔ＝ｔ２とした、 Ｖｃ２＝Ｖｂ［１−ｅ-(t2-ton+toff)/(R1+R2)C］ …（６） で表される式（６）とに基づいて導かれる。
【００６６】次に、リレー２０３（ＲＬ１）をオフ状
態、リレー２０５（ＲＬ２）をオン状態に制御して（Ｓ
５０７）、容量素子２０４に充電された電荷の放電が完
了すると、ＲＬ２をオフ状態に制御する（Ｓ５０８）。
態、リレー２０５（ＲＬ２）をオン状態に制御して（Ｓ
５０７）、容量素子２０４に充電された電荷の放電が完
了すると、ＲＬ２をオフ状態に制御する（Ｓ５０８）。
【００６７】以上のようにして、ある電圧測定タイミン
グにおいて、電池電圧Ｖｂを演算により推定することが
できる。
グにおいて、電池電圧Ｖｂを演算により推定することが
できる。
【００６８】次の電圧測定タイミングにおいて、電池電
圧ＶｂがＶｂ’に低下していた場合、電圧Ｖｃは図４の
破線に示す充電カーブを辿ることになり、ステップＳ５
０３で電圧Ｖｃ１’を取得し、ステップＳ５０５で電圧
Ｖｃ２’を取得し、ステップ５０６において、電圧Ｖｃ
１’と電圧Ｖｃ２’から、上記演算式（４）を用いて、
電池電圧Ｖｂ’を算出する。
圧ＶｂがＶｂ’に低下していた場合、電圧Ｖｃは図４の
破線に示す充電カーブを辿ることになり、ステップＳ５
０３で電圧Ｖｃ１’を取得し、ステップＳ５０５で電圧
Ｖｃ２’を取得し、ステップ５０６において、電圧Ｖｃ
１’と電圧Ｖｃ２’から、上記演算式（４）を用いて、
電池電圧Ｖｂ’を算出する。
【００６９】以上のように、本実施形態によれば、第１
の実施形態のように、初期設定時（１回目の電圧測定
時）に、非常に長い充電時間ｔ０で、電池電圧Ｖｂにほ
ぼ等しい第１の電圧値Ｖｃ０を予め検出する必要がなく
なる。
の実施形態のように、初期設定時（１回目の電圧測定
時）に、非常に長い充電時間ｔ０で、電池電圧Ｖｂにほ
ぼ等しい第１の電圧値Ｖｃ０を予め検出する必要がなく
なる。
【００７０】また、上記演算式（４）にはスイッチ素子
のターンオン時間ｔｏｎおよびターンオフ時間ｔｏｆｆ
のパラメータが含まれないので、環境温度や使用電圧の
変動の影響を受けるスイッチング時間の要因を削除する
ことができ、高速および高精度な電圧測定が可能にな
る。特に、電池パック１０が高電圧バッテリとしてＨＥ
Ｖ等に塔載される場合、電池パック１０、インバータ、
モータ等を含む高電圧回路と、低電圧バッテリ、電池Ｅ
ＣＵ３０、音響機器等を含む低電圧回路との間の絶縁を
十分にとるために、リレー２０３として例えばフォトＭ
ＯＳリレーが用いられる。この場合、電気信号から光信
号、光信号から電気信号への変換を要するため、スイッ
チング時間が大きくなるが、電池電圧Ｖｂの算出にスイ
ッチング時間の要因が含まれないので、特に効果的とな
る。
のターンオン時間ｔｏｎおよびターンオフ時間ｔｏｆｆ
のパラメータが含まれないので、環境温度や使用電圧の
変動の影響を受けるスイッチング時間の要因を削除する
ことができ、高速および高精度な電圧測定が可能にな
る。特に、電池パック１０が高電圧バッテリとしてＨＥ
Ｖ等に塔載される場合、電池パック１０、インバータ、
モータ等を含む高電圧回路と、低電圧バッテリ、電池Ｅ
ＣＵ３０、音響機器等を含む低電圧回路との間の絶縁を
十分にとるために、リレー２０３として例えばフォトＭ
ＯＳリレーが用いられる。この場合、電気信号から光信
号、光信号から電気信号への変換を要するため、スイッ
チング時間が大きくなるが、電池電圧Ｖｂの算出にスイ
ッチング時間の要因が含まれないので、特に効果的とな
る。
【００７１】また、さらに短時間で電池電圧Ｖｂの測定
が可能になるという利点のため、充電時定数を決定する
抵抗素子２０１、２０２の抵抗値および容量素子２０４
の容量値を大きくすることができ、高電圧回路からのノ
イズの影響を低減して、耐ノイズ性を向上させることが
可能になる。
が可能になるという利点のため、充電時定数を決定する
抵抗素子２０１、２０２の抵抗値および容量素子２０４
の容量値を大きくすることができ、高電圧回路からのノ
イズの影響を低減して、耐ノイズ性を向上させることが
可能になる。
【００７２】なお、本実施形態において、上記演算式
（４）には、充電時定数Ｔを決める、抵抗素子２０１の
抵抗値Ｒ１、抵抗素子２０２の抵抗値Ｒ２、および容量
素子２０４の容量値Ｃが回路パラメータとして含まれて
いるため、電池電圧Ｖｂを高精度に測定するには、初期
精度が高く、かつ温度変化率が低い素子を使用する必要
があり、装置のコストが高くなる。
（４）には、充電時定数Ｔを決める、抵抗素子２０１の
抵抗値Ｒ１、抵抗素子２０２の抵抗値Ｒ２、および容量
素子２０４の容量値Ｃが回路パラメータとして含まれて
いるため、電池電圧Ｖｂを高精度に測定するには、初期
精度が高く、かつ温度変化率が低い素子を使用する必要
があり、装置のコストが高くなる。
【００７３】しかし、本実施形態の電圧測定装置と電池
パック１０を含めた電池パックシステムを工場から出荷
する際の評価・試験時に、電池パック１０を取り除い
て、電圧測定装置に外部の計測器から既知の電圧（電池
電圧Ｖｂに相当）を印加し、環境温度を変化させて電圧
Ｖｃ１、Ｖｃ２を取得することで、電池ＥＣＵ３０は、
上記の演算式（４）から、各温度における充電時定数Ｔ
（＝（Ｒ１＋Ｒ２）Ｃ）を知ることができる。そして、
この結果をＬＵＴ３０２１にフィードバックすること
で、初期精度が悪く、温度変化率の高い、安価な抵抗素
子２０１、２０２および容量素子２０３を使用すること
が可能になる。
パック１０を含めた電池パックシステムを工場から出荷
する際の評価・試験時に、電池パック１０を取り除い
て、電圧測定装置に外部の計測器から既知の電圧（電池
電圧Ｖｂに相当）を印加し、環境温度を変化させて電圧
Ｖｃ１、Ｖｃ２を取得することで、電池ＥＣＵ３０は、
上記の演算式（４）から、各温度における充電時定数Ｔ
（＝（Ｒ１＋Ｒ２）Ｃ）を知ることができる。そして、
この結果をＬＵＴ３０２１にフィードバックすること
で、初期精度が悪く、温度変化率の高い、安価な抵抗素
子２０１、２０２および容量素子２０３を使用すること
が可能になる。
【００７４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
二次電池の電圧測定に要する時間を短縮し、かつ耐ノイ
ズ性も向上させた電圧測定装置および方法、並びにかか
る装置および方法を用いた電池パックシステムを実現す
ることが可能になる、という格別な効果を奏する。
二次電池の電圧測定に要する時間を短縮し、かつ耐ノイ
ズ性も向上させた電圧測定装置および方法、並びにかか
る装置および方法を用いた電池パックシステムを実現す
ることが可能になる、という格別な効果を奏する。
【図１】 本発明の第１の実施形態に係る電圧測定装置
の一構成例を示す回路ブロック図
の一構成例を示す回路ブロック図
【図２】 第１の実施形態における電池電圧Ｖｂの測定
方法を説明するための電圧Ｖｃの充電時間ｔに対する変
化を示すグラフ
方法を説明するための電圧Ｖｃの充電時間ｔに対する変
化を示すグラフ
【図３】 第１の実施形態の初期設定ルーチンおよび電
圧測定ルーチンにおける処理手順を示すフローチャート
圧測定ルーチンにおける処理手順を示すフローチャート
【図４】 本発明の第２の実施形態における電池電圧Ｖ
ｂの測定方法を説明するための電圧Ｖｃの充電時間ｔに
対する変化を示すグラフ
ｂの測定方法を説明するための電圧Ｖｃの充電時間ｔに
対する変化を示すグラフ
【図５】 第２の実施形態の電圧測定ルーチンにおける
処理手順を示すフローチャート
処理手順を示すフローチャート
【図６】 従来の電圧測定装置の一構成例を示す回路ブ
ロック図
ロック図
【図７】 従来の電池電圧Ｖｂの測定方法を説明するた
めの電圧Ｖｃの充電時間ｔに対する変化を示すグラフ
めの電圧Ｖｃの充電時間ｔに対する変化を示すグラフ
【図８】 従来の電圧測定ルーチンにおける処理手順を
示すフローチャート
示すフローチャート
１０ 電池パック
２０ 電圧検出部
２０１、２０２ 抵抗素子
２０３ リレー（ＲＬ１）
２０４ 容量素子
２０５ リレー（ＲＬ２）
３０ 電池ＥＣＵ
３０１ 電圧測定部
３０２ 記憶部
３０２１ 参照テーブル（ＬＵＴ）
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
Ｆターム(参考） 2G016 CA03 CB01 CC01 CC03 CC04
CC07 CC12 CC19 CC24 CC27
CC28 CD03 CD10 CD14 CF07
5H030 AA06 AS08 FF44
5H115 PA15 PC06 PG04 PI13 QN03
SE06 TI05 TU04 UI33 UI35
Claims (11)
- 【請求項１】 スイッチ素子のオン動作により、二次電
池から抵抗素子を介して容量素子に充電された電圧を検
出する電圧検出部を有し、前記電圧検出部により検出さ
れた電圧に基づいて前記二次電池の電圧を測定する電圧
測定装置であって、 前記二次電池の電圧測定に必要な情報を格納する記憶部
と、 前記記憶部に格納された情報を用いて、前記電圧検出部
により検出された電圧に所定の演算を施すことにより、
前記二次電池の電圧を求める電圧算出部とを備え、 前記記憶部は、前記情報として、前記容量素子に充電さ
れる電圧が前記二次電池の電圧にほぼ達した第１の充電
時間で前記電圧検出部により検出された第１の電圧値
と、前記第１の充電時間よりも短い第２の充電時間で前
記電圧検出部により検出された第２の電圧値とに基づい
た演算係数を予め格納しており、 前記電圧算出部は、前記第２の充電時間で前記電圧検出
部により検出された第３の電圧値に前記演算係数を乗算
して、前記二次電池の電圧を求めることを特徴とする電
圧測定装置。 - 【請求項２】 前記第１の電圧値をＶｃ０、前記第２の
電圧値をＶｃ１とした場合、前記演算係数は、Ｖｃ０／
Ｖｃ１で表されることを特徴とする請求項１記載の電圧
測定装置。 - 【請求項３】 スイッチ素子のオン動作により、二次電
池から抵抗素子を介して容量素子に充電された電圧を検
出する電圧検出部を有し、前記電圧検出部により検出さ
れた電圧に基づいて前記二次電池の電圧を測定する電圧
測定装置であって、 前記二次電池の電圧測定に必要な情報を格納する記憶部
と、 前記記憶部に格納された情報を用いて、前記電圧検出部
により検出された電圧に所定の演算を施すことにより、
前記二次電池の電圧を求める電圧算出部とを備え、 前記電圧算出部は、前記容量素子への充電が開始された
直後の第１の充電時間で前記電圧検出部により検出され
た第１の電圧値と、前記第１の充電時間が経過した直後
の第２の充電時間で前記電圧検出部により検出された第
２の電圧値とに、前記記憶部に予め格納されている所定
の演算情報を用いた演算を施すことにより、前記二次電
池の電圧を求めることを特徴とする電圧測定装置。 - 【請求項４】 前記第１の充電時間をｔ１、前記第１の
電圧値をＶｃ１、前記第２の充電時間をｔ２、前記第２
の電圧値をＶｃ２、前記抵抗素子と前記容量素子で決ま
る時定数をＴ、前記二次電池の電圧をＶｂとした場合、
前記演算情報は、 Ｖｂ＝（Ｖｃ１−Ｖｃ２・ｅ-(t1-t2)/T）／（１−ｅ
-(t1-t2)/T） という関係式で表されることを特徴とする請求項３記載
の電圧測定装置。 - 【請求項５】 請求項１から４のいずれか一項記載の電
圧測定装置と、 前記二次電池とを備えたことを特徴とする電池パックシ
ステム。 - 【請求項６】 前記電圧測定装置はコンピュータシステ
ムの一部として構成されることを特徴とする請求項５記
載の電池パックシステム。 - 【請求項７】 スイッチ素子のオン動作により、二次電
池から抵抗素子を介して容量素子に充電される電圧に基
づいて、前記二次電池の電圧を測定する電圧測定方法で
あって、 前記容量素子に充電される電圧が前記二次電池の電圧に
ほぼ達した第１の充電時間での前記容量素子の充電電圧
である第１の電圧値と、前記第１の充電時間よりも短い
第２の充電時間での前記容量素子の充電電圧である第２
の電圧値とに基づいた演算係数を予め格納する工程と、 前記第２の充電時間での前記容量素子の充電電圧を第３
の電圧値として検出する工程と、 検出された前記第３の電圧値に前記演算係数を乗算し
て、前記二次電池の電圧を求める工程とを含むことを特
徴とする電圧測定方法。 - 【請求項８】 前記第１の電圧値をＶｃ０、前記第２の
電圧値をＶｃ１とした場合、前記演算係数は、Ｖｃ０／
Ｖｃ１で表されることを特徴とする請求項７記載の電圧
測定方法。 - 【請求項９】 スイッチ素子のオン動作により、二次電
池から抵抗素子を介して容量素子に充電される電圧に基
づいて、前記二次電池の電圧を測定する電圧測定方法で
あって、 前記容量素子への充電が開始された直後の第１の充電時
間での前記容量素子の充電電圧を第１の電圧値として検
出し格納する工程と、 前記第１の充電時間が経過した直後の第２の充電時間で
の前記容量素子の充電電圧を第２の電圧値として検出し
格納する工程と、 格納された前記第１および第２の電圧値に所定の演算情
報を用いた演算を施すことにより、前記二次電池の電圧
を求める工程とを含むことを特徴とする電圧測定方法。 - 【請求項１０】 前記第１の充電時間をｔ１、前記第１
の電圧値をＶｃ１、前記第２の充電時間をｔ２、前記第
２の電圧値をＶｃ２、前記抵抗素子と前記容量素子で決
まる時定数をＴ、前記二次電池の電圧をＶｂとした場
合、前記演算情報は、 Ｖｂ＝（Ｖｃ１−Ｖｃ２・ｅ-(t1-t2)/T）／（１−ｅ
-(t1-t2)/T） という関係式で表されることを特徴とする請求項９記載
の電圧測定方法。 - 【請求項１１】 請求項７から９のいずれか一項記載の
電圧測定方法を実行するコンピュータシステムと、 前記二次電池とを備えたことを特徴とする電池パックシ
ステム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001398114A JP3936187B2 (ja) | 2001-12-27 | 2001-12-27 | 電圧測定装置および方法、並びに電池パックシステム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001398114A JP3936187B2 (ja) | 2001-12-27 | 2001-12-27 | 電圧測定装置および方法、並びに電池パックシステム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003197273A true JP2003197273A (ja) | 2003-07-11 |
| JP3936187B2 JP3936187B2 (ja) | 2007-06-27 |
Family
ID=27603672
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001398114A Expired - Fee Related JP3936187B2 (ja) | 2001-12-27 | 2001-12-27 | 電圧測定装置および方法、並びに電池パックシステム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3936187B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007046917A (ja) * | 2005-08-05 | 2007-02-22 | Yazaki Corp | 組電池電圧測定装置及び組電池電圧測定方法 |
| KR100696673B1 (ko) * | 2005-09-27 | 2007-03-19 | 삼성에스디아이 주식회사 | 배터리 관리 시스템 및 그의 구동방법 |
| JP2014196951A (ja) * | 2013-03-29 | 2014-10-16 | 株式会社ケーヒン | 電圧検出装置 |
-
2001
- 2001-12-27 JP JP2001398114A patent/JP3936187B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007046917A (ja) * | 2005-08-05 | 2007-02-22 | Yazaki Corp | 組電池電圧測定装置及び組電池電圧測定方法 |
| JP4508977B2 (ja) * | 2005-08-05 | 2010-07-21 | 矢崎総業株式会社 | 組電池電圧測定装置及び組電池電圧測定方法 |
| KR100696673B1 (ko) * | 2005-09-27 | 2007-03-19 | 삼성에스디아이 주식회사 | 배터리 관리 시스템 및 그의 구동방법 |
| JP2014196951A (ja) * | 2013-03-29 | 2014-10-16 | 株式会社ケーヒン | 電圧検出装置 |
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|---|---|
| JP3936187B2 (ja) | 2007-06-27 |
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