JP2018004406A - Abnormality detection device and battery pack system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、異常検出装置、および組電池システムに関する。 The present invention relates to an abnormality detection device and an assembled battery system.
従来、組電池システムの異常検出装置として、電池セルの電圧を検出し、電圧が許容電圧範囲外となる場合に、組電池システムが異常であると判定するものが知られている(例えば特許文献1参照)。 2. Description of the Related Art Conventionally, as an abnormality detection device for an assembled battery system, a device that detects the voltage of a battery cell and determines that the assembled battery system is abnormal when the voltage falls outside the allowable voltage range is known (for example, Patent Documents). 1).
このような異常検出装置では、例えば、電池セルの電圧を検出部によって検出し、検出した電圧が所定電圧よりも低く、電圧が許容電圧範囲外となる場合に、組電池システムが異常であると判定する。 In such an abnormality detection device, for example, when the voltage of the battery cell is detected by the detection unit, and the detected voltage is lower than a predetermined voltage and the voltage falls outside the allowable voltage range, the assembled battery system is abnormal. judge.
検出部によって検出される電圧の低下は、断線や、スイッチの固着などの他に、電池セルの過放電によっても生じ得る。 The decrease in the voltage detected by the detection unit can be caused by overdischarge of the battery cell in addition to disconnection or fixing of the switch.
しかしながら、従来の異常検出装置では、このような点が考慮されておらず、電池セルの過放電により電圧が低下した場合に、例えば、断線が発生していると誤判定されるおそれがある。 However, in the conventional abnormality detection device, such a point is not taken into consideration, and when the voltage is reduced due to overdischarge of the battery cell, for example, it may be erroneously determined that a disconnection has occurred.
実施形態の一態様は、上記に鑑みてなされたものであって、異常検出の誤判定を抑制する異常検出装置、および組電池システムを提供することを目的とする。 One aspect of the embodiments has been made in view of the above, and an object thereof is to provide an abnormality detection device and an assembled battery system that suppress erroneous determination of abnormality detection.
実施形態の一態様は、複数の電池セルが直列接続された組電池を有する組電池システムの異常を検知する異常検出装置であって、第1電圧検出部と、スイッチと、第2電圧検出部と、異常検出部とを備える。第1電圧検出部は、電池セルの両端子に接続された第1経路の第1電圧を検出する。スイッチは、電池セルの両端子に接続された第2経路に配置される。第2電圧検出部は、第2経路の第2電圧を検出する。異常検出部は、スイッチがONにされた場合の、第1電圧、および第2電圧と、スイッチがOFFにされた場合の、第1電圧、および第2電圧とに基づいて、組電池システムの異常を検出する。 One aspect of the embodiment is an abnormality detection device that detects an abnormality in an assembled battery system including an assembled battery in which a plurality of battery cells are connected in series, and includes a first voltage detection unit, a switch, and a second voltage detection unit. And an abnormality detection unit. The first voltage detection unit detects the first voltage of the first path connected to both terminals of the battery cell. The switch is disposed in a second path connected to both terminals of the battery cell. The second voltage detector detects the second voltage of the second path. The abnormality detection unit is configured to detect the first battery voltage and the second voltage when the switch is turned on, and the first voltage and the second voltage when the switch is turned off. Detect anomalies.
本発明によれば、異常検出の誤判定を抑制することができる。 According to the present invention, erroneous determination of abnormality detection can be suppressed.
以下、添付図面を参照して、本願の開示する異常判定装置、および組電池システムの実施形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態によりこの発明が限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of an abnormality determination device and an assembled battery system disclosed in the present application will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, this invention is not limited by embodiment shown below.
<組電池システムの構成>
図1は、実施形態に係る組電池システム100の構成例を示す図である。図1に示す組電池システム100は、組電池1と、ECU(Electronic Control Unit)10とを備える。
<Configuration of assembled battery system>
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of an assembled
組電池1は、複数の電池スタック2を直列に接続して構成される。各電池スタック2は、複数の電池セル3を直列に接続して構成される。図1の例では、1つの電池スタック2は、4つの電池セル3を直列に接続して構成されているが、これに限られることはない。
The assembled battery 1 is configured by connecting a plurality of battery stacks 2 in series. Each
組電池1としては、例えばリチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池などを用いることができるが、これに限定されるものではない。 As the assembled battery 1, for example, a lithium ion secondary battery, a nickel hydride secondary battery, or the like can be used, but is not limited thereto.
ECU10は、監視IC(Integrated Circuit)20と、制御部30と、電圧検出回路部40とを備える。
The ECU 10 includes a monitoring IC (Integrated Circuit) 20, a control unit 30, and a voltage
電圧検出回路部40は、第1ラインL1と、第2ラインL2とを有する。
The voltage
第1ラインL1の一方の端部は、接続ラインL3を介して電池セル3の端子に接続される。第1ラインL1のもう一方の端部は、第1内部ラインL4を介して監視IC20の計測側A/D21に接続される。接続ラインL3は、例えば、電池セル3と、ECU10とを接続する配線である。電池セル3の正極端子に接続する第1ラインL1と、電池セル3の負極端子に接続する第1ラインL1との間には、直列に接続された2つの第1キャパシタC1が電池セル3に並列接続するように配置される。なお、図1の例では、第1ラインL1には、2つの第1キャパシタC1が直列に接続されているが、これに限定されるものではなく、1つのキャパシタであってもよい。また、第1ラインL1には、電池セル3と、第1キャパシタC1との間に、抵抗R1が配置される。
One end of the first line L1 is connected to the terminal of the battery cell 3 via the connection line L3. The other end of the first line L1 is connected to the measurement side A /
接続ラインL3、第1ラインL1、および第1内部ラインL4により、電池セル3の電圧を、計測側A/D21によって検出可能とする第1経路CH1が形成される。第1経路CH1は、電池セル3の電圧を、フライングキャパシタ方式により計測側A/D21で検出するように形成される。
The connection line L3, the first line L1, and the first internal line L4 form a first path CH1 that enables the measurement side A /
隣接する電池セル3において、基準電位が低い電池セル3の正極端子と、基準電位が高い電池セル3の負極端子とには、1本の接続ラインL3を介して、1本の第1ラインL1が接続される。すなわち、隣接する電池セル3では、基準電位が低い電池セル3の電圧、および基準電位が高い電池セル3の電圧は、共通の、第1ラインL1を用いて検出される。 In the adjacent battery cell 3, the positive terminal of the battery cell 3 having a low reference potential and the negative terminal of the battery cell 3 having a high reference potential are connected to one first line L1 via one connection line L3. Is connected. That is, in the adjacent battery cell 3, the voltage of the battery cell 3 having a low reference potential and the voltage of the battery cell 3 having a high reference potential are detected using the common first line L1.
第2ラインL2の一方の端部は、抵抗R1と接続ラインL3との間の第1ラインL1に接続される。なお、第2ラインL2の一方の端部は、接続ラインL3と第1ラインL1との接続箇所に接続されてもよい。第2ラインL2のもう一方の端部は、第2内部ラインL5を介して監視IC20の監視側A/D22に接続される。電池セル3の正極端子に接続する第2ラインL2と、電池セル3の負極端子に接続する第2ラインL2との間には、直列に接続された2つの第2キャパシタC2が電池セル3に電気的に並列接続するように配置される。なお、図1の例では、第2ラインL2には、2つの第2キャパシタC2が直列に接続されているが、これに限定されるものではなく、1つのキャパシタであってもよい。また、第2ラインL2には、第1ラインL1との接続箇所と、第2キャパシタC2との間に、抵抗R2が配置される。
One end of the second line L2 is connected to the first line L1 between the resistor R1 and the connection line L3. Note that one end of the second line L2 may be connected to a connection point between the connection line L3 and the first line L1. The other end of the second line L2 is connected to the monitoring side A /
接続ラインL3、第1ラインL1の一部、第2ラインL2、および第2内部ラインL5により、電池セル3の電圧を、監視側A/D22によって検出可能とする第2経路CH2が形成される。第2ラインL2は、電池セル3の電圧を、フライングキャパシタ方式により監視側A/D22で検出するように形成される。
The connection line L3, a part of the first line L1, the second line L2, and the second internal line L5 form a second path CH2 that enables the monitoring A /
第1ラインL1と同様に、隣接する電池セル3の電圧を、監視側A/D22によって検出する場合、共通の第2ラインL2が用いられる。
Similar to the first line L1, when the voltage of the adjacent battery cell 3 is detected by the monitoring side A /
監視IC20は、計測側A/D21と、監視側A/D22と、FET(Field Effect Transistor)23とを備える。監視IC20は、電池スタック2ごとに設けられる。
The
計測側A/D21は、第1経路CH1の電圧を検出することで、電池セル3の電圧を検出する。具体的には、計測側A/D21は、直列に接続された第1キャパシタC1の両端の電圧(第1電圧)を、第1経路CH1を介して検出することで、電池セル3の電圧を検出する。計測側A/D21は、検出した電圧を示すアナログ値をデジタル値へ変換し、変換したデジタル値を制御部30へ出力する。なお、計測側A/D21は、電池スタック2の電圧も検出可能である。以降において、直列に接続された第1キャパシタC1の両端の電圧を検出することを、第1キャパシタC1の電圧を検出する、という。
The measurement side A /
監視側A/D22は、第2経路CH2の電圧を検出することで、電池セル3の電圧を検出する。具体的には、監視側A/D22は、直列に接続された第2キャパシタC2の両端の電圧(第2電圧)を、第2経路CH2を介して検出することで、電池セル3の電圧を検出する。監視側A/D22は、検出した電圧を示すアナログ値をデジタル値へ変換し、変換したデジタル値を制御部30へ出力する。なお、監視側A/D22は、電池スタック2の電圧も検出可能である。以降において、直列に接続された第2キャパシタC2の両端の電圧を検出することを、第2キャパシタC2の電圧を検出する、という。
The monitoring A /
FET23は、2つの第2ラインL2間を接続する第2内部ラインL5に配置される。すなわち、FET23は、電池セル3、および第2キャパシタC2に電気的に並列接続するように配置される。FET23は、各電池セル3の電圧を均等化する場合や、組電池システム100の異常を検出する場合などに、ON状態、またはOFF状態に切り替えられる。FET23がON状態になると、第2内部ラインL5は、電気的に接続された状態となる。また、FET23がOFF状態になると、第2内部ラインL5は、電気的に遮断された状態となる。
The
制御部30は、出力部31と、判定部32と、警告部33と、記憶部34とを備える。
The control unit 30 includes an
出力部31は、FET23を、ON状態、またはOFF状態に切り替える制御信号を出力する。
The
判定部32は、計測側A/D21から出力された電圧に関する信号、および監視側A/D22から出力された電圧に関する信号を受信する。判定部32は、FET23がONにされた場合の、計測側A/D21によって検出した電圧、および監視側A/D22によって検出した電圧と、FET23がOFFにされた場合の、計測側A/D21によって検出した電圧、および監視側A/D22によって検出した電圧とに基づいて、組電池システム100に異常が発生しているかどうかを判定する。具体的には、判定部32は、接続ラインL3の断線、FET23のON固着、またはFET23のOFF固着を判定する。これらの判定方法については、後述する。
The
なお、FET23がONにされた場合とは、FET23がON状態となるように、出力部31によって制御信号が出力された状態をいう。また、FET23がOFFにされた場合とは、FET23がOFF状態となるように、出力部31によって制御信号が出力された状態をいう。
The case where the
警告部33は、組電池システム100に異常が発生している場合に、例えば、警告灯などを点灯させ、組電池システム100の異常を報知する。また、警告部33は、例えば、フェールセーフ機能を実行する。
When an abnormality occurs in the assembled
記憶部34は、計測側A/D21によって検出した電圧、および監視側A/D22によって検出した電圧を記憶する。
The
なお、制御部30は、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)などによって構成され、記憶されたコンピュータプログラムをCPUが読み出すことで、制御部30の各機能が発揮される。また、制御部30は、複数の制御部によって構成されてもよい。 The control unit 30 is configured by a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), and the like, and each function of the control unit 30 is read by the CPU by reading a stored computer program. Is demonstrated. In addition, the control unit 30 may be configured by a plurality of control units.
以降では、図1の例の4つのFET23について、FET23a、FET23b、FET23c、FET24dと区別して説明する。また、図1などにおいて、図の上側に位置する電池セル3の基準電位が高いものとする。
Hereinafter, the four
<計測側A/D21における断線検出>
次に、計測側A/D21における断線検出について、図2を用いて説明する。図2は、計測側A/D21によって断線検出を行う回路を示す図である。図2では、断線が発生した箇所をバツ印で示す。
<Detection of disconnection at measurement side A / D21>
Next, disconnection detection in the measurement side A /
第2ラインL2を介して、断線が発生した接続ラインL3に接続する第2内部ラインL5に配置されたFET23a、23bのうち、一方のFET23aをON状態にし、もう一方のFET23bをOFF状態にすると、図2において太線で示す回路が形成される。この回路では、第1キャパシタC1が放電し、抵抗R1、抵抗R2、FET23a、抵抗R2、抵抗R1を通るように電流が流れる。
When one
この回路における、第1キャパシタC1の電圧を計測側A/D21によって検出すると、検出された電圧は、図3に示すように変化する。図3は、計測側A/D21によって検出される電圧の変化を示す図である。図3では、時間t0において、FET23aがON状態になり、第1キャパシタC1が放電するので、計測側A/D21によって検出される電圧が低下する。
In this circuit, when the voltage of the first capacitor C1 is detected by the measurement side A / D21, the detected voltage changes as shown in FIG. FIG. 3 is a diagram illustrating a change in voltage detected by the measurement side A /
なお、時間t1において、FET23aがOFF状態になると、断線が発生した接続ラインL3を挟んで直列に接続された電池セル3によって、第1キャパシタC1が充電される。そのため、計測側A/D21によって検出される電圧が高くなる。
When the
これに対し、FET23a、23bをOFF状態にすると、図2に示す回路は形成されず、第1キャパシタC1は放電しない。そのため、断線の有無に関わらず、計測側A/D21によって検出される電圧は、ほぼ一定となる。
On the other hand, when the
なお、FET23bをON状態にし、FET23a、およびFET23cをOFF状態にしても、同様に、接続ラインL3の断線を検出することができる。このように、隣接する、FET23のうち、一方のFET23をON状態にし、もう一方のFET23をOFF状態にすることで、接続ラインL3の断線を検出することができる。
Even when the
このように、例えば、FET23aをON状態し、FET23bをOFF状態にした場合に、計測側A/D21によって検出した電圧が、第1所定電圧よりも低くなった場合には、接続ラインL3が断線し、組電池システム100に異常が発生していると判定することができる。第1所定電圧は、予め設定された値である。
Thus, for example, when the
<監視側A/D22における断線検出>
次に、監視側A/D22における断線検出について、図4を用いて説明する。図4は、監視側A/D22によって断線検出を行う回路を示す図である。図4では、断線が発生した箇所をバツ印で示す。
<Detection of disconnection at monitoring A /
Next, disconnection detection in the monitoring A /
第2ラインL2を介して、断線が発生した接続ラインL3に接続する第2内部ラインL5に配置されたFET23a、23bのうち、一方のFET23aをON状態にし、もう一方のFET23bをOFF状態にすると、図4において太線で示す回路が形成される。
When one
FET23aがON状態になると、監視側A/D22によって検出される電圧が、図5に示すように変化する。図5は、監視側A/D22によって検出される電圧の変化を示す図である。図5では、時間t0において、FET23aがON状態に変更され、FET23bがOFF状態に維持されている。FET23aがON状態に変更されると、ON状態となったFET23aの両端の電圧は、低くなる(図5中、実線)。一方、OFF状態のFET23bの両端には2つの電池セル3の電圧がかかるので、FET23bの両端の電圧は、高くなる(図5中、破線)。以降において、FET23の両端の電圧を、FET23の電圧という。
When the
なお、時間t1において、FET23aがOFF状態に変更されると、各電圧は、元の電圧に戻る。
At time t1, when the
これに対し、FET23a、およびFET23bをともにOFF状態にすると、監視側A/D22では、各FET23a、23bの電圧として、2つの電池セル3を加算した電圧の半分の電圧が検出される。そのため、断線の有無に関わらず、監視側A/D22によって検出される電圧は、ほぼ一定となる。
On the other hand, when both the
また、FET23bをON状態にし、FET23aをOFF状態にすると、FET23bの電圧が低くなり、FET23aの電圧が高くなる。すなわち、断線が発生した接続ラインL3に接続する第2内部ラインL5に配置されたFET23のうち、一方のFET23をON状態にし、もう一方のFET23をOFF状態にすると、ON状態にしたFET23の電圧が低くなり、OFF状態にしたFET23の電圧が高くなる。
When the
このように、監視側A/D22によって検出した電圧のうち、ON状態にしたFET23の電圧が、例えば、第2所定電圧よりも低くなった場合には、接続ラインL3が断線し、組電池システム100に異常が発生していると判定することができる。第2所定電圧は、予め設定された値である。第2所定電圧は、第1所定電圧と同じ電圧であってもよい。
As described above, when the voltage of the
<FET23固着>
次に、FET23が固着した場合の固着検出について説明する。
<Fade 23 fixed>
Next, sticking detection when the
FET23がOFF状態になると、第2内部ラインL5は、電気的に遮断された状態となる。そのため、OFF状態としたFET23の電圧を、監視側A/D22によって検出すると、検出された電圧は、電池セル3の電圧に応じた電圧となり、例えば、第2所定電圧以上となる。
When the
一方、FET23がON状態になると、第2内部ラインL5は、電気的に接続された状態となる。そのため、ON状態になったFET23の電圧を、監視側A/D22によって検出すると、検出された電圧は、OFF状態のFET23の電圧よりも低くなり、例えば、第2所定電圧よりも低くなる。
On the other hand, when the
そのため、FET23に出力された制御信号と、監視側A/D22によって検出したFET23の電圧とを比較することで、FET23が固着しているかどうか判定することができる。
Therefore, by comparing the control signal output to the
具体的には、FET23に出力した制御信号がFET23をOFFにする信号であり、監視側A/D22によって検出した電圧が第2所定電圧よりも低い場合、FET23がON固着し、組電池システム100に異常が発生している、と判定することができる。
Specifically, when the control signal output to the
また、FET23に出力した制御信号がFET23をONにする信号であり、監視側A/D22によって検出した電圧が第2所定電圧以上である場合、FET23がOFF固着し、組電池システム100に異常が発生している、と判定することができる。
In addition, when the control signal output to the
なお、FET23の固着の有無に関わらず、計測側A/D21によって検出される電圧は、電池セル3の電圧に応じた電圧となり、例えば、第1所定電圧以上となる。
Note that the voltage detected by the measurement side A /
<異常検出>
次に、接続ラインL3の断線検出、およびFET固着検出について、図6のテーブルを用いて説明する。図6は、接続ラインL3の断線検出、およびFET固着検出についてまとめたテーブルである。図6では、FET23がONにされた場合、すなわちFET23がON状態となるように制御信号が出力された場合を「FET−ON」とする。また、FET23がOFFにされた場合、すなわちFET23がOFF状態となるように制御信号が出力された場合を「FET−OFF」とする。また、計測側A/D21によって検出した電圧が、第1所定電圧以上である場合を「UPPER」とし、第1所定電圧よりも低い場合を「LOWER」とする。また、監視側A/D22によって検出した電圧が、第2所定電圧以上である場合を「UPPER」とし、第2所定電圧よりも低い場合を「LOWER」とする。
<Abnormality detection>
Next, disconnection detection of the connection line L3 and FET sticking detection will be described using the table of FIG. FIG. 6 is a table summarizing the disconnection detection of the connection line L3 and the FET sticking detection. In FIG. 6, the case where the
また、ここでは、第2ラインL2などを介して、FET23aが接続する接続ラインL3の断線、またはFET23aの固着を検出する場合を一例として説明する。計測側A/D21によって検出される電圧は、第1キャパシタC1の電圧である。また、監視側A/D22によって検出される電圧は、FET23aの電圧、すなわち第2キャパシタC2の電圧である。また、FET23aがONにされる場合、FET23bはOFFにされている。また、言及する場合を除き、FET23aがOFFにされた場合、FET23bもOFFにされている。
Here, a case where the disconnection of the connection line L3 to which the
なお、本実施形態では、接続ラインL3の断線、またはFET23の固着が発生した場合、これらの発生を素早く検出することを目的としている。接続ラインL3の断線、およびFET23の固着については、発生原因の関連性が低いため、ここでは、同時には発生しないものとする。
In the present embodiment, when the disconnection of the connection line L3 or the
接続ラインL3が断線しておらず、かつFET23aが固着していない正常時には、FET23aがOFFにされると、計測側A/D21によって検出した電圧は、第1所定電圧以上となり、監視側A/D22によって検出した電圧は、第2所定電圧以上となる。また、FET23aがONにされると、計測側A/D21によって検出した電圧は、第1所定電圧以上となり、監視側A/D22によって検出した電圧は、第2所定電圧よりも低くなる。
When the connection line L3 is not disconnected and the
そのため、これらの条件を満たす場合、判定部32は、接続ラインL3が断線しておらず、かつFET23aが固着していない、即ち正常と判定する。
Therefore, when these conditions are satisfied, the
接続ラインL3が断線した場合に、FET23aがONにされると、計測側A/D21によって検出される電圧は、図2、および図3を用いて説明したように、第1所定電圧よりも低くなる。また、監視側A/D22によって検出される電圧は、図4、および図5を用いて説明したように、第2所定電圧よりも低くなる。
When the connection line L3 is disconnected and the
また、接続ラインL3が断線した場合に、FET23aがOFFにされると、計測側A/D21では、第1キャパシタC1の電圧が検出される。そのため、計測側A/D21によって検出される電圧は、第1所定電圧以上となる。また、監視側A/D22では、第2キャパシタC2の電圧が検出される。そのため、監視側A/D22によって検出される電圧は、第2所定電圧以上となる。
When the connection line L3 is disconnected and the
そのため、これらの条件を満たす場合、判定部32は、接続ラインL3が断線していると判定し、接続ラインL3の断線が検出される。
Therefore, when these conditions are satisfied, the
なお、FET23aがOFFにされた場合でも、その直前のFET23aの操作、例えば、電池セル3の電圧を均等にするためのFET23aの操作状況によっては、計測側A/D21によって検出される電圧が第1所定電圧よりも低くなり、かつ監視側A/D22によって検出される電圧が第2所定電圧よりも低くなることがある(図6中、白抜き領域)。電池セル3が過放電された場合にも、計測側A/D21によって検出される電圧が、第1所定電圧よりも低くなり、かつ監視側A/D22によって検出される電圧が第2所定電圧よりも低くなることがある。そのため、FET23aがOFFにされた場合に検出された各電圧が、第1所定電圧、または第2所定電圧よりも低くなった原因が、過放電に起因するものか、接続ラインL3の断線に起因するものか判定することができない。
Even when the
そこで、本実施形態では、このような場合に、隣接するFET23bがONにされた場合に、監視側A/D22によって検出したFET23aの電圧に基づいて、接続ラインL3の断線を検出する。
Therefore, in this embodiment, in such a case, when the
接続ラインL3に断線が発生し、FET23bがONにされ、FET23aがOFFにされた場合に、監視側A/D22によって検出するFET23aの電圧は、例えば、図5において破線で示すように高くなる。一方、過放電の場合には、FET23bがONにされた場合でも、FET23aの電圧は、高くならない。
When the disconnection occurs in the connection line L3, the
そのため、FET23bをONにし、FET23aをOFFにして、監視側A/D22によって検出したFET23aの電圧が高くなった場合には、接続ラインL3が断線していると判定することができる。
Therefore, when the
このように、FET23aがON、およびOFFにされた場合に、計測側A/D21によって検出した電圧が第1所定電圧よりも低く、かつ監視側A/D22によって検出した電圧が第2所定電圧よりも低い場合には、判定部32は、FET23bがONにされ、かつFET23aがOFFにされた場合に、監視側A/D22によって検出したFET23aの電圧に基づいて、接続ラインL3の断線を判定する。
Thus, when the
なお、ここで用いられるFET23aの電圧は、FET23bが接続する接続ラインL3の断線、またはFET23bの固着を検出する際に検出され、記憶部34に記憶されている。
Note that the voltage of the
FET23aがON固着した場合に、FET23aがONにされると、計測側A/D21によって検出される電圧は、第1所定電圧以上となり、監視側A/D22によって検出される電圧は、第2所定電圧よりも低くなる。
When the
また、FET23aがON固着した場合に、FET23aがOFFにされても、FET23aはON状態になるので、計測側A/D21によって検出される電圧は、第1所定電圧以上となり、監視側A/D22によって検出される電圧は、第2所定電圧よりも低くなる。
Further, when the
そのため、これらの条件を満たす場合、判定部32は、FET23aがON固着していると判定し、FET23aのON固着が検出される。
Therefore, when these conditions are satisfied, the
FET23aがOFF固着した場合に、FET23aがOFFにされると、計測側A/D21によって検出される電圧は、第1所定電圧以上となり、監視側A/D22によって検出される電圧は、第2所定電圧以上となる。
When the
また、FET23aがOFF固着した場合に、FET23aがONにされても、FET23aは、OFF状態になるので、計測側A/D21によって検出される電圧は、第1所定電圧以上となり、監視側A/D22によって検出される電圧は、第2所定電圧以上となる。
Further, when the
そのため、これらの条件を満たす場合、判定部32は、FET23aがOFF固着していると判定し、FET23aのOFF固着が検出される。
Therefore, when these conditions are satisfied, the
なお、図6のハッチング領域では、組電池システム100で異常が発生している可能性があるが、その原因は、接続ラインL3の断線、またはFET23aの固着ではないため、説明は省略する。また、図6の黒の塗りつぶし領域では、接続ラインL3の断線、およびFET23aの固着が発生している可能性があるが、接続ラインL3の断線、およびFET23aの固着については、発生原因の関連性が低いため、説明は省略する。
In the hatched area of FIG. 6, there is a possibility that an abnormality has occurred in the assembled
<電圧検出スケジュール>
次に、計測側A/D21、および監視側A/D22による電圧検出スケジュールについて、図7を用いて説明する。図7は、計測側A/D21、および監視側A/D22による電圧検出スケジュールを示す図である。
<Voltage detection schedule>
Next, voltage detection schedules by the measurement side A /
電圧検出スケジュールは、第1フェーズ、第2フェーズ、第3フェーズ、第4フェーズの順に繰り返し行われる。すなわち、各フェーズが周期的に実行される。なお、組電池システム100の異常を判定するための電圧検出スケジュールは、既存の電池制御、例えば、計測側A/D21による電池セル3の電圧検出や、各電池セル3の電圧を均等化するためのFET23の接続制御におけるスケジュールに組み込まれている。なお、各フェーズの順番を入れ替えてもよい。
The voltage detection schedule is repeatedly performed in the order of the first phase, the second phase, the third phase, and the fourth phase. That is, each phase is executed periodically. In addition, the voltage detection schedule for determining the abnormality of the assembled
第1フェーズでは、時間t0で、全てのFET23がOFFにされ、計測側A/D21によって第1キャパシタC1の電圧、即ち各電池セル3の電圧が検出され、監視側A/D22によって第2キャパシタC2の電圧、すなわちFET23の電圧が検出される。時間t1、および時間t2では、全てのFET23がOFFにされ、計測側A/D21によって、第1キャパシタC1の電圧が検出される。
In the first phase, all the FETs 23 are turned off at time t0, the voltage of the first capacitor C1, that is, the voltage of each battery cell 3, is detected by the measurement side A /
時間t3では、奇数番のFET23がONにされ、かつ偶数番のFET23がOFFにされる。奇数番のFET23とは、直列に接続された電池セル3のうち、奇数番の電池セル3の両端子に第2ラインL2などを介して接続された第2内部ラインL5に配置されたFET23である。偶数番のFET23とは、直列に接続された電池セル3のうち、偶数番の電池セル3の両端子に第2ラインL2など介して接続された第2内部ラインL5に配置されたFET23である。例えば、図1の例では、奇数番のFET23は、FET23a、およびFET23cであり、偶数番のFET23は、FET23b、およびFET23dである。そして、計測側A/D21によって第1キャパシタC1の電圧が検出される。例えば、図1の例では、FET23a、およびFET23cがONにされ、FET23b、およびFET23dがOFFにされ、計測側A/D21によって第1キャパシタC1の各電圧が検出される。検出された電圧は、記憶部34に記憶される。
At time t3, the odd-numbered
第2フェーズでは、時間t4〜時間t6で、時間t0〜時間t2と同様に、電圧が検出される。時間t7では、奇数番のFET23がOFFにされ、偶数番のFET23がONにされ、計測側A/D21によって第1キャパシタC1の各電圧が検出される。検出された電圧は、記憶部34に記憶される。
In the second phase, the voltage is detected from time t4 to time t6, similarly to time t0 to time t2. At time t7, the odd-numbered
第3フェーズでは、時間t8〜時間t10で、時間t0〜時間t2と同様に、電圧が検出される。時間t11では、奇数番のFET23がONにされ、偶数番のFET23がOFFにされ、監視側A/D22によって第2キャパシタC2の電圧(FET23の電圧)が検出される。検出された電圧は、記憶部34に記憶される。
In the third phase, the voltage is detected from time t8 to time t10, similarly to time t0 to time t2. At time t11, the odd-numbered
第4フェーズでは、時間t12〜時間t14で、時間t0〜時間t2と同様に、電圧が検出される。時間t15では、偶数番のFET23がONにされ、奇数番のFET23がOFFにされ、監視側A/D22によって第2キャパシタC2の電圧(FET23の電圧)が検出される。検出した電圧は、記憶部34に記憶される。
In the fourth phase, the voltage is detected from time t12 to time t14, similarly to time t0 to time t2. At time t15, the even-numbered
なお、異常検出時に使用する、FET23がOFFにされて、計測側A/D21によって検出した電圧は、例えば、時間t0における電圧でも、時間t1における電圧であってもよい。また、異常検出時に使用する、FET23をOFFにして、監視側A/D22によって検出した電圧は、例えば、時間t0における電圧でも、時間t4における電圧であってもよい。
Note that the voltage detected by the measurement A /
<異常検出処理>
次に、異常検出処理について、図8を用いて説明する。図8は、異常検出処理を説明するフローチャートである。
<Abnormality detection processing>
Next, the abnormality detection process will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a flowchart for explaining the abnormality detection process.
ステップS10において、監視IC20、および制御部30は、第1フェーズ処理を実行する。例えば、出力部31は、図7に示す時間t0〜t2のタイミングで全てのFET23をOFFにする制御信号を出力する。計測側A/D21、および監視側A/D22は、各キャパシタC1、C2の電圧を検出する。記憶部34は、検出した電圧を記憶する。また、出力部31は、図7に示す時間t3のタイミングで奇数番のFET23をONにし、偶数番のFET23をOFFにする。計測側A/D21は、各第1キャパシタC1の電圧を検出する。記憶部34は、検出した電圧を記憶する。
In step S10, the monitoring
ステップS11において、監視IC20、および制御部30は、第2フェーズ処理を実行する。例えば、出力部31は、図7に示す時間t4〜t6のタイミングで全てのFET23をOFFにする制御信号を出力し、計測側A/D21、および監視側A/D22は、各キャパシタC1、C2の電圧を検出する。記憶部34は、検出した電圧を記憶する。また、出力部31は、図7に示す時間t7のタイミングで偶数番のFET23をONにし、奇数番のFET23をOFFにする。計測側A/D21は、各第1キャパシタC1の電圧を検出する。記憶部34は、検出した電圧を記憶する。
In step S11, the monitoring
ステップS12において、監視IC20、および制御部30は、第3フェーズ処理を実行する。例えば、出力部31は、図7に示す時間t8〜t10のタイミングで全てのFET23をOFFにする制御信号を出力する。計測側A/D21、および監視側A/D22は、各キャパシタC1、C2の電圧を検出する。記憶部34は、検出した電圧を記憶する。また、出力部31は、図7に示す時間t11のタイミングで奇数番のFET23をONにし、偶数番のFET23をOFFにする。監視側A/D22は、各第2キャパシタC2の電圧(FET23の電圧)を検出する。記憶部34は、検出した電圧を記憶する。
In step S12, the monitoring
ステップS13において、監視IC20、および制御部30は、第4フェーズ処理を実行する。例えば、図7に示す時間t12〜t14のタイミングで出力部31は、全てのFET23をOFFにする制御信号を出力する。計測側A/D21、および監視側A/D22は、各キャパシタC1、C2の電圧を検出する。記憶部34は、検出した電圧を記憶する。また、出力部31は、図7に示す時間t15のタイミングで偶数番のFET23をONにし、奇数番のFET23をOFFにする。監視側A/D22は、各第2キャパシタC2の電圧(FET23の電圧)を検出する。記憶部34は、検出した電圧を記憶する。
In step S13, the monitoring
なお、記憶部34は、全てのFET23をOFFにする制御信号が出力され、計測側A/D21、および監視側A/D22によって検出した電圧を、検出のたびに更新してもよい。また、記憶部34は、第1フェーズ処理から第4フェーズ処理の中の、1つのフェーズ処理で検出した電圧を、全てのFET23がOFFにされたときの電圧として記憶してもよい。
The
ステップS14において、判定部32は、記憶された各電圧に基づいて、図6に示した判定用テーブルに従い接続ラインL3の断線、およびFET固着を判定する。接続ラインL3の断線、またはFET固着が発生している場合には、処理はステップS15に移行する。接続ラインL3の断線、およびFET固着が発生していない場合には、今回の処理は終了する。
In step S <b> 14, the
ステップS15において、警告部33は、接続ラインL3が断線している旨、またはFET23が固着している旨を、例えば、警告灯を点灯させて、警告する。また、警告部33は、組電池1の充放電を規制するなどのフェールセーフ機能を実行する。
In step S15, the warning unit 33 warns that the connection line L3 is disconnected or that the
<実施形態の効果>
例えば、FET23aがONにされた場合の、計測側A/D21によって検出した電圧、および監視側A/D22によって検出した電圧と、FET23aがOFFにされた場合の、計測側A/D21によって検出した電圧、および監視側A/D22によって検出した電圧とに基づいて、接続ラインL3の断線、またはFET23aの固着を検出する。例えば、FET23aがON/OFFされた場合に検出された電圧の組み合わせから、接続ラインL3の断線、またはFET23aの固着を判定することで、接続ラインL3の断線、またはFET23aの固着を正確に検出することができる。
<Effect of embodiment>
For example, the voltage detected by the measurement side A / D21 when the
また、例えば、FET23aによって、接続ラインL3の断線を検出する場合に、さらに、FET23aに隣接するFET23bがONにされ、FET23aがOFFにされた場合の、監視側A/D22によって検出したFET23aの電圧に基づいて、接続ラインL3の断線を判定する。これにより、接続ラインL3の断線を、さらに正確に検出することができる。
Further, for example, when the disconnection of the connection line L3 is detected by the
<充放電システムへの適用例>
次に、図1に示す組電池システム100を充放電システムST1に適用した場合について図9を用いて説明する。図9は、充放電システムST1の構成例を示すブロック図である。充放電システムST1は、ハイブリッド自動車(HEV:Hybrid Electric Vehicle)、電気自動車(EV:Electric Vehicle)、および、燃料電池自動車(FCV:Fuel Cell Vehicle)等の車両駆動用電源として用いられる。
<Application example to charge / discharge system>
Next, the case where the assembled
充放電システムST1は、組電池1と、電池監視システムWS1と、車両制御装置200と、モータ300と、電圧変換器400と、リレー500とを含むシステムである。また、電池監視システムWS1は、モニタIC80等を備えた複数のサテライト基板60と、監視装置70とを含むシステムである。また、充放電システムST1に含まれる電池監視システムWS1が図1に示すECU10に相当する。
The charge / discharge system ST1 is a system including the assembled battery 1, a battery monitoring system WS1, a
図9の組電池1は、車体と絶縁された電池であり、複数の電池スタック2により構成されている。1つの電池スタック2では複数の電池セル3が互いに直列に接続され、各電池セル3が1つのサテライト基板60に設けられたモニタIC80と電気的に接続されている。そのため、1つの電池スタック2の各電池セル3の電圧は、1つのサテライト基板60に設けられたモニタIC80により計測される。
The assembled battery 1 in FIG. 9 is a battery insulated from the vehicle body, and includes a plurality of battery stacks 2. In one
なお、1つのサテライト基板60には第1モニタIC80aと、第2モニタIC80bとの2つのモニタICが設けられており、第1モニタIC80a、および第2モニタIC80bが、1つの電池スタック2の電池セル3を二分して、1つのグループとして受け持つようになっている。なお、モニタIC80が、図1に示す監視IC20に相当する。
One
監視装置70は、モニタIC80によって検出した電圧に基づいて、電池セル3と電池監視システムWS1とを接続するライン(図示せず)の断線や、モニタIC80に設けられたスイッチ(図示せず)の固着など、組電池システム100の異常発生を検出する。監視装置70が、図1に示す制御部30に相当する。
Based on the voltage detected by the
また、監視装置70は、モニタIC80が正常に動作しているか否かを判定する機能も有していることが好ましい。例えば、監視装置70は、モニタIC80から受信した各電池セル3の個別電圧を加算することで算出したスタック電圧と直接検出したスタック電圧とを比較し、両者の差が許容値より大きい場合にモニタIC80が異常であると判定する。監視装置70は、モニタIC80が異常であると判断した場合には、フェールセーフ機能を実行する。
Moreover, it is preferable that the monitoring apparatus 70 also has a function of determining whether or not the
車両制御装置200は、組電池1の充電状態に応じて、組電池1に対する充放電を行う。具体的には、組電池1が過充電の場合、車両制御装置200は、電圧変換器400を用いて組電池1に充電された電圧を直流から交流の電圧に変換し、モータ300を駆動させる。その結果、組電池1の電圧は放電される。
The
また、組電池1が過放電の場合、車両制御装置200は、電圧変換器400を用いて回生制動によりモータ300が発電した電圧を交流から直流の電圧に変換する。その結果、組電池1には電圧が充電される。このように、車両制御装置200は、監視装置70から取得した組電池1の充電状態に基づいて組電池1の電圧を監視し、監視結果に応じた制御を実行する。
When the assembled battery 1 is overdischarged, the
<変形例>
変形例の組電池システム100では、例えば、図6のFET23aが正常である条件の何れかを満たさない場合に、組電池システム100が異常であると判定される。
<Modification>
In the assembled
具体的には、例えば、計測側A/D21によって検出した電圧が、第1所定電圧よりも低い場合には、組電池システム100に異常が発生していると判定する。
Specifically, for example, when the voltage detected by the measurement side A /
また、例えば、FET23aがONにされて、監視側A/D22によって検出した電圧が、第2所定電圧以上である場合に、組電池システム100に異常が発生していると判定する。
For example, when the
また、例えば、FET23aがOFFにされて、監視側A/D22によって検出した電圧が、第2所定電圧よりも低い場合に、組電池システム100に異常が発生していると判定する。
Further, for example, when the
このような変形例の組電池システム100は、組電池システム100の異常を早期に検出することができる。なお、組電池システム100に異常が発生していると判定した後に、上記実施形態と同様に、接続ラインL3の断線、またはFET23の固着を検出してもよい。
The
また、上記実施形態では、スイッチとしてFET23が用いられたが、リレーが用いられてもよい。 Moreover, in the said embodiment, although FET23 was used as a switch, a relay may be used.
さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。 Further effects and modifications can be easily derived by those skilled in the art. Thus, the broader aspects of the present invention are not limited to the specific details and representative embodiments shown and described above. Accordingly, various modifications can be made without departing from the spirit or scope of the general inventive concept as defined by the appended claims and their equivalents.
1 組電池
2 電池スタック
3 電池セル
10 ECU
20 監視IC
21 計測側A/D(第1電圧検出部)
22 監視側A/D(第2電圧検出部)
23 FET(スイッチ)
30 制御部(異常検出部)
32 判定部
100 組電池システム
C1 第1キャパシタ
C2 第2キャパシタ
1 assembled
20 Monitoring IC
21 Measurement A / D (first voltage detector)
22 Monitoring A / D (second voltage detector)
23 FET (switch)
30 Control unit (abnormality detection unit)
32
Claims (7)
前記電池セルの両端子に接続された第1経路の第1電圧を検出する第1電圧検出部と、
前記電池セルの両端子に接続された第2経路に配置されたスイッチと、
前記第2経路の第2電圧を検出する第2電圧検出部と、
前記スイッチがONにされた場合の、前記第1電圧、および前記第2電圧と、前記スイッチがOFFにされた場合の、前記第1電圧、および前記第2電圧とに基づいて、前記組電池システムの異常を検出する異常検出部と
を備えることを特徴とする異常検出装置。 An abnormality detection device for detecting an abnormality of an assembled battery system having an assembled battery in which a plurality of battery cells are connected in series,
A first voltage detector for detecting a first voltage of a first path connected to both terminals of the battery cell;
A switch disposed in a second path connected to both terminals of the battery cell;
A second voltage detector for detecting a second voltage of the second path;
The assembled battery based on the first voltage and the second voltage when the switch is turned on and the first voltage and the second voltage when the switch is turned off An abnormality detection device comprising: an abnormality detection unit that detects an abnormality of the system.
前記スイッチがONにされた場合の、前記第1電圧、および前記第2電圧と、
前記スイッチがOFFにされた場合の、前記第1電圧、および前記第2電圧と、
前記スイッチがOFFにされ、前記スイッチに隣接するスイッチがONにされた場合の、前記第2電圧とに基づいて、前記組電池システムの異常を検出する
ことを特徴とする請求項1に記載の異常検出装置。 The abnormality detection unit
The first voltage and the second voltage when the switch is turned ON;
The first voltage and the second voltage when the switch is turned off;
The abnormality of the assembled battery system is detected based on the second voltage when the switch is turned off and a switch adjacent to the switch is turned on. Anomaly detection device.
前記第2経路に配置され、前記電池セルに電気的に並列に接続する第2キャパシタと
を備え、
前記スイッチは、前記第2キャパシタに電気的に並列に接続し、
前記第1電圧検出部は、前記第1キャパシタの両端の電圧を検出し、
前記第2電圧検出部は、前記第2キャパシタの両端の電圧を検出する
ことを特徴とする請求項1または2に記載の異常検出装置。 A first capacitor disposed in the first path and electrically connected to the battery cell in parallel;
A second capacitor disposed in the second path and electrically connected to the battery cell in parallel;
The switch is electrically connected in parallel to the second capacitor;
The first voltage detector detects a voltage across the first capacitor;
The abnormality detection device according to claim 1, wherein the second voltage detection unit detects a voltage across the second capacitor.
ことを特徴とする請求項1から3のいずれか1つに記載の異常検出装置。 The abnormality detection unit determines that the assembled battery system is abnormal when the first voltage is lower than a first predetermined voltage. 4. Anomaly detection device.
ことを特徴とする請求項1から4のいずれか1つに記載の異常検出装置。 The abnormality detection unit determines that the assembled battery system is abnormal when the switch is turned on and the second voltage is equal to or higher than a second predetermined voltage. The abnormality detection apparatus as described in any one.
ことを特徴とする請求項1から5のいずれか1つに記載の異常検出装置。 The abnormality detection unit determines that the assembled battery system is abnormal when the switch is turned off and the second voltage is lower than a second predetermined voltage. The abnormality detection device according to any one of the above.
前記電池セルの両端子に接続された第1経路を介して、前記電池セルの第1電圧を検出する第1電圧検出部と、
前記電池セルの両端子に接続された第2経路に配置されたスイッチと、
前記第2経路を介して、前記電池セルの電圧である第2電圧を検出する第2電圧検出部と、
前記スイッチがONにされた場合の、前記第1電圧、および前記第2電圧と、前記スイッチがOFFにされた場合の、前記第1電圧、および前記第2電圧とに基づいて、前記組電池システムの異常を検出する異常検出部と
を備えることを特徴とする組電池システム。 An assembled battery system having an assembled battery in which a plurality of battery cells are connected in series,
A first voltage detector for detecting a first voltage of the battery cell via a first path connected to both terminals of the battery cell;
A switch disposed in a second path connected to both terminals of the battery cell;
A second voltage detector for detecting a second voltage, which is a voltage of the battery cell, via the second path;
The assembled battery based on the first voltage and the second voltage when the switch is turned on and the first voltage and the second voltage when the switch is turned off An assembled battery system comprising: an abnormality detection unit that detects an abnormality of the system.
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