JP2008164469A - サーミスタの短絡故障検出装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】サーミスタを用いて、異なる箇所の温度を検出する場合に、サーミスタを用いて検出される温度が同一であるのか、短絡しているのかを判別する。
【解決手段】第1のサーミスタを含む第1の温度検出手段および第2のサーミスタを含む第2の温度検出手段によって、異なる箇所の温度をそれぞれ検出する状況下において、第1の温度検出手段で検出される第1の電圧が第2の温度検出手段で検出される第2の電圧より常に高くなるように、第1の抵抗の抵抗値と第2の抵抗の抵抗値との関係、および、第1のサーミスタの抵抗値と第2のサーミスタの抵抗値との関係を設定しておき、第1の電圧および第2の電圧の差が第1の所定電圧以下になると、第1の温度検出手段と第2の温度検出手段との間で短絡故障が生じていると判定する。
【選択図】図2
【解決手段】第1のサーミスタを含む第1の温度検出手段および第2のサーミスタを含む第2の温度検出手段によって、異なる箇所の温度をそれぞれ検出する状況下において、第1の温度検出手段で検出される第1の電圧が第2の温度検出手段で検出される第2の電圧より常に高くなるように、第1の抵抗の抵抗値と第2の抵抗の抵抗値との関係、および、第1のサーミスタの抵抗値と第2のサーミスタの抵抗値との関係を設定しておき、第1の電圧および第2の電圧の差が第1の所定電圧以下になると、第1の温度検出手段と第2の温度検出手段との間で短絡故障が生じていると判定する。
【選択図】図2
Description
本発明は、サーミスタの短絡故障検出装置に関する。
従来、複数の温度検出箇所に温度センサを設け、各温度検出箇所を異なる温度環境とした時に、1つの温度センサで検出される温度が他の温度センサで検出される温度と同一であれば、両温度センサが短絡していると判定する技術が知られている(特許文献1参照)。
しかしながら、同一の温度環境における複数の温度検出箇所を温度センサで検出する場合、従来の技術では、温度センサの検出値が実際に同じ温度であるのか、両温度センサが短絡しているのかを判別することができないという問題があった。
本発明によるサーミスタの短絡故障検出装置は、第1の抵抗および第1のサーミスタを有し、基準電圧を第1の抵抗および第1のサーミスタで分圧された第1の電圧を検出して、第1の温度検出箇所の温度を検出する第1の温度検出手段と、第2の抵抗および第2のサーミスタを有し、基準電圧を第2の抵抗および第2のサーミスタで分圧された第2の電圧を検出して、第2の温度検出箇所の温度を検出する第2の温度検出手段とを備える。第2の温度検出手段は、温度検出状況下において、常に第1の電圧が第2の電圧より高くなるように、第1の抵抗の抵抗値に対する第2の抵抗の抵抗値、および、第1のサーミスタの抵抗値に対する第2のサーミスタの抵抗値が設定されている。短絡故障判定手段は、第1の電圧および第2の電圧の差が第1の所定電圧以下になると、第1の温度検出手段と第2の温度検出手段との間で短絡故障が生じていると判定することを特徴とする。
本発明によるサーミスタの短絡故障検出装置によれば、第1の温度検出手段の検出温度と第2の温度検出手段の検出温度とが実際に同じであるのか、温度検出手段同士が短絡しているのかを判別することができる。
図1は、2つのサーミスタを用いて、異なる温度検出対象の温度を計測する原理を説明するための図である。サーミスタ1,2はそれぞれ、温度検出対象箇所に設けられる。サーミスタ1は一端が接地されており、他端はプルアップ抵抗3と接続されている。MPU5の入力端子cには、基準電圧Vccをプルアップ抵抗3およびサーミスタ1で分圧された電圧V1が入力される。同様に、サーミスタ2は一端が接地されており、他端はプルアップ抵抗4と接続されている。MPU5の入力端子dには、基準電圧Vccをプルアップ抵抗4およびサーミスタ2で分圧された電圧V2が入力される。
サーミスタ1,2は、温度によって抵抗値が変化するので、MPU5の入力端子cに入力される電圧V1、および、入力端子dに入力される電圧V2は、温度に応じて変化する。MPU5は、電圧V1およびV2を計測することによって、異なる温度検出対象の温度をそれぞれ検出する。
一実施の形態におけるサーミスタの短絡検出装置では、サーミスタ1およびサーミスタ2として、異なる抵抗値のものを使用する。特に、サーミスタ1の抵抗値R1と、サーミスタ2の抵抗値R2とが次式(1)の関係を満たすものが望ましい。サーミスタ2の抵抗値R2は、例えば、サーミスタ1の抵抗値R1の10倍である。
R1≪R2 (1)
R1≪R2 (1)
また、一実施の形態におけるサーミスタの短絡検出装置では、プルアップ抵抗3およびプルアップ抵抗4として、異なる抵抗値のものを使用する。特に、プルアップ抵抗3の抵抗値R3と、プルアップ抵抗4の抵抗値R4とが次式(2)の関係を満たすものが望ましい。プルアップ抵抗4の抵抗値R4は、例えば、プルアップ抵抗3の抵抗値R3の10倍である。
R3≪R4 (2)
R3≪R4 (2)
図2は、サーミスタ1が設けられた温度検出対象箇所の温度と、MPU5に入力される電圧V1との関係、および、サーミスタ2が設けられた温度検出対象箇所の温度と、MPU5に入力される電圧V2との関係を示す図である。図2に示すように、温度検出対象箇所の温度が上昇すると、MPU5に入力される電圧V1およびV2はそれぞれ低下する。
上述したように、サーミスタ1の抵抗値R1と、サーミスタ2の抵抗値R2とは異なる値であり、プルアップ抵抗1の抵抗値R3と、プルアップ抵抗2の抵抗値R4とは異なる値である。特に、上式(1)の関係を満たすように、抵抗値R1とR2との関係、および、抵抗値R3とR4との関係を設定しておくことにより、温度検出対象箇所の温度がともに同じ温度T1の場合でも、MPU5に入力される電圧V1とV2とは異なる値となる(図2参照)。この場合、MPU5に入力される電圧V1は電圧V2より高くなる。
図2に示す温度−電圧特性では、サーミスタ1の温度−電圧直線の傾きは、サーミスタ2の温度−電圧直線の傾きより大きい。すなわち、サーミスタ2を含む温度検出系より、サーミスタ1を含む温度検出系の方が温度検出精度が良い。
図3は、一実施の形態におけるサーミスタの短絡検出装置をハイブリッド車に適用した場合の図である。組電池10は、車両負荷8に電力を供給可能な電池であり、複数のモジュールによって構成されている。車両負荷8は、例えば、インバータや車両駆動用モータである。各モジュールは、全て同じ構成、すなわち、複数のセルを直列に接続して構成されている。また、MPU5は、バッテリコントローラ20内に設けられている。
組電池10内の複数のモジュールは、その配置場所等に応じて温度が異なる。サーミスタ1は、複数のモジュールのうち、温度が平均温度となるモジュール(または平均温度に近い温度となるモジュール)11に取り付け、サーミスタ2は、複数のモジュールのうち、温度が最高温度となるモジュール12に取り付ける。平均温度となるモジュール11、および、最高温度となるモジュール12は、実験等を行うことによって予め特定しておく。なお、図3では、モジュールを2つしか示していないが、実際には、さらに多くのモジュールが存在する。
サーミスタ1の抵抗値R1と、サーミスタ2の抵抗値R2は、上式(1)の関係を満たすように設定しておく。また、プルアップ抵抗1の抵抗値R3と、プルアップ抵抗2の抵抗値R4は、上式(2)の関係を満たすように設定しておく。特に、モジュール11の温度およびモジュール12の温度を検出する状況下において、MPU5の入力端子cに入力される電圧V1が入力端子dに入力される電圧V2より常に高くなるように、抵抗値R1とR3との関係、および、抵抗値R2とR4との関係を設定しておく。
MPU5は、入力端子cに入力される電圧V1に基づいて、各モジュールの平均温度を検出するとともに、入力端子dに入力される電圧V2に基づいて、モジュールの最高温度を検出する。モジュールの平均温度は、例えば、組電池10のSOCを算出する際に用い、モジュールの最高温度は、例えば、組電池10の異常判定を行う際に用いる。
図2を用いて説明したように、サーミスタ1の温度検出対象箇所(モジュール11)とサーミスタ2の温度検出対象箇所(モジュール12)の温度が同じ場合でも、入力端子cに入力される電圧V1の方が入力端子dに入力される電圧V2より高くなる。また、サーミスタ1は、複数のモジュールの中で平均温度を示すモジュール11に取り付けられており、サーミスタ2は、温度が最高温度となるモジュール12に取り付けられている。例えば、モジュール11の温度をT1、モジュール12の温度をT2(T2>T1)とすると、図2に示すように、温度検出対象箇所の温度が同じ場合に比べて、入力端子cに入力される電圧V1と、入力端子dに入力される電圧V2との差はさらに大きくなる。従って、通常の使用条件下において、MPU5の入力端子cに入力される電圧V1と入力端子dに入力される電圧V2との間には、常にV1>V2の関係が成り立つ。
ここで、サーミスタ1とMPU5の入力端子cとの間を結ぶ検出線L1と、サーミスタ2とMPU5の入力端子dとの間を結ぶ検出線L2との間が短絡した場合について説明する。まず、短絡が生じる前の電圧V1およびV2は、それぞれ次式(3)および(4)で表される。ただし、Vccは、基準電圧である。
V1=R1/(R1+R3)×Vcc (3)
V2=R2/(R2+R4)×Vcc (4)
V1=R1/(R1+R3)×Vcc (3)
V2=R2/(R2+R4)×Vcc (4)
上述したように、サーミスタ1の抵抗値R1とサーミスタ2の抵抗値R2、および、プルアップ抵抗3の抵抗値R3とプルアップ抵抗4の抵抗値R4はそれぞれ、上式(1)、(2)の関係を満たしているので、上式(5)は次式(6)のように変形することができる。
すなわち、検出線L1と検出線L2との間が短絡すると、MPU5の入力端子dに入力される電圧V2は、入力端子cに入力される電圧V1にほぼ等しい値となる。
なお、検出線間が短絡した場合に検出される電圧V3は、サーミスタ1およびプルアップ抵抗3から構成される温度検出系の温度計測誤差範囲に入るように、プルアップ抵抗3の抵抗値R3とプルアップ抵抗4の抵抗値R4との関係、および、サーミスタ1の抵抗値R1とサーミスタ2の抵抗値R2との関係を定めておく。このようにしておくことで、検出線L1およびL2間で短絡故障が発生した場合でも、サーミスタ1を含む温度検出系の温度検出箇所の温度を検出することができる。また、後述するように、サーミスタ1を含む温度検出系によって検出される温度に基づいて、サーミスタ2を含む温度検出系によって検出される温度(推定温度)を求めることができる。
従って、一実施の形態におけるサーミスタの短絡検出装置では、MPU5に入力される電圧V1と電圧V2とが一致する場合には、検出線L1と検出線L2との間で短絡が生じていると判断する。
図4は、図3に示す構成、すなわち、サーミスタを2つ用いた構成において、検出線L1およびL2間の短絡故障を検出する処理手順を示すフローチャートである。MPU5は、車両が起動すると、ステップS10の処理を開始する。ステップS10では、入力端子cおよびdにそれぞれ入力される電圧V1およびV2を検出して、ステップS20に進む。
ステップS20では、検出電圧V1から、サーミスタ1が設けられている箇所(モジュール11)の温度T1を求めるとともに、検出電圧V2から、サーミスタ2が設けられている箇所(モジュール12)の温度T2を求める。MPU5は、図2に示すような電圧V1と温度との関係を定義したデータ、および、電圧V2と温度との関係を定義したデータを有しており、このデータと、検出電圧V1,V2とに基づいて、温度T1,T2をそれぞれ求める。なお、電圧V1と温度との関係を定義したデータ、および、電圧V2と温度との関係を定義したデータは、実験などを行うことによって予め求めておく。
ステップS20に続くステップS30では、検出電圧V1が検出電圧V2より高いか否かを判定する。V1>V2の関係が成り立つと判定するとステップS40に進む。上述したように、組電池10の通常の使用条件下では、常にV1>V2の関係が成り立つため、ステップS40では、短絡故障は生じていないと判断して、ステップS10に戻る。一方、ステップS30において、V1>V2の関係が成り立たないと判定すると、ステップS50に進む。
ステップS50では、検出電圧V1および検出電圧V2が等しいか否かを判定する。ここでは、検出電圧V1と検出電圧V2との差が所定のしきい値以下であれば、両電圧は等しいと判定する。検出電圧V1および検出電圧V2が等しいと判定すると、ステップS60に進む。ステップS60では、検出線L1と検出線L2との間が短絡していると判断して、ステップS70に進む。
ステップS70では、ステップS20で求めた温度T1に基づいて、サーミスタ2の測定箇所(モジュール12)の温度T2を求める。上述したように、検出線L1と検出線L2との間が短絡すると、電圧V2は電圧V1とほぼ等しい値となる。この場合、検出電圧V1に基づいて求められた温度T1は正しい値となっている。従って、ステップS20で求めたモジュール11の温度T1に基づいて、モジュール12の温度T2を求める。
モジュール12の温度T2は、以下の方法により求める。例えば、実験などを行うことによって、モジュール11の温度T1と、モジュール12の温度T2との温度差αを予め求めておき、次式(7)から、温度T2を算出する。
T2=T1+α (7)
なお、モジュール11の温度T1と、モジュール12の温度T2との温度差は一定ではないので、上式(7)で求められる温度T2は、推定温度である。
T2=T1+α (7)
なお、モジュール11の温度T1と、モジュール12の温度T2との温度差は一定ではないので、上式(7)で求められる温度T2は、推定温度である。
一方、ステップS50において、検出電圧V1および検出電圧V2が等しくないと判定すると、ステップS80に進む。この場合、サーミスタ1およびプルアップ抵抗3によって構成される温度検出系、および、サーミスタ2およびプルアップ抵抗4によって構成される温度検出系のいずれか一方の温度検出系に故障が生じている。
ステップS80では、サーミスタ1およびプルアップ抵抗3によって構成される温度検出系に故障が生じていないか判定する。この判定は、既知の方法を利用して行う。サーミスタ1およびプルアップ抵抗3によって構成される温度検出系に故障が生じていると判定すると、ステップS90に進み、故障が生じていないと判定すると、ステップS110に進む。
ステップS110では、サーミスタ2およびプルアップ抵抗4によって構成される温度検出系に故障が生じていると判断して、サーミスタ2の温度検出箇所、すなわち、モジュール12の温度T2を、モジュール11の温度T1に基づいて求める。ここでは、上式(7)に基づいて、温度T2を算出する。温度T2を算出すると、ステップS130に進む。
ステップS90では、サーミスタ2およびプルアップ抵抗4によって構成される温度検出系に故障が生じていないか判定する。この判定は、既知の方法を利用して行う。サーミスタ2およびプルアップ抵抗4によって構成される温度検出系に故障が生じていると判定すると、ステップS100に進み、故障が生じていないと判定すると、ステップS120に進む。
ステップS120では、サーミスタ1およびプルアップ抵抗3によって構成される温度検出系に故障が生じているので、サーミスタ1の温度検出箇所、すなわち、モジュール11の温度T1を、モジュール12の温度T2に基づいて求める。ここでは、次式(8)に基づいて、温度T1を算出する。温度T1を算出すると、ステップS130に進む。
T1=T2−α (8)
T1=T2−α (8)
ステップS100では、サーミスタ1を含む温度検出系およびサーミスタ2を含む温度検出系の両方の温度検出系に故障が生じていると判断する。この場合には、組電池10の温度検出を行うことができず、例えば、組電池10のSOC演算処理等を行うことができないので、車両を停止させる処理を行い、フローチャートの処理を終了する。
ステップS130では、検出線L1およびL2間の短絡故障、または、温度検出系の故障が生じていることをユーザに報知するために、インジケータ30を点灯させる。インジケータ30を点灯させると、フローチャートの処理を終了する。
図5は、3つのサーミスタを用いて、3箇所の温度を検出する場合の構成図である。サーミスタ1は、複数のモジュールのうち、温度が最低温度となるモジュール13に取り付け、サーミスタ2は、複数のモジュールのうち、温度が平均温度となるモジュール14に取り付ける。また、サーミスタ6は、複数のモジュールのうち、温度が最高温度となるモジュール15に取り付ける。モジュールの最低温度は、例えば、組電池10の異常判定を行う際に用いる。なお、図3では、モジュールを3つしか示していないが、実際には、さらに多くのモジュールが存在する。
図2に示す構成と同様に、MPU5の入力端子cには、検出線L1を介して、電圧V1が入力され、入力端子dには、検出線L2を介して、電圧V2が入力される。また、入力端子hには、検出線L3を介して、基準電圧Vccを、サーミスタ6およびプルアップ抵抗7で分圧した電圧V3が入力される。MPU5は、検出電圧V1,V2,V3に基づいて、モジュール13,14,15の温度T1,T2,T3をそれぞれ求める。
サーミスタ1,2,6の抵抗値R1,R2,R6の間には、次式(9)の関係が成り立つのが好ましい。サーミスタ2の抵抗値R2は、例えば、サーミスタ1の抵抗値R1の10倍であり、サーミスタ6の抵抗値R6は、例えば、サーミスタ2の抵抗値R2の10倍である。
R1≪R2≪R6 (9)
R1≪R2≪R6 (9)
プルアップ抵抗3,4,7の抵抗値R3,R4,R7の間には、次式(10)の関係が成り立つのが好ましい。プルアップ抵抗4の抵抗値R4は、例えば、プルアップ抵抗3の抵抗値R3の10倍であり、プルアップ抵抗7の抵抗値R7は、例えば、プルアップ抵抗4の抵抗値R4の10倍である。
R3≪R4≪R7 (10)
R3≪R4≪R7 (10)
図2および図3を用いて説明したように、組電池10の通常の使用条件下では、T1<T2の関係が成り立ち、MPU5の入力端子cに入力される電圧V1、および、入力端子dに入力される電圧V2の間には、V1>V2の関係が成り立つ。同様に、図5の構成においても、温度T1<T2<T3の関係が成り立っており、また、上式(9)および(10)の関係が成り立っているので、組電池10の通常の使用条件下では、電圧V1,V2,V3の間には、次式(11)の関係が成り立つ。
V1>V2>V3 (11)
V1>V2>V3 (11)
なお、この場合も、サーミスタ2を含む温度検出系より、サーミスタ1を含む温度検出系の方が温度検出精度が良い。また、サーミスタ6を含む温度検出系より、サーミスタ2を含む温度検出系の方が温度検出精度が良い。
上述したように、検出線L1とL2との間が短絡すると、MPU5の入力端子dに入力される電圧V2は、入力端子cに入力される電圧V1と等しくなる。同様に、検出線L2とL3との間が短絡すると、MPU5の入力端子hに入力される電圧V3は、入力端子dに入力される電圧V2と等しくなる。また、検出線L1とL3との間が短絡すると、MPU5の入力端子hに入力される電圧V3は、入力端子cに入力される電圧V1と等しくなる。
図6は、図5に示す構成、すなわち、サーミスタを3つ用いた構成において、短絡故障を検出する処理手順を示すフローチャートである。MPU5は、車両が起動すると、ステップS200の処理を開始する。ステップS200では、入力端子c,d,hにそれぞれ入力される電圧V1,V2,V3を検出して、ステップS210に進む。
ステップS210では、検出電圧V1から、サーミスタ1が設けられているモジュール13の温度T1を求めるとともに、検出電圧V2から、サーミスタ2が設けられているモジュール14の温度T2を求める。また、検出電圧V3から、サーミスタ6が設けられているモジュール15の温度T3を求める。検出電圧V1,V2,V3から温度T1,T2,T3を求める方法は、図4に示すフローチャートのステップS20において、検出電圧V1,V2から温度T1,T2を求める方法と同じである。すなわち、MPU5は、電圧V1と温度T1との関係を定義したデータ、電圧V2と温度T2との関係を定義したデータ、および、電圧V3と温度T3との関係を定義したデータを有している。
ステップS210に続くステップS220では、次式(12)の関係が成り立つか否かを判定する。式(12)の関係が成り立つと判定すると、ステップS230に進む。
V1>V2>V3 (12)
V1>V2>V3 (12)
ステップS230では、検出線L1,L2,L3間で短絡故障は生じていないと判断して、ステップS200に戻る。一方、ステップ220において、式(12)の関係が成り立たないと判定すると、ステップS240に進む。
ステップS240では、検出電圧V1および検出電圧V2が等しいか否かを判定する。ここでは、検出電圧V1と検出電圧V2との差が所定のしきい値以下であれば、両電圧は等しいと判定する。検出電圧V1および検出電圧V2が等しいと判定すると、ステップS250に進む。ステップS250では、検出線L1と検出線L2との間が短絡していると判断して、ステップS260に進む。
ステップS260では、検出電圧V1および検出電圧V3が等しいか否かを判定する。ここでは、検出電圧V1と検出電圧V3との差が所定のしきい値以下であれば、両電圧は等しいと判定する。検出電圧V1および検出電圧V3が等しいと判定すると、ステップS270に進む。ステップS270では、3本の検出線L1,L2,L3の間で短絡が生じていると判断して、ステップS280に進む。
ステップS280では、ステップS210で求めた温度T1に基づいて、温度T2および温度T3を求める。上述したように、検出線L1およびL2の間が短絡すると、電圧V2は電圧V1と等しくなり、検出線L1およびL3の間が短絡すると、電圧V3は電圧V1と等しくなる。この場合、検出電圧V1に基づいて求められた温度T1は正しい値となっている。従って、ステップS210で求めたモジュール13の温度T1に基づいて、モジュール14の温度T2およびモジュール15の温度T3を求める。
モジュール14の温度T2は、上式(7)により求める。モジュール15の温度T3は、温度T2を求める方法と同様の方法により求める。例えば、実験などを行うことによって、モジュール13の温度T1と、モジュール15の温度T3との温度差βを予め求めておき、次式(13)から、温度T3を算出する。
T3=T1+β (13)
なお、モジュール13の温度T1と、モジュール15の温度T3との温度差は一定ではないので、上式(13)で求められる温度T3は、推定温度である。
T3=T1+β (13)
なお、モジュール13の温度T1と、モジュール15の温度T3との温度差は一定ではないので、上式(13)で求められる温度T3は、推定温度である。
一方、ステップS260において、検出電圧V1および検出電圧V3が等しくないと判定すると、ステップS290に進む。ステップS290では、検出線L1およびL2の間のみが短絡していると判断して、ステップS210で求めた温度T1に基づいて、モジュール14の温度T2を求める。温度T2は、上式(7)により求める。温度T2を求めると、ステップS390に進む。
ステップS240において、検出電圧V1および検出電圧V2が等しくないと判定すると、ステップS300に進む。ステップS300では、検出電圧V1および検出電圧V3が等しいか否かを判定する。この判定は、ステップS260で行う判定と同じである。検出電圧V1および検出電圧V3が等しいと判定すると、ステップS310に進む。ステップS310では、検出線L1およびL3の間のみが短絡していると判断して、ステップS320に進む。
ステップS320では、モジュール15の温度T3を求める。この場合、検出端子L1およびL2間で短絡は生じていないので、モジュール15の温度T3は、モジュール13の温度T1に基づいて求めることができるし、モジュール14の温度T2に基づいて求めることもできる。ここでは、モジュール15に近い位置に置かれているモジュール14の温度T2に基づいて、温度T3を求める。
温度T2に基づいて温度T3を求める方法は、上述した温度T1に基づいて温度T3を求める方法と同様である。例えば、実験などを行うことによって、モジュール14の温度T2と、モジュール15の温度T3との温度差γを予め求めておき、次式(14)から、温度T3を算出する。
T3=T2+γ (14)
なお、モジュール14の温度T2と、モジュール15の温度T3との温度差は一定ではないので、上式(14)で求められる温度T3は、推定温度である。温度T3を求めると、ステップS390に進む。
T3=T2+γ (14)
なお、モジュール14の温度T2と、モジュール15の温度T3との温度差は一定ではないので、上式(14)で求められる温度T3は、推定温度である。温度T3を求めると、ステップS390に進む。
一方、ステップ300において、検出電圧V1および検出電圧V3が等しくないと判定すると、ステップS330に進む。ステップS330では、検出電圧V2および検出電圧V3が等しいか否かを判定する。ここでは、検出電圧V2と検出電圧V3との差が所定のしきい値以下であれば、両電圧は等しいと判定する。検出電圧V2および検出電圧V3が等しいと判定すると、ステップS340に進む。
ステップS340では、検出線L2およびL3の間のみが短絡していると判断して、ステップS350に進む。ステップS350では、モジュール15の推定温度T3を求める。この場合、検出端子L1およびL2間で短絡は生じていないので、モジュール15の温度T3は、モジュール13の温度T1に基づいて求めることができるし、モジュール14の温度T2に基づいて求めることもできる。ここでは、ステップS320の処理と同様に、モジュール15に近い位置に置かれているモジュール14の温度T2に基づいて、上式(14)より、温度T3を求める。温度T3を求めると、ステップS390に進む。
一方、ステップS330の判定を否定すると、ステップS360に進む。ステップS360では、検出線L1,L2.L3間で短絡故障が生じていないにも関わらず、上式(12)の関係が成り立っていないので、温度検出系に故障が生じていると判断する。ここでは、故障が発生している温度検出系を特定する処理を行う。この処理の詳細な内容を、図7に示すフローチャートを用いて説明する。
ステップS500では、サーミスタ1およびプルアップ抵抗3によって構成される温度検出系に故障が生じていないか判定する。この判定は、既知の方法を利用して行う。サーミスタ1およびプルアップ抵抗3によって構成される温度検出系に故障が生じていると判定すると、ステップS510に進む。
ステップS510では、サーミスタ2およびプルアップ抵抗4によって構成される温度検出系に故障が生じていないか判定する。この判定は、既知の方法を利用して行う。サーミスタ2およびプルアップ抵抗4によって構成される温度検出系に故障が生じていると判定すると、ステップS520に進む。
ステップS520では、サーミスタ6およびプルアップ抵抗7によって構成される温度検出系に故障が生じていないか判定する。この判定は、既知の方法を利用して行う。サーミスタ6およびプルアップ抵抗7によって構成される温度検出系に故障が生じていると判定すると、ステップS530に進む。
ステップS530では、サーミスタ1を含む温度検出系、サーミスタ2を含む温度検出系、および、サーミスタ6を含む温度検出系の全ての温度検出系に故障が生じていると判断する。
一方、ステップS520において、サーミスタ6を含む温度検出系に故障が生じていないと判定すると、ステップS540に進む。ステップS540では、サーミスタ6を含む温度検出系のみ、故障が生じていないので、サーミスタ6を含む温度検出系を用いて求められる温度T3に基づいて、温度T1および温度T2を求める。温度T1および温度T2は、上式(7)および(13)から導かれる次式(15)および(16)によって、それぞれ求められる。
T1=T3−β (15)
T2=T3+α−β (16)
なお、式(15)および(16)によってそれぞれ求められる温度T1,T2は、推定温度である。
T1=T3−β (15)
T2=T3+α−β (16)
なお、式(15)および(16)によってそれぞれ求められる温度T1,T2は、推定温度である。
ステップS510において、サーミスタ2を含む温度検出系に故障が生じていないと判定すると、ステップS550に進む。ステップS550では、サーミスタ6およびプルアップ抵抗7によって構成される温度検出系に故障が生じていないか判定する。この判定は、ステップS520の判定と同じである。サーミスタ2を含む温度検出系に故障が生じていると判定すると、ステップS560に進む。
ステップS560では、サーミスタ2を含む温度検出系のみ、故障が生じていないので、サーミスタ2を含む温度検出系を用いて求められる温度T2に基づいて、温度T1および温度T3を求める。温度T1は、上式(8)より求める。また、温度T3は、上式(16)から導かれる次式(17)より求める。
T3=T2−α+β (17)
T3=T2−α+β (17)
ステップS550において、サーミスタ6を含む温度検出系に故障が生じていないと判定すると、ステップS570に進む。ステップS570では、サーミスタ1を含む温度検出系のみ故障が生じているので、サーミスタ2を含む温度検出系を用いて求められる温度T2に基づいて、上式(8)より、モジュール13の温度T1を求める。なお、サーミスタ6を含む温度検出系を用いて求められる温度T3に基づいて温度T1を求めることもできるが、ここでは、モジュール13に近い位置に置かれているモジュール14の温度T2に基づいて、モジュール13の温度T1を求める。
一方、ステップS500において、サーミスタ1を含む温度検出系に故障が生じていないと判定すると、ステップS580に進む。ステップS580では、サーミスタ2およびプルアップ抵抗4によって構成される温度検出系に故障が生じていないか判定する。この判定は、ステップS510で行う判定と同じである。サーミスタ2を含む温度検出系に故障が生じていると判定すると、ステップS590に進む。
ステップS590では、サーミスタ2を含む温度検出系に故障が生じているので、サーミスタ1を含む温度検出系を用いて検出される温度T1に基づいて、上式(7)より、温度T2を求める。温度T2を求めると、ステップS600に進む。
ステップS600では、サーミスタ6およびプルアップ抵抗7によって構成される温度検出系に故障が生じていないか判定する。この判定は、ステップS520で行う判定と同じである。サーミスタ6を含む温度検出系に故障が生じていると判定すると、ステップS610に進む。
ステップS610では、サーミスタ6を含む温度検出系も故障しているので、故障していないサーミスタ1を含む温度検出系を用いて検出される温度T1に基づいて、上式(13)より、温度T3を求める。
一方、ステップS580において、サーミスタ2を含む温度検出系に故障が生じていないと判定すると、ステップS620に進む。ステップS620では、サーミスタ1を含む温度検出系およびサーミスタ2を含む温度検出系に故障が生じていないので、サーミスタ6およびプルアップ抵抗7によって構成される温度検出系に故障が生じていると判断して、ステップS610に進む。
ステップS530、S540、S560、S570、S610の処理を終了すると、図6に示すフローチャートのステップS370に進む。
図6に示すフローチャートのステップS370では、サーミスタ1を含む温度検出系、サーミスタ2を含む温度検出系、および、サーミスタ6を含む温度検出系の全ての温度検出系に故障が生じていると判定されたか否かを判定する。図7に示すフローチャートのステップS530の判断を行った場合には、ステップS370の判定を肯定して、ステップS380に進み、それ以外の場合には、ステップS390に進む。
ステップS380では、組電池10の温度検出を行うことができず、例えば、組電池10のSOC演算処理等を行うことができないので、車両を停止させる処理を行い、フローチャートの処理を終了する。
一方、ステップS390では、検出線の短絡故障、または、温度検出系の故障が生じていることをユーザに報知するために、インジケータ30を点灯させる。インジケータ30を点灯させると、フローチャートの処理を終了する。
一実施の形態におけるサーミスタの短絡検出装置によれば、第1の抵抗3および第1のサーミスタ1を有し、基準電圧を第1の抵抗3および第1のサーミスタ1で分圧された第1の電圧V1を検出して、第1の温度検出箇所の温度を検出する第1の温度検出系と、第2の抵抗4および第2のサーミスタ2を有し、基準電圧を第2の抵抗4および第2のサーミスタ2で分圧された第2の電圧V2を検出して、第2の温度検出箇所の温度を検出する第2の温度検出系とを備える。第2の温度検出系は、第1の温度検出系および第2の温度検出系による温度検出状況下において、常に第1の電圧V1が第2の電圧V2より高くなるように、第1の抵抗3の抵抗値に対する第2の抵抗4の抵抗値、および、第1のサーミスタ1の抵抗値に対する第2のサーミスタ2の抵抗値が設定されている。MPU5は、第1の電圧および第2の電圧の差が第1の所定電圧以下になると、第1の温度検出系と第2の温度検出系との間で短絡故障が生じていると判定する。第1の温度検出系で検出される第1の電圧V1と第2の温度検出系で検出される第2の電圧V2は、異なる値となるように、抵抗3,4の抵抗値の関係、および、サーミスタ1,2の抵抗値の関係を設定しておくので、第1および第2の温度検出系の温度検出箇所の温度が同じ場合でも、第1の電圧V1および第2の電圧V2が同じ値となることはない。従って、第1の電圧および第2の電圧の差が第1の所定電圧以下になった場合にのみ、両温度検出系が短絡していると判断することができる。
また、一実施の形態におけるサーミスタの短絡故障検出装置によれば、第1の温度検出系と第2の温度検出系との間で短絡故障が生じていると判定されると、第1の温度検出系によって検出される第1の温度に基づいて、第2の温度を推定する。これにより、両温度検出系が短絡した場合でも、第1の温度検出系によって検出される正確な第1の温度に基づいて、第2の温度を推定することができる。
また、一実施の形態におけるサーミスタの短絡故障検出装置によれば、サーミスタを3つ設けた場合でも、同様に、温度検出系間の短絡故障を判定することができる。すなわち、第3の抵抗7および第3のサーミスタ6を有し、基準電圧を第3の抵抗7および第3のサーミスタ6で分圧された第3の電圧V3を検出して、第1の温度検出対象箇所および第2の温度検出対象箇所とは異なる第3の温度検出対象箇所の温度を検出する第3の温度検出系をさらに備える。この第3の温度検出系は、第1の温度検出系、第2の温度検出系、および、第3の温度検出系によって、第1の温度検出箇所、第2の温度検出箇所、および、第3の温度検出箇所の温度をそれぞれ検出する状況下において、常に第2の電圧V2が第3の電圧V3より高くなるように、第2の抵抗4の抵抗値に対する第3の抵抗7の抵抗値、および、第2のサーミスタ2の抵抗値に対する第3のサーミスタ6の抵抗値が設定されている。MPU5は、第2の温度検出系によって検出される第2の電圧V2と、第3の温度検出系によって検出される第3の電圧の差が第2の所定電圧以下になると、第2の温度検出系と第3の温度検出系との間で短絡故障が生じていると判定する。また、第1の温度検出系によって検出される第1の電圧V1と、第3の温度検出系によって検出される第3の電圧の差が第3の所定電圧以下になると、第1の温度検出系と第3の温度検出系との間で短絡故障が生じていると判定する。これにより、サーミスタを3つ設けた場合でも、温度検出系で検出される温度が同じになる場合と、温度検出系が短絡している場合とを判別することができる。
一実施の形態におけるサーミスタの短絡故障検出装置によれば、第1の温度検出系と第2の温度検出系との間で短絡故障が生じておらず、かつ、第2の温度検出系と第3の温度検出系との間で短絡故障が生じていると判定されると、第1の温度検出系によって検出される第1の温度および第2の温度検出系によって検出される第2の温度のいずれか一方の温度に基づいて、第3の温度を推定する。これにより、短絡故障が生じた場合でも、第1の温度検出系によって検出される正確な第1の温度、または、第2の温度検出系によって検出される正確な第2の温度に基づいて、第3の温度を推定することができる。
特に、第3の温度を推定する際に、第3の温度検出系の近くに設けられている温度検出系によって検出される温度に基づいて、第3の温度を推定するので、第3の温度をより正確に推定することができる。
本発明は、上述した一実施の形態に限定されることはない。例えば、上述した一実施の形態では、例えば、サーミスタを2つ用いた場合、温度検出系の短絡箇所を検出線L1およびL2の間として説明した。しかし、短絡箇所は、検出線L1およびL2の間に限られず、例えば、入力端子cおよびdの間や、サーミスタ1および2の間でも同じでもよい。
サーミスタを用いて、2箇所の温度を計測する原理を図1を用いて説明したが、温度検出系の基本構成図は、図1の構成に限定されることはない。例えば、図1の構成において、サーミスタ1および抵抗3の位置を入れ替えるとともに、サーミスタ2および抵抗4の位置を入れ替えるようにしてもよい。
図6に示すフローチャートのステップS320およびステップS350では、モジュール15に近い位置に置かれているモジュール14の温度T2に基づいて、温度T3を求めた。しかし、上述したように、サーミスタ2を含む第2の温度検出系より、サーミスタ1を含む第1の温度検出系の方が温度検出精度が良いので、第1の温度検出系で検出される温度T1に基づいて、温度T3を求めても良い。
上述した一実施の形態では、サーミスタを2つ用いる場合、および、3つ用いる場合について説明したが、4つ以上用いる場合でも同様の方法により、温度検出系の短絡故障を判定することができる。
上述した一実施の形態では、サーミスタの短絡検出装置をハイブリッド車に適用した場合について説明したが、電気自動車や燃料電池車に適用することもできるし、車両以外のシステムに適用することもできる。
特許請求の範囲の構成要素と一実施の形態の構成要素との対応関係は次の通りである。すなわち、抵抗3が第1の抵抗を、サーミスタ1が第1のサーミスタを、抵抗4が第2の抵抗を、サーミスタ2が第2のサーミスタを、MPU5が故障判定手段、第2の温度推定手段および第3の温度推定手段を、抵抗7が第3の抵抗を、サーミスタ6が第3のサーミスタをそれぞれ構成する。なお、以上の説明はあくまで一例であり、発明を解釈する上で、上記の実施形態の構成要素と本発明の構成要素との対応関係に何ら限定されるものではない。
1,2,6…サーミスタ
3,4,7…抵抗
5…MPU
8…車両負荷
10…組電池
11〜15…モジュール
20…バッテリコントローラ
30…インジケータ
L1,L2,L3…検出線
3,4,7…抵抗
5…MPU
8…車両負荷
10…組電池
11〜15…モジュール
20…バッテリコントローラ
30…インジケータ
L1,L2,L3…検出線
Claims (8)
- 第1の抵抗および第1のサーミスタを有し、基準電圧を前記第1の抵抗および前記第1のサーミスタで分圧された第1の電圧を検出して、第1の温度検出箇所の温度を検出する第1の温度検出手段と、
第2の抵抗および第2のサーミスタを有し、前記基準電圧を前記第2の抵抗および前記第2のサーミスタで分圧された第2の電圧を検出して、前記第1の温度検出箇所とは異なる第2の温度検出箇所の温度を検出する第2の温度検出手段であって、前記第1の温度検出手段および前記第2の温度検出手段によって、前記第1の温度検出箇所および前記第2の温度検出箇所の温度をそれぞれ検出する状況下において、常に前記第1の電圧が前記第2の電圧より高くなるように、前記第1の抵抗の抵抗値に対する前記第2の抵抗の抵抗値、および、前記第1のサーミスタの抵抗値に対する前記第2のサーミスタの抵抗値が設定されている第2の温度検出手段と、
前記第1の電圧および前記第2の電圧の差が第1の所定電圧以下になると、前記第1の温度検出手段と前記第2の温度検出手段との間で短絡故障が生じていると判定する短絡故障判定手段とを備えることを特徴とするサーミスタの短絡故障検出装置。 - 請求項1に記載のサーミスタの短絡故障検出装置において、
前記第1の抵抗の抵抗値は、前記第2の抵抗の抵抗値より小さく、
前記第1のサーミスタの抵抗値は、前記第2のサーミスタの抵抗値より小さいことを特徴とするサーミスタの短絡故障検出装置。 - 請求項1または請求項2に記載のサーミスタの短絡故障検出装置において、
前記短絡故障判定手段によって、前記第1の温度検出手段と前記第2の温度検出手段との間で短絡故障が生じていると判定されると、前記第1の温度検出手段によって検出される第1の温度に基づいて、前記第2の温度を推定する第2の温度推定手段をさらに備えることを特徴とするサーミスタの短絡故障検出装置。 - 請求項1から請求項3のいずれか一項に記載のサーミスタの短絡故障検出装置において、
第3の抵抗および第3のサーミスタを有し、前記基準電圧を前記第3の抵抗および前記第3のサーミスタで分圧された第3の電圧を検出して、前記第1の温度検出対象箇所および前記第2の温度検出対象箇所とは異なる第3の温度検出対象箇所の温度を検出する第3の温度検出手段であって、前記第1の温度検出手段、前記第2の温度検出手段、および、前記第3の温度検出手段によって、前記第1の温度検出箇所、前記第2の温度検出箇所、および、前記第3の温度検出箇所の温度をそれぞれ検出する状況下において、常に前記第2の電圧が前記第3の電圧より高くなるように、前記第2の抵抗の抵抗値に対する前記第3の抵抗の抵抗値、および、前記第2のサーミスタの抵抗値に対する前記第3のサーミスタの抵抗値が設定されている第3の温度検出手段をさらに備え、
前記短絡故障判定手段は、前記第2の電圧および前記第3の電圧の差が第2の所定電圧以下になると、前記第2の温度検出手段と前記第3の温度検出手段との間で短絡故障が生じていると判定し、前記第1の電圧および前記第3の電圧の差が第3の所定電圧以下になると、前記第1の温度検出手段と前記第3の温度検出手段との間で短絡故障が生じていると判定することを特徴とするサーミスタの短絡故障検出装置。 - 請求項4に記載のサーミスタの短絡故障検出装置において、
前記第1の抵抗の抵抗値は、前記第2の抵抗の抵抗値より小さく、前記第2の抵抗の抵抗値は、前記第3の抵抗の抵抗値より小さく、
前記第1のサーミスタの抵抗値は、前記第2のサーミスタの抵抗値より小さく、前記第2のサーミスタの抵抗値は、前記第3のサーミスタの抵抗値より小さいことを特徴とするサーミスタの短絡故障検出装置。 - 請求項4または請求項5に記載のサーミスタの短絡故障検出装置において、
前記短絡故障判定手段によって、前記第1の温度検出手段と前記第2の温度検出手段との間で短絡故障が生じておらず、かつ、前記第2の温度検出手段と前記第3の温度検出手段との間で短絡故障が生じていると判定されると、前記第1の温度検出手段によって検出される第1の温度および前記第2の温度検出手段によって検出される第2の温度のいずれか一方の温度に基づいて、前記第3の温度を推定する第3の温度推定手段をさらに備えることを特徴とするサーミスタの短絡故障検出装置。 - 請求項6に記載のサーミスタの短絡故障検出装置において、
前記第3の温度推定手段は、前記第1の温度検出手段および前記第2の温度検出手段のうち、前記第3の温度検出手段の近くに設けられている温度検出手段によって検出される温度に基づいて、前記第3の温度を推定することを特徴とするサーミスタの短絡故障検出装置。 - 請求項6に記載のサーミスタの短絡故障検出装置において、
前記第3の温度推定手段は、前記第1の温度検出手段および前記第2の温度検出手段のうち、温度検出精度の良い温度検出手段によって検出される温度に基づいて、前記第3の温度を推定することを特徴とするサーミスタの短絡故障検出装置。
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