JP2021118646A - On-vehicle battery control device - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、車載電池制御装置に関する。 The present disclosure relates to an in-vehicle battery control device.
従来、組電池を制御する車載電池制御装置の一例として組電池監視システムがある(特許文献1)。 Conventionally, there is an assembled battery monitoring system as an example of an in-vehicle battery control device that controls an assembled battery (Patent Document 1).
組電池監視システムは、組電池における各電池セルの電圧を監視する電圧監視装置と、各電池セルと電圧監視装置との間にそれぞれ接続される放電用抵抗素子およびRCフィルタと、対応する電池セルを放電させる放電用スイッチとを備えている。 The assembled battery monitoring system includes a voltage monitoring device that monitors the voltage of each battery cell in the assembled battery, a discharge resistance element and an RC filter that are connected between each battery cell and the voltage monitoring device, and a corresponding battery cell. It is equipped with a discharge switch to discharge the battery.
電圧監視装置には、1つの電池セルに対応して3つ以上の接続端子が設けられている。それらの内2つ接続端子は、RCフィルタの出力端子を介して電池セルの電圧を監視するために使用されている。残りの1つ以上の接続端子は、放電用スイッチがオンされた際に電池セルの放電経路を形成するために使用されている。組電池監視システムは、放電経路において、放電用抵抗素子が、RCフィルタを構成するコンデンサの充電電荷を放電させない位置に配置されている。また、制御装置は、放電用スイッチのオンオフを制御して各電池セルの電圧均等化処理を行う。 The voltage monitoring device is provided with three or more connection terminals corresponding to one battery cell. Two of them, the connection terminals, are used to monitor the voltage of the battery cell via the output terminal of the RC filter. The remaining one or more connection terminals are used to form a discharge path for the battery cell when the discharge switch is turned on. In the assembled battery monitoring system, the discharge resistance element is arranged in the discharge path at a position where the charge charge of the capacitor constituting the RC filter is not discharged. Further, the control device controls the on / off of the discharge switch to perform the voltage equalization processing of each battery cell.
ところで、近年の車両では、多くのECUが搭載されている。このため、各ECUに電源供給する補機バッテリに対する消費電流は、削減が求められている。 By the way, many ECUs are installed in recent vehicles. Therefore, it is required to reduce the current consumption of the auxiliary battery that supplies power to each ECU.
また、特許文献1では、隣接する充放電スイッチを共にオンさせた場合、隣接するRCフィルタ分の電流が流れるため電流値が増大し、発熱やECUに相当する電圧監視装置の不具合につながる可能性がある。このため、特許文献1では、電圧均等化を実施するために、電圧監視装置を起動させて奇数スイッチと偶数スイッチの切り替えを実施する必要が生じる。したがって、特許文献1では、電圧監視装置の起動回数が増加するため消費電流が大きくなるという問題がある。
Further, in
本開示は、上記問題点に鑑みなされたものであり、消費電流の増大を抑制できる車載電池制御装置を提供することを目的とする。 The present disclosure has been made in view of the above problems, and an object of the present disclosure is to provide an in-vehicle battery control device capable of suppressing an increase in current consumption.
上記目的を達成するために本開示は、
複数の偶数セルと複数の奇数セルを含む複数の電池セル(201〜20n)を備えた組電池(20)の制御を行う車載電池制御装置であり、
組電池と接続されて電源供給され、直列接続された複数の均等化スイッチ(111〜113)を含み、複数の電池セルの電圧均等化を行う複数の監視IC(21〜2n)と、
補機バッテリ(30)から電源供給され、複数の監視ICに対して制御指示を行うマイコン(1)と、を備えており、
監視ICは、
複数の均等化スイッチとして、偶数セルに対応して設けられた複数の偶数スイッチと、奇数セルに対応して設けられた複数の奇数スイッチとを含み、
マイコンから均等化指示がなされると、マイコンが起動していない状況において、カウント値に基づいて所定時間ごとに、オンオフの制御対象を偶数スイッチと奇数スイッチとで切り替えて電圧均等化を行う。
To achieve the above objectives, this disclosure is:
It is an in-vehicle battery control device that controls an assembled battery (20) including a plurality of battery cells (201 to 20n) including a plurality of even cells and a plurality of odd cells.
A plurality of monitoring ICs (21 to 2n) including a plurality of equalization switches (111 to 113) connected to an assembled battery and supplied with power and connected in series to equalize the voltage of a plurality of battery cells.
It is equipped with a microcomputer (1) that is supplied with power from the auxiliary battery (30) and gives control instructions to a plurality of monitoring ICs.
The monitoring IC is
As a plurality of equalization switches, a plurality of even-numbered switches provided corresponding to even-numbered cells and a plurality of odd-numbered switches provided corresponding to odd-numbered cells are included.
When the equalization instruction is given from the microcomputer, the on / off control target is switched between the even-numbered switch and the odd-numbered switch at predetermined time intervals based on the count value in the situation where the microcomputer is not started to perform voltage equalization.
このように、本開示は、マイコンが起動していない状況であっても、監視ICがオンオフの制御対象を偶数スイッチと奇数スイッチとで切り替えて、電圧均等化を行うことができる。よって、本開示は、電圧均等化のためにマイコンが起動する回数を減らすことができ、補機バッテリの消費電流を削減できる。 As described above, in the present disclosure, even in a situation where the microcomputer is not activated, the control target of the monitoring IC on / off can be switched between the even number switch and the odd number switch to equalize the voltage. Therefore, in the present disclosure, the number of times the microcomputer is started for voltage equalization can be reduced, and the current consumption of the auxiliary battery can be reduced.
なお、特許請求の範囲、およびこの項に記載した括弧内の符号は、一つの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、本開示の技術的範囲を限定するものではない。 The scope of claims and the reference numerals in parentheses described in this section indicate the correspondence with the specific means described in the embodiment described later as one embodiment, and the technical scope of the present disclosure. Is not limited to.
図1〜図6を参照しながら、本開示を実施するための形態を説明する。本実施形態では、車載電池制御装置を電池ECU(Electronic Control Unit)10に適用した例を採用する。 A mode for carrying out the present disclosure will be described with reference to FIGS. 1 to 6. In this embodiment, an example in which the in-vehicle battery control device is applied to the battery ECU (Electronic Control Unit) 10 is adopted.
まず、図1、図2、図3に基づいて、電池ECU10の構成に関して説明する。電池ECU10は、複数の偶数セルと複数の奇数セルを含む複数の電池セル201〜20nを備えた主機バッテリ20の制御を行うものである。主機バッテリ20は、組電池に相当する。
First, the configuration of the
電池ECU10は、マイコン1と、第1監視IC21〜第n監視IC2nを備えている。さらに、電池ECU10は、フィルタ4や放電用抵抗5が設けられたプリント基板31を備えている。また、電池ECU10は、主機バッテリ20と補機バッテリ30と電気的に接続されている。本実施形態では、一例として、マイコン1と、複数の監視IC21〜2nと、プリント基板31とが一体型基板として構成された電池ECU10を採用している。しかしながら、本開示は、これに限定されずサテライト型基板の電池ECU10であっても採用できる。なお、nは、2以上の自然数である。
The battery ECU 10 includes a
電池ECU10は、ハイブリッド自動車、プラグインハイブリッド自動車、電気自動車などの車両に搭載可能に構成されている。主機バッテリ20は、リチウム2次電池やニッケル水素2次電池等の複数の電池セル201〜20nが直列に接続されている。複数の電池セル201〜20nは、低電位グランドから高電位側にかけて直列に接続されている。
The battery ECU 10 is configured to be mounted on a vehicle such as a hybrid vehicle, a plug-in hybrid vehicle, or an electric vehicle. In the
主機バッテリ20は、一例として、複数の電池ブロックが直列に接続されたものを採用する。各電池ブロックは、直列された複数の電池セルを含んでいる。一つの電池ブロックは、例えば、第1電池セル201、第2電池セル202、第3電池セル203、第4電池セル204、第1電池セル205を含んでいる。
As an example, the
各電池ブロックは、異なる監視IC21〜2nに電気的に接続されている。例えば、電池セル201〜205を含む電池ブロックは、第1監視IC21に電気的に接続されている。そして、第n電池セルを含む電池ブロックは、第n監視IC2nに電気的に接続されている。
Each battery block is electrically connected to different monitoring ICs 21-2n. For example, the battery block including the battery cells 201-205 is electrically connected to the
また、主機バッテリ20は、複数の偶数セル20E(E:偶数)と複数の奇数セル20O(O:奇数)を含む複数の電池セル201〜20nを備えている。複数の電池セル201〜20nは、最上流もしくは最下流から数えて、偶数番目の電池セルが偶数セル20Eであり、奇数番目の電池セルが奇数セル20Oである。
Further, the
例えば、電池セル201〜205は、第1監視IC21に電気的に接続されている。つまり、第1監視IC21は、奇数セルとしての第1電池セル201,第3電池セル203,第5電池セル205と、偶数セルとしての第2電池セル202,第4電池セル204が接続されている。同様に、第n電池セルは、第n監視IC2nに電気的に接続されている。各監視IC21〜2nに接続されている電池セルの個数は、これに限定されない。
For example, the
なお、主機バッテリ20は、組電池と言い換えることができる。また、電池セル201〜20nは、それぞれ同様に構成されている。
The
補機バッテリ30は、主機バッテリ20よりも端子電圧が低いものである。補機バッテリ30は、マイコン1などの低圧系の回路と電気的に接続されている。そして、補機バッテリ30は、マイコン1などの低圧系の回路に電源を供給する。
The
マイコン1は、補機バッテリ30から電源供給され、複数の監視IC21〜2nに対して制御指示を行う。つまり、マイコン1は、補機バッテリ30から電源供給されて動作する。マイコン1は、例えば、CPU、記憶装置、通信回路などを備えている。記憶装置は、SRAMなどの揮発性メモリと、Flash MemoryやEEPROMなどの不揮発性メモリとを備えている。
The
また、マイコン1は、各監視IC21〜2nと電気的に接続されている。マイコン1は、CPUが不揮発性メモリに記憶されたプログラムを実行する。マイコン1は、プログラムを実行することで、揮発性メモリを一時的な記憶部として利用しつつ、記憶装置に記憶されたデータなどを用いて演算処理を実行する。これによって、マイコン1は、後ほど説明する処理動作を実行する。なお、記憶装置には、例えば、監視IC21〜2nから送信されたセル電圧値などのデータが記憶される。
Further, the
マイコン1は、各監視IC21〜2nと通信可能に構成されている。マイコン1は、各監視IC21〜2nに対してコマンドを送信することで、各監視IC21〜2nに対して制御指示を行う。また、マイコン1は、各監視IC21〜2nから送信されたセル電圧値を示すデータを受信する。
The
コマンドは、例えば、電圧均等化の開始を指示する開始コマンド、電圧均等化の停止を指示する停止コマンド、セル電圧の検出(計測)および検出結果の送信を指示する検出コマンドを採用できる。さらに、コマンドは、各監視IC21〜2における回路の故障有無の診断を示す診断コマンドを採用することもできる。なお、検出コマンドは、AD変換の指示を含んでいてもよい。また、開始コマンドは、均等化指示に相当する。よって、監視IC21〜2nは、開始コマンドを受信すると、均等化指示がなされたとみなす。
As the command, for example, a start command instructing the start of voltage equalization, a stop command instructing the stop of voltage equalization, a detection command instructing detection (measurement) of the cell voltage, and a detection command instructing transmission of the detection result can be adopted. Further, as the command, a diagnostic command indicating the presence or absence of a circuit failure in each of the
複数の監視IC21〜2nは、主機バッテリ20と接続されて電源供給され、直列接続された複数の均等化スイッチ111〜113を含み、主に、複数の電池セル201〜20nの電圧均等化を行う。複数の監視IC21〜2nのそれぞれは、同様の構成を有しており、同様の処理動作を行う。このため、以下においては、代表例として第1監視IC21に関して説明する。
The plurality of
図2に示すように、第1監視IC21は、セル均等化回路110、AD変換器120、基準電源130、ロジック回路140、検出制御部141、通信制御部142、AD検出補正部143、発振子150、メモリ160、通信I/F170などを備えている。
As shown in FIG. 2, the
第1監視IC21は、対をなす接続端子を複数組備えている。第1監視IC21は、一組の接続端子に一つの電池セルが接続されている。第1監視IC21は、各電池セル201〜205のセル電圧を検出可能に構成されている。
The
図2、図3に示すように、セル均等化回路110は、電池セルの電圧均等化を行うための均等化スイッチ111〜113に加えて、マルチプレクサ(MUX)を含んでいる。本実施形態では、マルチプレクサを含むセル均等化回路110としている。しかしながら、本開示は、マルチプレクサとセル均等化回路110とが別体に設けられていてもよい。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
なお、以下においては、各均等化スイッチ111〜113を区別する必要がない場合、符号を付与せず単に均等化スイッチとも記載する。また、各均等化スイッチ111〜113は、オンすることで、対応する電池セル201〜20nを放電するため放電スイッチともいえる。
In the following, when it is not necessary to distinguish each
セル均等化回路110は、接続端子を介して、複数の電池セル201〜205が電気的に接続されている。詳述すると、セル均等化回路110は、プリント基板31を介して、複数の電池セル201〜205が電気的に接続されている。接続端子は、セル電圧検出端子ともいえる。
In the
図3に示すように、プリント基板31は、フィルタ4や放電用抵抗5などを備えている。フィルタ4と放電用抵抗5は、対応する均等化スイッチと電池セルとの間に設けられている。対応する均等化スイッチと電池セルは、例えば、第1均等化スイッチ111と第1電池セル201などである。フィルタ4は、抵抗素子41とコンデンサ42とを含んでいる。よって、第1監視IC21は、フィルタ4と放電用抵抗5を介して、電池セル201〜205と電気的に接続されているといえる。
As shown in FIG. 3, the printed circuit board 31 includes a filter 4, a discharge resistor 5, and the like. The filter 4 and the discharge resistor 5 are provided between the corresponding equalization switch and the battery cell. The corresponding equalization switch and battery cell are, for example, the
なお、図3に示すように、プリント基板31は、コンデンサ42の接続先を、放電用抵抗5よりも前段である第1接続点a1ではなく、放電用抵抗5の後段である後段接続点a2としている。また、監視IC21は、均等化スイッチ111〜113の接続先を、抵抗素子41とコンデンサ42との間の中間接続b1ではなく、放電用抵抗5の前段である第2接続点b2としている。
As shown in FIG. 3, in the printed circuit board 31, the connection destination of the
本開示では、このような接続点a2,b2とすることで、均等化スイッチ111をオフした瞬間にセル電圧検出端子の端子間電圧が復帰し、すぐに次の処理へ移行することができる。つまり、本開示では、均等化スイッチ111をオンオフして監視IC21の故障診断を行う際に、フィルタ4のRC時定数によって決まる復帰時間を待つ必要がなく、処理時間を短縮することができる。
In the present disclosure, by setting the connection points a2 and b2 as such, the voltage between the terminals of the cell voltage detection terminal is restored at the moment when the
セル均等化回路110は、複数の電池セル201〜205のそれぞれに対応して、均等化スイッチが設けられている。また、複数の均等化スイッチは、各偶数セル20Eに対応して設けられた複数の偶数スイッチ11Eと、各奇数セル20Oに対応して設けられた複数の奇数スイッチ11Oとを含んでいる。
The
ここでは、一例として、第1均等化スイッチ111、第2均等化スイッチ111、第3均等化スイッチ113のみを図示している。しかしながら、例えば、第1監視IC21は、電池セル201〜205が電気的に接続されている。このため、第1監視IC21のセル均等化回路110は、電池セル201〜205のそれぞれに対応して五つの均等化スイッチが設けられている。つまり、各監視IC21〜2nは、自身に電気的に接続されている電池セルのそれぞれに対応して、均等化スイッチが設けられている。
Here, as an example, only the
なお、第1均等化スイッチ111は、第1電池セル201に対応して設けられている。第2均等化スイッチ111は、第2電池セル202に対応して設けられている。第3均等化スイッチ113は、第3電池セル203に対応して設けられている。
The
主機バッテリ20を搭載している車両では、回生エネルギーを最大限活用するために、セル電圧を均等に保つ必要がある。そのために、第1監視IC21は、セル電圧を均等化する機能として、セル均等化回路110が設けられている。第1監視IC21は、車両のイグニッションスイッチがオフしている期間に、周期的に起動してセル電圧の均等化を実施している。セル電圧の均等化は、電圧均等化に相当する。また、電池ECU10は、電圧均等化を行うために、均等化スイッチのオンオフによる第1監視IC21における回路の故障有無を診断することが望ましい。
In a vehicle equipped with the
第1監視IC21は、各均等化スイッチ111〜113をオンオフすることで電圧均等化を行う。各均等化スイッチ111〜113は、ロジック回路140の検出制御部141からの指示に応じてオンオフする。
The
セル均等化回路110は、例えば、検出制御部141からの指示に応じて第1均等化スイッチ111をオンすることで、第1電池セル201を放電することができる。よって、第1監視IC21は、電池セル201〜205のうちセル電圧が高い電池セルを放電させることで、電池セル201〜205の各セル電圧を均等化することができる。なお、図3に示すように、電池ECU10は、第1均等化スイッチ111がオンした場合、二点鎖線で示すように均等化電流が流れ、フィルタ4のコンデンサ42の電荷が放電されて一点鎖線で示すように電流が流れる。
The
マルチプレクサは、複数のスイッチ回路から構成されており、ロジック回路140の検出制御部141からの指示に応じて複数組の接続端子のうちのいずれか一組を選択する。マルチプレクサは、一組を選択することで、電池セル201〜205のうちの一つが電気的に接続される。そして、マルチプレクサは、接続された電池セルのセル電圧を検出する電圧検出部を備えている。また、第1監視IC21は、電池セル201〜205を順番にマルチプレクサに接続し、電池セル201〜205の各セル電圧を順番に検出する。
The multiplexer is composed of a plurality of switch circuits, and selects any one of the plurality of sets of connection terminals in response to an instruction from the
AD変換器120は、基準電源130が接続されている。AD変換器120は、基準電源130で生成された基準電圧を基にAD変換する。また、AD変換器120は、検出制御部141からの指示に応じて、マルチプレクサで検出された各セル電圧をAD変換する。そして、AD変換器120は、AD変換結果をロジック回路140に出力する。なお、図2においては、AD変換器120をADCと略称で記載している。
A
ロジック回路140は、機能ブロックとして、検出制御部141、通信制御部142、AD検出補正部143などを備えている。ロジック回路140は、発振子150、メモリ160、通信I/F170と電気的に接続されている。
The
ロジック回路140は、発振子150で発生したクロック信号が入力される。なお、発振子150は、セラミック発振子や、水晶振動子を含む水晶発振回路などを採用できる。ロジック回路140は、メモリ160に記憶されたデータを参照するとともに、メモリ160のデータを書き換え可能に構成されている。通信I/F170は、マイコン1や他の監視IC22〜2nとの通信を行うインターフェイス回路である。
The clock signal generated by the
検出制御部141は、マイコン1から送信されたコマンドに応じて、セル均等化回路110やAD変換器120に指示を出力する。検出制御部141は、例えば、セル電圧の検出の指示や電圧均等化の指示をセル均等化回路110に対して出力する。また、検出制御部141は、電圧均等化の指示として、偶数スイッチ11Eをオンさせる指示と、奇数スイッチ11Oをオンさせる指示とを異なるタイミングで出力する。
The
通信制御部142は、通信I/F170を介してコマンドを受信するとともに、セル電圧値を示すデータなどを通信I/F170を介して送信する。AD検出補正部143は、AD変換器120でAD変換されたセル電圧値を取得する。AD検出補正部143は、メモリ160に記憶されている補正係数を用いて、取得したセル電圧値を補正する。
The
特に、第1監視IC21は、マイコン1から均等化指示がなされると、マイコン1が起動していない状況において、カウント値に基づいて所定時間ごとに、オンオフの制御対象を偶数スイッチ11Eと奇数スイッチ11Oとで切り替えて電圧均等化を行う。これは、隣接する均等化スイッチがともにオンして、二つのフィルタ4分の電流を同時に放電することで、発熱や第1監視IC21の不具合が生じることを抑制するためである。なお、オンする制御対象の均等化スイッチは、オン対象スイッチともいえる。
In particular, when the
ここで、図4、図5、図6を用いて、電池ECU10の処理動作に関して説明する。なお、図6における電池ECU動作は、主にマイコン1の動作を示している。また、図6の車両IGは、車両のイグニッションスイッチの略称である。
Here, the processing operation of the
まず、図4を用いてマイコン1の処理動作に関して説明する。ここでは、図6に示すように、車両IGがオフ状態であっても電池ECU10が起動(オン)して、その後、電池ECU10が停止(オフ)する状況を例として採用する。電池ECU10が起動している状態は、マイコン1が起動している状態と同意である。電池ECU10が停止している状態は、マイコン1が起動していない状態と同意である。また、マイコン1が起動していない状態は、マイコン1が定期的に通常動作と、スタンバイ動作を繰り返す状態を示している。なお、図4では、電池ECU10をECUと略称で記載している。
First, the processing operation of the
マイコン1は、例えば、車両IGがオフ、且つ、一定周期で起動して、図4のフローチャートに示す処理動作を行う。また、マイコン1は、車両IGがオフの状態で、所定の条件を満たすと起動して、図4のフローチャートに示す処理動作を行ってもよい。
For example, the
ステップS11では、ECUを起動する。マイコン1は、スタンバイ動作から通常動作に移行することで電池ECU10を起動する。マイコン1は、例えば、補機バッテリ30からの電源供給を保持する電源保持信号などをCPUが出力することで、スタンバイ動作から通常動作に移行する。
In step S11, the ECU is started. The
ステップS12では、セル電圧計測を行う(電圧取得部)。マイコン1は、各監視IC21〜2nに対する検出コマンドを送信することで各電池セル201〜20nのセル電圧を検出する。詳述すると、マイコン1は、各監視IC21〜2nに対する検出コマンドを送信する。各監視IC21〜2nは、検出コマンドに応じて、各電池セル201〜20nのセル電圧値をAD変換器120でAD変換する。そして、各監視IC21〜2nは、AD変換したセル電圧値をマイコン1に返信する。よって、マイコン1は、各監視IC21〜2nで検出された各電池セル201〜20nのセル電圧値を取得する。
In step S12, cell voltage measurement is performed (voltage acquisition unit). The
ステップS13では、セル電圧記憶を行う(記憶部)。マイコン1は、各監視IC21〜2nから送信されたセル電圧値を記憶装置に記憶する。
In step S13, the cell voltage is stored (storage unit). The
ステップS14では、回路が故障しているか否かを判定する(診断部)。マイコン1は、各監視IC21〜2nの回路が故障しているか否かを判定する。マイコン1は、各監視IC21〜2nの回路が故障していると判定しなかった場合はステップS15へ進み、故障していると判定した場合は図4の処理動作を終了する。
In step S14, it is determined whether or not the circuit is out of order (diagnosis unit). The
例えば、マイコン1は、現在のセル電圧値である現在値と、前回起動中に記憶したセル電圧値である前回値とを比較する。現在のセル電圧値は、今回のステップS13で記憶したセル電圧値である。一方、前回起動中に記憶したセル電圧値は、前回のステップS13で記憶装置に記憶したセル電圧値である。なお、マイコン1は、ステップS14の処理が終了すると、前回値を削除してもよい。
For example, the
そして、マイコン1は、現在値と前回値とが所定の対応関係を満たさない場合に、各監視IC21〜2nが故障していると判定することができる。つまり、マイコン1は、現在値と前回値とが所定の対応関係を満たす場合に、各監視IC21〜2nが故障していないと判定する。
Then, the
また、マイコン1は、現在値と前回値との差から、電圧均等化が行われたと判断できる場合に、各監視IC21〜2nが故障しておらず、所定の対応関係を満たしているとみなす。一方、マイコン1は、現在値と前回値との差から、電圧均等化が行われたと判断できない場合に、各監視IC21〜2nが故障しており、所定の対応関係を満たしていないとみなす。
Further, when it can be determined from the difference between the current value and the previous value that the voltage equalization has been performed, the
なお、マイコン1は、例えば、各監視IC21〜2nに対する診断コマンドを送信する。各監視IC21〜2nは、診断コマンドに応じて、各均等化スイッチ111〜11nをオンオフして、回路の故障有無を診断する。そして、各監視IC21〜2nは、マイコン1に返信する。
The
ステップS15では、均等化が必要であるか否かを判定する。マイコン1は、ステップS13で記憶装置に記憶したすべてのセル電圧値を参照する。そして、マイコン1は、各セル電圧値に応じて電圧均等化が必要であるか否かを判定する。例えば、マイコン1は、電池セル201〜205の各セル電圧値にばらつきがある場合は電圧均等化が必要であると判定する。また、マイコン1は、電池セル201〜205の各セル電圧値が所定値を超えて異なっていた場合に、電圧均等化が必要であると判定してもよい。
In step S15, it is determined whether or not equalization is necessary. The
ステップS16では、均等化指示を行う。マイコン1は、開始コマンドを各監視IC21〜2nに送信することで、均等化指示を行う。マイコン1は、開始コマンドを送信することで、均等化オンするともいえる。
In step S16, an equalization instruction is given. The
また、マイコン1は、開始コマンドとともに、切替時間(xmin)を示す情報を各監視IC21〜2nに送信する。切替時間は、各監視IC21〜2nがオンオフの制御対象を偶数スイッチ11Eと奇数スイッチ11Oとで切り替える時間である。つまり、切替時間は、偶数スイッチ11Eと奇数スイッチ11Oにおいて、オンする制御対象とオフする制御対象を切り替える時間である。
Further, the
例えば、偶数スイッチ11Eがオンする制御対象で、奇数スイッチ11Oがオフする制御対象の場合を一例として説明する。この場合、各監視IC21〜2nは、切替時間が経過すると、偶数スイッチ11Eをオフする制御対象へ切り替え、奇数スイッチ11Oをオンする制御対象に切り替える。
For example, a case where the even-numbered switch 11E is turned on and the odd-numbered switch 11O is turned off will be described as an example. In this case, after the switching time elapses, each of the
このように、切替時間は、偶数スイッチ11Eと奇数スイッチ11Oの一方をオンする制御対象とし、他方をオフする制御対象とする期間ともいえる。そして、電池ECU10は、この期間が経過すると、オンする制御対象をオフする制御対象に切り替え、オフする制御対象をオンする制御対象に切り替える。
As described above, the switching time can be said to be a period during which one of the even-numbered switch 11E and the odd-numbered switch 11O is controlled to be turned on and the other is turned off. Then, when this period elapses, the
本実施形態では、切替時間として分単位の時間を採用している。しかしながら、本開示は、これに限定されず、秒単位の時間を切替時間として採用することもできる。また、切替時間は、予め決められた静的な時間であってもよいし、動的に変更する時間であってもよい。マイコン1は、動的に切替時間を決める場合、記憶装置に記憶されている各セル電圧値のばらつきに基づいて決めてもよい。マイコン1は、例えば、ばらつきが小さい場合よりもばらつきが大きい場合の方が切替時間を長くする。
In this embodiment, the time in minutes is adopted as the switching time. However, the present disclosure is not limited to this, and a time in seconds can be adopted as the switching time. Further, the switching time may be a predetermined static time or a dynamically changing time. When the switching time is dynamically determined, the
なお、マイコン1は、電池ブロック単位で電圧均等化が必要であるか否かを判定してもよいし、主機バッテリ20の全体を対象として電圧均等化が必要であるか否かを判定してもよい。前者の場合、マイコン1は、電圧均等化が必要であると判定した電池ブロックが接続された監視ICに開始コマンドを送信する。後者の場合、マイコン1は、すべての監視IC21〜2nに対して開始コマンドを送信する。
The
このように、マイコン1は、回路が故障していないことを条件に、電圧均等化が必要か否かを行う。また、マイコン1は、回路が故障しておらず、且つ、セル電圧が均等でないことを条件に、電圧均等化を行う。
In this way, the
ステップS17では、ECUを停止する。マイコン1は、通常動作からスタンバイ動作に移行することで電池ECU10を停止する。マイコン1は、例えば、CPUが電源保持信号の出力を停止することで、通常動作からスタンバイ動作に移行する。
In step S17, the ECU is stopped. The
以下に説明するが、電池ECU10は、一旦、開始コマンドを送信すると、各監視IC21〜2nが自動的に起動して電圧均等化を行う。このため、マイコン1は、電圧均等化を必要と判断した場合であっても、開始コマンドを送信するとスタンバイ動作に移行する。
As described below, once the start command is transmitted, the
次に、図5を用いて各監視IC21〜2nの処理動作に関して説明する。各監視IC21〜2nは、開始コマンドを受信すると、図5のフローチャートに示す処理動作を行う。なお、マイコン1は、開始コマンドとともに切替時間も送信する。このため、各監視IC21〜2nは、開始コマンドに加えて切替時間も受信することになる。なお、各監視IC21〜2nは、例えば、通信I/F170を介して通信制御部142が開始コマンドと切替時間を受信する。
Next, the processing operation of each monitoring
また、マイコン1は、上記のように開始コマンドと切替時間を送信するとスタンバイ動作に移行する。よって、各監視IC21〜2nは、マイコン1が起動していない状況において、以下のステップS21〜S26を行うことになる。
Further, when the
ステップS21では、切替時間を設定する。各監視IC21〜2nは、オンオフの制御対象を偶数スイッチ11Eと奇数スイッチ11Oとを切り替える時間として、受信した切替時間を設定する。例えば、検出制御部141は、オンオフの制御対象の切り替えタイミングを判断する際に参照するために、通信制御部142にて受信した切替時間をメモリ160に保存する。このため、本実施形態では、切替時間が設定時間となる。また、図6に示すように、切替設定時間がxminとなる。
In step S21, the switching time is set. Each monitoring
ステップS22では、奇数番目の均等化スイッチをオンする。図6に示すように、各監視IC21〜2nは、切替時間を設定すると、奇数番目の均等化スイッチである奇数スイッチ11Oをオンする。つまり、各監視IC21〜2nは、奇数スイッチ11Oをオンする制御対象とし、偶数スイッチ11Eをオフする制御対象とする。このとき、例えば、検出制御部141は、電圧均等化の指示として、奇数スイッチ11Oをオンさせる指示をセル均等化回路110に対して出力する。
In step S22, the odd-numbered equalization switch is turned on. As shown in FIG. 6, each monitoring
セル均等化回路110は、奇数スイッチ11Oをオンさせる指示に応じて、奇数スイッチ11Oをオンさせる。これによって、各監視IC21〜2nは、複数の奇数セル20Oを放電させることができる。また、このとき、偶数スイッチ11Eは、オフの状態である。
The
また、図6に示すように、各監視IC21〜2nは、奇数スイッチ11Oをオンすると経過時間の計測を開始する。各監視IC21〜2nは、ロジック回路140にて、発振子150からのクロック信号のエッジをカウントすることで経過時間を計測する。しかしながら、本開示は、これに限定されず、別の方法で経過時間を計測してもよい。
Further, as shown in FIG. 6, each monitoring
ステップS23では、設定時間であるか否かを判定する。各監視IC21〜2nは、設定時間であるか否か、すなわち切替時間であるか否かを判定する。例えば、検出制御部141は、計測している経過時間が切替時間に達した場合に設定時間であると判定してステップS24へ進み、経過時間が切替時間に達してない場合は設定時間であると判定せずにステップS23を繰り返す。言い換えると、ロジック回路140は、発振子150からのクロック信号のエッジをカウントしたカウント値が切替時間に達したと判定した場合にステップS23へ進み、カウント値が切替時間に達したと判定しない場合にステップS22を繰り返す。
In step S23, it is determined whether or not the set time is reached. Each monitoring
ステップS24では、偶数番目の均等化スイッチをオンする。図6に示すように、各監視IC21〜2nは、切替時間を設定すると、偶数番目の均等化スイッチである偶数スイッチ11Eをオンする。つまり、各監視IC21〜2nは、偶数スイッチ11Eをオンする制御対象とし、奇数スイッチ11Oをオフする制御対象とする。また、各監視IC21〜2nは、オンする制御対象を奇数スイッチ11Oから偶数スイッチ11Eに切り替え、オフする制御対象を偶数スイッチ11Eから奇数スイッチ11Oへと切り替えるともいえる。このとき、例えば、検出制御部141は、電圧均等化の指示として、偶数スイッチ11Eをオンさせる指示をセル均等化回路110に対して出力する。
In step S24, the even-numbered equalization switch is turned on. As shown in FIG. 6, each monitoring
セル均等化回路110は、偶数スイッチ11Eをオンさせる指示に応じて、偶数スイッチ11Eをオンさせる。これによって、各監視IC21〜2nは、複数の偶数セル20Eを放電させることができる。また、このとき、奇数スイッチ11Oは、オフの状態である。また、図6に示すように、各監視IC21〜2nは、偶数スイッチ11Eをオンすると経過時間の計測を開始する。
The
ステップS25では、ステップS23と同様に設定時間であるか否かを判定する。そして、例えば、検出制御部141は、計測している経過時間が切替時間に達した場合に設定時間であると判定してステップS26へ進み、経過時間が切替時間に達してない場合は設定時間であると判定せずにステップS25を繰り返す。
In step S25, it is determined whether or not the set time is set, as in step S23. Then, for example, the
ステップS26では、停止指示があるか否かを判定する。各監視IC21〜2nは、マイコン1からの停止コマンドに基づいて、停止指示があるか否かを判定する。例えば、検出制御部141は、停止コマンドを受信していない場合は停止指示なしと判定してステップS22へ戻り、停止コマンドを受信した場合は停止指示ありと判定して図5のフローチャートを終了する。
In step S26, it is determined whether or not there is a stop instruction. Each monitoring
このように、各監視IC21〜2nは、マイコン1から均等化指示がなされると、カウント値に基づいて所定時間ごとに、オンオフの制御対象を偶数スイッチ11Eと奇数スイッチ11Oとで切り替えて電圧均等化を行う。また、各監視IC21〜2nは、マイコン1が起動していない状況において、オンオフの制御対象を偶数スイッチ11Eと奇数スイッチ11Oとで切り替えて電圧均等化を行う。つまり、各監視IC21〜2nは、マイコン1の起動状態にかかわらず、自動でオンオフの制御対象を切り替えて電圧均等化を行うことができる。
In this way, when the equalization instruction is given from the
このように、電池ECU10は、マイコン1が起動していない状況であっても、各監視IC21〜2nがオンオフの制御対象を偶数スイッチ11Eと奇数スイッチ11Oとで切り替えて、電圧均等化を行うことができる。よって、電池ECU10は、電圧均等化のためにマイコン1が起動する回数を減らすことができ、補機バッテリ30の消費電流を削減できる。
In this way, the
また、本実施形態では、電圧均等化を開始する順番を奇数セル20Oからと予め設定されている。しかしながら、本開示は、電圧均等化を開始する順番を偶数セル20Eからと予め設定しておいてもよい。つまり、各監視IC21〜2nは、電圧均等化を開始する順番が偶数セル20Eと奇数セル20Oのいずれかに予め設定されていると好ましい。これによって、電池ECU10は、偶数セル20Eと奇数セル20Oの一方のみ均等化されることを防ぐことができる。よって、電池ECU10は、複数の電池セル201〜20nにおけるセル電圧のばらつきをより一層抑制することができる。
Further, in the present embodiment, the order in which the voltage equalization is started is set in advance from the odd cell 20O. However, in the present disclosure, the order in which voltage equalization is started may be set in advance from the even cell 20E. That is, it is preferable that the order in which the voltage equalization is started in each of the
各監視IC21〜2nは、上記のように、カウント値として、発振子150で生成されるクロック信号をカウントした値を用いている。そこで、各監視IC21〜2nは、オンオフの制御対象を偶数スイッチ11Eと奇数スイッチ11Oとで切り替える間隔(切替時間)が、発振子150の精度に基づいて予め設定されていてもよい。切替時間は、発振子150の精度が悪いほど短くすると好ましい。
As described above, each of the
各監視IC21〜2nは、発振子150の精度が悪いほど、切替時間通りに、オンオフの制御対象を切り替えることができない。つまり、各監視IC21〜2nは、指示された切替時間と、実際にオンオフの制御対象を切り替える時間との間に誤差が生じてしまう。
The poorer the accuracy of the
つまり、各監視IC21〜2nは、セル電圧を均等化するのに必要な時間以上に、オン対象スイッチをオンさせてしまうことが起こりうる。また、各監視IC21〜2nは、セル電圧を均等化するのに必要な時間だけオン対象スイッチをオンさせることなくオフさせてしまうことも起こりうる。これによって、電池ECU10は、電池セル201〜20nの放電時間がばらつくため、電圧均等化を行ったとしても適切にセル電圧を均等化できない可能性がある。
That is, each of the
しかしながら、電池ECU10は、発振子150の精度が悪いほど切替時間を短くすることで、オンオフの制御対象を一度切り替える際の誤差を小さくすることができる。よって、電池ECU10は、電圧均等化の精度を向上させることができる。つまり、電池ECU10は、複数の電池セル201〜20nにおけるセル電圧のばらつきをより一層抑制することができる。
However, the
なお、本実施形態では、奇数スイッチ11Oからオンする例を採用している。しかしながら、本開示は、偶数スイッチ11Eからオンしてもよい。 In this embodiment, an example of turning on the odd-numbered switch 11O is adopted. However, the present disclosure may be turned on from the even switch 11E.
本開示は、奇数スイッチ11Oと偶数スイッチ11Eのうち、最初にオンする制御対象をマイコン1が判断して、各監視IC21〜2nに指示してもよい。この場合、マイコン1は、ステップS12で取得した各セル電圧値に基づいて判断する。
In the present disclosure, the
本開示は、奇数スイッチ11Oと偶数スイッチ11Eのうち、最初にオンする制御対象を各監視IC21〜2nが判断してもよい。各監視IC21〜2nは、検出した各セル電圧値に基づいて判断する。
In the present disclosure, each monitoring
本開示は、ステップS26を各監視IC21〜2nが判断してもよい。各監視IC21〜2nは、検出した各セル電圧値に基づいて判断する。
In the present disclosure, each monitoring
なお、本開示は、これに限定されない。電池ECU10は、少なくとも1つの演算処理装置(CPU)と、プログラムとデータとを記憶する記憶媒体としての少なくとも1つのメモリ装置(MMR)と、監視ICを備えていればよい。電池ECU10は、コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体を備えるマイクロコンピュータによって提供される。記憶媒体は、コンピュータによって読み取り可能なプログラムを非一時的に格納している。記憶媒体は、半導体メモリまたは磁気ディスクなどによって提供されうる。制御装置は、1つのコンピュータ、またはデータ通信装置によってリンクされた一組のコンピュータ資源によって提供されうる。プログラムは、制御装置によって実行されることによって、制御装置をこの明細書に記載される装置として機能させ、この明細書に記載される方法を実行するように制御装置を機能させる。制御装置は、多様な要素を提供する。それらの要素の少なくとも一部は、機能を実行するための手段と呼ぶことができ、別の観点では、それらの要素の少なくとも一部は、構成的なブロック、またはモジュールと呼ぶことができる。
The present disclosure is not limited to this. The
なお、電池ECU10が提供する手段および/または機能は、実体的なメモリ装置に記録されたソフトウェアおよびそれを実行するコンピュータ、ソフトウェアのみ、ハードウェアのみ、あるいはそれらの組み合わせによって提供することができる。例えば、電池ECU10がハードウェアである電子回路によって提供される場合、それは多数の論理回路を含むデジタル回路、またはアナログ回路によって提供することができる。
The means and / or functions provided by the
以上、本開示の好ましい実施形態について説明した。しかしながら、本開示は、上記実施形態に何ら制限されることはなく、本開示の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の変形が可能である。 The preferred embodiments of the present disclosure have been described above. However, the present disclosure is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present disclosure.
1…マイコン、21〜2n…第1〜第n監視IC、10…電池ECU、20…主機バッテリ、201〜20n…第1〜第n電池セル、30…補機バッテリ 1 ... Microcomputer, 21 to 2n ... 1st to 1st monitoring IC, 10 ... Battery ECU, 20 ... Main engine battery, 201 to 20n ... 1st to 1st battery cells, 30 ... Auxiliary battery
Claims (4)
前記組電池と接続されて電源供給され、直列接続された複数の均等化スイッチ(111〜113)を含み、複数の前記電池セルの電圧均等化を行う複数の監視IC(21〜2n)と、
補機バッテリ(30)から電源供給され、複数の前記監視ICに対して制御指示を行うマイコン(1)と、を備えており、
前記監視ICは、
複数の前記均等化スイッチとして、前記偶数セルに対応して設けられた複数の偶数スイッチと、前記奇数セルに対応して設けられた複数の奇数スイッチとを含み、
前記マイコンから均等化指示がなされると、前記マイコンが起動していない状況において、カウント値に基づいて所定時間ごとに、オンオフの制御対象を前記偶数スイッチと前記奇数スイッチとで切り替えて前記電圧均等化を行う車載電池制御装置。 It is an in-vehicle battery control device that controls an assembled battery (20) including a plurality of battery cells (201 to 20n) including a plurality of even cells and a plurality of odd cells.
A plurality of monitoring ICs (21 to 2n) including a plurality of equalization switches (111 to 113) connected to the assembled battery and supplied with power and connected in series to equalize the voltage of the plurality of battery cells.
It is equipped with a microcomputer (1) that is supplied with power from the auxiliary battery (30) and gives control instructions to the plurality of monitoring ICs.
The monitoring IC
The plurality of equalization switches include a plurality of even-numbered switches provided corresponding to the even-numbered cells and a plurality of odd-numbered switches provided corresponding to the odd-numbered cells.
When the equalization instruction is given from the microcomputer, the on / off control target is switched between the even number switch and the odd number switch at predetermined time intervals based on the count value in the situation where the microcomputer is not started, and the voltage equalization is performed. In-vehicle battery controller.
前記監視ICで検出された各電池セルのセル電圧値を取得する電圧取得部(S12)と、
取得した前記セル電圧値を記憶する記憶部(S13)と、
前記監視ICの故障診断を行う診断部(S14)と、を備えており、
前記診断部は、現在の前記セル電圧値である現在値と、前回起動中に記憶した前記セル電圧値である前回値とを比較し、前記現在値と前記前回値とが所定の対応関係を満たさない場合は前記監視ICが故障していると判定する請求項1〜3のいずれか1項に記載の車載電池制御装置。 The microcomputer is
A voltage acquisition unit (S12) that acquires the cell voltage value of each battery cell detected by the monitoring IC, and
A storage unit (S13) that stores the acquired cell voltage value, and
It is equipped with a diagnosis unit (S14) for diagnosing the failure of the monitoring IC.
The diagnostic unit compares the current value, which is the current cell voltage value, with the previous value, which is the cell voltage value stored during the previous startup, and establishes a predetermined correspondence between the current value and the previous value. The vehicle-mounted battery control device according to any one of claims 1 to 3, wherein if the condition is not satisfied, the monitoring IC is determined to be out of order.
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