JP2014158345A - Voltage monitoring apparatus for battery pack - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複数の二次電池から構成される組電池の電圧を監視する装置に関する。 The present invention relates to an apparatus for monitoring the voltage of an assembled battery composed of a plurality of secondary batteries.
例えば電気自動車においては、走行用モータや車載機器を駆動するための高電圧バッテリが搭載される。この高電圧バッテリは、一般に、リチウムイオン電池などの二次電池を複数個直列に接続した、いわゆる組電池から構成される。このような組電池には、電池の充放電制御を行うために各電池の電圧や温度などを監視する電池監視装置(CMU:Cell Monitoring Unit)が設けられる(特許文献1、2参照)。また、組電池を構成する個々の電池に対して、電圧の高い電池を優先的に放電させることで電池間の電圧のばらつきを是正する放電回路が設けられる(特許文献3参照)。
For example, in an electric vehicle, a high-voltage battery for driving a motor for driving and on-vehicle equipment is mounted. This high voltage battery is generally composed of a so-called assembled battery in which a plurality of secondary batteries such as lithium ion batteries are connected in series. Such an assembled battery is provided with a battery monitoring device (CMU: Cell Monitoring Unit) for monitoring the voltage and temperature of each battery in order to perform charge / discharge control of the battery (see
特許文献1の電池電圧監視装置では、組電池を構成する電池を複数のブロックにグループ化し、各ブロックに対応して各電池の電圧や電流を検出する監視ICを設け、各監視ICは、監視対象の電池で構成されるブロックから動作電源を取得するようにしている。
In the battery voltage monitoring device of
特許文献2の車両用電源装置では、走行用バッテリを複数の電池ブロックに分割して、それぞれの電池ブロックの電圧を検出する複数の電圧検出回路を設け、各電圧検出回路をそれぞれの電池ブロックから供給される電力で動作させるようにしている。
In the vehicle power supply device of
特許文献3の組電池充電装置では、スイッチング素子を有する放電回路(バイパス回路)を組電池の各電池に並列接続し、電圧検出手段が検出した充電時における各電池の電圧のうち、最も低い電圧と他の各電池の電圧との電圧差が所定値を越えた電池について、放電回路を導通させて放電を行うようにしている。 In the assembled battery charging device of Patent Document 3, a discharge circuit (bypass circuit) having a switching element is connected in parallel to each battery of the assembled battery, and the lowest voltage among the voltages of each battery during charging detected by the voltage detection means. And a battery in which the voltage difference between the voltage of each of the other batteries exceeds a predetermined value, the discharge circuit is turned on to discharge the battery.
特許文献1〜3においては、組電池に接続されている電圧検出部により、各電池の電圧が検出される。そして、電圧検出部に電源を供給する電源回路は、監視対象の組電池の両端から電圧を取得している。このとき、組電池の両端電圧は高電圧であることから、電源回路では、低電圧の電源電圧を生成するために、高電圧を降圧しなければならない。このため、高電圧を低電圧に変換するDC−DCコンバータなどの回路が必要となり、電源回路の構成が複雑になる。 In patent documents 1-3, the voltage of each battery is detected by the voltage detection part connected to the assembled battery. And the power supply circuit which supplies a power supply to a voltage detection part has acquired the voltage from the both ends of the assembled battery to be monitored. At this time, since the voltage across the assembled battery is a high voltage, the power supply circuit must step down the high voltage to generate a low power supply voltage. For this reason, a circuit such as a DC-DC converter that converts a high voltage into a low voltage is required, and the configuration of the power supply circuit becomes complicated.
そこで、組電池全体から電圧を取得するのではなく、組電池の一部から、電源回路に必要な電圧を取得することが考えられる。これによると、電源回路の入力電圧が低くなるので、DC−DCコンバータなどの複雑な回路が不要となる。 Therefore, it is conceivable that the voltage required for the power supply circuit is acquired from a part of the assembled battery instead of acquiring the voltage from the entire assembled battery. According to this, since the input voltage of the power supply circuit becomes low, a complicated circuit such as a DC-DC converter becomes unnecessary.
しかしながら、組電池の一部から電圧を取得する場合、電圧取得対象となった電池は、電圧取得対象とならなかった電池と比較して、電源回路や負荷への電力供給による電力消費のために、電池電圧が低下する。すなわち、組電池を構成する電池間で、電圧が不均一になる。 However, when acquiring the voltage from a part of the assembled battery, the battery that is the target of voltage acquisition is used for the power consumption by the power supply to the power supply circuit and the load compared to the battery that is not the target of voltage acquisition. The battery voltage decreases. That is, the voltage becomes nonuniform among the batteries constituting the assembled battery.
本発明の課題は、組電池の一部から電源用の電圧を取得する場合でも、電池間で電圧が不均一とならないようにした組電池の監視装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide an assembled battery monitoring device in which the voltage does not become nonuniform between batteries even when a power supply voltage is acquired from a part of the assembled battery.
本発明に係る組電池の電圧監視装置は、組電池を構成する複数の電池の各電圧を監視する電圧監視部と、組電池から電圧を取得して低電圧の電源電圧を生成し、当該電源電圧を負荷へ供給する電源回路とを備えている。組電池は、複数または単数の電池からなる第1ブロックと、複数または単数の電池からなる第2ブロックとの直列回路から構成される。電源回路は、第2ブロックの両端から電圧を取得する。また、第1ブロックの両端から電圧を取得して、電源回路および負荷で消費される電力に相当する電力を消費する電力消費回路が設けられる。 An assembled battery voltage monitoring device according to the present invention includes a voltage monitoring unit that monitors each voltage of a plurality of batteries constituting the assembled battery, and obtains a voltage from the assembled battery to generate a low-voltage power supply voltage. And a power supply circuit for supplying a voltage to the load. The assembled battery is composed of a series circuit of a first block made up of a plurality or a single battery and a second block made up of a plurality or a single battery. The power supply circuit acquires a voltage from both ends of the second block. In addition, a power consumption circuit that acquires voltage from both ends of the first block and consumes power corresponding to power consumed by the power supply circuit and the load is provided.
このようにすると、電源回路は、組電池の一部である第2ブロックから電圧を取得するので、電源回路の入力電圧は、組電池全体の電圧と比べて低い電圧となる。このため、高電圧を低電圧に変換するDC−DCコンバータなどの回路が不要となり、電源回路の構成が簡略化される。また、電源用の電圧が取得されない第1ブロックについては、電源回路や負荷での消費電力に相当する電力を消費する電力消費回路を設けたので、第1ブロックの電池と第2ブロックの電池により消費されるそれぞれの電力が同等になる。これにより、組電池を構成する電池間で電圧が不均一になるのを抑制することができる。 If it does in this way, since a power supply circuit acquires a voltage from the 2nd block which is a part of assembled battery, the input voltage of a power supply circuit will become a voltage low compared with the voltage of the whole assembled battery. For this reason, a circuit such as a DC-DC converter that converts a high voltage into a low voltage is not required, and the configuration of the power supply circuit is simplified. For the first block from which the power supply voltage is not acquired, a power consumption circuit that consumes power corresponding to the power consumption in the power supply circuit and the load is provided, so the battery of the first block and the battery of the second block Each power consumed is equivalent. Thereby, it can suppress that a voltage becomes nonuniform between the batteries which comprise an assembled battery.
本発明において、電力消費回路は、オン・オフ動作を行うスイッチング素子と、このスイッチング素子に直列接続された電力消費用の抵抗とを含んでいてもよい。この場合、電圧監視部は、電源回路および負荷で消費される電力に応じたデューティを有するPWM(Pulse Width Modulation:パルス幅変調)信号を生成し、このPWM信号によりスイッチング素子を駆動することができる。 In the present invention, the power consumption circuit may include a switching element that performs an on / off operation and a power consumption resistor connected in series to the switching element. In this case, the voltage monitoring unit can generate a PWM (Pulse Width Modulation) signal having a duty corresponding to the power consumed by the power supply circuit and the load, and can drive the switching element by this PWM signal. .
本発明において、電圧監視部は、負荷に流れる電流を検出し、検出した電流に基づいて、電源回路および負荷で消費される電力に応じたPWM信号のデューティを演算する演算制御回路を含んでいてもよい。 In the present invention, the voltage monitoring unit includes a calculation control circuit that detects a current flowing through the load and calculates a duty of the PWM signal according to the power consumed by the power supply circuit and the load based on the detected current. Also good.
本発明において、電圧監視部は、組電池の第1ブロックの両端電圧である第1電圧を検出する第1電圧検出回路と、組電池の第2ブロックの両端電圧である第2電圧を検出する第2電圧検出回路と、第1電圧と第2電圧との比較結果に基づいて、電源回路および負荷で消費される電力に応じたPWM信号のデューティを演算する演算制御回路とを含んでいてもよい。 In the present invention, the voltage monitoring unit detects a first voltage detection circuit that detects a first voltage that is a voltage across the first block of the battery pack, and a second voltage that is a voltage across the second block of the battery pack. A second voltage detection circuit, and a calculation control circuit that calculates the duty of the PWM signal according to the power consumed by the power supply circuit and the load, based on a comparison result between the first voltage and the second voltage. Good.
この場合、電圧監視部は、第1電圧が第2電圧を超えるか否かを判定し、 第1電圧が第2電圧を超える場合は、演算制御回路で演算されたデューティを有するPWM信号により、スイッチング素子を駆動し、第1電圧が第2電圧を超えない場合は、スイッチング素子を駆動しないようにしてもよい。 In this case, the voltage monitoring unit determines whether or not the first voltage exceeds the second voltage. When the first voltage exceeds the second voltage, the PWM signal having the duty calculated by the calculation control circuit When the switching element is driven and the first voltage does not exceed the second voltage, the switching element may not be driven.
本発明によれば、組電池の一部から電源用の電圧を取得する場合でも、電池間で電池電圧が不均一とならないようにすることができる。 According to the present invention, even when the power supply voltage is obtained from a part of the assembled battery, it is possible to prevent the battery voltage from becoming uneven among the batteries.
本発明の実施形態につき、図面を参照しながら説明する。以下では、本発明を電気自動車に搭載される組電池に適用した場合を例に挙げる。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Below, the case where this invention is applied to the assembled battery mounted in an electric vehicle is mentioned as an example.
まず、図1を参照して、第1実施形態の構成について説明する。図1において、直列に接続された複数の電池B1〜B12によって、組電池2が構成されている。組電池2は、電気自動車のモータや車載機器を駆動するための高電圧バッテリである。組電池2を構成する各電池B1〜B12は、リチウムイオン電池や鉛蓄電池のような二次電池からなり、図示しない充電装置によって充電される。電池B1〜B6は第1ブロック21を構成し、電池B7〜B12は第2ブロック22を構成している。したがって、組電池2は、第1ブロック21と第2ブロック22との直列回路から構成されている。
First, the configuration of the first embodiment will be described with reference to FIG. In FIG. 1, the assembled
電池監視装置(CMU:Cell Monitoring Unit)1は、車両に搭載され、組電池2の電圧や温度などを監視する装置である。電池監視装置1には、バランサ回路11、電圧監視部12、低電圧電源回路14、温度計測回路15、および電力消費回路16が備わっている。これらの各要素は、1枚の回路基板に実装されている。電池監視装置1は、本発明に係る組電池の電圧監視装置を構成している。
A battery monitoring device (CMU: Cell Monitoring Unit) 1 is a device that is mounted on a vehicle and monitors the voltage and temperature of the assembled
電圧監視部12は、マイクロコンピュータからなり、組電池2を構成する複数の電池B1〜B12の各電圧を監視する。このため、各電池の正極および負極が、後述するバランサ回路11を介して、電圧監視部12に接続されている。また、電圧監視部12は、組電池2全体の総電圧も監視する。このため、電池B1の正極が、バランサ回路11およびラインL1、L3を介して、電圧監視部12に接続されるとともに、電池B12の負極が、バランサ回路11およびラインL4、L5を介して、電圧監視部12に接続されている。電圧監視部12には、CPUから構成される演算制御回路13が備わっている。電圧監視部12は、図示しない上位装置との間で通信を行う。
The
バランサ回路11は、組電池2を構成する各電池B1〜B12の放電容量のばらつきに起因する、電池間の電圧不均一を是正するための回路である。図2に示すように、バランサ回路11は、各電池B1、B2、B3…に対応して設けられた、複数の放電回路11a、11b、11c…から構成される。各放電回路の構成は同一であるので、以下では放電回路11aについて説明する。
The
放電回路11aは、スイッチング素子Q2、および抵抗R3〜R5から構成される公知の回路である。スイッチング素子Q2は、例えばFET(電界効果トランジスタ)からなる。スイッチング素子Q2のドレインには、放電用の抵抗R3の一端が接続されており、抵抗R3の他端は、電池B1の正極に接続されている。スイッチング素子Q2のソースは、電池B1の負極に接続されている。これにより、電池B1の正極から、抵抗R3およびスイッチング素子Q2を経由して、電池B1の負極へ至る放電経路が形成される。スイッチング素子Q2のゲートには、電圧監視部12から抵抗R4、R5を介して、パルス信号からなる制御信号が与えられる。スイッチング素子Q2は、この制御信号に応じて、オン・オフ動作を行う。放電回路11aによる電圧均一化の詳細については、後述する。
The
図1に戻り、低電圧電源回路14は、組電池2の一部から電圧を取得して低電圧を出力する回路である。低電圧電源回路14の一方の入力端子(+端子)は、ラインL2およびバランサ回路11を介して、第2ブロック22の電池B7の正極に接続されている。また、低電圧電源回路14の他方の入力端子(−端子)は、ラインL4およびバランサ回路11を介して、第2ブロック22の電池B12の負極に接続されている。これにより、低電圧電源回路14は、図5に太線で示すようなルートで、組電池2の第2ブロック22の両端から電圧を取得する。低電圧電源回路14は、第2ブロック22から取得した電圧に基づいて低電圧の電源電圧(例えば5〔V〕)を生成し、この電源電圧を負荷である温度計測回路15へ供給する。
Returning to FIG. 1, the low voltage
図3は、低電圧電源回路14の一例を示している。低電圧電源回路14は、スイッチング素子Q3、抵抗R6〜R9、および定電圧素子Zから構成される公知の回路である。スイッチング素子Q3はバイポーラ型のトランジスタからなり、定電圧素子Zはツェナーダイオードと同等の機能を持ったシャント・リファレンスICからなる。定電圧素子Zの出力電圧と、抵抗R8および抵抗R9とによって決まる低電圧Vcが、低電圧電源回路14から出力され、温度計測回路15へ電源電圧として供給される。
FIG. 3 shows an example of the low-voltage
温度計測回路15は、組電池2の温度を計測する回路である。温度計測回路15には、図4に示すように、温度検出用のサーミスタThと、電流検出用のシャント抵抗Rsとが備わっている。サーミスタThは、温度が高くなると抵抗値が減少し、温度が低くなると抵抗値が増加する特性を有している。サーミスタThと抵抗Rsは、低電圧電源回路14から供給される電源間に、直列に接続されている。そして、サーミスタThとシャント抵抗Rsの接続点の電圧Vsは、図1に示すように、電圧監視部12に与えられる。
The
電力消費回路16は、本発明の特徴をなす回路であって、スイッチング素子Q1、抵抗R1、および抵抗R2から構成される。スイッチング素子Q1は、例えばFET(電界効果トランジスタ)からなる。スイッチング素子Q1のドレインには、電力消費用の抵抗R1の一端が接続されており、抵抗R1の他端は、ラインL1およびバランサ回路11を介して、組電池2の第1ブロック21における電池B1の正極に接続されている。スイッチング素子Q1のソースは、ラインL2およびバランサ回路11を介して、組電池2の第1ブロック21における電池B6の負極に接続されている。これにより、電力消費回路16は、図6に太線で示すようなルートで、組電池2の第1ブロック21の両端から電圧を取得する。スイッチング素子Q1のゲートには、電圧監視部12から抵抗R2を介してPWM(Pulse Width Modulation:パルス幅変調)信号が与えられる。スイッチング素子Q1は、このPWM信号によりオン・オフ動作を行う。
The
次に、第1実施形態の動作について説明する。電池監視装置1において、電圧監視部12は、電池B1〜B12の各電圧を検出し、その検出結果に基づいて、バランサ回路11を制御する。詳しくは、電圧監視部12は、電圧の高い電池に対して、その電池に対応する放電回路11a、11b、11c…(図2参照)のスイッチング素子Q2をオンにし、当該放電回路を動作させることで、電池の放電を優先させる。また、電圧監視部12は、電圧の低い電池に対して、その電池に対応する放電回路11a、11b、11c…のスイッチング素子Q2をオフにし、当該放電回路を非動作状態とすることで、電池の充電を優先させる。これによって、電圧の高い電池は放電により電圧が下がり、電圧の低い電池は充電により電圧が上がるので、各電池の電圧が均等化される。
Next, the operation of the first embodiment will be described. In the
低電圧電源回路14が組電池2の全体から電圧を取得する場合は、組電池2を構成する電池B1〜B12間の電圧不均一の程度が小さく、上記のようなバランサ回路11による電圧均等化の処理を行えば足りる。しかしながら、本実施形態のように、低電圧電源回路14が組電池2の一部である第2ブロック22から電圧を取得する場合は、第1ブロック21について何も対策を講じなければ、第2ブロック22の電池B7〜B12が、第1ブロック21の電池B1〜B6よりも早く放電する。その結果、第1ブロック21と第2ブロック22との間の電圧不均一の程度が著しく拡大する。この場合は、もはやバランサ回路11では対応できない。そこで、本発明では、バランサ回路11による電池電圧の均等化とは別に、電力消費回路16による電池電圧の均等化を行う。以下、この詳細について説明する。
When the low-voltage
電力消費回路16では、電圧監視部12から与えられるPWM信号によりスイッチング素子Q1がオンしている間、第1ブロック21から取得した電圧に基づいて、抵抗R1およびスイッチング素子Q1を通って電流が流れる。この電流により、抵抗R1とスイッチング素子Q1において、電力が消費される。この消費電力は、スイッチング素子Q1のオン時間、すなわちPWM信号のデューティに応じて決まる。そこで、抵抗R1とスイッチング素子Q1で消費される電力が、低電圧電源回路14および温度計測回路15で消費される電力に相当する電力となるように、PWM信号のデューティが決定される。
In the
詳しくは、電圧監視部12は、温度計測回路15のシャント抵抗Rs(図4)で検出された電圧Vsを、一定周期毎に取得する。電圧監視部12の演算制御回路13は、取得された電圧Vsに基づいて、温度計測回路15に流れる電流Isを演算し、さらに、この電流Isによって低電圧電源回路14と温度計測回路15で消費される消費電力Pを演算する。そして、演算制御回路13は、電力消費回路16のスイッチング素子Q1のオン時に流れる電流によって抵抗R1とスイッチング素子Q1で消費される電力が、上記の消費電力Pと等しくなるように、PWM信号のデューティを演算する。
Specifically, the
このようにしてデューティが決定されると、電圧監視部12は、当該デューティを有するPWM信号を生成して、電力消費回路16のスイッチング素子Q1のゲートへ出力する。スイッチング素子Q1は、このPWM信号のデューティに応じた時間だけオンとなり、このオン期間に抵抗R1とスイッチング素子Q1を通って電流が流れる。その結果、電力消費回路16において、低電圧電源回路14および温度計測回路15で消費される電力に相当する電力が消費される。
When the duty is determined in this way, the
なお、電圧監視部12の演算制御回路13は、温度計測回路15から取得した電圧Vsに基づいて、組電池2の温度も算出する。算出された温度は、電圧監視部12から上位装置(図示省略)へ送られる。上位装置は、温度の値が異常の場合に、充電装置(図示省略)を制御して、組電池2への充電を停止するなどの処理を行う。
The
上述した第1実施形態によれば、低電圧電源回路14は、組電池2の一部である第2ブロック22から電圧を取得するので、低電圧電源回路14の入力電圧は、組電池2全体の電圧と比べて低い電圧となる。このため、高電圧を低電圧に変換するDC−DCコンバータなどの回路が不要となり、低電圧電源回路14の構成が簡略化される。また、電源用の電圧が取得されない第1ブロック21については、低電圧電源回路14や温度計測回路15での消費電力に相当する電力を消費する電力消費回路16を設けたので、第1ブロック21の電池B1〜B6と、第2ブロック22の電池B7〜B12により消費されるそれぞれの電力が同等になる。これにより、組電池2を構成する電池間で電圧が不均一になるのを抑制することができる。
According to the first embodiment described above, the low voltage
次に、本発明の第2実施形態について説明する。まず、第2実施形態の構成を、図7を参照して説明する。図7において、図1と同一の部分または対応する部分には、図1と同じ符号を付してある。 Next, a second embodiment of the present invention will be described. First, the configuration of the second embodiment will be described with reference to FIG. 7, the same reference numerals as those in FIG. 1 are given to the same or corresponding parts as those in FIG.
第2実施形態では、電圧監視部12に、第1電圧検出回路17、第2電圧検出回路18、および演算制御回路19が備わっている。第1電圧検出回路17は、組電池2の第1ブロック21の両端の電圧である第1電圧を検出する。第2電圧検出回路18は、組電池2の第2ブロック22の両端の電圧である第2電圧を検出する。演算制御回路19は、第1電圧と第2電圧との比較結果に基づいて、低電圧電源回路14および温度計測回路15で消費される電力に応じたPWM信号のデューティを演算する(詳細は後述)。その他の構成については、図1の第1実施形態と同じである。
In the second embodiment, the
次に、第2実施形態の動作について説明する。バランサ回路11の動作に関しては、第1実施形態と同じであるので説明を省略する。以下では、電力消費回路16による電圧の均一化に関して、図8のフローチャートに基づき説明する。図8の各ステップは、電圧監視部12によって一定周期毎に実行される。
Next, the operation of the second embodiment will be described. Since the operation of the
ステップS1では、第1電圧検出回路17により第1ブロック21の電圧(第1電圧V1)を検出するとともに、第2電圧検出回路18により第2ブロック22の電圧(第2電圧V2)を検出する。
In step S1, the first
次に、ステップS2において、ステップS1で検出した第1電圧V1と第2電圧V2とを比較する。そして、続くステップS3において、第1電圧V1が第2電圧V2を超えているか否かを判定する。判定の結果、第1電圧V1が第2電圧V2を超えていれば(ステップS3;YES)、ステップS4へ進む。 Next, in step S2, the first voltage V1 detected in step S1 is compared with the second voltage V2. In step S3, it is determined whether or not the first voltage V1 exceeds the second voltage V2. As a result of the determination, if the first voltage V1 exceeds the second voltage V2 (step S3; YES), the process proceeds to step S4.
ステップS4では、演算制御回路19が、第1電圧V1と第2電圧V2との比較結果に基づいて、PWM信号のデューティを算出する。詳しくは、演算制御回路19は、第1電圧V1と第2電圧V2との差ΔV=V1−V2を演算する。そして、この電圧差ΔVに基づいて、低電圧電源回路14および温度計測回路15で消費される電力に相当する電力が電力消費回路16で消費されるのに必要な、PWM信号のデューティを算出する。電圧差ΔVが大きいほど、電力消費回路16で大きな電力を消費することが要求される。
In step S4, the
ステップS5では、ステップS4で算出されたデューティを有するPWM信号が電圧監視部12で生成され、このPWM信号によって電力消費回路16のスイッチング素子Q1を駆動する。
In step S5, a PWM signal having the duty calculated in step S4 is generated by the
一方、ステップS3での判定の結果、第1電圧V1が第2電圧V2を超えていなければ(ステップS3;NO)、ステップS4〜S5を実行することなく、処理を終了する。この場合、第1電圧V1と第2電圧V2とが等しければ、第1ブロック21と第2ブロック22との間で、電圧が均等化されているので、電力消費回路16を駆動する必要がない。また、第1電圧V1が第2電圧V2より小さければ、低電圧電源回路14や温度計測回路15での電力消費により、第2ブロック22の第2電圧V2は減少を続けて、やがて第1ブロック21の第1電圧V1と等しくなるので、電力消費回路16を駆動する必要がない。したがって、いずれの場合も、電力消費回路16のスイッチング素子Q1は駆動されない。
On the other hand, if the result of determination in step S3 is that the first voltage V1 does not exceed the second voltage V2 (step S3; NO), the process ends without executing steps S4 to S5. In this case, if the first voltage V1 and the second voltage V2 are equal, the voltage is equalized between the
上述した第2実施形態によれば、第1実施形態と同様に、低電圧電源回路14は、組電池2の一部である第2ブロック22から電圧を取得するので、低電圧電源回路14の入力電圧は、組電池2全体の電圧と比べて低い電圧となる。このため、高電圧を低電圧に変換するDC−DCコンバータなどの回路が不要となり、低電圧電源回路14の構成が簡略化される。また、電源用の電圧が取得されない第1ブロック21については、低電圧電源回路14や温度計測回路15での消費電力に相当する電力を消費する電力消費回路16を設けたので、第1ブロック21の電池B1〜B6と、第2ブロック22の電池B7〜B12により消費されるそれぞれの電力が同等になる。これにより、組電池2を構成する電池間で電圧が不均一になるのを抑制することができる。
According to the second embodiment described above, similarly to the first embodiment, the low-voltage
本発明では、以上述べた以外にも種々の実施形態を採用することができる。例えば、前記の各実施形態では、組電池2の第1ブロック21の電池数と、第2ブロック22の電池数とを同じ(共に6個)としたが、各ブロック21、22の電池の数は異なっていてもよい。また、各ブロック21、22の電池の数は複数に限らず、単数(1個)であってもよい。
In the present invention, various embodiments other than those described above can be adopted. For example, in each of the embodiments described above, the number of batteries in the
また、前記の各実施形態では、電力消費回路16のスイッチング素子Q1の駆動信号としてPWM信号を用いたが、スイッチング素子Q1のオン・オフを制御する信号であれば、PWM信号以外の駆動信号を用いてもよい。さらに、前記の各実施形態では、スイッチング素子Q1としてFETを用いたが、FETの代わりにトランジスタやリレーなどを用いてもよい。
In each of the embodiments described above, the PWM signal is used as the drive signal for the switching element Q1 of the
また、前記の各実施形態では、低電圧電源回路14の負荷として、温度計測回路15を例に挙げたが、低電圧電源回路14の負荷は、温度計測回路以外の負荷(例えば通信用IC)であってもよい。
In each of the above-described embodiments, the
また、前記の第2実施形態では、演算制御回路19が、第1電圧と第2電圧との差に基づいてPWM信号のデューティを算出したが、第1電圧と第2電圧との比に基づいてPWM信号のデューティを算出してもよい。
In the second embodiment, the
さらに、前記の各実施形態では、本発明を電気自動車に搭載される組電池に適用した例を挙げたが、本発明は、電気自動車以外の用途に用いられる組電池にも適用することができる。 Further, in each of the embodiments described above, an example in which the present invention is applied to an assembled battery mounted on an electric vehicle has been described. However, the present invention can also be applied to an assembled battery used for purposes other than an electric vehicle. .
1 電池監視装置
2 組電池
12 電圧監視部
13 演算制御回路
14 低電圧電源回路
15 温度計測回路
16 電力消費回路
17 第1電圧検出回路
18 第2電圧検出回路
19 演算制御回路
21 第1ブロック
22 第2ブロック
B1〜B12 電池
R1 抵抗
Q1 スイッチング素子
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記組電池から電圧を取得して低電圧の電源電圧を生成し、当該電源電圧を負荷へ供給する電源回路と、を備えた組電池の電圧監視装置において、
前記組電池は、複数または単数の電池からなる第1ブロックと、複数または単数の電池からなる第2ブロックとの直列回路から構成され、
前記電源回路は、前記第2ブロックの両端から電圧を取得し、
前記第1ブロックの両端から電圧を取得して、前記電源回路および前記負荷で消費される電力に相当する電力を消費する電力消費回路を設けたことを特徴とする組電池の電圧監視装置。 A voltage monitoring unit for monitoring each voltage of a plurality of batteries constituting the assembled battery;
In the voltage monitoring device for the assembled battery, comprising a power supply circuit that obtains a voltage from the assembled battery and generates a low-voltage power supply voltage and supplies the power supply voltage to a load.
The assembled battery is composed of a series circuit of a first block composed of a plurality or a single battery and a second block composed of a plurality or a single battery,
The power supply circuit obtains a voltage from both ends of the second block;
An assembled battery voltage monitoring device comprising a power consumption circuit that obtains a voltage from both ends of the first block and consumes power corresponding to power consumed by the power supply circuit and the load.
前記電力消費回路は、オン・オフ動作を行うスイッチング素子と、このスイッチング素子に直列接続された電力消費用の抵抗とを含み、
前記電圧監視部は、前記電源回路および前記負荷で消費される電力に応じたデューティを有するPWM信号を生成し、当該PWM信号により前記スイッチング素子を駆動することを特徴とする組電池の電圧監視装置。 In the assembled battery voltage monitoring device according to claim 1,
The power consumption circuit includes a switching element that performs an on / off operation, and a resistor for power consumption connected in series to the switching element,
The voltage monitoring unit generates a PWM signal having a duty corresponding to the power consumed by the power supply circuit and the load, and drives the switching element by the PWM signal. .
前記電圧監視部は、
前記負荷に流れる電流を検出し、検出した電流に基づいて、前記電源回路および前記負荷で消費される電力に応じた前記PWM信号のデューティを演算する演算制御回路を含むことを特徴とする組電池の電圧監視装置。 In the assembled battery voltage monitoring device according to claim 2,
The voltage monitoring unit
An assembled battery comprising: an arithmetic control circuit that detects a current flowing through the load and calculates a duty of the PWM signal according to the power consumed by the power supply circuit and the load based on the detected current Voltage monitoring device.
前記電圧監視部は、
前記第1ブロックの両端の電圧である第1電圧を検出する第1電圧検出回路と、
前記第2ブロックの両端の電圧である第2電圧を検出する第2電圧検出回路と、
前記第1電圧と前記第2電圧との比較結果に基づいて、前記電源回路および前記負荷で消費される電力に応じた前記PWM信号のデューティを演算する演算制御回路と、
を含むことを特徴とする組電池の電圧監視装置。 In the assembled battery voltage monitoring device according to claim 2,
The voltage monitoring unit
A first voltage detection circuit that detects a first voltage that is a voltage across the first block;
A second voltage detection circuit for detecting a second voltage that is a voltage across the second block;
An arithmetic control circuit for calculating a duty of the PWM signal according to the power consumed by the power supply circuit and the load, based on a comparison result between the first voltage and the second voltage;
An assembled battery voltage monitoring apparatus comprising:
前記電圧監視部は、
前記第1電圧が前記第2電圧を超えるか否かを判定し、
前記第1電圧が前記第2電圧を超える場合は、前記演算制御回路で演算されたデューティを有するPWM信号により、前記スイッチング素子を駆動し、
前記第1電圧が前記第2電圧を超えない場合は、前記スイッチング素子を駆動しないことを特徴とする組電池の電圧監視装置。 In the assembled battery voltage monitoring device according to claim 4,
The voltage monitoring unit
Determining whether the first voltage exceeds the second voltage;
When the first voltage exceeds the second voltage, the switching element is driven by a PWM signal having a duty calculated by the calculation control circuit,
When the first voltage does not exceed the second voltage, the switching element is not driven.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2013027273A JP2014158345A (en) | 2013-02-15 | 2013-02-15 | Voltage monitoring apparatus for battery pack |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105445523A (en) * | 2014-09-26 | 2016-03-30 | 华润矽威科技(上海)有限公司 | Battery voltage sampling circuit, battery voltage sampling method, and battery pack voltage detection system |
CN105629029A (en) * | 2014-11-27 | 2016-06-01 | 华润矽威科技(上海)有限公司 | Battery pack voltage detection system and detection method |
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2013
- 2013-02-15 JP JP2013027273A patent/JP2014158345A/en active Pending
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