JP2015141062A - Battery pack measurement device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、直列接続された複数個の電池において、各起電力の電位差が、周波数に対して、均一となるようにバランスさせる技術に関するものである。 The present invention relates to a technique for balancing the potential difference of each electromotive force with respect to frequency in a plurality of batteries connected in series.
複数個の二次電池を直列接続して構成された組電池装置において、過充電や各二次電池の異常な状態を回避するために、各二次電池の電圧を常時監視している。 In an assembled battery device configured by connecting a plurality of secondary batteries in series, the voltage of each secondary battery is constantly monitored in order to avoid overcharging and an abnormal state of each secondary battery.
しかしながら、各二次電池の電圧を監視する経路の周波数特性が異なると、組電池装置として精度の高い検出ができなくなる。 However, if the frequency characteristics of the path for monitoring the voltage of each secondary battery are different, highly accurate detection as an assembled battery device cannot be performed.
以下、従来の組電池測定装置について説明する。 Hereinafter, a conventional assembled battery measuring device will be described.
図4に、組電池測定装置の一例(特許文献1参照)を示す。複数個の二次電池BTが直列に接続された組電池において、各電池の端子の電圧が電圧検出回路20に与えられる。なお、二次電池(BT)は、電圧検出回路20の各抵抗の値に対して、十分に低い値の内部抵抗を有している。
FIG. 4 shows an example of an assembled battery measurement device (see Patent Document 1). In the assembled battery in which a plurality of secondary batteries BT are connected in series, the voltage of each battery terminal is applied to the
1つの二次電池(BT)914は、二次電池電圧Veを起電力とし、その正極を電圧検出回路20内のセルバランス抵抗(Rc)915、負極をセルバランス抵抗(Rc)919に接続し、セルバランススイッチ(SW1)971をオンすることにより蓄えているエネルギーを放電することで、二次電池(BT)914の二次電池電圧Veを低下させることができる。このとき、セルバランス抵抗(Rc)915とセルバランス抵抗(Rc)919との電位差をセルバランス電圧Vcとする。また、セルバランス抵抗(Rc)915からセルバランススイッチ(SW1)971を経由してセルバランス抵抗(Rc)919へ流れる電流をセルバランス電流(Ic)920とする。
One secondary battery (BT) 914 uses the secondary battery voltage Ve as an electromotive force, and has a positive electrode connected to the cell balance resistor (Rc) 915 in the
更に、セルバランス抵抗(Rc)915とセルバランススイッチ(SW1)971との接続点に電圧検出抵抗(Rs)916を接続し、セルバランス抵抗(Rc)919とセルバランススイッチ(SW1)971との接続点に電圧検出抵抗(Rs)918を接続し、その電圧検出抵抗(Rs)916の他端と電圧検出抵抗(Rs)918の他端との間に電圧検出容量(Cs)917が接続されてローパスフィルタが形成されている。このローパスフィルタにより安定化された検出電圧VrをADC912で測定し、信号処理制御回路913で分析することで、二次電池(BT)914の二次電池電圧Veを測定している。なお、電圧検出抵抗(Rs)916から電圧検出容量(Cs)917を経由して電圧検出抵抗(Rs)918へ流れる直流電流は0である。
Further, a voltage detection resistor (Rs) 916 is connected to a connection point between the cell balance resistor (Rc) 915 and the cell balance switch (SW1) 971, and the cell balance resistor (Rc) 919 and the cell balance switch (SW1) 971 are connected. A voltage detection resistor (Rs) 918 is connected to the connection point, and a voltage detection capacitor (Cs) 917 is connected between the other end of the voltage detection resistor (Rs) 916 and the other end of the voltage detection resistor (Rs) 918. Thus, a low-pass filter is formed. The secondary battery voltage Ve of the secondary battery (BT) 914 is measured by measuring the detection voltage Vr stabilized by the low-pass filter with the
これらを全ての二次電池BTに設置することにより、全ての二次電池BTの二次電池電圧Veを測定し、全ての二次電池電圧Veがほぼ同一となるよう、いずれかのセルバランススイッチSWをオン・オフ制御することで、二次電池電圧Veの均一化を図ることができる。なお、組電池監視装置910において、911はMUX、920はMUX制御信号(Mx)、921は入出力信号、951〜95nは電圧検出端子(Ts1〜Tsn)、961〜96nはセルバランス端子(Tc1〜Tcn)、971〜97nはセルバランススイッチ(SW1〜SWn)、980はスイッチ制御信号(Sc)、981〜98nはセルバランススイッチ制御信号(Sc1〜Scn)である。
By installing these in all the secondary batteries BT, the secondary battery voltage Ve of all the secondary batteries BT is measured, and any of the cell balance switches is set so that all the secondary battery voltages Ve are substantially the same. By turning on / off the SW, the secondary battery voltage Ve can be made uniform. In the assembled
ここで、二次電池(BT)914は、電気ノイズを発生することがあり、そのノイズが、電圧検出回路20に入ることがある。
Here, the secondary battery (BT) 914 may generate electrical noise, and the noise may enter the
図5に図4の電圧検出回路20のシミュレーション回路の一例を、図6にシミュレーション結果の一例をそれぞれ示す。
FIG. 5 shows an example of the simulation circuit of the
抵抗411〜4117は、図4のセルバランス抵抗(Rc)と電圧検出抵抗(Rs)とを直列接続した抵抗を示す。抵抗411〜4117の値は、いずれも4.7kΩである。また、電圧検出容量420は、抵抗411〜4117の各端子間に接続され、各々2.2μFである。
二次電池(BT)914を16個縦続接続して、端子1から交流信号を与え、各電圧検出端子間の信号電圧VC01〜VC16の周波数特性をプロットしている。
16 secondary batteries (BT) 914 are connected in cascade, an AC signal is applied from
図6によれば、周波数が高くなるとともに、各電圧検出端子間の信号電圧VC01〜VC16は、異なる周波数特性を示すようになる。 According to FIG. 6, the frequency increases, and the signal voltages VC01 to VC16 between the voltage detection terminals exhibit different frequency characteristics.
このように、従来の組電池測定装置では、電圧検出回路20を構成する電圧検出抵抗は、全て同一の抵抗値であり、また、電圧検出容量は、全て同一の容量値で構成されている。
Thus, in the conventional assembled battery measurement device, the voltage detection resistors constituting the
このため、ローパスフィルタを形成する電圧検出抵抗(Rs)916を同一の抵抗値で構成した場合、電圧検出端子(Ts1〜Tsn)951〜95nの周波数特性が不均一になり、各二次電池BTの二次電池電圧Veの検出精度が不均一になる、という課題があった。 For this reason, when the voltage detection resistor (Rs) 916 forming the low-pass filter is configured with the same resistance value, the frequency characteristics of the voltage detection terminals (Ts1 to Tsn) 951 to 95n become uneven, and each secondary battery BT. There is a problem that the detection accuracy of the secondary battery voltage Ve becomes non-uniform.
これらの課題を解決するために、本発明による組電池測定装置は、直列に接続された第1の電池、第2の電池及び第3の電池の電池電圧を監視する組電池測定装置であって、一端を前記第1の電池の一端に接続した第1の抵抗と、一端を前記第2の電池の一端に接続した第2の抵抗と、一端を前記第3の電池の一端に接続した第3の抵抗と、一端を前記第3の電池の他端に接続した第4の抵抗と、前記第1の抵抗の他端と前記第2の抵抗の他端との間に接続された第1の容量と、前記第2の抵抗の前記他端と前記第3の抵抗の他端との間に接続された第2の容量と、前記第3の抵抗の前記他端と前記第4の抵抗の他端との間に接続された第3の容量とを備え、前記第2の抵抗及び前記第3の抵抗の値に対して前記第1の抵抗の値を小さい値とし、かつ、前記第2の抵抗及び前記第3の抵抗の値に対して前記第4の抵抗の値を小さい値とした構成を有している。 In order to solve these problems, an assembled battery measurement device according to the present invention is an assembled battery measurement device that monitors battery voltages of a first battery, a second battery, and a third battery connected in series. A first resistor having one end connected to one end of the first battery, a second resistor having one end connected to one end of the second battery, and a first resistor having one end connected to one end of the third battery. 3, a fourth resistor having one end connected to the other end of the third battery, and a first resistor connected between the other end of the first resistor and the other end of the second resistor. A second capacitor connected between the other end of the second resistor and the other end of the third resistor, the other end of the third resistor, and the fourth resistor A third capacitor connected between the other end of the first resistor and a value of the first resistor smaller than a value of the second resistor and the third resistor. And has a configuration in which the smaller value the fourth value of the resistance against the second resistor and the third value of resistance.
本発明によれば、各電池の電圧を監視する経路の周波数特性を等しくして、組電池装置として精度の高い検出を実現することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the frequency characteristic of the path | route which monitors the voltage of each battery is made equal, and a highly accurate detection as an assembled battery apparatus is realizable.
以下、本発明の実施形態を図1〜図3に基づき説明する。なお、実施形態では、背景技術で前述した同一構成要素には同一符号を付し、その説明を省略するものとする。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. In the embodiment, the same components as those described in the background art are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
図1の組電池測定装置では、複数個の二次電池BTが直列に接続され、各電池の端子の電圧が電圧検出回路2に与えられる。なお、二次電池(BT)は、電圧検出回路2の各抵抗の値に対して、十分に低い値の内部抵抗を有している。
In the assembled battery measurement device of FIG. 1, a plurality of secondary batteries BT are connected in series, and the voltage of each battery terminal is applied to the
図1において、端子1には二次電池4、二次電池5、二次電池6及び二次電池7を従属接続している。端子1には、二次電池4〜7を充電する充電電流が供給される。
In FIG. 1, a
ここで、抵抗10の一端を二次電池4のプラス側に接続し、抵抗12の一端を二次電池5のプラス側に接続し、抵抗14の一端を二次電池6のプラス側に接続し、抵抗16の一端を二次電池7のプラス側に接続し、抵抗18の一端を二次電池7のマイナス側に接続している。抵抗10の他端と抵抗11の一端とを接続し、抵抗12の他端と抵抗13の一端とを接続し、抵抗14の他端と抵抗15の一端とを接続し、抵抗16の他端と抵抗17の一端とを接続し、抵抗18の他端と抵抗19の一端とを接続している。抵抗11の他端と抵抗13の他端との間に容量21を接続し、抵抗13の他端と抵抗15の他端との間に容量22を接続し、抵抗15の他端と抵抗17の他端との間に容量23を接続し、抵抗17の他端と抵抗19の他端との間に容量24を接続している。組電池監視装置3において、51〜55は電圧検出端子、61〜65はセルバランス端子、71〜74はセルバランススイッチ、81〜84はセルバランススイッチ制御信号である。
Here, one end of the
なお、図1は、二次電池の個数が4個の場合について説明した図であり、仮に、二次電池の個数がn個(nは整数)の場合には、二次電池の各端子には、(n+1)個のセルバランス抵抗と(n+1)個の電圧検出抵抗及びn個の電圧検出容量が接続される。 FIG. 1 is a diagram illustrating the case where the number of secondary batteries is four. If the number of secondary batteries is n (n is an integer), each terminal of the secondary battery is connected. Are connected to (n + 1) cell balance resistors, (n + 1) voltage detection resistors and n voltage detection capacitors.
二次電池4は、二次電池電圧Veを起電力とし、その正極を電圧検出回路2内のセルバランス抵抗10、負極をセルバランス抵抗12に接続し、セルバランススイッチ71をオンすることにより蓄えているエネルギーを放電することで、二次電池4の二次電池電圧Veを低下させることができる。このとき、セルバランス抵抗10とセルバランス抵抗12との電位差をセルバランス電圧Vcとする。
The
また、セルバランス抵抗10からセルバランススイッチ71を経由してセルバランス抵抗12へ流れる電流をセルバランス電流とする。
Further, a current flowing from the
更に、セルバランス抵抗10とセルバランススイッチ71の一端との接続点に電圧検出抵抗11を接続し、セルバランス抵抗12とセルバランススイッチ71の他端との接続点に電圧検出抵抗13を接続している。また、電圧検出抵抗11の他端と電圧検出抵抗13の他端との間に電圧検出容量21が接続されてローパスフィルタが形成されている。このローパスフィルタにより安定化された検出電圧Vrを組電池監視装置3のADC912で測定し、信号処理制御回路913で分析することで、二次電池4の二次電池電圧Veを測定している。
Further, the voltage detection resistor 11 is connected to the connection point between the
なお、二次電池5〜7についても、二次電池4の二次電池電圧Veを測定するのと同様の動作を行う。
For the
ここで、二次電池4〜7の電気ノイズを考慮して、そのノイズが電圧検出回路2に入った影響を考慮する。
Here, the electric noise of the
セルバランス抵抗10と電圧検出抵抗11との合成抵抗値をR0とし、セルバランス抵抗18と電圧検出抵抗19との合成抵抗値をR0とする。また、セルバランス抵抗12と電圧検出抵抗13との合成抵抗値をRとし、セルバランス抵抗14と電圧検出抵抗15との合成抵抗値をRとし、セルバランス抵抗16と電圧検出抵抗17との合成抵抗値をRとする。
The combined resistance value of the
ここで、R0をRよりも十分に小さい値とすることで、各二次電池電圧の周波数特性を合わせることができる。たとえば、R0を47Ωとし、Rを4.7kΩとする。各電圧検出容量の値を47μFとする。 Here, by setting R0 to a value sufficiently smaller than R, the frequency characteristics of each secondary battery voltage can be matched. For example, R0 is 47Ω and R is 4.7 kΩ. The value of each voltage detection capacitor is 47 μF.
図2に図1の電圧検出回路2のシミュレーション回路の一例を、図3にシミュレーション結果の一例をそれぞれ示す。
FIG. 2 shows an example of the simulation circuit of the
抵抗211〜2117は、図1のセルバランス抵抗と電圧検出抵抗とを直列接続した抵抗を示す。抵抗211と抵抗2117の値は、47Ωである。抵抗212〜2116の値は、4.7kΩである。また、各電圧検出容量220は、各々2.2μFである。
二次電池4を16個縦続接続して、端子1から交流信号を与え、各電圧検出端子間の信号電圧VC01〜VC16の周波数特性をプロットしている。
Sixteen
図3によれば、各電圧検出端子間の信号電圧VC01〜VC16の周波数特性は、ほぼ等しい値である。 According to FIG. 3, the frequency characteristics of the signal voltages VC01 to VC16 between the voltage detection terminals are substantially equal values.
これにより、各二次電池の電圧を監視する経路の周波数特性を等しくして、組電池装置として精度の高い検出を実現することができる。 Thereby, the frequency characteristic of the path | route which monitors the voltage of each secondary battery is made equal, and a highly accurate detection as an assembled battery apparatus is realizable.
以上説明してきたとおり、本発明に係る組電池測定装置は、直列接続された複数個の電池で構成された組電池を用いる電気自動車、ハイブリッド自動車、電車、船舶、ノートパソコンなど多岐に渡る商品への利用が可能である。 As described above, the assembled battery measurement device according to the present invention can be applied to a wide variety of products such as electric vehicles, hybrid vehicles, trains, ships, and notebook computers using assembled batteries composed of a plurality of batteries connected in series. Can be used.
1 端子
2 電圧検出回路
3 組電池監視装置
4〜7 二次電池
10〜19 抵抗
20 電圧検出回路
21〜24 容量
71〜74 スイッチ
910 組電池監視装置
911 MUX
912 ADC
913 信号処理制御回路
914 二次電池
915 セルバランス抵抗
916 電圧検出抵抗
917 電圧検出容量
918 電圧検出抵抗
919 セルバランス抵抗
920 MUX制御信号
951〜95n 電圧検出端子
961〜96n セルバランス端子
971〜97n セルバランススイッチ
980 スイッチ制御信号
981〜98n セルバランススイッチ制御信号
1
912 ADC
913 Signal
Claims (2)
一端を前記第1の電池の一端に接続した第1の抵抗と、
一端を前記第2の電池の一端に接続した第2の抵抗と、
一端を前記第3の電池の一端に接続した第3の抵抗と、
一端を前記第3の電池の他端に接続した第4の抵抗と、
前記第1の抵抗の他端と前記第2の抵抗の他端との間に接続された第1の容量と、
前記第2の抵抗の前記他端と前記第3の抵抗の他端との間に接続された第2の容量と、
前記第3の抵抗の前記他端と前記第4の抵抗の他端との間に接続された第3の容量とを備え、
前記第2の抵抗及び前記第3の抵抗の値に対して前記第1の抵抗の値を小さい値とし、かつ、前記第2の抵抗及び前記第3の抵抗の値に対して前記第4の抵抗の値を小さい値としたことを特徴とする組電池測定装置。 An assembled battery measuring device for monitoring battery voltages of a first battery, a second battery, and a third battery connected in series,
A first resistor having one end connected to one end of the first battery;
A second resistor having one end connected to one end of the second battery;
A third resistor having one end connected to one end of the third battery;
A fourth resistor having one end connected to the other end of the third battery;
A first capacitor connected between the other end of the first resistor and the other end of the second resistor;
A second capacitor connected between the other end of the second resistor and the other end of the third resistor;
A third capacitor connected between the other end of the third resistor and the other end of the fourth resistor;
The value of the first resistor is set to a small value with respect to the values of the second resistor and the third resistor, and the fourth value is set with respect to the values of the second resistor and the third resistor. An assembled battery measuring device characterized in that the resistance value is set to a small value.
一端を前記第1の電池の一端に接続した第1の抵抗と、
一端を前記第2の電池の一端に接続した第2の抵抗と、
一端を前記第3の電池の一端に接続した第3の抵抗と、
一端を前記第(n−1)の電池の一端に接続した第(n−1)の抵抗と、
一端を前記第nの電池の一端に接続した第nの抵抗と、
一端を前記第nの電池の他端に接続した第(n+1)の抵抗と、
前記第1の抵抗の他端と前記第2の抵抗の他端との間に接続された第1の容量と、
前記第2の抵抗の前記他端と前記第3の抵抗の他端との間に接続された第2の容量と、
前記第3の抵抗の前記他端と前記第4の抵抗の他端との間に接続された第3の容量と、
前記第(n−1)の抵抗の前記他端と前記第nの抵抗の他端との間に接続された第(n−1)の容量と、
前記第nの抵抗の前記他端と前記第(n+1)の抵抗の他端との間に接続された第nの容量とを備え、
前記第2の抵抗から前記第nの抵抗の値に対して前記第1の抵抗の値を小さい値とし、かつ、前記第2の抵抗から前記第nの抵抗の値に対して前記第(n+1)の抵抗の値を小さい値としたことを特徴とする組電池測定装置。 An assembled battery measuring device for monitoring battery voltages of a first battery, a second battery, a third battery, and an nth battery (n is an integer of 4 or more) sequentially connected in series,
A first resistor having one end connected to one end of the first battery;
A second resistor having one end connected to one end of the second battery;
A third resistor having one end connected to one end of the third battery;
A (n-1) th resistor having one end connected to one end of the (n-1) battery;
An nth resistor having one end connected to one end of the nth battery;
An (n + 1) th resistor having one end connected to the other end of the nth battery;
A first capacitor connected between the other end of the first resistor and the other end of the second resistor;
A second capacitor connected between the other end of the second resistor and the other end of the third resistor;
A third capacitor connected between the other end of the third resistor and the other end of the fourth resistor;
A (n-1) th capacitance connected between the other end of the (n-1) th resistor and the other end of the nth resistor;
An nth capacitor connected between the other end of the nth resistor and the other end of the (n + 1) th resistor,
The value of the first resistor is set to be smaller than the value of the nth resistor from the second resistor, and the value of the (n + 1) th to the value of the nth resistor from the second resistor. The assembled battery measuring device is characterized in that the value of the resistance is reduced.
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WO2022186375A1 (en) | 2021-03-05 | 2022-09-09 | ヌヴォトンテクノロジージャパン株式会社 | Voltage measurement system |
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