JP5533175B2 - 組電池監視装置 - Google Patents
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Description
本発明は、組電池監視装置に関する。
複数の電池の電圧を検出する装置であって、いくつかの電池毎に電圧を検出するICを備え、それら複数のICをカスケード通信方式で接続し、各ICからの情報をメインコントローラ(MPU)で管理するものが知られている(特許文献1)。
しかしながら、従来の電圧検出装置において、カスケード通信方式で組電池の電圧を検出し読み出す場合、電池セル間で検出する電圧値に通信時間によるタイムラグが生じ、正確な電圧値を検出することができなかった。
そこで、本発明は、カスケード通信方式で組電池の電圧を検出し読み出す場合において、通信時間によるタイムラグの影響を低減し、組電池を構成する電池セル間の電圧を正確に検出できる組電池監視装置を提供する。
本発明は、電池の電圧を検出し保持するための第1の信号を送受信し、検出された電圧を読み出す第2の信号を当該第1の信号と異なる信号により送受信する組電池監視装置によって上記課題を解決する。
本発明によれば、時間を要する検出電圧の読み出しを、電池の電圧の検出及び保持と別に行うことで複数の監視手段の間で電圧を検出するタイミングの差を縮めることができる。その結果、カスケード通信方式で組電池の電圧を検出し読み出す場合において、通信時間によるタイムラグの影響を低減し、正確な電圧を検出することができる。
以下、発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
《第1実施形態》
発明の実施形態に係る組電池監視装置の一例として、ハイブリッド車両や電気自動車等の車両用電池として用いられる組電池監視装置について説明する。
《第1実施形態》
発明の実施形態に係る組電池監視装置の一例として、ハイブリッド車両や電気自動車等の車両用電池として用いられる組電池監視装置について説明する。
図1は、本実施形態に係る組電池監視装置を示すブロック図、図2は、図1のセルコントローラCC2を示すブロック図である。
図1に示すように、本実施形態に係る組電池監視装置は、直列接続されたn個(nは任意の正の整数,図1に示す例ではn=4)の電池セル1を1単位とする電池モジュールM1,M2,M3と、それぞれの電池モジュールM1,M2,M3の電池容量(具体的には各単電池の電圧VC1〜VC4)を監視する3個のセルコントローラCC1,CC2,CC3とを備える。組電池3は、電池モジュールM1,M2,M3を備える。電池モジュールM1,M2,M3及びセルコントローラCC1,CC2,CC3は、それぞれ対応して接続されている。
3つの電池モジュールM1〜M3は直列に接続され、その両端に電気自動車等のモータである電池負荷2が、図示しないインバータなどの電力変換装置を介して接続されている。リレースイッチ4は、組電池3と電池負荷2の間に接続される。バッテリコントローラ10は、フォトカプラPC1等を介して、セルコントローラCC1、CC2、CC3に接続される。
セルコントローラCC1、CC2、CC3は、各セルコントローラCC1、CC2、CC3に接続される電池セル1の電圧を検出し保存し、検出電圧をバッテリコントローラ10に送信する。またセルコントローラは、バッテリコントローラ10からの信号に基づき、接続される電池セル1の電池容量を調整する。
バッテリコントローラ10は、セルコントローラCC1、CC2、CC3を介して各電池セル1の状態を管理し、電池セル1の電圧を検出するための指令信号及び電池セル1の容量を調整するための制御信号等をセルコントローラCC1、CC2、CC3に送信する。またバッテリコントローラ10は、セルコントローラCC1、CC2、CC3から電池セル1の検出電圧を読み出し、組電池3に接続された電流センサ(図示しない)からの検出電流等の情報を加えて、電池セル1の充電状態(SOC)等を演算する。
3つの電池モジュールM1〜M3から電池負荷2へ電力が供給されると、各電池セル1の製造上の個体差などによって電池容量にバラツキが生じる。このため、上記のように、各電池セル1の検出電圧に応じて、バッテリコントローラ10からセルコントローラCC1,CC2,CC3に指令を送信し、スイッチング素子6を閉じて、電池容量が高い電池セルの電力を容量調整用抵抗5に供給することで、所定のタイミングで電池容量を調整することが行われる。
制御部100は、リレースイッチ4のON、OFF操作を制御し、またバッテリコントローラ10からの信号に基づき組電池3の状態に応じて、電池負荷2を含めた車両全体の制御を行う。例えば、組電池3が消費され組電池3の容量が少なくなると、当該制御部100は、インバータを制御することでモータの出力トルクに制限をかけ、組電池3の過放電を防止する。
図2にセルコントローラCC2の内部構造を示す。他のセルコントローラCC1,CC3も同様の構造である。
セルコントローラCC2は、4つの電池セル1からなる電池モジュールM2の各電池セル1の電圧を入力する入力端子VC1〜VC4およびその接地端子GNDと、これら入力端子VC1〜VC4に入力された電圧値を保持するサンプルホールド回路21と、サンプルホールド回路21で保持された検出電圧のアナログ値をデジタル値に変換するA/Dコンバータ22と、当該セルコントローラCC2に固有値として割り当てられた番地(アドレス)を記憶する番地指定回路23とを備える。
また、セルコントローラCC2は、通信信号線を介して入力端子RXに送信された信号を受信する受信回路26と、受信回路26で受信した信号を、番地指定回路23を参照しつつ解析し、それに応じた信号をA/Dコンバータ22からの信号とともに生成するデジタル演算回路24と、生成された信号を出力端子TXを介して送信する送信回路25とを備える。なお、VOは通信用電源端子、GNDはその接地端子である。
番地指定回路23には、セルコントローラCC2に接続される電池セル1毎に割当てられているアドレスが格納されている。アドレスは予め設定されており、制御対象を特定するために用いられる。
デジタル演算回路24は、受信信号26を介して受信する受信信号に、セルコントローラCC2に含まれる電池セル1毎に割当てられているアドレスを含む否かを判断する。割当てられているアドレスを含む場合には、デジタル信号演算装置24は、受信信号に含まれる制御命令に基づき、電池セル1の電圧の検出等の制御を行う。一方、割当てられているアドレスを含まない場合には、デジタル信号演算装置24は、送信回路25を介して、当該受信信号をセルコントローラCC1に送信する。
後述するスイッチング素子6のOn、OFF制御についても同様に、デジタル演算回路24は、容量調整の命令を示す受信信号に、電池セル1毎に割当てられているアドレスを含む否かを判断する。そして、アドレスを含む場合には、デジタル演算回路24は、当該アドレスの電池セル1に接続されているスイッチング素子6をオンにし、電池セル1の電流が容量調整用抵抗5に流れ、電池セル1の電池容量が調整される。セルコントローラCC2が、電池セル1の検出電圧を信号に載せて送信する際には、デジタル演算回路24は、A/Dコンバータ22で変換された検出電圧の値と、検出対象の電池セル1に割当てられているアドレスとを対応づけて、検出用データを信号に書き込み、送信回路25を介して、当該信号を送信する。
これにより、セルコントローラCC2において、受信した制御信号に基づき、セルコントローラCC2が制御対象になっているか否かが判定される。また他のセルコントローラCC1及びセルコントローラCC3についても同様に、信号の送受信及び制御が行われ、バッテリコントローラ10とセルコントローラCC1、CC2、CC3の間で、カスケード通信が行われる。
また容量調整用抵抗5は、スイッチング素子6を介して、電池モジュールM2の最上段の電池セル1の両端子に接続される。スイッチング素子6は、デジタル演算回路24により制御され、スイッチング素子6がON状態になると、電池セル1から電流が容量調整用抵抗5に流れ、電池セル1の容量が調整され、当該電池セル1の電圧が降下する。これにより、他の電池セル1と比較して容量の大きい電池セル1の電力を、容量調整抵抗5で消費させて、電池セル1の出力電圧を降下させる機能を、容量調整用抵抗5及びスイッチング素子6は有する。
なお、容量調整用抵抗5及びスイッチング6は、最上段の電池セル1以外の電池セル1にも接続されているが、図2においては、最上段の電池セル1に接続される容量調整用抵抗5及びスイッチング6を記載し、それ以外の容量調整用抵抗5及びスイッチング6の記載を省略している。また、図1においても、容量調整用抵抗5の記載を省略している。
上記のように、電池電圧の検出指令と測定データの送受信は、バッテリコントローラ10とセルコントローラCC1〜CC3との間で行われるが、高電圧電位の電池モジュールM1〜M3が接続されたセルコントローラCC1〜CC3とバッテリコントローラ10とは電気的に絶縁する必要がある。このため、バッテリコントローラ10とセルコントローラCC1〜CC3との間の通信には、電気絶縁性を有するフォトカプラPC1,PC2が用いられている。
図1に示すように、フォトカプラPC1は、入力された電気信号に応じた光信号を出力する発光素子であるフォトダイオードPD1と、入力された光信号を電気信号に変換して出力する受光素子であるフォトトランジスタPT1とからなり、フォトダイオードPD1は、送信側であるバッテリコントローラ10に接続されている。当該バッテリコントローラ10からの指令信号を光信号として出力する。
これに対して、フォトトランジスタPT1は、受信側であるセルコントローラCC3に接続されて、フォトダイオードPD1から出力された光信号を受信して電気信号に変換して出力する。フォトダイオードPD1の駆動電力はバッテリコントローラ10から供給されるが、フォトトランジスタPT1の駆動電力はセルコントローラCC3から供給される。
一方、図1に示すフォトカプラPC2は、入力された電気信号に応じた光信号を出力する発光素子であるフォトダイオードPD2と、入力された光信号を電気信号に変換して出力する受光素子であるフォトトランジスタPT2とからなり、フォトダイオードPD2は、送信側であるセルコントローラCC1に接続されて、当該セルコントローラCC1からの電気信号を光信号として出力する。
これに対して、フォトトランジスタPT2は、受信側であるバッテリコントローラ10に接続されて、フォトダイオードPD2から出力された光信号を受信して電気信号に変換して出力する。フォトトランジスタPT2の駆動電力はバッテリコントローラ10から供給されるが、フォトダイオードPD2の駆動電力はセルコントローラCC1から供給される。
特に本例の監視装置では、セルコントローラCC2とバッテリコントローラ10との間の通信にフォトカプラを使用せず、バッテリコントローラ10からセルコントローラCC3へ送信したデータを当該セルコントローラCC3からセルコントローラCC2へ送り、さらに当該セルコントローラCC2からセルコントローラCC1へ送り、最後にこのデータをセルコントローラCC1からフォトカプラPC2を介してバッテリコントローラ10へ送信するといった、いわゆるカスケード通信方式を採用する。これにより、高価なフォトカプラを2つに減数することができる。
抵抗R11、R12、R21、R22、R31、R32は、通信用の抵抗であって、CC1、CC2及びCC3にそれぞれ接続される。
ところで、カスケード接続された組電池の監視装置において、電池モジュールM1〜M3の電圧を検出し、バッテリコントローラ10へ読み出す場合、信号がバッテリコントローラ10からフォトカプラPC1を経由して、最上位のセルコントローラCC3へ入力される。信号を受信したセルコントローラCC3は、CC3に接続された電池モジュールM3に含まれる各電池セル1の電圧を検出する。検出された電圧は、電圧値のデータとして当該信号に書き込まれ、セルコントローラCC3から送信される。これにより、電池モジュールM3の電圧は検出され、セルコントローラCC3から読み出される。次に、セルコントローラCC3が送信する信号は、セルコントローラCC2に受信され、セルコントローラCC3と同様に、セルコントローラCC2は、電池モジュールM2に含まれる各電池セル1の電圧を検出する。検出された電圧は、電圧値のデータとしてセルコントローラCC2が受信した信号に書き込まれ、当該信号は最下位のセルコントローラCC1へ送信される。
そして、カスケード通信された信号は、各電池モジュールM1〜M3の電池セル1の検出電圧のデータを含み、フォトカプラPC2を介して、バッテリコントローラ10に出力される。バッテリコントローラ10は、当該カスケード通信された信号を受信することで、各電池モジュールM1〜M3の電池セル1の電圧の検出と読み込みの制御を終える。
このようなカスケード通信において、各電池モジュールM1〜M3の単電池の電圧の検出と読み出しを行った場合、検出された電圧に時間的な差が生じ、検出電圧の値が相違するため、正確な電圧値を検出することができなかった。
すなわち、例えばセルコントローラCC2による電池モジュールM2の電圧の検出は、セルコントローラCC3で電池モジュールM3の電圧が検出され電圧値として読み出された後に、行われるため、セルコントローラCC2とセルコントローラCC3の電圧の検出には、セルコントローラCC3による電圧データの読み出すための時間分の差異が生じていた。そして電池モジュールM1〜M3を読み出す工程は、電圧を検出する工程に比べて時間を要するため、当該電圧を検出する時間差は、さらに高くなっていた。
また組電池監視装置が車両等に搭載された場合、特に組電池3に負荷がかかっている状態では、検出電圧の値は不安定で経時的に変化してしまうため、検出電圧が各セルコントローラ間で異なる値になってしまった。そして、当該検出電圧は、モータの出力トルクの制御、組電池3の容量調整等に用いられるため、これらの制御にも影響を及ぼすおそれがあった。
特にカスケード通信の下では、検出電圧の時間的な差異は、バッテリコントローラ10から送信される信号に対して、後段に接続されているセルコントローラ程、生じてしまう。そのため、組電池が単電池の直列接続されている場合、一端の単電池の検出された電圧値と他端の単電池の電圧値に時間的な差異が生じてしまっていた。
本例の組電池監視装置は、各セルコントローラCC1〜CC3による電池モジュールM1〜M3の電圧の検出と保持を一斉に行うことで、セルコントローラ間での検出電圧の差異をなくすようにする。また、本例は、各電池セル1の電圧を検出し、検出電圧を保持するための信号を送信し、当該信号の後に保持された検出電圧を読み出すための信号を送信することにより、時間を要する検出電圧の読み出しを、電池セル1の電圧の検出・保持と別に行う。以下、図3及び4を参照しつつ、本例の組電池監視装置を用いたモータの出力トルクの制御を説明する。
図3の(a)は、バッテリコントローラ10からセルコントローラCC3へ送信される信号のデータ構造を示す図であり、図3の(b)は、セルコントローラCC3からセルコントローラCC2へ送信される信号のデータ構造である。図4は、本例の組電池監視装置による組電池3の電圧の検出と電圧データの読み出しの手順と、検出電圧の応じた制御の手順を示すフローチャートである。
本例は、リレースイッチ4がオンされており、組電池3からの電力が電池負荷2に供給され、電池負荷2に負荷がかかる状態で、以下の制御処理が行われる。
ステップS1にて、バッテリコントローラ10からセルコントローラCC3へ、図3の(a)に示される信号(以下、電圧検出保持信号と称す)を送信する。電圧検出保持信号は同期用のデータを含むフィールドとコマンドデータを含むフィールドを有し、コマンドデータは、電池セル1の電圧を検出し、保持するための指示命令を示すデータ(セル電圧保持)と各セルコントローラCC1〜CC3が有するアドレスのデータ(対象アドレス)を含む。対象アドレスに、電圧を検出する対象となるセルコントローラのアドレスが書き込まれ、当該対象アドレスにアドレスが書き込まれていないセルコントローラは、電池モジュールの電圧の検出・保持を行わない。
電圧検出保持信号は、バッテリコントローラ10からフォトカプラPC1を介して、セルコントローラCC3へと送信され、セルコントローラCC3は、番地指定回路23に記録されているアドレスと電圧検出保持信号に含まれているアドレスとを比較し、アドレスが一致する場合、電池モジュールM3の電圧を検出する。そして、検出された検出電圧は、デジタル演算回路24内のメモリー等に保存される。これにより、電池モジュールM3の検出電圧が、セルコントローラCC3に保持される。
また電圧検出保持信号は、セルコントローラCC3で受信された後、すぐにセルコントローラCC2へ送信され、セルコントローラCC2において、セルコントローラCC3と同様に、アドレスの比較、電池モジュールM2の電圧の検出、検出電圧の保持が行われる。この時、セルコントローラCC3からセルコントローラCC2へ送信される電圧検出保持信号は、セルコントローラCC3の検出電圧のデータを含まず、図3の(a)に示されるデータが、そのまま転送される。セルコントローラCC3において、検出電圧を読み出し、読み出した電圧を書き込む前に、電池セル1の電圧を検出するためのトリガとなる信号が送信されるため、セルコントローラCC2及びセルコントローラCC3により検出された電池モジュールM2及びM3の電圧はほぼ同じ時点の検出電圧となる。これにより、各セルコントローラCC1〜CC3は、一斉に電池モジュールM1〜M3のほぼ同じ時点の電圧を検出し、保持する。そして、セルコントローラCC1はフォトカプラPC2を介してバッテリコントローラ10へ電圧検出保持信号を送信し、検出電圧の検出・保持の命令が全てのセルコントローラCC1〜CC3へ伝わったことを、バッテリコントローラ10は、当該信号の受信により確認する。
次に、ステップS2にて、バッテリコントローラ10からの信号(以下、電圧読出信号)により、各セルコントローラCC1〜CC3に保持された検出電圧が読み出される。バッテリコントローラ10からセルコントローラCC3への電圧読出信号は、図3の(a)と同様に、同期用データとコマンドデータを含む各フィールドを有するが、セル電圧保持データの代わりに電池セル1の電圧を読み取るための命令を示すセル電圧読取のデータを含む。
電圧読出信号を受け取ったセルコントローラCC3は、番地指定回路23に記録されているアドレスと、電圧読出信号に含まれるアドレスを比較し、アドレスが一致する時は、デジタル演算回路24に保持された検出電圧を読み出し、受信した信号に検出電圧をデータとして書き込む。そして、セルコントローラCC3は、検出電圧のデータを含む電圧読出信号を、次のセルコントローラCC2へ送信する。
ここで、検出電圧のデータは、図3の(b)で示すように、セルコントローラCC3により受信された電圧読出信号のコマンドデータを含むフィールドの後のフィールドに書き込まれる。図3の(b)において、CELL1に含まれるデータは入力端子VC1に接続された電池セル1の検出電圧のデータを、CELL2に含まれるデータは入力端子VC2に接続された電池セル1の検出電圧のデータを、CELL3に含まれるデータは入力端子VC3に接続された電池セル1の検出電圧のデータを、CELL4に含まれるデータは入力端子VC4に接続された電池セル1の検出電圧のデータを示す。
次に、図3の(b)に示される電圧読出信号を受信したセルコントローラCC2にて、セルコントローラCC3と同様に、アドレスの比較、電池モジュールM2の検出電圧の読み出しが行われる。読み出された検出電圧は、データとして、電池モジュールM3の検出電圧のデータを含むフィールドの後に、書き込まれる。そして、電池モジュールM2の検出電圧を含む信号が、セルコントローラCC1へ送信される。全てのセルコントローラCC1〜CC3で検出電圧の読み出しと送信信号への検出電圧のデータの書き込みが終わると、セルコントローラCC1は、当該検出電圧のデータを含む信号を、フォトカプラPC2を経由して、バッテリコントローラ10へ送信する。バッテリコントローラ10はセルコントローラCC11からの電圧読出信号を受信することによって、組電池3に備えられる電池モジュールM1〜M3の電池セル1の電圧を読み込むことができる。
ステップS3にて、バッテリコントローラ10は、読み出した電池モジュールM1〜M3の検出電圧の和(Vcellsum)を演算し、演算結果をバッテリコントローラ10へ送る。バッテリコントローラ10は、予め設定されている値(Vmin)と検出電圧の和を比較する(ステップS4)。Vminは、本例の組電池監視装置を設計する時に設定されている値であって、この値を基準に、バッテリコントローラ10は各電池セル1の容量の状態を管理する。バッテリコントローラ10は、Vminより、Vcellsumの方が高い時、組電池3の容量は十分に確保されていると判断し、バッテリコントローラ10は動作を終了する。一方、Vminより、Vcellsumの方が小さい時、バッテリコントローラ10は、組電池3の容量が十分でないと判断し、組電池3に異常が生じている旨の警告表示の信号を制御部100に送信し、制御部100はユーザに対して警告する(ステップS5)。警告表示は、例えば、図示しないランプ等を点灯させることにより行う。
上記のように、本例の組電池監視装置は、カスケード接続された、バッテリコントローラ4及び各セルコントローラCC1〜CC3において、電池セル1の電圧の検出を一斉に行い、検出電圧を保持するための電圧検出保持指令信号と、電圧読出信号を分けるため、各セルコントローラCC1〜CC3の間で、ほぼ同じ時点での電圧を検出し、検出電圧を保持することができ、検出電圧間でのタイムラグを防ぐことができる。
例えば、組電池3は、M個の電池セル1が直列接続され、そのうちN個の電池セル1を1単位とするM/N個の電池モジュールにより構成されている。そして、それぞれの電池モジュールには、セルコントローラが接続され、セルコントローラが検出電圧を読み出すために20msかかるとする。従来の組電池監視装置は、あるセルコントローラで、電池セル1の電圧を検出して読み出した後に、次のセルコントローラに信号を送信し検出・読み出しを順次行ってていた。そのため、バッテリコントローラ10が最後のセルコントローラからの信号を受信し、電池セル1の電圧の検出と読み出しが終わるまで、20ms×M/Nコマンドを必要とした。また、信号ラインの上流側に位置するセルコントローラの電圧の検出及び読み出しが終わった後に、次のセルコントローラが電圧を検出する。そのため、各セルコントローラにおいて、電圧検出のタイムラグが生じていた。
しかし、本例では、電池セル1の電圧を検出し保持する信号と、検出電圧の読み出す信号を分ける、制御工程とするため、各セルコントローラCC1、CC2、CC3における、電圧検出のタイミングの差を縮めることができる。
つまり、本例は、カスケード通信の信号線を用いて、上流側のセルコントローラCC3から下流側のセルコントローラCC1に順に、電圧検出保持指令信号を送信する。そしてて、各セルコントローラ間を伝送する電圧検出保持指令信号は、電圧読出信号と比較して情報量が少ないため、電圧検出保持指令信号は、各セルコントローラ間を短時間で伝送される。そして、検出電圧が書き込まれる分、電圧検出保持指令信号より情報量が多くなる電圧読出信号は、電圧検出保持指令信号と異なる信号であって、電圧検出保持指令信号の後に送信される。これにより、電圧検出保持指令信号が上流側のセルコントローラCC3から下流側のセルコントローラCC1に順に短時間に伝送され、各セルコントローラにおける、検出のタイムラグを抑制することができる。
また本例の組電池監視装置は、組電池3に負荷がかかっている状態で、各セルコントローラCC1〜CC3に対して、電池セル1の電圧を検出し、検出電圧とし保持するための信号を送信し、その後に、当該保持された検出電圧を読み出すための信号を送信する。これによって、組電池3に負荷がかかっており、経時的に電圧変動の大きい状態であっても、電圧検出のタイムラグを抑制し、検出電圧の時間的な誤差を防ぐことができる。
また本例の組電池監視装置は、各セルコントローラCC1〜CC3による検出電圧の和をとることで組電池3の総電圧を正確に演算できるため、別途、組電池3の総電圧を検出するための検出器を設けなくてもよい。
また、本例の組電池監視装置を搭載した車両は、正確な検出電圧に応じて、モータの出力トルクを制御することができるため、組電池3の過放電を防ぎ、組電池3を保護することができる。
なお、本例の組電池監視装置をハイブリッド車両等に搭載した場合、回生充電の制御にも本例を用いることができる。ここで制御部100は、電池負荷2であるモータの駆動を制御し、使用者のブレーキ状態に応じて、モータの回生制動による組電池への充電を制御する。制御部100は、電池セルの総和の電圧(Vcellsum)と予め設定された値(Vmax)を比較する。Vcellsumの方が小さい場合、制御部100は、組電池3の充電容量の空きに、まだ余裕があると判断して、モータの回生制動による充電を行う。一方、Vcellsumの方が高い場合、制御部100は、組電池3へ過充電のおそれがあると判断し、モータの回生制動による充電を停止する。これにより、本例の組電池監視装置を搭載する車両は、より正確に組電池3の状態を把握でき、組電池3への過充電を防ぎ、組電池3を保護できる。
また本例の組電池監視装置は、各セルコントローラCC1〜CC3に保持される検出電圧を用いて、各電池モジュールM1〜M3の容量調整を行うこともできる。
バッテリコントローラ10は、セルコントローラCC1〜CC3を制御することにより、セルコントローラCC1〜CC3に接続された電池モジュールM1〜M3の容量を調整する。容量調整は、制御部の指令に応じて、対象となる電池セル1を含む放電回路を形成し、所定の時間、当該電池セル1から電流を放出させることで行われる。
保持された検出電圧を受信したバッテリコントローラ10は、各セルコントローラCC1〜CC3の検出電圧を比較し、例えば一番低い検出電圧に合わせるように、検出電圧の異なる電池モジュールM1〜M3を制御するセルコントローラCC1〜CC3に対して放電の指示を送る。バッテリコントローラ10は、指示の際に、容量調整のため目標値と放電時間を指定し、指示を送る。指示を受けたセルコントローラCC1〜CC3は、当該放電時間分の電池セル1の放電を行う。
これにより、本例の組電池監視装置は、正確な検出電圧に応じて、電池セル1の充放電を行うため、より正確に各電池セル1の電圧のばらつきを抑制できる。また本例は、常に最新の電池セル1の検出電圧により電池セル1の容量を調整できる。
なお、本例の組電池監視装置を用いたモータの駆動制御等に、各セルコントローラCC1〜CC3で検出された検出電圧の総和(Vcellsum)を用いたが、必ずしもVcellsumである必要はなく、例えば、全セルコントローラの中で、一部のセルコントローラに保持された検出電圧に応じて制御を行ってもよく、また例えば、セルコントローラの中で、最も小さい又は高い検出電圧に応じて制御を行ってもよい。
なお、本例において、バッテリコントローラ10は、セルコントローラCC1から送信される電圧保持信号を受信するか否かを判定し、電圧検出保持信号を受信した場合に、電圧読出信号をセルコントローラCC3に送信してもよく、バッテリコントローラ10が電圧保持信号の受信を確認する前又はバッテリコントローラ10が電圧保持信号の受信を判定せず、電圧読出保持信号をセルコントローラCC3に送信してもよい。
また、本例のステップS5において、ユーザに対して警告表示を行うが、制御部100は、電池負荷2のモータの出力に制限をかけてもよい。具体的には、ステップS6にて、制御部100は、バッテリコントローラ10の信号に基づき、当該モータに接続されるインバータのスイッチング動作を制御することにより、モータの出力トルクに制限をかける。これにより、使用者がアクセルを踏み込んだりし、組電池3に大きな負荷をかけるような動作を行ったとしても、モータの出力トルクに制限がかかっているため、本例により、組電池3の保護を図ることができる。また組電池3の容量をより長く用いることができる。
また、本例において、バッテリコントローラ10による電池セル1の電圧の管理及び電池セル1の容量調整の機能を、制御部100に持たせて、制御部100が、バッテリコントローラ10を介して、電池セル1の電圧の管理及び容量調整を行ってもよい。
なお、本例のセルコントローラCC1〜CC3は本発明の「監視手段」に相当し、バッテリコントローラ10は「組電池制御手段」に、フォトカプラPC1及びフォトカプラPC2は「通信手段」に、制御部100は「制御手段」に相当する。また本例では、制御部100とバッテリコントローラ10を分けて説明したが、制御部100の一部をバッテリコントローラ10として機能させてもよい。
《第2実施形態》
図5は、発明の他の実施例に係る組電池監視手段のブロック図であり、図6は、図5の組電池監視装置による制御手順を示すフローチャートである。本例では上述した第1実施形態に対して、電池セル1の総電圧を検出する総電圧検出回路20が設けられる点で異なる。これ以外の構成は上述した第1実施形態の記載を適宜、援用する。
図5は、発明の他の実施例に係る組電池監視手段のブロック図であり、図6は、図5の組電池監視装置による制御手順を示すフローチャートである。本例では上述した第1実施形態に対して、電池セル1の総電圧を検出する総電圧検出回路20が設けられる点で異なる。これ以外の構成は上述した第1実施形態の記載を適宜、援用する。
図5において、総電圧検出回路20は、組電池3の最も電位の高い位置と、組電池3の最も電位の低い位置に接続され、組電池3を構成する電池セル1の総電圧を検出する。またバッテリコントローラ10と、フォトカプラPC3及びフォトカプラPC4を介して接続される。以下、図6を参照して、本例の組電池監視装置の制御手順を説明する。
本例の組電池監視装置による制御について、少なくとも各セルコントローラCC1、CC2、CC3及びバッテリコントローラ10に電力が供給されている状態で、制御が開始され、電池負荷2が動作せず、組電池3に負荷(電池負荷2を動作させることにより、組電池3に加わる負荷)がかかっていない状態で開始される。なお、各セルコントローラCC1、CC2、CC3及びバッテリコントローラ10の電力は、リレースイッチ4を接続する回路とは別の回路で組電池3に接続することにより供給されてもよく、組電池3とは別の弱電用補助電源により供給されてもよい。
まずステップS11にて、バッテリコントローラ10はセルコントローラCC3と総電圧検出回路20に図3の(a)に示される信号と同様の信号を送信する。なお、総電圧検出回路20へ送信される信号は、アドレスを必ずしも必要としない。
バッテリコントローラ10からの電圧検出保持指令信号を受信したセルコントローラCC3は、上述した第1実施形態と同様に、電池モジュールM3の電圧の検出、検出電圧の保持を行い、他のセルコントローラCC1、CC2も同様に、電圧の検出、検出電圧の保持を行う。
総電圧検出回路20は、バッテリコントローラ10から信号を受信すると電池セル1の総電圧を検出し、総電圧の検出電圧を保持する。バッテリコントローラ10は、セルコントローラCC1と総電圧検出回路20からの信号を、それぞれフォトカプラPC2とフォトカプラPC4を介して受信することにより、検出電圧の検出・保持の命令が伝わったことを確認する。
次に、リレースイッチ4がON状態になり、電池負荷2を動作できる状態になる(ステップS12)。そしてステップS13にて、バッテリコントローラ10からの電圧読出信号により、各セルコントローラCC1〜CC3に保持された検出電圧及び総電圧検出回路20に保持された総電圧の検出電圧が読み出される。
ステップS14にて、バッテリコントローラ10は、読み出した電池モジュールM1〜M3の検出電圧の和(Vcellsum)を演算する。またバッテリコントローラ10は、電池セル10の総電圧の検出電圧(Vsum)を検出する。
セルコントローラCC1〜CC3及び総電圧検出回路20の内部回路等に異常がなければ、VcellsumとVsumの値は同じである。しかし、例えばセルコントローラ2の内部回路であるデジタル演算回路24に不備が生じ、電池セル1の電圧を正確に検出できない場合、セルコントローラCC2で保持される電圧はゼロになってしまうため、VcellsumとVsumの値が異なってしまう。
バッテリコントローラ10は、VcellsumとVsumとの差の絶対値をとり、予め設定された値Cと比較する(ステップS15)。VcellsumとVsumとの差が設定値(C)より高い時、バッテリコントローラ10は、セルコントローラの内部回路等に異常が生じていると判断組電池3に異常が生じている旨の警告表示をユーザに対して警告する(ステップS16)。バッテリコントローラ10は、各セルコントローラCC1〜CC3の検出電圧と総電圧検出回路20の検出電圧を読み込むため、これらの検出電圧の電圧値から、不備のあるセルコントローラを特定できる。なお、ステップS16により異常が生じていると判断された場合に、制御部100は、電池負荷2及び組電池3に対してフェイルセーフ処理をしてもよい。
上記のように、本例の組電池監視装置は、各セルコントローラCC1〜CC3の検出電圧の総和と電池セル1の総電圧とを比較することにより、各セルコントローラCC1〜CC3及び総電圧検出回路20の内部回路の状態を把握することができる。また当該内部回路に不備が生じた際に、組電池3を保護することができる。
また本例の組電池監視装置は、組電池3に負荷がかからない時点で、電池セル1の電圧を検出するため、より電圧を正確に検出できる。組電池3に負荷がかかっている状態では、電池セル1の電圧が安定しないため、検出電圧を正確に検出できない可能性がある。本例では、まず全てのセルコントローラCC1〜CC3において検出電圧の保持を行い、そして組電池3に負荷をかけてもよい状態で、バッテリコントローラ10は、各セルコントローラCC1〜CC3から保持された検出電圧の読み込みを行う。この検出電圧は無負荷状態の下での電圧であるため、本例は、より正確に電圧を検出できる。
また本例は、組電池3に負荷がかかっていない状態で、電圧検出保持信号に基づき各電池セル1の電圧を検出し保持し、組電池3に負荷をかけてもよい状態で、電圧読出信号に基づき検出電圧を読み出す。これにより、本例の組電池監視装置を動作させてから組電池3に負荷をかけてもよい状態になるまでの時間を短縮することができる。
つまり、本例のようにカスケード接続においては、各セルコントローラCC1、CC2、CC3により検出された電圧データをバッテリコントローラ4により読み出すためには、時間を要するため、組電池3に負荷をかける前に、電池セル1の電圧の検出及び読み出しを行った場合には、車両が走行可能な状態になるまでに、時間を要していた。しかし、本例では、電池セル1の電圧の検出及び保持するための電圧検出保持指令信号と、電池セル1の検出電圧を読み出すための電圧読出信号を分け、組電池3の無負荷の状態で、電圧検出保持指令信号を送信し、組電池3に負荷をかけてもよい状態になった後に、電圧読出信号を送信する。これにより、組電池3に負荷をかけてもよい状態になるまでの時間を短縮することができ、車両の走行可能状態までの時間を延ばさなくてもよい。
また、電池モジュールM1〜M3に接続されたセルコントローラCC1〜CC3に自己診断機能を搭載する場合、各セルコントローラCC1〜CC3は、内部回路及び電池モジュールM1〜M3の状態を当該自己診断機能で把握できる。一方、総電圧検出回路20は、自己診断機能を有さなくても、各セルコントローラCC1〜CC3の検出電圧の総和と電池セル1の総電圧との比較及びセルコントローラCC1〜CC3の自己診断結果から、内部回路の状態を診断できる。すなわち、バッテリコントローラ10が各セルコントローラCC1〜CC3の検出電圧の総和と電池セルの総電圧とを比較し何らかの異常が生じていると判断し、各セルコントローラCC1〜CC3が内部回路の診断を行い正常であると判断する場合、異常が生じている部分は、総電圧検出回路20の内部回路であると特定できる。これにより、本例は、組電池3の総電圧を検出する総電圧検出回路20に自己診断機能を備えなくてもよく、内部回路を簡素化できる。
なお、本例は、VcellsumとVsumとの差の絶対値と予め設定された値Cと比較をバッテリコントローラ10にて行ったが、制御部100にて行ってよく、バ制御部100により、各セルコントローラCC1〜CC3及び総電圧検出回路20の内部回路の状態を管理してもよい。
なお本例は、リレースイッチ4をON状態にし電池負荷2が動作した後に、ステップS13による検出電圧の読み出しを行ってもよく、または、リレースイッチ4をON状態にし、ユーザのアクセル動作等によって電池負荷2に負荷がかかる前に、ステップS13による検出電圧の読み出しを行ってもよい。
また本例において、車両を停車させる際には、組電池3は無負荷な状態になるため、例えば電池負荷2の動作が終了した後に、バッテリコントローラ4は電圧検出保持信号を各セルコントローラCC1、CC2、CC3に送信し、電池セル1の電圧を検出してもよい。この際、検出電圧の読み出しについて、メインスイッチのオフにより本例の全てのシステムに対する電力供給が止まる場合には、当該メインスイッチがオフする前に、又は次に車両を駆動させてから(次にメインスイッチをオンにしてから)、電圧読出検出による検出電圧の読み出しを行ってもよい。また、車両の駆動終了後、補助バッテリー等により本例の組電池監視装置が駆動できる場合には、車両の駆動終了後に、電圧読出検出による検出電圧の読み出しを行ってもよい。
なお、本例の総電圧検出回路20は、本発明の「総電圧検出手段」に相当する。
《第3実施形態》
図7は、発明の他の実施例に係る組電池監視手段のブロック図である。本例では上述した第1実施形態に対して、組電池3付近の温度を検出する温度センサ7を設ける点及び温度センサ7の検出値と各電池セル1の検出電圧に応じて、組電池3の出力電力を制御する点で異なる。また本例を適用する車両はハイブリッド駆動電気車両で構成され、ハイブリッド駆動電気車両は走行用動力源として、電池負荷2に含まれるモータ及び内燃エンジンを備える。その他の構成については、上述した第1実施形態の記載を適宜援用する。
図7は、発明の他の実施例に係る組電池監視手段のブロック図である。本例では上述した第1実施形態に対して、組電池3付近の温度を検出する温度センサ7を設ける点及び温度センサ7の検出値と各電池セル1の検出電圧に応じて、組電池3の出力電力を制御する点で異なる。また本例を適用する車両はハイブリッド駆動電気車両で構成され、ハイブリッド駆動電気車両は走行用動力源として、電池負荷2に含まれるモータ及び内燃エンジンを備える。その他の構成については、上述した第1実施形態の記載を適宜援用する。
図7において、温度センサ7は、組電池3の付近に配置され、組電池3の雰囲気中の温度を検出する。制御部100は、電池負荷2に含まれるエンジンのクランキング状態を検出し、エンジンのクランキング状態をCAN通信により、バッテリコントローラ10へ送信する。これによりバッテリコントローラ10において、エンジンがクランキングしているか否かを把握することができる。
バッテリコントローラ10は、各セルコントローラCC1〜CC3に対して、周期的に各電池セル1の電圧を検出するための電圧検出保持信号及び検出電圧を読み出すための電圧読出信号を送信する。各セルコントローラCC1〜CC3は、当該信号に応じて、接続される電池セル1の電圧を検出し保持し、また検出電圧を出力する。ここで、バッテリコントローラ4が電圧検出保持信号を送信する周期をTとして、例えば40ms毎に送信する。またバッテリコントローラ4は、電圧読出信号を電圧検出保持信号の後に、周期的に送信する。以下、検出電圧の読み出しは、次の電圧検出保持信号が送信される前に終わっていることを前提に説明するが、必ずしも次の電圧検出保持信号が送信される前に検出電圧の読み出しが終わる必要はなく、検出電圧の読み出しが終わる時又は前に、次の電圧検出保持信号を送信してもよい。
また、バッテリコントローラ10は、第1の過放電閾値電圧又は第2の過放電閾値電圧を選択し、各電池セル1の検出電圧と比較する。本例において、電池セル1の検出電圧が第1の過放電閾値電圧より低い場合又は電池セル1の検出電圧が第2の過放電閾値電圧より低い場合、バッテリコントローラ10は、組電池3が過放電に可能性があることを示す信号を制御部100に送信する。そして制御部100は、例えば、組電池3が過放電の可能性があることを警告ランプ等により表示する。なお、電池セル1の検出電圧が第1の過放電閾値電圧より低い場合又は電池セル1の検出電圧が第2の過放電閾値電圧より低い場合、バッテリコントローラ10は、制御部100を介して、組電池3からの出力電力を制限してもよい。これにより、組電池3への負荷を軽減させ、組電池3の過放電を防止する。
第1の過放電閾値電圧及び第2の過放電閾値電圧は、組電池3の温度状態と組電池3へかかる負荷の状態に応じて、組電池3の過放電を防止するために予め設定された値であり、第2の過放電閾値電圧は、第1の過放電閾値電圧より低い値に設定されている。組電池3が低温状態である時、組電池3の内部抵抗が高いため、車両を始動する際、組電池3は、大電流を放電し、組電池3の電圧降下が高くなる。そのため、本例は、第2の過放電閾値電圧を第1の過放電閾値電圧より低い電圧値に設定し、低温状態かつ有負荷状態である組電池3から取り出し可能な電圧を高くする。
当該組電池3の電圧降下は、組電池3が低温状態で、組電池3に負荷がかかる時に生じるため、本例のバッテリコントローラ10は、温度センサ7で検出される検出値と制御部100から送信させるエンジンのクランキング状態に応じて、第1の過放電閾値電圧または第2の過放電閾値電圧を選択する。第2の過放電閾値電圧は、組電池3の低温状態で選択可能な閾値であり、温度センサ7の検出温度に応じて選択される。
本例のセルコントローラCC1〜CC3はカスケード通信を採用するため、バッテリコントローラ10による各セルコントローラCC1〜CC3からの検出電圧の読み出しは、各セルコントローラCC1〜CC3で電池セルの電圧を検出する時間より時間を要する。エンジンがクランキングしていない状態からクランキングする状態に変化する時、バッテリコントローラ10は、全ての電池セル1の検出電圧を読み込んでいない場合があり、当該クランキング状態が変化した時に、全ての電池セル1の検出電圧と第1の過放電閾値電圧とを比較することができない。そこで、本例は、エンジンがクランキングしていない状態からクランキングする状態に変化する場合には、クランキング状態が変化した時より前に検出された電圧が読み出された後に、第1の過放電閾値電圧を第2の過放電閾値電圧へ切り換える。検出電圧が読み出されたい否かは、電圧読出信号の受信をバッテリコントローラ10が確認することにより、判断できるため、バッテリコントローラ10は、クランキング状態が変化した後であって、電圧読出信号を受信した後に、第1の過放電閾値電圧を第2の過放電閾値電圧へ切り換える。これにより、エンジンがクランキングしていない状態からクランキングする状態に変化する時点から、第1の過放電閾値電圧を第2の過放電閾値電圧へ切り換える時点まで、第1の時間(C1)分の時差を設ける。
同様に、エンジンがクランキングしている状態からクランキングしてない状態に変化する時、バッテリコントローラ10は、各セルコントローラCC1〜CC3で保持される、エンジンクランキング中の全ての電池セル1の検出電圧を読み込んでいないため、当該クランキング状態が変化する時に、全ての電池セル1の検出電圧と第1の過放電閾値電圧とを比較することができない。そこで、本例は、エンジンがクランキングしている状態からクランキングしていない状態に変化する場合には、クランキング状態が変化した時より前に検出された電圧が読み出された後に、第2の過放電閾値電圧を第1の過放電閾値電圧へ切り換える。つまり、バッテリコントローラ10は、クランキング状態が変化した後であって、電圧読出信号を受信した後に、第2の過放電閾値電圧を第1の過放電閾値電圧へ切り換える。これにより、エンジンがクランキングしている状態からクランキングしていない状態に変化する時点から、第2の過放電閾値電圧を第1の過放電閾値電圧へ切り換える時点まで、第2の時間(C2)分の時差を設ける。
次に、図8及び図9を用いて、本例の組電池監視装置の制御タイミングを説明する。図8及び9は、本例の組電池監視装置の制御タイミングを示す図である。
図8及び図9において、1〜Nは、組電池3の下段からの電池セル1の順番に対応しており、1は組電池3の最も下段の電池セル1の電圧値を示し、Nは組電池3の最も上段の電池セル1の電圧値を示す。横軸は、各電池セル1の読み出し時間を示し、縦軸は、電池セル1の検出電圧の値を示す。各セルコントローラCC1〜CC3は、周期Tのタイミングで時間t0〜t4の時点の各電池セル1の電圧を検出し、組電池3の最も下段の電池セル1の検出電圧から順に読み出す。
図8を参照して、イグニッションオンからエンジンがクランキングするまでの間(期間:a)、エンジンはクランキングしていない状態で、組電池3に負荷がかかっていない状態であり、本例のバッテリコントローラ10は、第1の過放電閾値電圧と時間t0及びt1のときの電池セル1の検出電圧を比較する。
エンジンがクランキングしてから第1の時間C1が経過するまでの間(期間:b)、低温状態の組電池3に負荷がかかる状態であるが、各セルコントローラCC1〜CC3は組電池3に負荷がかかる時の検出電圧を検出しておらず、時間t2の時点の電池セル1の検出電圧が読み出されている最中である。そのため、本例のバッテリコントローラ10は、この時点で、第1の過放電閾値電圧を第2の過放電閾値電圧へ切り換えず、時間t2の時点の全電池セル1の検出電圧を読み込み、時間t2のときの全電池セル1の検出電圧と第1の過放電閾値電圧とを比較する。第1の時間C1について、エンジンのクランキング状態の変化時から、当該変化時より前に検出された検出電圧がバッテリコントローラ10により読み出される時までの時間を、第1の時間C1とする。
そして時間t2の時点の全電池セル1の検出電圧が読み込まれた後は(期間:c)、低温状態の組電池3に負荷がかかっている状態であり、読み出される検出電圧は、組電池3に負荷がかかった時の検出電圧(時間t3の時に検出された電圧)であるため、バッテリコントローラ10は、第1の過放電閾値電圧を第2の過放電閾値電圧へ切り換え、時間t3及びt4のときの電池セル1の検出電圧と第2の過放電閾値電圧を比較する。
図8に示すように、3番目及び5番目の電池セル1の検出電圧が他の電池セル1の検出電圧より低い場合に、本例は無負荷時に検出される電圧を第1過放電閾値電圧と比較するため、エンジンがクランキングし電池セル1に負荷がかかる前に、3番目及び5番目の電池セル1が過放電になる可能性があることを、本例は検出することができる。
仮に、本例とは異なり、エンジンがクランキングした時に、バッテリコントローラ10が、第1過放電閾値電圧を第2過放電閾値電圧に切り換えて、読み出された検出電圧と、当該第2過放電閾値電圧とを比較する場合を検討する。かかる場合に、期間bの間に検出される5番目の検出電圧は、第2過放電閾値電圧より大きいため、バッテリコントローラ10は、過放電の可能性なしと判断してしまう。そして、エンジンがクランキングし、当該5番目の検出電圧に負荷がかると、電圧降下が生じるため、5番目の電池セル1は、さらに過放電の可能性が高くなる。
しかし、本例は、当該5番目の検出電圧を第1過放電閾値電圧と比較するため、エンジンがクランキングした後に、無負荷時に検出され読み出された検出電圧を、有負荷時の第2過放電閾値電圧ではなく、無負荷時の第1過放電閾値電圧とを比較し、過放電の可能性を判定する。これにより、検出電圧の読み出し終了時とエンジンのクランキング状態が変化する時にタイムラグが生じる場合に、本例は、適切に電池セル1の過放電を判定することができる。
なお、後述するように、本例では、電池セル1が過放電の可能性があると判断した場合に、ユーザに対して警告表示をし、制御フローを終了させる。そのため、例えば図8において、時間t0からt1の間に、バッテリコントローラ10が三番目の電池セル1の検出電圧と第1過放電閾値電圧とを比較し、過放電の可能性有りと判断した時点で、本例は、以後の制御フローを終了させる。図8においては、本例の制御タイミングを説明するために、便宜上、時刻t1以降における、電池セル1の電圧の保持、検出及び読み出しを行っている。
次に、初回のエンジンクランキング状態からエンジンがクランキングしない状態となる場合を、図9を用いて、説明する。
図9を参照して、エンジンがクランキングしてからクランキングしない状態となるまでの間(期間:d)、低温の組電池3に負荷がかっている状態であり、本例のバッテリコントローラ10は、第1の過放電閾値電圧と時間t5及びt6の時点の電池セル1の検出電圧とを比較する。
エンジンがクランキングしない状態となってから第2の時間C2が経過するまでの間(期間:e)、組電池3に負荷がかかっていない状態であるが、各セルコントローラCC1〜CC3は組電池3に負荷がかかっていない時の検出電圧を検出していない。そのため、本例のバッテリコントローラ10は、この時点で、第2の過放電閾値電圧を第1の過放電閾値電圧へ切り換えず、時間t7の時点の全電池セル1の検出電圧を読み込む。そして、バッテリコントローラ10は、時間t7の時点の電池セル1の検出電圧と第2の過放電閾値電圧とを比較する。なお、第2の時間C2について、エンジンのクランキング状態の変化時から、当該変化時より前に検出された検出電圧がバッテリコントローラ10により読み出される時までの時間を、第2の時間C2とする。
そして時間t7の時点の全電池セル1の検出電圧が読み込まれた後(期間:f)は、組電池3に負荷がかかっていない状態であり、読み出される検出電圧は、組電池3に負荷がかかっていない時の検出電圧(時間t8の時に検出された電圧)であるため、バッテリコントローラ10は、第2の過放電閾値電圧を第1の過放電閾値電圧へ切り換え、時間t8及びt9のときの電池セル1の検出電圧と第1の過放電閾値電圧を比較する。
図9に示すように、4番目の電池セル1の検出電圧が他の電池セル1の検出電圧より低い場合に、本例は有負荷時に検出される電圧を第2過放電閾値電圧と比較するため、本例は4番目の電池セル1を過放電の可能性がないと判断する。これにより、エンジンのクランキング状態が終了後であっても、有負荷時の検出電圧と無負荷の閾値電圧とが比較されることを防ぎ、誤って過放電の判断を行うことを防ぐことができる。
仮に、本例とは異なり、エンジンのクランキングが終了した時に、バッテリコントローラ10が、第2過放電閾値電圧を第1過放電閾値電圧に切り換えて、読み出された検出電圧と、当該第1過放電閾値電圧とを比較する場合を検討する。かかる場合に、期間eの間に検出される4番目の検出電圧は、第1過放電閾値電圧より低いため、バッテリコントローラ10は、過放電の可能性有りと判断してしまう。
しかし、本例は当該4番目の検出電圧を第2過放電閾値電圧と比較するため、エンジンのクランキングが終了した後に、有負荷時に検出され読み出された検出電圧を、無負荷時の第1過放電閾値電圧ではなく、有負荷時の第2過放電閾値電圧とを比較し、過放電の可能性を判定する。これにより、検出電圧の読み出し終了時とエンジンのクランキング状態が変化する時にタイムラグが生じる場合に、本例は、適切に電池セル1の過放電を判定することができる。また、当該タイムラグが生じる期間eにおいて、本例は、電池セル1から引き出す電圧を高くすることができる。
次に、図10を参照して、車両が駆動し、エンジンがクランキングしていない状態からエンジンがクランキングする状態に遷移する場合における、本例の組電池監視装置の制御手順を説明する。なお、本例の組電池監視装置による制御について、少なくとも各セルコントローラCC1、CC2、CC3及びバッテリコントローラ10に電力が供給されている状態で、制御が開始される。
ステップS31にて、バッテリコントローラ10はセルコントローラCC3に、電池セル1の電圧を検出するための電圧検出保持信号を周期Tの間隔で送信し、当該信号を受信する各セルコントローラCC1〜CC3は、電池セル1の電圧を検出し、保持する。次に、バッテリコントローラ10は各セルコントローラCC1〜CC3に対して電圧読出信号を送信し、各セルコントローラCC1〜CC3は、保持される各電池セル1の検出電圧(Vn)を、下段のセル電池1の検出電圧(V1)から順に読み出す(ステップS32)。
制御部100は、電池負荷2に含まれるエンジンがクランキングしているか否かを検知し、エンジンのクランキング状態をバッテリコントローラ10へ送信する(ステップS33)。
エンジンがクランキングしていない場合、バッテリコントローラ10は第1の過放電閾値電圧(Va)を選択し(ステップS34)、ステップS35にて、電池セル1の検出電圧(Vn)と第1の過放電閾値電圧(Va)とを比較する。
電池セル1の検出電圧(Vn)が第1の過放電閾値電圧(Va)より高い場合、バッテリコントローラ10は、当該電池セル1に負荷をかけても過放電の可能性はないと判断し、ステップS31に戻り、次の周期Tのタイミングで電池セル1の電圧の保持及び検出を行う。一方、電池セル1の検出電圧(Vn)が第1の過放電閾値電圧(Va)より小さい場合、ステップS36にて、バッテリコントローラ10は、当該電池セル1に負荷をかけると過放電の可能性があると判断し、制御部100に過放電の可能性があることを示す信号を送信する。制御部100は、当該信号に基づき警告表示を行い、ユーザに対して、過放電の可能性があることを示し、処理を終了する。
ステップS33にて、エンジンのクランキング状態を確認し、エンジンがクランキングしている状態になった時、エンジンのクランキング状態が変化した時より前に検出された検出電圧がバッテリコントローラ10に読み込まれている否かを、バッテリコントローラ10は判定する。(ステップS44)。ステップS44の判定は、セルコントローラCC1から送信される電圧読出信号の受信状態から確認できる。そして、電圧読出信号の受信を確認した後ではない場合に、バッテリコントローラ10は、第1の過放電閾値電圧(Va)を選択し(ステップS45)、電池セル1の検出電圧(Vn)と第1の過放電閾値電圧(Va)を比較する(ステップS46)。ここで、ステップS46で比較される電池セル1の検出電圧は、エンジンがクランキングしていない状態の電池セル1の検出電圧であって、組電池3に負荷がかかっていない状態の電池セル1の検出電圧である。
すなわち、エンジンがクランキングする前に受信した電圧読出信号(図8の時間t0及びt1の時の検出電圧を含む信号)には、無負荷時の検出電圧が含まれているため、ステップS44にて、電圧読出信号を受信するまでは、ステップS45に遷移し、検出電圧と第1過放電閾値電圧とを比較する。また、エンジンがクランキングした後に最初に受信した電圧読出信号(図8の時間t2の時の検出電圧を含む信号)にも、同様に、無負荷時の検出電圧が含まれているため、ステップS44にて、電圧読出信号の受信を確認した時は、ステップS45に遷移し、検出電圧と第1過放電閾値電圧とを比較する。
そして、電池セル1の検出電圧(Vn)が第1の過放電閾値電圧(Va)より高い場合、バッテリコントローラ10は、当該電池セル1に負荷をかけても過放電の可能性はないと判断し、ステップS31に戻り、次の周期Tのタイミングで電池セル1の電圧の保持及び検出を行う。一方、電池セル1の検出電圧(Vn)が第1の過放電閾値電圧(Va)より小さい場合、ステップS47にて、バッテリコントローラ10は、当該電池セル1に負荷をかけると過放電の可能性があると判断し、制御部100に過放電の可能性があることを示す信号を送信する。制御部100は、当該信号に基づき警告表示を行い、ユーザに対して、過放電の可能性があることを示し、処理を終了する。
一方、ステップS44にて電圧読出信号の受信を確認した場合に、バッテリコントローラ10は、第2の過放電閾値電圧(Vb)を選択し(ステップS55)、電池セル1の検出電圧(Vn)と第2の過放電閾値電圧(Vb)を比較する(ステップS57)。ここで、ステップS56で比較される電池セル1の検出電圧は、エンジンがクランキングしている状態の電池セル1の検出電圧であって、組電池3に負荷がかかっている状態の電池セル1の検出電圧である。
電池セル1の検出電圧(Vn)が第2の過放電閾値電圧(Vb)より高い場合、バッテリコントローラ10は、当該電池セル1について、負荷をかけても過放電の可能性はないと判断し、ステップS31に戻り、次の周期Tのタイミングで電池セル1の電圧の保持及び検出を行う。一方、電池セル1の検出電圧(Vn)が第2の過放電閾値電圧(Vb)より小さい場合、ステップS57にて、バッテリコントローラ10は、当該電池セル1について、負荷をかけると過放電の可能性があると判断し、制御部100に過放電の可能性があることを示す信号を送信する。制御部100は、当該信号に基づき警告表示を行い、ユーザに対して、過放電の可能性があることを示し、処理を終了する。
次に、図11を参照して、エンジンのクランキング状態から、クランキングしていない状態へ遷移する場合における、本例の組電池監視装置の制御手順を説明する。
ステップS61にて、バッテリコントローラ10は、セルコントローラCC3に電池セル1の電圧を検出するための信号を周期Tの間隔で送信し、当該信号を受信する各セルコントローラCC1〜CC3は、電池セル1の電圧を検出し、保持する。各セルコントローラCC1〜CC3は、ステップS32と同様に、保持される各電池セル1の検出電圧(Vn)を、下段のセル電池1の検出電圧(V1)から順に読み出す(ステップS62)。
制御部100は、エンジンのクランキング状態をバッテリコントローラ10へ送信し、バッテリコントローラ10は、エンジンがクランキングしているか否かを確認する。(ステップS63)。
エンジンがクランキングしている場合、バッテリコントローラ10は第2の過放電閾値電圧(Vb)を選択し(ステップS64)、ステップS65にて、電池セル1の検出電圧(Vn)と第2の過放電閾値電圧(Vb)とを比較する。
電池セル1の検出電圧(Vn)が第2の過放電閾値電圧(Vb)より高い場合、バッテリコントローラ10は、当該電池セル1に負荷をかけても過放電の可能性はないと判断し、ステップS61に戻り、次の周期Tのタイミングで電池セル1の電圧の保持及び検出を行う。一方、電池セル1の検出電圧(Vn)が第2の過放電閾値電圧(Vb)より小さい場合、ステップS66にて、バッテリコントローラ10は、当該電池セル1に負荷をかけると過放電の可能性があると判断し、制御部100に過放電の可能性があることを示す信号を送信する。制御部100は、当該信号に基づき警告表示を行い、ユーザに対して、過放電の可能性があることを示し、処理を終了する。
ステップS63にて、エンジンのクランキング状態を確認し、エンジンがクランキングしていない状態になった時、エンジンのクランキング状態が変化した時より前に検出された検出電圧がバッテリコントローラ10に読み込まれた否かを、バッテリコントローラ10は判定する。(ステップS74)。ステップS74の判定は、セルコントローラCC3から送信される電圧読出信号の受信状態から確認できる。そして、電圧読出信号をの受信を確認した後ではない場合に、バッテリコントローラ10は、第2の過放電閾値電圧(Vb)を選択し(ステップS75)、電池セル1の検出電圧(Vn)と第2の過放電閾値電圧(Vb)を比較する(ステップS76)。ここで、ステップS76で比較される電池セル1の検出電圧は、エンジンがクランキングしている状態の電池セル1の検出電圧であって、組電池3に負荷がかかっている状態の電池セル1の検出電圧である。
すなわち、エンジンがクランキングしない状態に変化する前に受信した電圧読出信号(図9の時間t5及びt6の時の検出電圧を含む信号)には、有負荷時の検出電圧が含まれているため、ステップS74において、電圧読出信号を受信するまでは、ステップS75に遷移し、検出電圧と第2過放電閾値電圧とを比較する。また、エンジンがクランキングしない状態に変化した後に最初に受信した電圧読出信号(図9の時間t7の時の検出電圧を含む信号)にも、同様に、有負荷時の検出電圧が含まれているため、ステップS74にて、電圧読出信号の受信を確認した時は、ステップS75に遷移し、検出電圧と第2過放電閾値電圧とを比較する。
そして、電池セル1の検出電圧(Vn)が第2の過放電閾値電圧(Vb)より高い場合、バッテリコントローラ10は、当該電池セル1に負荷をかけても過放電の可能性はないと判断し、ステップS61に戻り、次の周期Tのタイミングで電池セル1の電圧の保持及び検出を行う。一方、電池セル1の検出電圧(Vn)が第1の過放電閾値電圧(Va)より小さい場合、ステップS77にて、バッテリコントローラ10は、当該電池セル1に負荷をかけると過放電の可能性があると判断し、制御部100に過放電の可能性があることを示す信号を送信する。制御部100は、当該信号に基づき警告表示を行い、ユーザに対して、過放電の可能性があることを示し、処理を終了する。
一方、ステップS74にて電圧読出信号の受信を確認した場合に、バッテリコントローラ10は、第1の過放電閾値電圧(Va)を選択し(ステップS85)、電池セル1の検出電圧(Vn)と第1の過放電閾値電圧(Va)を比較する(ステップS86)。ここで、ステップS57で比較される電池セル1の検出電圧は、エンジンがクランキングしていない状態の電池セル1の検出電圧であって、組電池3に負荷がかかっていない状態の電池セル1の検出電圧である。
電池セル1の検出電圧(Vn)が第1の過放電閾値電圧(Va)より高い場合、バッテリコントローラ10は、当該電池セル1について、負荷をかけても過放電の可能性はないと判断し、ステップS61に戻り、次の周期Tのタイミングで電池セル1の電圧の保持及び検出を行う。一方、電池セル1の検出電圧(Vn)が第1の過放電閾値電圧(Va)より小さい場合、ステップS87にて、バッテリコントローラ10は、当該電池セル1について、負荷をかけると過放電の可能性があると判断し、制御部100に過放電の可能性があることを示す信号を送信する。制御部100は、当該信号に基づき警告表示を行い、ユーザに対して、過放電の可能性があることを示し、処理を終了する。
上記のように、本例の組電池監視装置において、エンジンのクランキング状態が変化した際に、クランキング状態の変化前に検出された検出電圧を読み出すための電圧読出信号の受信をバッテリコントローラ10が確認するまでは、バッテリコントローラ10は第1の過放電閾値電圧または第2の過放電閾値電圧を切り換えず、バッテリコントローラ10は、当該電圧読出信号の受信を確認して、第1の過放電閾値電圧を第2の過放電閾値電圧に切り換え、又は、第2の過放電閾値電圧を第1の過放電閾値電圧に切り換える。本例は、カスケード通信を用いるため、エンジンのクランキング状態が変化した際に、変化前の検出電圧の読み出しを終えていない場合がある。しかし、本例は、第1の過放電閾値電圧を第2の過放電閾値電圧に切り換えるタイミングを、エンジンのクランキング状態が変化するタイミングからずらしている。
これにより、本例において、エンジンがクランキングした後に、バッテリコントローラ10は、第1の時間C1内において、組電池3に負荷がかからないときの検出電圧を読み込み、第1の過放電閾値電圧と比較することができ、本例の組電池監視装置が寒冷地の環境下にあっても、組電池3の過放電を防止し、組電池3の寿命を保証する精度を高めることができる。また、本例において、エンジンのクランキング状態からクランキングしていない状態に変化した後に、バッテリコントローラ10は、第2の時間C2内において、組電池3に負荷がかかかるときの検出電圧を読み込み、第2の過放電閾値電圧と比較することができ、本例の組電池監視装置が寒冷地の環境下にあっても、組電池3の過放電を防止し、組電池3の寿命を保証する精度を高めることができる。
また本例は、第1の過放電閾値電圧又は第2の過放電閾値電圧を選択する際、温度センサの値を利用して過放電閾値電圧を選択し、低温時で組電池3に負荷がかかる場合、当該組電池3の検出電圧と第2の過放電閾値電圧を比較するため、寒冷地にてエンジンを始動する際に、組電池3から引き出すことができる電圧を高くすることができる。
また本例は、エンジンがクランキングしていない状態からクランキングしている状態に変化する前までに保持された検出電圧を第1過放電閾値電圧と比較し、エンジンクランキング中に保持された検出電圧を第2の過放電閾値電圧を比較し、エンジンがクランキングする時点から第1の時間C1が経過した時に、第1過放電閾値電圧を第2の過放電閾値電圧に切り換える。これにより、組電池3に負荷がかかるエンジンのクランキング動作においても、本例は、低温の組電池3の過放電を防止し、組電池3の寿命を保証する精度を高めることができる。
また本例は、エンジンクランキングの終了時点から第2の時間C2の経過後に、第2の過放電閾値電圧を第1の過放電閾値電圧へ切り換え、当該所定期間C2が経過するまでに、当該初回のエンジンクランキング中に保持される検出電圧を読み込む。これにより、本例において、エンジンのクランキングが終了した後でも、バッテリコントローラ10は、当該所定期間C2内に組電池に負荷があるときの検出電圧を読み込み、第2の過放電閾値電圧と比較することができ、本例の組電池監視装置が寒冷地の環境にあっても、組電池3の過放電を防止し、また低温の環境における、エンジン始動時の過放電の誤検知を防ぎ、組電池3の寿命を保証する精度を高めることができる。
なお、本例は、バッテリコントローラ10が電圧読出信号の受信を確認したか否かに基づき、過放電閾値を切り換えるタイミングを規定するが、検出電圧のサンプリング周期T及び検出電圧の読み出しに要する時間に応じて、エンジンのクランキング状態の変化を基点とした所定の時間を規定し、当該所定の期間に応じて、過放電閾値を切り換えてもよい。第1の時間C1及び第2の時間C2は、組電池3を構成する電池セル1の数やカスケード通信における通信速度又はデータ量等によって変わる時間であるが、電池セル1の数、通信速度、及び検出電圧のデータが取り得る最大データ量は、予め設計により決まる。そのため、エンジンのクランキング変化の任意にタイミングに対して、バッテリコントローラ10が検出電圧を読み出すために充分な時間は、サンプリング周期Tと整合性をとることで、設定することができる。ゆえに、本例は、エンジンのクランキング状態の変化を検知した時を基準に、予め設定された所定の時間に応じて、過放電閾値を切り換えてもよい。
また本例は、過放電閾値電圧を切り換えるために、温度センサ7の検出値を用いているが、必ずしも必要ない。上記では特にクランキング時の電圧変化が大きくなることを想定し説明したが、低温時に実施することは1つの好適な例であり、これに限定されることはなく、低温以外の環境下で、エンジンのクランキング状態が変化する時、本例は直前の周期Tにより保持される全電池セル1の検出電圧を読み込んでいないため、上記と同様に、エンジンのクランキング状態が変化する時から所定期間C1又はC2の後に、過放電閾値電圧を切り換えればよい。これにより、低温時と同様に読出データと比較すべき正しい過放電閾値電圧とを整合させることができ、誤判定による過放電や、不要な出力制限を防止することができる。
なお本例のステップS36、ステップS47及びステップS57において、ユーザに対し警告表示をした後に、本例の制御を終了するが、ステップS31に戻り本例の制御処理を繰り返してもよい。
なお、本例の第1の時間C1は本例の「第1の所定期間」に相当し、第2の時間C2は、「第2の所定期間」に相当する。
《第4実施形態》
図12は、発明の他の実施例に係る組電池監視手段のブロック図である。本例では上述した第2実施形態に対して、組電池3の電流を検出する電流センサ8を設ける点とバッテリコントローラ10における制御内容が異なる。その他の構成については、上述した第2実施形態の記載を適宜、援用する。
図12は、発明の他の実施例に係る組電池監視手段のブロック図である。本例では上述した第2実施形態に対して、組電池3の電流を検出する電流センサ8を設ける点とバッテリコントローラ10における制御内容が異なる。その他の構成については、上述した第2実施形態の記載を適宜、援用する。
図12において、組電池3は、複数の電池モジュールM1〜Mnを含み、各電池モジュールM1〜MnはセルコントローラCC1〜CCnに接続される。
バッテリコントローラ10は、サンプリング周期T2で各セルコントローラCC1〜CCnに対して、接続される電池セル1の電圧を検出し保持するための電圧検出保持信号を送信し、各セルコントローラCC1〜CCnは、当該サンプリング周期T2毎に、電池セル1の電圧を検出し保持する。またバッテリコントローラ10は、各セルコントローラCC1〜CCnに対して、検出電圧を読み出す電圧読出信号を送出する。各セルコントローラCC1〜CCnは、検出電圧を周期T1の間隔でCCnから順にCC1まで読み出す。言い換えると、CCnの読み出し時間とCCn−1の読み出し時間との差が、周期T1に相当し、他のセルコントローラ間の読み出し時間の差もT1に相当する。ここで、サンプリング周期T1とサンプリング周期T2は同期されており、サンプリング周期T1はサンプリング周期T2より短く設定されている。
そして、各セルコントローラCC1〜CCnは、電池セル1の電圧を検出、保持(以下、ラッチと称す。)し、サンプリング周期T1後にセルコントローラCCnに保持されている検出電圧が読み出され、サンプリング周期T1の後に次のセルコントローラCCn−1の検出電圧が読み出され、セルコントローラCC1まで検出電圧が読み出される。そして、各セルコントローラCC1〜CCnにより電池セル1をラッチしてから、バッテリコントローラ10が当該ラッチされる全ての検出電圧を読み込むまでの期間が、上記サンプリング周期T2となるように設定されている。
上述した第1の実施形態のように、各セルコントローラCC1〜CCnが電池セル1の電圧をラッチするために要する時間に比べて、バッテリコントローラ10が、各セルコントローラCC1〜CCnからラッチされている検出電圧を読み込む時間が長くなってしまうため、バッテリコントローラ10は、サンプリング周期T2の間の時間における電池セル1の電圧を正確に検出することができない。
特に、本例の組電池制御装置を車両等に搭載し組電池3に負荷がかかる状態において、電池セル1の電圧の変動は、無負荷の状態に比べて大きくなる。そのため、電池セル1の検出電圧を読み出す間に、組電池3の検出電圧が急激に変動する場合、当該検出電圧に応じて制御が困難になる。本例は、以下の制御により、各セルコントローラCC1〜CCnにより電池セル1の電圧をラッチする間の電池セル1の電圧を演算し、組電池3の過放電及び過充電の防止を図る。
電流センサ8は、組電池3に接続され、サンプリング周期T1で組電池3の出力電流を検出し、バッテリコントローラ10へ検出結果を送信する。また総電圧検出回路20は、サンプリング周期T1で組電池3の総電圧を検出し、バッテリコントローラ10へ検出結果を送信する。温度センサ7は、組電池3の付近に設置され、組電池3の雰囲気中の温度を検出し、サンプリング周期T1でバッテリコントローラ10へ送信する。電流センサ8、総電圧検出回路20及び温度センサ7は、カスケード接続されるセルコントローラCC1〜CCnと異なり、バッテリコントローラ10と1対1に接続され、直接、検出信号の送受信を行うため、バッテリコントローラ10はサンプリング周期T1で、当該ラッチされる組電池3の電流値、総電圧及び温度を読み込むことができる。
次に、図13を参照して、本例の組電池制御装置の制御タイミングを説明する。図13は、セルコントローラCC1〜CCn、総電圧検出回路20、電流センサ8及び温度センサ7によるラッチ、バッテリコントローラ10によりラッチされたデータの読み込み及びリレースイッチ4のON・Off動作のタイミングを時系列で示し、また以下に掲げる演算による、演算結果の変化を示している。
リレースイッチ4がOn状態になる前に、バッテリコントローラ10は、各セルコントローラCC1〜CCn、総電圧検出回路20、電流センサ8及び温度センサ7に対して、電池セル1の電圧、組電池3の総電圧(Vs1)、組電池3の電流(I1)及び組電池3の温度を時間t1でラッチする信号を送信し、総電圧検出回路20、電流センサ8及び温度センサ7でラッチされている検出値を読み込む。
次に、バッテリコントローラ10は、サンプリング周期T1で、総電圧検出回路20、電流センサ8及び温度センサ7に対して、組電池3の総電圧(Vsa)、組電池3の電流(Ia)及び組電池3の温度をラッチする信号を送信し、総電圧検出回路20、電流センサ8及び温度センサ7の検出値を読み込む。また、バッテリコントローラ10は、各セルコントローラCC1〜CCnに対して、時間t1でラッチされた電池セル1の検出電圧を読み出す電圧読出信号を送信し、セルコントローラCCnにおいて、時間(t1+T1)で、セルコントローラCCnにラッチされている検出電圧が読み出される。この時、制御部100は、リレースイッチをOn状態にするため、時間(t1+T1)以降、組電池3は、電池負荷2と電気的に接続される状態となる。そして、制御部100からの制御信号により、電池負荷2に含まれるモータ等が駆動し、負荷が組電池3に加わることになり、時間(t1+T1)以降の電池セル1は、有負荷状態となる。
その後、セルコントローラCCn−1において、時間(t1+T1×2)で、セルコントローラCCn−1にラッチされている検出電圧が読み出される。以降、セルコントローラCCn−2〜CC1のそれぞれに保持されている検出電圧が、周期T1で、セルコントローラCCn−2から順にセルコントローラCC1まで順に読み出される。
そして、バッテリコントローラ10は、セルコントローラCC1から電圧読出信号を受信し、周期T2の間に、全てのセルコントローラCC1〜CCnでラッチされている検出電圧を読み込む。その後バッテリコントローラ10は、各セルコントローラCC1〜CCn、総電圧検出回路20、電流センサ8及び温度センサ7に対して、電池セル1の電圧、組電池3の総電圧(Vs2)、組電池3の電流(I2)及び組電池3の温度を時間t2でラッチする信号を送信し、上記と同様の制御を行う。
これにより、バッテリコントローラ10は、サンプリング周期T2でラッチされる各電池セル1の検出電圧と、サンプリング周期T1でラッチされる組電池3の総電圧、電流及び温度を読み出すことができる。
なお、Vsaはt1からt2の間に、Vsbはt2〜t3の間に検出される総電圧を示し、t1、t2の時点で検出される総電圧は、Vs1、Vs2と示す。同様に、Iaはt1からt2の間に、Ibはt2〜t3の間に検出される電流を示し、t1、t2の時点で検出される電流はI1、I2と示す。
次に、本例の組電池監視装置による電池セル1の検出電圧の演算を説明する。
まず、バッテリコントローラ10は、時間t1における、セルコントローラCC1〜CCnで保持される全ての電池セル1の検出電圧を取得すると、当該全ての電池セル1の検出電圧の中から最も電圧の高い検出電圧(最高電池電圧:VH1)と最も電圧の低い検出電圧(最低検出電圧:VL1)を検索する。また、バッテリコントローラ10は、時間t1における、総電圧(Vs1)及び電流(I1)を取得する。
ここで、図13に示すように、電池負荷2から組電池3への電力供給のOn、Offを切り換えるリレースイッチ4は、時刻t1の時点でOff状態である。そのため、時刻T1の時点の最高電池電圧と最低電池電圧は、無負荷の時の検出電圧であり、電流値は0Aである。そして、時間t1に検出された総電圧(Vs1)は、組電池3を構成する電池セル1の個数(n個)で除することで、平均の検出電圧に相当する。バッテリコントローラ10は、式1により最高電池電圧の電圧偏差(VdH1)を、式2により最低電池電圧の電圧偏差(VdL1)を演算する。
[式1]
VdH1=VH1×n−Vs1
[式2]
VdL1=Vs1−VL1×n
各電池セル1について、製造上のバラツキ等により特性に差が生じ、また充放電を繰り返すことで特性のバラツキが生じることがあるが、バッテリコントローラ10は、上記の式1及び式2により当該バラツキに相当する電圧偏差を検出電圧の算出に反映することができる。
[式1]
VdH1=VH1×n−Vs1
[式2]
VdL1=Vs1−VL1×n
各電池セル1について、製造上のバラツキ等により特性に差が生じ、また充放電を繰り返すことで特性のバラツキが生じることがあるが、バッテリコントローラ10は、上記の式1及び式2により当該バラツキに相当する電圧偏差を検出電圧の算出に反映することができる。
次に、バッテリコントローラ10は、最高電池電圧の電圧偏差(VdH1)、周期T2の間の時間に検出される総電圧(Vsa)を用いて、式3により、周期T2の間の最高電池電圧(VHa)を演算する。
[式3]
VHa=(Vsa+VdH1)/n
総電圧(Vsa)は、サンプリング周期T1により保持される電圧あって、電池セル1の電圧を検出するサンプリング周期T2より短い周期でサンプリングされるため、電池セル1の検出電圧に比べて連続的な値をとる。そして、最高電池電圧の電圧偏差(VdH1)は、時間t1における総電圧(Vs1)を基準とした偏りである。時間(t1+T1)の時点において、組電池3は無負荷状態から有負荷状態に遷移するため、電池セル1の変動電圧は大きくなる。一方、電圧偏差(VdH1)は、個々の電池セル1の特性のバラツキにより影響する特性値であるため、当該変動電圧に比べて、時間的な変動が小さい。そのため、本例は、連続的な値をとる総電圧(Vsa)を基準として、個々の電池セル1の特性のバラツキによる値を加えることにより、サンプリング周期T2による電圧値の連続性を反映させて、サンプリング周期T1では検出できない電池セル1の検出電圧を周期T1の間隔で的確に算出できる。
[式3]
VHa=(Vsa+VdH1)/n
総電圧(Vsa)は、サンプリング周期T1により保持される電圧あって、電池セル1の電圧を検出するサンプリング周期T2より短い周期でサンプリングされるため、電池セル1の検出電圧に比べて連続的な値をとる。そして、最高電池電圧の電圧偏差(VdH1)は、時間t1における総電圧(Vs1)を基準とした偏りである。時間(t1+T1)の時点において、組電池3は無負荷状態から有負荷状態に遷移するため、電池セル1の変動電圧は大きくなる。一方、電圧偏差(VdH1)は、個々の電池セル1の特性のバラツキにより影響する特性値であるため、当該変動電圧に比べて、時間的な変動が小さい。そのため、本例は、連続的な値をとる総電圧(Vsa)を基準として、個々の電池セル1の特性のバラツキによる値を加えることにより、サンプリング周期T2による電圧値の連続性を反映させて、サンプリング周期T1では検出できない電池セル1の検出電圧を周期T1の間隔で的確に算出できる。
またバッテリコントローラ10は、最低電池電圧の電圧偏差(VdL1)、周期T2の間の時間に検出される総電圧(Vsa)を用いて、式3により、周期T2の間の最低電池電圧(VLa)を演算する。
[式4]
VLa=(Vsa−VdL1)/n
これにより、バッテリコントローラ10は、サンプリング周期T2の間である、t1からt2の間の時間の最高電池電圧(VHa)及び最低電池電圧(VLa)を、サンプリング周期T1で演算できる。
[式4]
VLa=(Vsa−VdL1)/n
これにより、バッテリコントローラ10は、サンプリング周期T2の間である、t1からt2の間の時間の最高電池電圧(VHa)及び最低電池電圧(VLa)を、サンプリング周期T1で演算できる。
次に、バッテリコントローラ10は、時間t2における、セルコントローラCC1〜CCnで保持される全ての電池セル1の検出電圧を取得すると、当該全ての電池セル1の検出電圧の中から最も電圧の高い検出電圧(最高電池電圧:VH2)と最も電圧の低い検出電圧(最低検出電圧:VL2)を検索する。また、バッテリコントローラ10は、時間t2における、総電圧(Vs2)及び電流(I2)を読み込む。
そして、バッテリコントローラ10は、最高電池電圧の電圧偏差(VdH1)、電流値(I2)を用いて、式5により、最高電池電圧の内部抵抗偏差(RdH2)を演算する。
[式5]
RdH2=(VH2×n−Vs2−VdH1)/I2
VH2×n−Vs2は、時間t2における最高電池電圧の電圧偏差に相当するため、式5は、時間t1と時間t2との間の電圧偏差の変位を、抵抗で表した値である。
[式5]
RdH2=(VH2×n−Vs2−VdH1)/I2
VH2×n−Vs2は、時間t2における最高電池電圧の電圧偏差に相当するため、式5は、時間t1と時間t2との間の電圧偏差の変位を、抵抗で表した値である。
同様に、バッテリコントローラ10は、最低電池電圧の電圧偏差(VdL1)、電流値(I2)を用いて、式6により、最低電池電圧の内部抵抗偏差(RdL2)を演算する。
[式6]
RdL2=(Vs2−VL2×n−VdL1)/I2
次に、バッテリコントローラ10は、最高電池電圧の電圧偏差(VdH1)、総電圧(Vsb)、最高電池電圧の内部抵抗偏差(RdH2)及び電流値(Ib)を用いて、式7により、周期T2の間の最高電池電圧(VHb)を演算する。
[式7]
VHb=(Vsb+VdH1+RdH2×Ib)/n
式7について、Vsbは、サンプリング周期T2による連続性を有する電圧値であり、VdH1は各電池セル1のバラツキの特性値を示す。そして、RdH2×Ibにより、時間t2から時間t3への時間的な変化に伴う、各電池セル1のバラツキの特性値を示す。これにより、本例は、連続性を有する電圧値(Vsb)を基準に、各電池セル1の特性によるバラツキ及び時間的な変化による電池セル1のバラツキを反映させることができるため、正確に、周期T2の間の最高電池電圧(VHb)を演算できる。
[式6]
RdL2=(Vs2−VL2×n−VdL1)/I2
次に、バッテリコントローラ10は、最高電池電圧の電圧偏差(VdH1)、総電圧(Vsb)、最高電池電圧の内部抵抗偏差(RdH2)及び電流値(Ib)を用いて、式7により、周期T2の間の最高電池電圧(VHb)を演算する。
[式7]
VHb=(Vsb+VdH1+RdH2×Ib)/n
式7について、Vsbは、サンプリング周期T2による連続性を有する電圧値であり、VdH1は各電池セル1のバラツキの特性値を示す。そして、RdH2×Ibにより、時間t2から時間t3への時間的な変化に伴う、各電池セル1のバラツキの特性値を示す。これにより、本例は、連続性を有する電圧値(Vsb)を基準に、各電池セル1の特性によるバラツキ及び時間的な変化による電池セル1のバラツキを反映させることができるため、正確に、周期T2の間の最高電池電圧(VHb)を演算できる。
同様に、バッテリコントローラ10は、最低電池電圧の電圧偏差(VdL1)、総電圧(Vsb)、最低電池電圧の内部抵抗偏差(RdL2)及び電流値(Ib)を用いて、式7により、周期T2の間の最低電池電圧(VLb)を演算する。
[式8]
VLb=(Vsb−VdL1−RdL2×Ib)/n
次に、バッテリコントローラ10は、時間t3以降、上記の制御手順を繰り返し、最高電池電圧(VHc)及び最低電池電圧(VLc)を算出する。
[式8]
VLb=(Vsb−VdL1−RdL2×Ib)/n
次に、バッテリコントローラ10は、時間t3以降、上記の制御手順を繰り返し、最高電池電圧(VHc)及び最低電池電圧(VLc)を算出する。
そして、バッテリコントローラ10は、上記により算出した最高電池電圧(VH)及び最低電池電圧(VL)を、制御部100に送信する。制御部100は、最高電池電圧(VH)又は最低電池電圧(VL)を用いて、組電池3の出力電力を制御し、または組電池3への充電、放電等を制御する。
上記のように、本例は、電池セル1の検出電圧の中から最も電圧の高い検出電圧とサンプリング周期T2と同期するタイミングで検出される総電圧とにより、最高電圧の電圧偏差を演算し、当該電圧偏差と、周期T2の間の時間に検出される総電圧を用いて、周期T2の間における、電池セル1の最も電圧の高い検出電圧を算出する。これにより、本例は、各セル電池1の検出電圧をラッチする周期T2よりも短い周期T1で、電池セル1の検出電圧を算出することができるため、当該算出される検出電圧に応じて、より早い制御をすることができる。
特に、本例は、セルコントローラCC1〜CCn及びバッテリコントローラ10において、カスケード通信により検出電圧のデータの送受信を行うため、検出電圧の読み出しに時間を要してしまうが、総電圧検出回路20は、バッテリコントローラ10と1対1に接続されているため、バッテリコントローラ10は、電池セル1の読み出し時間よりも短い周期で組電池3の総電圧を読み込むことができる。そして、本例は、組電池3の総電圧を用いて、電池セル1の最高電圧を算出するため、各セル電池1の検出電圧をラッチする周期T2よりも短い周期T1で、セル電池1の最高電圧を算出することができ、当該算出される電圧に応じて、より早い制御をすることができる。
また、算出される電圧は、連続的な値をとる総電圧を基準として、時間的に変動幅の小さい電圧偏差を加えているため、サンプリング周期T1による電圧値の連続性を反映させて、サンプリング周期T2では検出できない電池セル1の最高検出電圧を的確に算出できる。
特に、負荷がかからない場合と比較して組電池3に負荷がかかる場合、電池セル1の電圧変動の幅が大きくなるが、本例は、周期T2よりも短い周期T1でラッチされる総電圧を用いて電池セル1の最高電圧を算出するため、当該電圧変動に追随して電池セル1の最高検出電圧を算出することができ、制御精度を高めることができる。
本例は、電池セル1の検出電圧の中から最も電圧の低い検出電圧とサンプリング周期T2と同期するタイミングで検出される総電圧とにより、最低電圧の電圧偏差を演算し、当該電圧偏差と、周期T2の間の時間に検出される総電圧を用いて、周期T2の間における、電池セル1の最も電圧の低い検出電圧を算出する。これにより、本例は、各セル電池1の検出電圧をラッチする周期T2よりも短い周期T1で、セル電池1の最低電圧を算出することができるため、当該算出される電圧に応じて、より早い制御をすることができる。
特に、本例は、セルコントローラCC1〜CCn及びバッテリコントローラ10において、カスケード通信により検出電圧のデータの送受信を行うため、検出電圧の読み出しに時間を要してしまうが、総電圧検出回路20は、バッテリコントローラ10と1体1に接続されているため、バッテリコントローラ10は電池セル1の読み出し時間よりも早い周期で組電池3の総電圧を読み込むことができる。そして、本例は、組電池3の総電圧を用いて、電池セル1の最低電圧を算出するため、各セル電池1の検出電圧をラッチする周期T2よりも短い周期T1で、セル電池1の最低電圧を算出することができ、当該算出される電圧に応じて、より早い制御をすることができる。
また、算出される最低電圧は、連続的な値をとる総電圧を基準として、時間的に変動幅の小さい電圧偏差を加えているため、サンプリング周期T1による電圧値の連続性を反映させて、サンプリング周期T2では検出できない電池セル1の最低検出電圧を的確に算出できる。
また、組電池3に負荷がかかる場合、負荷がかからない場合と比較して、電池セル1の電圧変動の幅が大きくなるが、本例は、周期T2よりも短い周期T1でラッチされる総電圧を用いて電池セル1の検出電圧を算出するため、当該電圧変動に追随して電池セル1の最低検出電圧を算出することができ、制御精度を高めることができる。
本例は、それぞれ時間の異なる第1の最高電圧の電圧偏差と第2の最高電圧の電圧偏差及び周期T2で検出される組電池3の電流により内部抵抗偏差を演算し、周期T1で検出される総電圧、当該第1の最高電圧の電圧偏差、当該内部抵抗偏差及び当該電流を用いて、周期T2の間における、電池セル1の最も電圧の低い検出電圧を算出する。これにより、本例は、各セル電池1の検出電圧をラッチする周期T2よりも短い周期T1で、セル電池1の検出電圧を算出することができるため、当該算出される検出電圧に応じて、より早い制御をすることができる。
また、算出される電圧は、連続的な値をとる組電池3の総電圧と電流を用いるため、サンプリング周期T1による電圧値の連続性を反映させて、サンプリング周期T2では検出できない電池セル1の最高電圧を的確に算出できる。
また、算出される電圧は、各電池セル1の状態により変化する電池の内部抵抗を加えているため、電池セル1の最高電圧を算出ための精度を高めることができる。
本例は、それぞれ時間の異なる第1の最低電圧の電圧偏差と第2の最低電圧の電圧偏差及び周期T2で検出される組電池3の電流により内部抵抗偏差を演算し、周期T1で検出される総電圧、当該第1の最低電圧の電圧偏差、当該内部抵抗偏差及び当該電流を用いて、周期T2の間における、電池セル1の最も電圧の低い検出電圧を算出する。これにより、本例は、各セル電池1の検出電圧をラッチする周期T2よりも短い周期T1で、セル電池1の検出電圧を算出することができるため、当該算出される検出電圧に応じて、より早い制御をすることができる。
また、算出される電圧は、連続的な値をとる組電池3の総電圧と電流を用いるため、サンプリング周期T1による電圧値の連続性を反映させて、サンプリング周期T2では検出できない電池セル1の最低電圧を的確に算出できる。
また、算出される電圧は、各電池セル1の状態により変化する電池の内部抵抗を加えているため、電池セル1の最低電圧を算出ための精度を高めることができる。
なお、本例は、温度センサ7の検出値を、上記の電池セル1の最高電圧または最低電圧を算出するために用いてもよい。例えば、最高電池電圧の内部抵抗偏差(RdH2)また最低電池電圧の内部抵抗偏差(RdL2)は、電池セル1の温度に応じて変化するため、温度センサ7の検出値を当該内部抵抗偏差に反映させることで、より精度の良い電池セル1の最高または最低電圧を算出することができる。
なお、本例の周期T1は本発明の「第1の周期」に相当し、周期T2は「第2の周期」に相当する。
1…電池セル
Ml、M2、M3、Mn…電池モジュール
2…電池負荷
3…組電池
4…リレースイッチ
5…容量調整用抵抗
6…スイッチング素子
7…温度センサ
8…電流センサ
10…バッテリコントローラ
20…総電圧検出回路
CC1、CC2、CC3…セルコントローラ
Rll、R12…通信用抵抗
R21、R22…通信用抵抗
R31、R32…通信用抵抗
Ml、M2、M3…電池モジュール
PC1、PC2、PC3、PC4…フォトカプラ
PD1、PD2、PD3、PD4…フォトダイオード、
PT1、PT2、PT3、PT4…フォトトランジスタ
100…制御部
Ml、M2、M3、Mn…電池モジュール
2…電池負荷
3…組電池
4…リレースイッチ
5…容量調整用抵抗
6…スイッチング素子
7…温度センサ
8…電流センサ
10…バッテリコントローラ
20…総電圧検出回路
CC1、CC2、CC3…セルコントローラ
Rll、R12…通信用抵抗
R21、R22…通信用抵抗
R31、R32…通信用抵抗
Ml、M2、M3…電池モジュール
PC1、PC2、PC3、PC4…フォトカプラ
PD1、PD2、PD3、PD4…フォトダイオード、
PT1、PT2、PT3、PT4…フォトトランジスタ
100…制御部
Claims (23)
- 組電池を構成する複数の電池内の1又は複数の電池に対応して接続され、接続された電池の状態を監視し、それぞれカスケード接続される複数の監視手段と、
前記複数の監視手段のうち最上位の監視手段と最下位の監視手段とに接続され、前記複数の監視手段との間で、前記電池の状態に関するデータの通信を行う組電池制御手段とを備えた組電池監視装置において、
前記組電池制御手段は、
前記電池の電圧を検出し保持するための第1の信号を送信し、
前記検出された電圧を読み出す第2の信号を、前記第1の信号異なる信号として送信し、
前記複数の監視手段は、前記組電池制御手段からの前記第1の信号に応じて、前記電池の電圧を検出し、検出電圧として保持することを特徴とする
組電池監視装置。 - 前記複数の監視手段は、前記組電池に負荷がない時点の電圧を検出する
請求項1記載の組電池監視装置。 - 前記組電池制御手段は、
前記組電池に負荷がない時点に検出された前記検出電圧を、前記組電池に負荷がかかった後に読み出すことを特徴とする
請求項1又は2のいずれか1項に記載の組電池監視装置。 - 請求項1〜3のいずれか一項に記載の組電池監視装置において、
前記組電池は、リレースイッチを介して電池負荷に接続され、
前記組電池制御手段は、
前記リレースイッチのOFF状態で検出された前記検出電圧を、前記リレースイッチのON状態の後に読み出すことを特徴とする
組電池監視装置。 - 請求項1〜4のいずれか一項に記載する組電池監視装置において、
前記電池に接続される容量調整用の抵抗を備え、
前記組電池制御手段は、
前記検出電圧に応じて、前記電池と前記抵抗とを含む閉回路を形成し、前記電池の容量を調整することを特徴とする
組電池監視装置。 - 請求項1〜5のいずれか一項に記載する組電池監視装置において、
電池の総電圧を検出する総電圧検出手段を備え、
前記組電池制御手段は、
前記検出電圧の総和と前記総電圧検出手段により検出された電圧を比較することを特徴とする
組電池監視装置。 - 前記組電池制御手段は、
前記組電池に負荷がない時点の検出電圧と第1の過放電閾値電圧とを比較し、
前記組電池に負荷がある時点の検出電圧と前記第1の過放電閾値電圧より低い電圧値である第2の過放電閾値電圧とを比較し、
前記組電池に負荷がかかる時点から第1の所定期間経過後に、前記第1の過放電閾値電圧を前記第2の過放電閾値電圧へ切り換え、
前記第1の所定期間経過後までに前記組電池に負荷がない時点の検出電圧を読み込むことを特徴とする
請求項1〜6のいずれか一項に記載の組電池監視装置。 - 前記組電池制御手段は、
前記組電池に負荷がない時点の検出電圧と第1の過放電閾値電圧とを比較し、
前記組電池に負荷がある時点の検出電圧と前記第1の過放電閾値電圧より低い電圧値である第2の過放電閾値電圧とを比較し、
前記組電池に負荷がかかった後に、かつ、前記組電池に負荷がない時点に検出された検出電圧を読み出す前記第2の信号を受信した後に、前記第1の過放電閾値電圧を前記第2の過放電閾値電圧へ切り換えることを特徴とする
請求項1〜6のいずれか一項に記載の組電池監視装置。 - 前記組電池制御手段は、
温度センサの検出値に応じて、前記第1の過放電閾値電圧又は前記第2の過放電閾値電圧のいずれか一方を選択することを特徴とする
請求項7又は8記載の組電池監視装置。 - 前記組電池に負荷がないときの検出電圧は、エンジンがクランキングする前までに保持される検出電圧であり、
前記組電池に負荷があるときの検出電圧は、前記エンジンがクランキングしてからクランキング終了までに保持される検出電圧であり、
前記組電池制御手段は、
初回のエンジンクランキング中に、前記第1の過放電閾値電圧を前記第2の過放電閾値電圧へ切り換えることを特徴とする
請求項7〜9のいずれか一項に記載の組電池監視装置。 - 前記組電池制御手段は、
前記組電池に負荷がないときの検出電圧が第1の過放電閾値電圧より低い場合、又は、前記組電池に負荷があるときの検出電圧が前記第2の過放電閾値電圧より低い場合、
前記組電池からの出力電力に制限をかけることを特徴とする
請求項7〜10のいずれか一項に記載の組電池監視装置。 - 前記組電池制御手段は、
前記組電池に負荷がない時点の検出電圧と第1の過放電閾値電圧とを比較し、
前記組電池に負荷がある時点の検出電圧と前記第1の過放電閾値電圧より低い電圧値である第2の過放電閾値電圧とを比較し、
前記組電池に負荷がかかる状態から負荷がない状態へ変化する時点から第2の所定期間経過後に、前記第2の過放電閾値電圧を前記第1の過放電閾値電圧へ切り換え、
前記第2の所定期間経過後までに前記組電池がかかる時点の検出電圧を読み込むことを特徴とする
請求項1〜6のいずれか一項に記載の組電池監視装置。 - 前記組電池制御手段は、
前記組電池に負荷がない時点の検出電圧と第1の過放電閾値電圧とを比較し、
前記組電池に負荷がある時点の検出電圧と前記第1の過放電閾値電圧より低い電圧値である第2の過放電閾値電圧とを比較し、
前記組電池に負荷がかかる状態から負荷がない状態へ変化後に、かつ、前記組電池に負荷がある時点に検出された検出電圧を読み出す前記第2の信号を受信した後に、前記第2の過放電閾値電圧を前記第1の過放電閾値電圧へ切り換えることを特徴とする
請求項1〜6のいずれか一項に記載の組電池監視装置。 - 請求項1〜13のいずれか一項に記載する組電池監視装置において、
第1の周期で前記組電池の総電圧を検出する総電圧検出手段を有し、
前記複数の監視手段は、前記第1の周期より長く、前記第1の周期と同期する第2の周期で前記電池の電圧を検出し、
前記組電池制御手段は、
前記電池の検出電圧の中で最高の検出電圧と、前記第1の周期で検出される前記総電圧とにより最高電圧の電圧偏差を演算し、
前記第1の周期で検出される総電圧と前記最高電圧の電圧偏差により前記第2の周期の間の単電池の最高電圧を演算することを特徴とする
組電池監視装置。 - 請求項1〜13のいずれか一項に記載する組電池監視装置において、
第1の周期で前記組電池の総電圧を検出する総電圧検出手段を有し、
前記複数の監視手段は、前記第1の周期より長く、前記第1の周期と同期する第2の周期で前記電池の電圧を検出し、
前記組電池制御手段は、
前記電池の検出電圧の中で最低の検出電圧と、前記第1の周期で検出される前記総電圧とにより最低電圧の電圧偏差を演算し、
前記第1の周期で検出される総電圧と前記最低電圧の電圧偏差により前記第2の周期間の電池の最低の電圧を演算することを特徴とする
組電池監視装置。 - 請求項14に記載する組電池監視装置において、
前記第1の周期で前記組電池の電流を検出する電流検出手段を有し、
前記組電池制御手段は、
第1の前記最高電圧の電圧偏差、前記第1の最高電圧の電圧偏差と検出時間が異なる第2の前記最高電圧の電圧偏差及び前記第2の周期で検出される組電池の電流により内部抵抗偏差を演算し、
前記第1の周期で検出される総電圧、前記第1の最高電圧の電圧偏差、前記内部抵抗偏差及び前記第1の周期で検出される組電池の電流により前記第2の周期の間の電池の最高電圧を演算することを特徴とする
組電池監視装置。 - 請求項15に記載する組電池監視装置において、
前記第1の周期で前記組電池の電流を検出する電流検出手段を有し、
前記組電池制御手段は、
第1の前記最低電圧の電圧偏差、前記第1の最低電圧の電圧偏差と検出時間が異なる第2の前記最低電圧の電圧偏差及び前記第2の周期で検出される組電池の電流により内部抵抗偏差を演算し、
前記第1の周期で検出される総電圧、前記第1の最低電圧の電圧偏差、前記内部抵抗偏差及び前記第1の周期で検出される組電池の電流により前記第2の周期の間の電池の最低電圧を演算することを特徴とする
組電池監視装置。 - 請求項1〜13のいずれか一項に記載する組電池監視装置において、
第1の周期で前記組電池の総電圧(Vsa)を検出する総電圧検出手段を有し、
前記複数の監視手段は、前記第1の周期より長く、前記第1の周期と同期する第2の周期で前記電池の電圧を検出し、
前記組電池制御手段は、
式1により最高電圧の電圧偏差(VdH1)を演算し、
式2により前記第2の周期の間の電池の最高電圧(VHa)を演算することを特徴とする
組電池監視装置。
[式1]VdH1=VH1×n−Vs1
[式2]VHa=(Vsa+VdH1)/n
ただし、VH1は前記組電池の検出電圧の中で最も電圧が高い検出電圧、nは前記電池の個数、Vs1は前記第2の周期で検出される総電圧を示す。 - 請求項1〜13のいずれか一項に記載する組電池監視装置において、
第1の周期で前記組電池の総電圧(Vsa)を検出する総電圧検出手段を有し、
前記複数の監視手段は、前記第1の周期より長く、前記第1の周期と同期する第2の周期で前記電池の電圧を検出し、
前記組電池制御手段は、
式3により最低電圧の電圧偏差(VdL1)を演算し、
式4により前記第2の周期の間の電池の最低電圧(VLa)を演算することを特徴とする
組電池監視装置。
[式3]VdL1=Vs1−VL1×n
[式4]VLa=(Vsa−VdL1)/n
ただし、VL1は前記組電池の検出電圧の中で最も電圧の低い検出電圧、nは、前記電池の個数、Vs1は前記第2の周期で検出される総電圧を示す。 - 請求項18に記載する組電池監視装置において、
前記第1の周期で前記組電池の電流(Ib)を検出する電流検出手段を有し、
前記組電池制御手段は、
式5により内部抵抗偏差(RdH)を演算し、
式6により前記第2の周期の間の電池の最高電圧(VHb)を演算することを特徴とする
組電池監視装置。
[式5]RdH=(VH2×n−Vs2−VdH1)/I2
[式6]VHb=(Vsb+VdH1+RdH×Ib)/n
ただし、VH2はVH1の次の時間に検出される前記電池の検出電圧の中で最も電圧が高い検出電圧、Vs2は前記第2の周期でVs1の次の時間に検出される総電圧、I2はVs2と同じ時間に検出される電流、IbはI2の後の時間で前記第1の周期で検出される電流、VsbはIbと同じ時間に検出される総電圧を示す。 - 請求項19に記載する組電池監視装置において、
前記第1の周期で前記組電池の電流(Ib)を検出する電流検出手段を有し、
前記組電池制御手段は、
式7により内部抵抗偏差(RdL)を演算し、
式8により前記第2の周期の間の電池の最低電圧(VLb)を演算することを特徴とする
組電池監視装置。
[式7]RdL=(Vs2−VL2×n−VdL1)/I2
[式8]VLb=(Vsb−VdL1−RdL×Ib)/n
ただし、VL2はVL1の次の時間に検出される前記電池の検出電圧の中で最も電圧が低い検出電圧、Vs2は前記第2の周期でVs1の次の時間に検出される総電圧、I2はVs2と同じ時間に検出される電流、IbはI2の後の時間で前記第1の周期で検出される電流、VsbはIbと同じ時間に検出される総電圧を示す。 - 請求項1〜21のいずれか一項に記載する組電池監視装置と、
前記組電池からの電力に応じて駆動する駆動手段と、
前記駆動手段と前記組電池制御手段を制御する制御手段を有し、
前記制御手段は、前記検出電圧に応じて前記駆動手段を制御することを特徴とする
自動車。 - 前記制御手段は、前記検出電圧の総和に応じて前記駆動手段を制御することを特徴とする
請求項22記載の自動車。
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