JP2023063123A - Battery protection device - Google Patents
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Abstract
Description
本明細書が開示する技術は、バッテリの保護装置に関し、特に車両に搭載されるバッテリの保護装置に関する。 TECHNICAL FIELD The technology disclosed in this specification relates to a battery protection device, and more particularly to a battery protection device mounted on a vehicle.
特許文献1に、車両に搭載されるバッテリの保護装置が開示されている。バッテリは、太陽電池によって充電可能に構成されており、保護装置は、太陽電池による充電中にバッテリの電圧が基準値を超えたときに、当該充電を中止するように構成されている。 Patent Literature 1 discloses a protection device for a battery mounted on a vehicle. The battery is configured to be rechargeable by a solar cell, and the protection device is configured to stop charging when the voltage of the battery exceeds a reference value during charging by the solar cell.
ユーザが、いわゆる社外品の充電器を利用して、車両に搭載されたバッテリを充電することがある。社外品の充電器は、その性能や品質が様々であり、バッテリに対して有害な充電を行うものが存在する。このような充電器に対しては、バッテリの保護装置が作動することによって、有害な充電からバッテリを保護されることが好ましい。その一方で、社外品の充電器のなかには、バッテリに対して無害な充電を行うものも存在する。このような充電器に対しては、バッテリの保護装置が作動することなく、バッテリの充電が許容されることが好ましい。しかしながら、従来の技術では、無害な充電を行う充電器に対しても、バッテリの保護装置が作動してその充電が禁止されることがあり、ユーザの利便性が損なわれてしまうという問題があった。 A user may use a so-called third-party charger to charge a battery mounted in a vehicle. The performance and quality of non-genuine chargers vary, and there are some that charge the battery harmfully. For such chargers, it is preferable that a battery protection device is activated to protect the battery from harmful charging. On the other hand, some of the chargers sold by other companies charge the battery in a harmless manner. For such chargers, it is preferable to allow charging of the battery without activation of the battery protection device. However, in the prior art, there is a problem that even a charger that performs harmless charging may be prohibited from charging due to activation of a battery protection device, which impairs convenience for the user. rice field.
上記を鑑み、本明細書では、性能や品質が様々な社外品の充電器に対しても、バッテリを適切に保護することができる技術を提供する。 In view of the above, this specification provides a technology that can appropriately protect the battery even for chargers that are non-genuine products with various performances and qualities.
本明細書は、車両に搭載されるバッテリの保護装置を開示する。保護装置は、バッテリと車両側の回路との間に設けられたリレーと、車両の駐車中にバッテリの電圧を監視し、バッテリの電圧又はその変化が所定の異常を示すときに、リレーを開放する保護処理を実行可能な制御装置と、制御装置は、バッテリの電圧の一日当たりの変化幅が、所定の第1上限値以下であるときに、保護処理の実行を中断する。 This specification discloses a protection device for a battery mounted on a vehicle. The protection device monitors the voltage of the battery while the vehicle is parked, and opens the relay when the voltage of the battery or its change indicates a predetermined abnormality. and a control device capable of executing the protection process to prevent the loss of power, and the control device suspends the execution of the protection process when the variation of the battery voltage per day is equal to or less than a predetermined first upper limit value.
上記した保護装置では、車両の駐車中にバッテリの電圧が監視され、バッテリの電圧又はその変化が所定の異常(例えば過充電や過放電)を示すときに、リレーを開放する保護処理が実行される。従って、バッテリが過充電や過放電の状態にあるときや、社外品の充電器によって有害な充電が行われたときは、リレーを解放することによってバッテリを保護することができる。その一方で、この保護装置では、バッテリの電圧の一日当たりの変化幅も監視されており、その変化幅が所定の第1上限値以下であるときには、保護処理の実行が中断されるように構成されている。通常、駐車された車両でも、バッテリの電力は消費されており、それによってバッテリの電圧は低下していく。しかしながら、バッテリの電圧にそのような変化も見られず、バッテリの電圧の一日当たりの変化幅が第1上限値以下であるときは、例えば社外品の充電器によって、バッテリが緩やかに充電されていると判断することができる。このような充電は、バッテリにとって無害であることから、保護処理の実行が中断されることで、当該充電が意図せず禁止されることを避けることができる。このように、上記した保護装置によると、性能や品質が様々な社外品の充電器に対しても、バッテリを適切に保護することができる。 In the protection device described above, the voltage of the battery is monitored while the vehicle is parked, and when the voltage of the battery or its change indicates a predetermined abnormality (for example, overcharge or overdischarge), protective processing is executed to open the relay. be. Therefore, when the battery is overcharged or overdischarged, or when harmful charging is performed by a non-genuine charger, the battery can be protected by releasing the relay. On the other hand, this protective device also monitors the variation width of the battery voltage per day, and is configured to interrupt the execution of the protection process when the variation width is equal to or less than a predetermined first upper limit value. It is Normally, even in a parked vehicle, the power of the battery is consumed, which causes the voltage of the battery to drop. However, when no such change is observed in the battery voltage and the width of change in the battery voltage per day is equal to or less than the first upper limit value, the battery is being slowly charged by, for example, a non-genuine charger. can be determined to be Since such charging is harmless to the battery, it is possible to prevent the charging from being unintentionally prohibited by interrupting the execution of the protection process. As described above, according to the protection device described above, it is possible to appropriately protect the battery even from external chargers having various performances and qualities.
本技術の一実施形態において、制御装置は、バッテリの一時間毎の平均電圧が上昇傾向を示すとともに、平均電圧の一時間当たりの変化幅が所定の第2上限値以下であるときも、保護処理の実行を中断してもよい。このような構成によると、バッテリにとって無害な充電をより正確に識別し、保護処理の実行を中断することによって、当該充電を許容することができる。 In an embodiment of the present technology, the control device provides protection even when the hourly average voltage of the battery shows an upward trend and the hourly change width of the average voltage is equal to or less than a predetermined second upper limit value. Execution of processing may be interrupted. According to such a configuration, it is possible to more accurately identify charging that is harmless to the battery and to allow the charging by interrupting execution of the protection process.
(実施例)図面を参照して、保護装置10を備えるバッテリユニット20について説明する。バッテリユニット20は、保護装置10に加え、バッテリ12と、電流センサ18を備える。バッテリユニット20は、車両に搭載される。バッテリユニット20は、正極端子20aと負極端子20bとを備える。バッテリユニット20の正極端子20a及び負極端子20bのそれぞれは、車両側の回路(不図示)に接続される。電流センサ18は、バッテリ12の負極12bと、バッテリユニット20の負極端子20bとの間に設けられている。電流センサ18は、バッテリユニット20を流れる電流値を検出する。
(Embodiment) A
バッテリ12は、例えば12ボルトの補機バッテリである。バッテリ12は、車両の種々の制御システムやその他の補機に接続されており、これらに電力を供給する。バッテリ12は、複数の電池セルによって構成されている。バッテリ12は、車両のメインバッテリ(図示省略)や、駐車時に社外品の充電器等による供給電力によって充電することができる。特に限定されないが、本実施例のバッテリ12は、リチウムバッテリであり、例えばリン酸鉄リチウムイオン(LFP)バッテリである。
The
保護装置10は、バッテリ12を保護する装置である。例えば、保護装置10は、駐車中にバッテリ12の電圧を監視しており、バッテリ12が過充電や過放電の状態にあるときや、社外品の充電器によって有害な充電が行われたときに、バッテリ12を保護するように構成されている。保護装置10は、ラッチリレー(ラッチングリレーとも称する)14と、ECU(Electronic Control Unit)16とを備える。ここで、ラッチリレー14は、本明細書が開示する技術における「リレー」の一例であり、ECU16は、本明細書が開示する技術における「制御装置」の一例である。
The
ラッチリレー14は、バッテリ12と車両側の回路との間に設けられている。ラッチリレー14の一端は、バッテリ12の正極12aに接続されている。ラッチリレー14の他端は、車両側の回路に接続される正極端子20aに接続されている。ラッチリレー14が開放/閉鎖することにより、車両側の回路と、バッテリ12との間が遮断/接続される。通常、ラッチリレー14は閉鎖しており、バッテリ12と車両側の回路とは互いに接続されている。
A
ECU16は、バッテリ12の正極12a及び負極12bに接続されている。ECU16は、車両の駐車中にバッテリ12の電圧を計測し、これらを監視する。なお、ここでの電圧は、閉回路電圧(CCV)を意味する。電圧(即ちCCV)と、バッテリ残量(いわゆるSOC)との関係は、図3に示されている。これにより、ECU16は、電圧からバッテリ残量を推定することができる。以降、この推定をCCV-SOC推定と称する。ECU16は、CCV-SOC推定に基づいて、バッテリ12の状態を判断する。なお、バッテリ12に社外品の充電器が接続された場合、ECU16による計測電圧は、充電器によってバッテリ12に印加される充電電圧を示す。従って、詳しくは後述するが、例えば社外品の充電器が使用されるなどして、バッテリ12が充電されている間は、CCV-SOC推定の実行が中止される。
The
ECU16は、ラッチリレー14に接続されており、ラッチリレー14の動作を制御する。ECU16は、バッテリ12の計測電圧が所定の異常を示すときに、バッテリ12の保護処理を実行する。この保護処理では、ECU16がラッチリレー14を開放させることにより、バッテリ12が車両側の回路から電気的に切断される。これにより、バッテリ12が過充電の状態(即ち、図3の(Z))や過放電の状態(即ち、図3の(X))を示すときに、バッテリ12のさらなる放電又は充電が回避される。また、例えば社外品の充電器がバッテリ12に接続され、バッテリ12の計測電圧が急変した場合も、ECU16は、バッテリ12に対して有害な充電であると判断して、バッテリ12を車両側の回路(即ち、充電器)から電気的に切断することができる。
The ECU 16 is connected to the
ECU16は、バッテリ12の電圧の一日当たりの変化幅も監視する。ECU16は、当該変化幅が所定の第1上限値以下であるときには、バッテリ12が、例えば社外品の充電器によって緩やかに充電されている(即ち、図3の(Y))と判断する。このとき、ECU16は、保護処理の実行を中断する。第1上限値は、例えば約0.1ボルト/日である。また、ECU16は、バッテリ12の一時間毎の平均電圧が上昇傾向を示すとともに、平均電圧の一時間当たりの変化幅が所定の第2上限値以下であるときも、保護処理の実行を中断する。このような構成によると、バッテリ12にとって無害な充電をより正確に識別し、保護処理の実行を中断することによって、当該充電を許容することができる。第2上限値は、例えば約0.05ボルト/時である。なお、バッテリ12の充電中は、ECU16によるバッテリ12の計測電圧が、バッテリ12に印加される充電電圧を示し、バッテリ12のSOCと必ずしも対応しない。従って、ECU16は、保護処理の実行を中断するのと同時に、CCV-SOC推定も中断する。
The
ECU16は、電流センサ18と通信可能に接続されている。ECU16は、電流センサ18の検出データを受信し、検出したデータに基づいてバッテリ12の状態を判断する。
The
車両のバッテリは、ユーザによって、いわゆる社外品の充電器を利用して、充電されることがある。社外品の充電器は、その性能や品質が様々であり、バッテリに対して有害な充電を行うものが存在する。このような充電器に対しては、バッテリの保護装置が作動することによって、有害な充電からバッテリを保護されることが好ましい。その一方で、社外品の充電器のなかには、バッテリに対して無害な充電を行うものも存在する。このような充電器に対しては、バッテリの保護装置が作動することなく、バッテリの充電が許容されることが好ましい。しかしながら、従来の技術では、無害な充電を行う充電器に対しても、バッテリの保護装置が作動してその充電が禁止されることがあり、ユーザの利便性が損なわれてしまうという問題があった。 A vehicle battery is sometimes charged by a user using a so-called aftermarket charger. The performance and quality of non-genuine chargers vary, and there are some that charge the battery harmfully. For such chargers, it is preferable that a battery protection device is activated to protect the battery from harmful charging. On the other hand, some of the chargers sold by other companies charge the battery in a harmless manner. For such chargers, it is preferable to allow charging of the battery without activation of the battery protection device. However, in the prior art, there is a problem that even a charger that performs harmless charging may be prohibited from charging due to activation of a battery protection device, which impairs convenience for the user. rice field.
上記問題を解決するために、本実施例の保護装置10では、車両の駐車中にバッテリ12の電圧が監視され、バッテリ12の電圧又はその変化が所定の異常(例えば過充電や過放電)を示すときに、ラッチリレー14を開放する保護処理が実行される。従って、バッテリ12が過充電や過放電の状態にあるときや、社外品の充電器によって有害な充電が行われたときは、ラッチリレー14を解放することによってバッテリ12を保護することができる。その一方で、この保護装置10では、バッテリ12の電圧の一日当たりの変化幅も監視されており、その変化幅が所定の第1上限値以下であるときには、保護処理の実行が中断されるように構成されている。通常、駐車された車両でも、バッテリ12の電力は消費されており、それによってバッテリ12の電圧は低下していく。しかしながら、バッテリ12の電圧にそのような変化も見られず、バッテリ12の電圧の一日当たりの変化幅が第1上限値以下であるときは、例えば社外品の充電器によって、バッテリ12が緩やかに充電されていると判断することができる。このような充電は、バッテリ12にとって無害であることから、保護処理の実行が中断されることで、当該充電が意図せず禁止されることを避けることができる。このように、上記した保護装置10によると、性能や品質が様々な社外品の充電器に対しても、バッテリ12を適切に保護することができる。
In order to solve the above problem, the
図2及び図3を参照して、保護装置10が実行する一連の処理について説明する。まず、ステップS12において、保護装置10は、車両がReady-OFF状態であり、且つ、電流が所定値、例えば約0.1アンペア以下であるか否かを判定する。ここで、Ready-OFF状態とは、イグニッションスイッチがオフになっており、車両が駐車中であることを示す。イグニッションスイッチがオフされた駐車直後は、車両内の種々のシステムが稼働しており、電力を消費する。イグニッションスイッチがオフしてから、一定時間待機した後、電流が0.1アンペア以下になったときには、保護装置10は車両が完全に駐車したと判断し、S14の処理へ進む。なお、保護装置10は、車両が完全に駐車したと判断すると同時に、CCV-SOC推定と保護処理を有効にする。
A series of processes executed by the
次いでステップS14において、保護装置10は、バッテリ12の電圧が、著しく変化しているか否かを判定する。具体的には、保護装置10が、バッテリ12の電圧の一時間当たりの変化幅ΔVhが約0.5ボルト以下、又はバッテリ12の一秒当たりの電圧の変化幅ΔVsが約0.3ボルト以下であるかどうかを判定する。この条件が満たされる場合、保護装置10は、バッテリ12の計測電圧は急変していないと判断して、(S14でYes)、S16の処理に進む。一方、この条件も満たされない場合(S14でNo)、保護装置10は、バッテリ12の意図しない過放電又は過剰な充電の可能性(図3の(X)又は(Z))があると判断し、S24の処理に進み、保護処理を実行する。
Next, in step S14,
ステップS16において、保護装置10は、バッテリ12の電圧の一日当たりの変化幅ΔVdが緩やかに変化しているか否かを判定する。具体的には、保護装置10は、一日当たりの変化幅ΔVdが約0.1ボルト以下であるか否かを判定する。一日当たりの変化幅ΔVdが約0.1ボルト以下であるときには(S16でYes)、保護装置10はバッテリ12が無害な充電器により充電されていると判断し、S22の処理へ進み、保護処理の実行を中断する。一日当たりの変化幅ΔVdが約0.1ボルトよりも大きいときには(S16でNo)、S18の処理へ進む。
In step S16, the
ステップS18において、保護装置10は、一日当たりの変化幅ΔVdが増加傾向であるか否かを判定する。一日当たりの変化幅ΔVdが増加傾向であるときには(S18でYes)、S20の処理へ進む。一日当たりの変化幅ΔVdが減少傾向であるときには(S18でNo)、保護装置10はバッテリ12が通常の放電の可能性があると判断し、S24の処理に進み、保護処理を実行する。
In step S18, the
ステップS20において、保護装置10は、一時間当たりの変化幅ΔVhが緩やかであるか否かを判定する。具体的には、保護装置10は、一時間当たりの変化幅ΔVhが0.05ボルト以下であるか否かを判定する。一時間当たりの変化幅ΔVhが0.05ボルト以下であるときには(S20でYes)、S22の処理へ進み、保護装置10はバッテリ12が無害な充電器により充電されていると判断し、保護処理の実行を中断する。一時間当たりの変化幅ΔVhが0.05ボルトよりも大きいときには(S20でNo)、S24の処理に進み、保護装置10はバッテリ12が過充電の可能性があると判断し、保護処理を実行する。
In step S20, the
(具体例1)図4を参照して、バッテリ12に不適合な社外品の充電器が使用され、バッテリ12に対して有害な充電が実施された場合の具体例1について説明する。時刻T1のとき、イグニッション(IG)信号はOffになり、車両が駐車された。このとき、図2のフローでは、S12でYesに進む。車両が駐車されたとともに保護処理の判定は有効とされた。駐車後、通常時生じる放電により、ΔV低下フラグはOnとなった。時刻T2のとき、社外品の充電器によって充電が開始された。時刻T2から電圧が急激に上昇していき、時刻T3のとき、ECU16の計測電圧は13.5ボルトから最大14.6ボルトまで上昇した。このとき、電圧上昇フラグがOnとなり、さらにECU16によって過電圧判定がOnされた。よって、図2のフローに従い、保護装置10は過充電の可能性があると判断し、S14でNoへ進んだ。そして、S24において、保護処理を実行し、時刻T4のとき、ラッチリレー14が開放された。従って、バッテリ12に対して有害な充電器を使用した場合には、バッテリ12の保護処理が実行された。
(Specific Example 1) With reference to FIG. 4, a specific example 1 will be described in which an unsuitable external charger is used for the
(具体例2)図5を参照して、バッテリ12に対して無害な充電器を使用して、バッテリ12を充電した場合の具体例2について説明する。時刻T5のときIG信号がOffになり、車両が駐車された。このとき、図2のフローでは、S12でYesに進む。車両が駐車されたとともに保護処理の判定は有効とされた。駐車後、通常時に生じる放電により、ΔV低下フラグはOnとなった。時刻T6のとき、社外品の充電器によって充電が開始された。このときのECU16の計測電圧は一定値を示し、短期ΔV一定フラグがOnされた。このとき、図2のフローでは、S14からS16を経由しS18に進む。ここで、短期ΔV一定フラグは、一分当たりの電圧の変化幅ΔVmが0.1ボルト以下でOnとなる。時刻T7からT8を超えて、緩やかに電圧が上昇し(S20へ進み)、長期ΔV一定フラグがOnされ、S20でYesに進んだ。ここで、長期ΔV一定フラグは、一時間当たりの電圧の変化幅ΔVhが約0.05ボルト以下でOnとなる。そして、S22において、保護処理の実行を中断し、ラッチリレー14は閉鎖のまま維持された。従って、バッテリ12に対して無害な充電器を使用した場合は、バッテリ12の保護処理の実行が中断され、社外品の充電器による充電が許容された。
(Concrete Example 2) Concrete Example 2 in which the
以上、本明細書が開示する技術の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書、又は、図面に説明した技術要素は、単独で、あるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項に記載の組合せに限定されるものではない。本明細書又は図面に例示した技術は、複数の目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。 Although specific examples of the technology disclosed in this specification have been described above in detail, these are merely examples and do not limit the scope of the claims. The technology described in the claims includes various modifications and changes of the specific examples illustrated above. The technical elements described in this specification or the drawings exhibit technical usefulness alone or in various combinations, and are not limited to the combinations described in the claims as filed. The techniques exemplified in this specification or drawings can achieve a plurality of purposes at the same time, and achieving one of them has technical utility in itself.
10:保護装置
12:バッテリ
14:ラッチリレー
16:ECU
18:電流センサ
20:バッテリユニット
10: Protective Device 12: Battery 14: Latch Relay 16: ECU
18: Current sensor 20: Battery unit
Claims (2)
前記バッテリと前記車両側の回路との間に設けられたリレーと、
前記車両の駐車中に前記バッテリの電圧を監視し、前記バッテリの電圧又はその変化が所定の異常を示すときに、前記リレーを開放する保護処理を実行可能な制御装置と、
前記制御装置は、前記バッテリの電圧の一日当たりの変化幅が、所定の第1上限値以下であるときに、前記保護処理の実行を中断する、
保護装置。 A protection device for a battery mounted on a vehicle,
a relay provided between the battery and a circuit on the vehicle side;
a control device capable of monitoring the voltage of the battery while the vehicle is parked and executing a protection process of opening the relay when the voltage of the battery or a change in the voltage of the battery indicates a predetermined abnormality;
The control device interrupts the execution of the protection process when the daily change width of the voltage of the battery is equal to or less than a predetermined first upper limit value.
protector.
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