JP5658354B2 - 電圧監視モジュール及びこれを用いた電圧監視システム - Google Patents

電圧監視モジュール及びこれを用いた電圧監視システム Download PDF

Info

Publication number
JP5658354B2
JP5658354B2 JP2013507106A JP2013507106A JP5658354B2 JP 5658354 B2 JP5658354 B2 JP 5658354B2 JP 2013507106 A JP2013507106 A JP 2013507106A JP 2013507106 A JP2013507106 A JP 2013507106A JP 5658354 B2 JP5658354 B2 JP 5658354B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
voltage
cell
switch
voltage monitoring
monitoring module
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2013507106A
Other languages
English (en)
Other versions
JPWO2012132220A1 (ja
Inventor
秀樹 木内
秀樹 木内
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Renesas Electronics Corp
Original Assignee
Renesas Electronics Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Renesas Electronics Corp filed Critical Renesas Electronics Corp
Priority to JP2013507106A priority Critical patent/JP5658354B2/ja
Publication of JPWO2012132220A1 publication Critical patent/JPWO2012132220A1/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5658354B2 publication Critical patent/JP5658354B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/382—Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC
    • G01R31/3835—Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC involving only voltage measurements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L3/00—Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
    • B60L3/0023—Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train
    • B60L3/0046—Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train relating to electric energy storage systems, e.g. batteries or capacitors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L3/00—Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
    • B60L3/0023—Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train
    • B60L3/0069—Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train relating to the isolation, e.g. ground fault or leak current
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L3/00—Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
    • B60L3/04—Cutting off the power supply under fault conditions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/18—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries of two or more battery modules
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/396—Acquisition or processing of data for testing or for monitoring individual cells or groups of cells within a battery
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0013—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries acting upon several batteries simultaneously or sequentially
    • H02J7/0014—Circuits for equalisation of charge between batteries
    • H02J7/0016—Circuits for equalisation of charge between batteries using shunting, discharge or bypass circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0013—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries acting upon several batteries simultaneously or sequentially
    • H02J7/0024—Parallel/serial switching of connection of batteries to charge or load circuit
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0013—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries acting upon several batteries simultaneously or sequentially
    • H02J7/0025—Sequential battery discharge in systems with a plurality of batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0047—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with monitoring or indicating devices or circuits
    • H02J7/0048—Detection of remaining charge capacity or state of charge [SOC]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40—Drive Train control parameters
    • B60L2240/54—Drive Train control parameters related to batteries
    • B60L2240/547—Voltage
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H01M2010/4271—Battery management systems including electronic circuits, e.g. control of current or voltage to keep battery in healthy state, cell balancing
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Measurement Of Current Or Voltage (AREA)

Description

本発明は電圧監視モジュール及びこれを用いた電圧監視システムに関し、特に電圧の誤測定を防止する電圧監視モジュール及びこれを用いた電圧監視システムに関する。
近年、ハイブリッドカーや電気自動車の普及が進み、電力から動力を得るために電池を搭載した車両が増えている。このような車両では、高電圧を得るために、多数の電池セルが直列接続されて構成された組電池が一般的に用いられる。組電池の電池セルの電圧は、ガソリン車のガソリンと同様に、車両の使用状況に応じて上下する。そのため、電池セルの状態をモニタリングするために、電圧を監視するシステムが必須である。
電池セルの電圧を監視する電圧監視モジュールの例が、既に提案されている（非特許文献１）。図１２は、電池セルの電圧を監視する電圧監視モジュール３００の要部の構成例を示す回路図である。以下では、電圧監視モジュール３００が、直列接続された電池セルＥＣ３１及びＥＣ３２の電圧を監視する例について説明する。電圧監視モジュール３００は、スイッチＳＷ３１〜ＳＷ３３、Ａ／Ｄコンバータ（ＡＤＣ）３１、レジスタ３２、通信回路３３、制御回路３４及び入力端子Ｖ３１〜Ｖ３３を有する。
電圧監視モジュール３００と電池セルＥＣ３１及びＥＣ３２との間には、フィルタ回路３０１及び保護回路３０２が挿入される。フィルタ回路３０１は、フィルタ用抵抗Ｒｆ３１〜Ｒｆ３３及びフィルタ用容量Ｃ３１〜Ｃ３３を有する。電池セルＥＣ３１の高電位側端子は、フィルタ用抵抗Ｒｆ３１を介して、入力端子Ｖ３１と接続される。電池セルＥＣ３１の低電位側端子及び電池セルＥＣ３２の高電位側端子は、フィルタ用抵抗Ｒｆ３２を介して、入力端子Ｖ３２と接続される。電池セルＥＣ３２の低電位側端子は、フィルタ用抵抗Ｒｆ３３を介して、入力端子Ｖ３３と接続される。フィルタ用容量Ｃ３１〜Ｃ３３は、それぞれ入力端子Ｖ３１〜Ｖ３３とグランドとの間に接続される。これにより、フィルタ回路３０１はＲＣフィルタとして機能し、電圧監視モジュール３００への高周波ノイズ流入を防止する。
保護回路３０２は、保護ダイオードＤ３１〜Ｄ３３を有する。保護ダイオードＤ３１〜Ｄ３３は、それぞれ入力端子Ｖ３１〜Ｖ３３とグランドとの間に接続される。これにより、入力端子Ｖ３１〜Ｖ３３に過電圧が印加された場合、保護ダイオードＤ３１〜Ｄ３３が降伏することで、電圧監視モジュール３００への過電圧の印加を防止する。
スイッチＳＷ３１〜ＳＷ３３は、それぞれ入力端子Ｖ３１〜Ｖ３３とＡＤＣ３１との間に接続される。スイッチＳＷ３１〜ＳＷ３３は、制御回路３４によりオン／オフ制御される。ＡＤＣ３１は、スイッチＳＷ３１〜ＳＷ３３がオンとなることにより、入力端子Ｖ３１〜Ｖ３３の電圧値をレジスタ３２に出力する。レジスタ３２は、制御回路３４に制御され、入力端子Ｖ３１〜Ｖ３３の電圧値を外部回路（不図示）に出力する。外部回路（不図示）は、入力端子Ｖ３１と入力端子Ｖ３２の電圧差から、電池セルＥＣ３１の電圧を算出する。同様に、外部回路（不図示）は、入力端子Ｖ３２と入力端子Ｖ３３の電圧差から、電池セルＥＣ３２の電圧を算出する。ここで、電池セルＥＣ１の高電位側端子の電圧をＶ＋、低電位側端子の電圧をＶ−とすると、電池セルＥＣ３１の電圧Ｖ＿ＥＣ３１は、以下の式（１）で表される。

Ｖ＿ＥＣ３１＝Ｖ＋−Ｖ− ・・・（１）
その他にも、電池セルの端子電圧の計測回路における異常を診断する診断機能を有する車両用直流電源装置が提案されている（特許文献１）。
特開２００９−８９４８８号公報
ところが、発明者が上述の電圧監視モジュール３００について検討を行ったところ、電圧監視モジュール３００では電池セルの電圧監視に不具合が生じ得ることを見出した。以下に、そのメカニズムについて説明する。電圧監視モジュール３００には、フィルタ回路３０１及び保護回路３０２が接続されている。これらの回路を構成する素子にリークが発生した場合、電圧監視モジュール３００は、電池セルの電圧を正確に測定することが出来なくなってしまう。
ここでは、電池セルＥＣ３１の電圧を測定する場合について説明する。この場合、スイッチＳＷ３１及びＳＷ３２がオンになる。この状態で、フィルタ用容量Ｃ３１の不具合により、フィルタ用容量Ｃ３１を介してリーク電流Ｉｃが流れる場合がある。図１３は、フィルタ用容量Ｃ３１を介してリーク電流が流れる場合の電圧監視モジュール３００の電圧測定を示す回路図である。
図１３に示すように、リーク電流Ｉｃが流れると、フィルタ用抵抗Ｒｆ３１で電圧降下が発生する。フィルタ用抵抗Ｒｆ３１で生じる電圧降下ＶＲｆ３１は、Ｒｆ３１×Ｉｃとなる。このとき、入力端子Ｖ３１の電圧は、以下の式（２）で表される。

Ｖ３１＝Ｖ＋−Ｒｆ３１×Ｉｃ ・・・（２）
よって、入力端子Ｖ３１と入力端子Ｖ３２との間の通常測定電圧ΔＶは、以下の式（３）で表される。

ΔＶ＝Ｖ＋−Ｖ−−Ｒｆ３１×Ｉｃ ・・・（３）
よって、入力端子Ｖ３１と入力端子Ｖ３２との間の電圧は、リーク電流が無い場合と比べて、Ｒｆ３１×Ｉｃだけ低くなってしまう。その結果、本来の電圧であるＶ＿ＥＣ３１よりもＲｆ３１×Ｉｃだけ低い電圧ΔＶが、電池セルＥＣ３１の電圧として誤って測定されてしまう。
同様に、保護ダイオードＤ３１の不具合により、保護ダイオードＤ３１を介してリーク電流Ｉｄが流れる場合がある。図１４は、保護ダイオードＤ３１を介してリーク電流が流れる場合の電圧監視モジュール３００の電圧測定を示す回路図である。
図１４に示すように、リーク電流Ｉｄが流れると、フィルタ用抵抗Ｒｆ３１で電圧降下が発生する。フィルタ用抵抗Ｒｆ３１で生じる電圧降下ＶＲｆ３１は、Ｒｆ３１×Ｉｄとなる。このとき、入力端子Ｖ３１の電圧は、以下の式（４）で表される。

ＶＲｆ３１＝Ｖ＋−Ｒｆ３１×Ｉｄ ・・・（４）
よって、入力端子Ｖ３１と入力端子Ｖ３２との間の電圧ΔＶは、以下の式（５）で表される。

ΔＶ＝Ｖ＋−Ｖ−−Ｒｆ３１×Ｉｄ ・・・（５）
よって、入力端子Ｖ３１と入力端子Ｖ３２との間の電圧は、リーク電流が無い場合と比べて、Ｒｆ３１×Ｉｄだけ低くなってしまう。その結果、本来の電圧であるＶ＿ＥＣ３１よりもＲｆ３１×Ｉｄだけ低い電圧ΔＶが、電池セルＥＣ３１の電圧として誤って測定されてしまう。
上述のように、電圧監視モジュール３００の外付け回路であるフィルタ回路又は保護回路の素子を介してリーク電流が流れると、電圧監視モジュール１００は、電池セルの電圧を正常に測定することができなくなる。その結果、正確な電圧が測定できないまま電池セルが充電されることにより、過充電が生じるおそれがある。
本発明の一態様である電圧監視モジュールは、電池セルの高電位側端子と外付け抵抗を介して接続される第１の入力端子と、前記電池セルの前記高電位側端子と接続される第１の端子と、前記第１の入力端子と接続される第１のスイッチと、前記第１のスイッチのオン／オフを制御する制御回路と、を備え、前記第１のスイッチと固定電圧との間に接続され、前記第１の入力端子を介して前記第１のスイッチに入力される電圧の変動を抑制する素子が接続され、前記制御回路が前記第１のスイッチをオンすることにより、前記第１の入力端子から前記第１のスイッチを介して出力される第１の電圧と、前記第１の端子から出力される第２の電圧と、が比較されるものである。本発明の一態様である電圧監視モジュールは、第１のスイッチに入力される電圧の変動を抑制する素子を介してリーク電流が流れる場合には、第１の電圧は、外付け抵抗に流れる電流により、電池セルの高電位側端子の電圧よりも降下する。そして、第１の電圧と第２の電圧とが比較されることで、リーク電流の発生を検出することができる。
本発明によれば、外付け抵抗を介して電池セルに接続される素子にリーク電流が流れても、リーク電流に起因する電圧降下の影響による電圧の誤測定を防止することができる電圧監視モジュールを提供することができる。
電気自動車などに電源を供給する組電池の出力電圧を監視する電圧監視システムＶＭＳの構成を示すブロック図である。 電圧監視モジュールＶＭＭ１〜ＶＭＭｎ及びセルモニタ部ＣＭＵの接続関係を示す電圧監視システムＶＭＳの要部のブロック図である。 電圧監視モジュールＶＭＭ１の構成を示すブロック図である。 実施の形態１にかかる電圧監視モジュール１００の要部の構成を示す回路図である。 実施の形態１にかかる電圧監視モジュール１００の動作を示すフローチャートである。 フィルタ用容量Ｃ１を介してリーク電流が流れる場合の電圧監視モジュール１００の電圧測定を示す回路図である。 保護ダイオードＤ１を介してリーク電流が流れる場合の電圧監視モジュール１００の電圧測定を示す回路図である。 実施の形態２にかかる電圧監視モジュール２００の要部の構成を示す回路図である。 実施の形態２にかかる電圧監視モジュール２００の動作を示すフローチャートである。 フィルタ用容量Ｃ１を介してリーク電流が流れる場合の電圧監視モジュール２００の電圧測定を示す回路図である。 保護ダイオードＤ１を介してリーク電流が流れる場合の電圧監視モジュール２００の電圧測定を示す回路図である。 電池セルの電圧を監視する電圧監視モジュール３００の要部の構成例を示す回路図である。 フィルタ用容量Ｃ３１を介してリーク電流が流れる場合の電圧監視モジュール３００の電圧測定を示す回路図である。 保護ダイオードＤ３１を介してリーク電流が流れる場合の電圧監視モジュール３００の電圧測定を示す回路図である。
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。各図面においては、同一要素には同一の符号が付されており、必要に応じて重複説明は省略される。
まず、本発明の実施の形態を理解するための前提として、電気自動車などに電源を供給する組電池の出力電圧を監視する電圧監視システムについて説明する。まず、図１を参照して、電気自動車などに電源を供給する組電池の出力電圧を監視する電圧監視システムＶＭＳの構成の概要について説明する。図１は、電気自動車などに電源を供給する組電池の出力電圧を監視する電圧監視システムＶＭＳの構成を示すブロック図である。電圧監視システムＶＭＳは、電圧監視モジュールＶＭＭ１〜ＶＭＭｎ（ｎは、２以上の整数）、絶縁素子ＩＮＳ１及びＩＮＳ２、セルモニタ部（Cell Monitoring Unit）ＣＭＵ及び電池管理部（Battery Management Unit）ＢＭＵを有する。セルモニタ部ＣＭＵ及び電池管理部ＢＭＵは、例えばマイクロコンピュータ（以下、ＭＣＵ：Micro Computing Unit）で構成される。
電圧監視システムＶＭＳは、電圧監視モジュールＶＭＭ１〜ＶＭＭｎにより、組電池ａｓｓｙの電圧を監視する。組電池ａｓｓｙは、直列接続されたｎ個の電池モジュールＥＭ１〜ＥＭｎを有する。電池モジュールＥＭ１〜ＥＭｎのそれぞれは、直列接続されたｍ個（ｍは、２以上の整数）の電池セルを有する。すなわち、組電池ａｓｓｙでは、（ｍ×ｎ）個の電池セルが直列に接続される。これにより、組電池ａｓｓｙは高い出力電圧を得ることができる。
セルモニタ部ＣＭＵは、絶縁素子ＩＮＳ２を介して電圧監視モジュールＶＭＭｎの通信入力端子と接続され、絶縁素子ＩＮＳ１を介して電圧監視モジュールＶＭＭ１の通信出力端子と接続される。絶縁素子ＩＮＳ１及びＩＮＳ２は、例えばフォトカプラなどが用いられ、電圧監視モジュールＶＭＭ１〜ＶＭＭｎとセルモニタ部ＣＭＵとを電気的に分離する。これにより、故障などの際に組電池ａｓｓｙからセルモニタ部ＣＭＵへ高電圧が印加されることによる、セルモニタ部ＣＭＵの破損を防止することができる。
セルモニタ部ＣＭＵは電池管理部ＢＭＵと更に接続される。セルモニタ部ＣＭＵは、電圧監視モジュールＶＭＭ１〜ＶＭＭｎによる電圧監視結果から各電池セルの出力電圧を算出し、電池管理部ＢＭＵに通知する。また、セルモニタ部ＣＭＵは、電池管理部ＢＭＵからの指令に応じ、電圧監視モジュールＶＭＭ１〜ＶＭＭｎの動作を制御する。電池管理部ＢＭＵは、エンジンコントロール部（Engine Control Unit）ＥＣＵと更に接続される。電池管理部ＢＭＵは、セルモニタ部ＣＭＵから通知された各電池セルの出力電圧及びエンジンコントロール部ＥＣＵからの指令に応じて、電圧監視システムＶＭＳの動作を制御する。また、電池管理部ＢＭＵは、電圧監視システムＶＭＳや組電池ａｓｓｙの状態に関する情報などを、エンジンコントロール部ＥＣＵへ通知する。セルモニタ部ＣＭＵ及び電池管理部ＢＭＵの動作については、後述の電圧監視システムＶＭＳの動作の説明において詳述する。
次いで、図２を参照して、電圧監視モジュールＶＭＭ１〜ＶＭＭｎ及びセルモニタ部ＣＭＵの接続関係について説明する。図２は、電圧監視モジュールＶＭＭ１〜ＶＭＭｎ及びセルモニタ部ＣＭＵの接続関係を示す電圧監視システムＶＭＳの要部のブロック図である。電圧監視モジュールＶＭＭ１〜ＶＭＭｎは、それぞれ電池モジュールＥＭ１〜ＥＭｎと接続され、電池モジュールＥＭ１〜ＥＭｎから受ける電圧を監視する。電圧監視モジュールＶＭＭ１〜ＶＭＭｎはデイジーチェーンとして構成され、電圧監視モジュールＶＭＭ２〜ＶＭＭｎの通信回路の出力が、それぞれ電圧監視モジュールＶＭＭ１〜ＶＭＭ（ｎ−１）の通信回路の入力と接続される。
セルモニタ部ＣＭＵは、絶縁素子ＩＮＳ２を介して、電圧監視モジュールＶＭＭｎに制御信号を出力する。なお、電圧監視モジュールＶＭＭ１〜ＶＭＭ（ｎ−１）に対する制御信号は、デイジーチェーン構成を利用して、電圧監視モジュールＶＭＭ１〜ＶＭＭ（ｎ−１）に伝達される。これにより、セルモニタ部ＣＭＵは、電圧監視モジュールＶＭＭ１〜ＶＭＭｎの動作を制御する。電圧監視モジュールＶＭＭ１〜ＶＭＭｎは、セルモニタ部ＣＭＵからの制御信号に応じ、絶縁素子ＩＮＳ１を介して、監視結果をセルモニタ部ＣＭＵへ出力する。なお、電圧監視モジュールＶＭＭ２〜ＶＭＭｎからの監視結果は、デイジーチェーン構成を利用して、セルモニタ部ＣＭＵに伝達される。
次いで、電圧監視モジュールＶＭＭ１〜ＶＭＭｎのそれぞれの構成について説明する。なお、電圧監視モジュールＶＭＭ１〜ＶＭＭｎは、それぞれ同様の構成を有する。よって、代表例として、電圧監視モジュールＶＭＭ１の構成について、図３を参照して説明する。図３は、電圧監視モジュールＶＭＭ１の構成を示すブロック図である。電圧監視モジュールＶＭＭ１は、電源回路ＶＭＭ＿Ｓ、通信回路ＶＭＭ＿Ｃ、電圧測定回路ＶＭＣ、セルバランス回路ＣＢ１〜ＣＢｍ（ｍは２以上の整数）、電源端子ＶＣＣ、入力端子Ｖ１〜Ｖ（ｍ＋１）、セルバランス入力端子ＶＢ１〜ＶＢｍ、通信入力端子Ｔｉｎ及び通信出力端子Ｔｏｕｔを有する。
電池モジュールＥＭ１は、高電圧側から順に、電池セルＥＣ１〜ＥＣｍが直列接続されている。電圧監視モジュールＶＭＭ１は、電源端子ＶＣＣが電池セルＥＣ１の高電圧側と接続される。電池セルＥＣｍの低電圧側は、入力端子Ｖ（ｍ＋１）と接続される。入力端子の電圧は、電圧監視モジュールＶＭＭ１内で分岐され、電圧測定回路ＶＭＣ及び通信回路ＶＭＭ＿Ｃにグランド電圧として供給される。これにより、電圧監視モジュールＶＭＭ１には、電池モジュールＥＭ１の出力電圧が電源電圧として供給される。電源回路ＶＭＭ＿Ｓは、電源端子ＶＣＣを介して、電池セルＥＣ１からの電源供給を受ける。電源回路ＶＭＭ＿Ｓは、通信回路ＶＭＭ＿Ｃ及び電圧測定回路ＶＭＣに電源を供給する。
電圧測定回路ＶＭＣは、選択回路ＶＭＣ＿ＳＥＬ、Ａ／Ｄコンバータ（Analog to Digital Converter：ＡＤＣ）ＶＭＣ＿ＡＤＣ、レジスタＶＭＣ＿ＲＥＧ及び制御回路ＶＭＣ＿ＣＯＮを有する。選択回路ＶＭＣ＿ＳＥＬは、スイッチＳＷａ＿１〜ＳＷａ＿ｍ及びＳＷｂ＿１〜ＳＷｂ＿ｍを有する。スイッチＳＷａ＿１〜ＳＷａ＿ｍ及びＳＷｂ＿１〜ＳＷｂ＿ｍは、制御回路ＶＭＣ＿ＣＯＮからの制御信号によりオン／オフする。ｊを１〜ｍの整数とすると、電池セルＥＣｊの電圧を測定する場合には、スイッチＳＷａ＿ｊ及びＳＷｂ＿ｊが同時にオンとなる。これにより、電池セルＥＣｊの高電位側端子からの電圧が、入力端子Ｖｊを介して、高電位側電圧ＶＨとしてＡ／ＤコンバータＶＭＣ＿ＡＤＣに供給される。同様に、電池セルＥＣｊの低電位側端子からの電圧が、入力端子Ｖ（ｊ＋１）を介して、低電位側電圧ＶＬとしてＡ／ＤコンバータＶＭＣ＿ＡＤＣに供給される。
Ａ／ＤコンバータＶＭＣ＿ＡＤＣは、高電位側電圧ＶＨと低電位側電圧ＶＬの値をデジタル値である電圧値に変換する。そして、デジタル値である電圧値をレジスタＶＭＣ＿ＲＥＧに出力する。レジスタＶＭＣ＿ＲＥＧは、Ａ／ＤコンバータＶＭＣ＿ＡＤＣから出力された電圧値を記憶する。制御回路は、スイッチＳＷａ＿１〜ＳＷａ＿ｍ及びＳＷｂ＿１〜ＳＷｂ＿ｍを順にオンにする動作を、所定の時間（例えば１０ｍｓｅｃ）ごとに繰り返す。これにより、レジスタＶＭＣ＿ＲＥＧには、所定の時間ごとに、入力端子Ｖｊ及びＶ（ｊ＋１）に供給される電圧の値が上書きされる。
通信回路ＶＭＭ＿Ｃは、通信入力端子Ｔｉｎを介して、セルモニタ部ＣＭＵからの指令及び他の電圧監視モジュールＶＭＭ２〜ＶＭＭｎからの出力を受ける。そして、通信回路ＶＭＭ＿Ｃは、セルモニタ部ＣＭＵからの指令を、制御回路ＶＭＣ＿ＣＯＮに転送する。なお、通信回路ＶＭＭ＿Ｃは、電圧監視モジュールＶＭＭ２〜ＶＭＭｎからの出力を、セルモニタ部ＣＭＵにそのまま転送する。
セルバランス回路ＣＢｊと外付け抵抗Ｒｊとは、セルバランス入力端子ＶＢｊを介して、それぞれ入力端子Ｖｊと入力端子Ｖ（ｊ＋１）との間に接続される。セルバランス回路ＣＢｊがオンとなることにより、入力端子Ｖｊと入力端子Ｖ（ｊ＋１）との間が導通する。制御回路ＶＭＣ＿ＣＯＮがセルバランス回路ＣＢ１〜ＣＢｍのオン／オフを制御することにより、電池セルＥＣ１〜ＥＣｍのそれぞれを選択的に放電させる。
続いて、図１を参照して、電圧監視システムＶＭＳの動作について説明する。まず、電池セルの出力電圧監視動作について説明する。電圧監視システムＶＭＳは、セルモニタ部ＣＭＵからの電圧監視動作開始指令に応じ、電池セルの出力電圧監視動作を開始する。例えば、エンジンコントロール部ＥＣＵは電気自動車のパワーオンを検出し、電池管理部ＢＭＵへ電圧監視システムＶＭＳの起動指令を発する。電池管理部ＢＭＵは、電圧監視システムＶＭＳの起動指令に応じ、セルモニタ部ＣＭＵに電圧監視モジュールＶＭＭ１〜ＶＭＭｎの起動指令を発する。セルモニタ部ＣＭＵは、電圧監視モジュールＶＭＭ１〜ＶＭＭｎの起動指令に応じ、電圧監視モジュールＶＭＭ１〜ＶＭＭｎへ電圧監視動作開始指令を発する。
図３を参照して、電圧監視モジュールＶＭＭ１〜ＶＭＭｎの動作について説明する。 電圧監視動作開始指令を受けた電圧監視モジュールＶＭＭ１〜ＶＭＭｎはそれぞれ同様の動作を行うので、以下では、電圧監視モジュールＶＭＭ１の動作を代表例として説明する。電圧監視モジュールＶＭＭ１は、セルモニタ部ＣＭＵからの電圧監視動作開始指令に応じ、電圧監視動作を開始する。具体的には、通信回路ＶＭＭ＿Ｃは、セルモニタ部ＣＭＵからの電圧監視動作開始指令を、電圧測定回路ＶＭＣの制御回路ＶＭＣ＿ＣＯＮに転送する。制御回路ＶＭＣ＿ＣＯＮは、電圧監視動作開始指令に応じ、スイッチＳＷａ＿ｊ及びＳＷｂ＿ｊをオンにする。これにより、入力端子Ｖｊ及びＶ（ｊ＋１）は、それぞれＡ／ＤコンバータＶＭＣ＿ＡＤＣと接続される。Ａ／ＤコンバータＶＭＣ＿ＡＤＣは、接続された入力端子Ｖｊ及びＶ（ｊ＋１）に供給される電圧の大きさを、デジタル値である電圧値に変換し、電圧値をレジスタＶＭＣ＿ＲＥＧに書き込む。
この例では、制御回路ＶＭＣ＿ＣＯＮは、所定の時間内にスイッチＳＷａ＿１〜ＳＷａ＿ｍ及びＳＷｂ＿１〜ＳＷｂ＿ｍを順にオンにする。すなわち、所定時間内に、ｍ回のスイッチング動作を繰り返す。所定の時間は、例えば１０ｍｓｅｃである。この場合、電圧監視モジュールＶＭＭ１は、所定の時間（１０ｍｓｅｃ）ごとに、入力端子Ｖｊ及びＶ（ｊ＋１）のそれぞれに供給される電圧の値を測定し、レジスタＶＭＣ＿ＲＥＧに逐次上書きすることとなる。電圧監視モジュールＶＭＭ１は、セルモニタ部ＣＭＵからの指令がない限り、上述の電圧監視動作を継続して行う。
電気自動車の制御を行うために電池セルの出力電圧の値を参照する場合には、セルモニタ部ＣＭＵは、電池管理部ＢＭＵからの指令に応じ、電圧値出力指令を電圧監視モジュールＶＭＭ１に発する。電圧監視モジュールＶＭＭ１は、電圧値出力指令に応じ、指定された入力端子の電圧値を、セルモニタ部ＣＭＵに出力する。具体的には、通信回路ＶＭＭ＿Ｃは、セルモニタ部ＣＭＵからの電圧値出力指令を、電圧測定回路ＶＭＣの制御回路ＶＭＣ＿ＣＯＮに転送する。制御回路ＶＭＣ＿ＣＯＮは、電圧値出力指令に応じ、レジスタＶＭＣ＿ＲＥＧに出力指令を発する。この際、制御回路ＶＭＣ＿ＣＯＮは、レジスタＶＭＣ＿ＲＥＧに対し、いずれの入力端子の電圧値を出力するかを指定する。レジスタＶＭＣ＿ＲＥＧは、制御回路ＶＭＣ＿ＣＯＮからの出力指令に応じ、出力指令を受けた時点における指定された入力端子の電圧値を、通信回路ＶＭＭ＿Ｃを介して、セルモニタ部ＣＭＵに出力する。
セルモニタ部ＣＭＵは、電圧監視モジュールＶＭＭ１から受け取った入力端子Ｖｊ及びＶ（ｊ＋１）の電圧値から、電池セルＥＣｊの出力電圧を算出する。例えば、セルモニタ部ＣＭＵは、入力端子Ｖ１と入力端子Ｖ２との間の電圧の差から、電池セルＥＣ１の出力電圧を算出することができる。その後、セルモニタ部ＣＭＵは、電池管理部ＢＭＵの求めに応じて、算出した電池セルの出力電圧を、電池管理部ＢＭＵに通知する。
なお、電気自動車がパワーオフとなる場合には、エンジンコントロール部ＥＣＵは電気自動車のパワーオフを検出し、電池管理部ＢＭＵへ電圧監視システムＶＭＳの停止指令を発する。電池管理部ＢＭＵは、電圧監視システムＶＭＳの停止指令に応じ、セルモニタ部ＣＭＵに電圧監視モジュールＶＭＭ１〜ＶＭＭｎの停止指令を発する。セルモニタ部ＣＭＵは、電圧監視モジュールＶＭＭ１〜ＶＭＭｎの停止指令に応じ、電圧監視モジュールＶＭＭ１〜ＶＭＭｎへ電圧監視動作停止指令を発する。電圧監視モジュールＶＭＭ１は、セルモニタ部ＣＭＵからの電圧監視動作停止指令に応じ、電圧監視動作を停止する。具体的には、通信回路ＶＭＭ＿Ｃは、セルモニタ部ＣＭＵからの電圧監視動作停止指令を、電圧測定回路ＶＭＣの制御回路ＶＭＣ＿ＣＯＮに転送する。制御回路ＶＭＣ＿ＣＯＮは、電圧監視動作停止指令に応じ、スイッチＳＷａ＿１〜ＳＷａ＿ｍ及びＳＷｂ＿１〜ＳＷｂ＿ｍを全てオフにする。これにより、電圧監視動作が停止する。
以上では、電池セルの電圧監視動作について説明した。しかし、電圧監視システムＶＭＳは、例えば電気自動車などに搭載されるので、電気自動車の使用状況などに応じた動作を行う必要がある。よって、以下では、電気自動車の使用状況に応じた電圧監視システムＶＭＳの動作を説明する。
電気自動車を継続的に使用するためには、電気スタンドなどにおいて組電池ａｓｓｙの充電を行う必要がある。組電池ａｓｓｙを充電する場合は、エンジンコントロール部ＥＣＵが、例えば充電プラグの接続などの運転者の操作を検知し、組電池ａｓｓｙを充電するための充電指令を電池管理部ＢＭＵに発する。電池管理部ＢＭＵは、エンジンコントロール部ＥＣＵからの充電指令に応じ、リレーＲＥＬ１及びＲＥＬ２を開ける。これにより、組電池ａｓｓｙとインバータＩＮＶとは、電気的に切断される。この状態で、例えば充電プラグを介して組電池ａｓｓｙに外部充電電圧ＣＨＡＲＧＥが供給されることにより、組電池ａｓｓｙが充電される。
一般に、電池セルなどの二次電池が過充電又は過放電されると、電池セルの寿命が短くなることが知られている。また、組電池ａｓｓｙのように複数の電池セルが直列接続された構成では、電池セルの製造ばらつきなどにより、同様の充放電動作を行わせても電圧のばらつきなどが生じる。このようなばらつきが生じたまま、組電池ａｓｓｙの充放電動作を繰り返すと、特定の電池セルのみの劣化、過充電又は過放電が発生する。その結果、組電池ａｓｓｙ全体の短寿命化及び故障発生の原因となる。このため、直列接続された電池セルを用いる場合には、各電池セルの電圧のバランス（いわゆるセルバランス）を維持する必要がある。
以下では、電気スタンドなどにおける充電時の電圧監視システムＶＭＳの電池セルの動作について説明する。なお、電池セルの出力電圧監視動作及び電池セルの出力電圧の算出方法については、上述と同様であるので、適宜説明を省略する。
まず、電池管理部ＢＭＵは、エンジンコントロール部ＥＣＵからの充電指令に応じ、セルモニタ部ＣＭＵに出力電圧測定指令を発する。セルモニタ部ＣＭＵは、電池管理部ＢＭＵからの出力電圧測定指令に応じ、組電池ａｓｓｙを構成する全ての電池セルの出力電圧を算出し、電池管理部ＢＭＵに通知する。電池管理部ＢＭＵは、組電池ａｓｓｙの中で最も出力電圧が低い電池セルを特定する。ここでは、説明を簡略化するため、電池モジュールＥＭ１の電池セルＥＣ１が、組電池ａｓｓｙの中で最も出力電圧が低い電池セルであるとする。
その後、電池管理部ＢＭＵは、セルバランス動作指令をセルモニタ部ＣＭＵに発する。セルモニタ部ＣＭＵは、セルバランス動作指令に応じて、電圧監視モジュールＶＭＭ１〜ＶＭＭｎに放電指令を発する。以下では、電圧監視モジュールＶＭＭ１の動作を代表例として説明する。電圧監視モジュールＶＭＭ１では、電圧測定回路ＶＭＣの制御回路ＶＭＣ＿ＣＯＮが、通信回路ＶＭＭ＿Ｃを介して、放電指令を受ける。制御回路ＶＭＣ＿ＣＯＮは、放電指令に応じ、セルバランス回路ＣＢ２〜ＣＢｍをオンにする。これにより、電池セルＥＣ２〜ＥＣｍが放電される。
セルモニタ部ＣＭＵは、放電中の電池セルＥＣ２〜ＥＣｍの出力電圧値を逐次算出する。そして、各電池セルの出力電圧が電池セルＥＣ１の出力電圧まで降下した場合に、該当する電池セルの放電動作を停止させる放電停止指令を発する。以下では、放電により、電池セルＥＣ２の出力電圧が電池セルＥＣ１の出力電圧まで降下した場合について説明する。まず、セルモニタ部ＣＭＵは、電池セルＥＣ２の出力電圧が電池セルＥＣ１の出力電圧まで降下したことを検出する。そして、電圧監視モジュールＶＭＭ１に電池セルＥＣ２の放電停止指令を発する。
電圧監視モジュールＶＭＭ１の制御回路ＶＭＣ＿ＣＯＮは、通信回路ＶＭＭ＿Ｃを介して、電池セルＥＣ２の放電停止指令を受ける。制御回路ＶＭＣ＿ＣＯＮは、電池セルＥＣ２の放電停止指令に応じて、セルバランス回路ＣＢ２をオフにする。これにより、電池セルＥＣ２の放電は停止し、電池セルＥＣ２の出力電圧は電池セルＥＣ１の出力電圧と同じになる。セルモニタ部ＣＭＵが同様の動作を行うことにより、電池モジュールＥＭ１の電池セルＥＣ３〜ＥＣｍ及び電池モジュールＥＭ２〜ＥＭｎの各電池セルの出力電圧も、電池セルＥＣ１の出力電圧と同じになる。これにより、電池モジュールＥＭ２〜ＥＭｎの各電池セルの出力電圧が均一化され、セルモニタ部ＣＭＵはセルバランス動作を終了する。セルモニタ部ＣＭＵは、セルバランス動作終了を、電池管理部ＢＭＵに通知する。
電池管理部ＢＭＵは、セルバランス動作終了の通知に応じ、充電プラグと接続される受電部（不図示）に、充電開始の指令を発する。これにより、組電池ａｓｓｙに外部充電電圧ＣＨＡＲＧＥが供給され、組電池ａｓｓｙの充電が開始する。
セルモニタ部ＣＭＵは、充電中の各電池セルの出力電圧を監視する。そして、いずれかの電池セルの出力電圧が充電上限電圧に到達したならば、過充電警報を電池管理部ＢＭＵに通知する。電池管理部ＢＭＵは、過充電警報の通知に応じ、受電部に充電停止の指令を発する。これにより、外部充電電圧ＣＨＡＲＧＥの供給が遮断され、充電は停止する。充電上限電圧は、電池セルの過充電の発生を確実に防止するため、過充電時の電圧レベルから十分なマージンを有する、過充電時の閾値電圧レベルよりも小さい電圧値を設定することが望ましい。
なお、電圧モジュールＥＭ１〜ＥＭｎの各電池セルの充電特性には、ばらつきがある。このため、充電後の各電池セルの電圧値には、ばらつきが生じる。よって、各電池セルの電圧値のばらつきを把握するため、セルモニタ部ＣＭＵは各電池セルの出力電圧を測定する。そして、各電池セルの出力電圧のばらつきが、規定範囲内に収まっているか否かを判定する。そして、判定結果を電池管理部ＢＭＵに通知する。
各電池セルの出力電圧のばらつきが規定範囲内に収まっていない場合には、電池管理部ＢＭＵは、セルバランス動作の開始をセルモニタ部ＣＭＵに指令する。そしてセルバランス動作終了後、電池管理部ＢＭＵは、充電開始を受電部に指令する。一方、各電池セルの出力電圧のばらつきが規定範囲内に収まっている場合には、電池管理部ＢＭＵは、エンジンコントロール部ＥＣＵに充電完了を通知する。エンジンコントロール部ＥＣＵは、運転席に設けられた表示装置などに、組電池ａｓｓｙの充電が完了したことを表示する。以上のように、電圧監視システムＶＭＳが電池セルの出力電圧を監視することにより、過充電を防止し、かつ良好なセルバランスを維持した状態で、組電池ａｓｓｙをフル充電状態まで充電することができる。
次いで、電気自動車を加速させる場合について説明する。電気自動車を加速させる場合には、エンジンコントロール部ＥＣＵが、例えばアクセルペダルの踏みこみなどの運転者の操作を検知して、電気自動車を加速させるための加速指令をインバータＩＮＶ及び電池管理部ＢＭＵに発する。インバータＩＮＶは、エンジンコントロール部ＥＣＵからの加速指令に応じ、動作モードが直流→交流変換モードに切り替わる。電池管理部ＢＭＵは、エンジンコントロール部ＥＣＵからの加速指令に応じ、リレーＲＥＬ１及びＲＥＬ２を閉じる。これにより、組電池ａｓｓｙからインバータＩＮＶに直流電圧が供給される。インバータＩＮＶは、直流電圧を交流電圧に変換し、モータジェネレータＭＧに供給する。モータジェネレータＭＧは、交流電圧の供給を受けることにより、駆動力を発生させる。モータジェネレータＭＧで発生した駆動力が、ドライブシャフトなどを介して駆動輪に伝達されることにより、電気自動車は加速する。
電気自動車が加速する場合には、電池セルに蓄えられた電力が消費され、電池セルの出力電圧は降下してゆく。従って、電池セルの過放電を防止する措置が必要である。そのため、電圧監視システムＶＭＳは、走行時の各電池セルの出力電圧を常時監視する。そして、例えばいずれかの電池セルの電圧が警告レベル電圧を下回った場合には、セルモニタ部ＣＭＵは電池管理部ＢＭＵに電圧降下警報を発する。電池管理部ＢＭＵは、電圧降下警報に応じて、組電池ａｓｓｙの充電残量低下警報をエンジンコントロール部ＥＣＵに発する。エンジンコントロール部ＥＣＵは、運転席に設けられた表示装置などに、組電池ａｓｓｙの充電残量低下警報を表示し、運転者に電池セルの過放電が生じる恐れがあることを報知する。これにより、電圧監視システムＶＭＳは、走行停止などの過放電防止措置を取ることを、運転者に促すことができる。
なお、組電池ａｓｓｙの充電残量低下警報が放置され、その後も走行が続けられた場合には、電池セルの出力電圧はさらに低下する。よって、電池セルの過放電を防止するため、各電池セルの放電を停止する必要がある。例えばいずれかの電池セルの電圧が緊急停止レベル電圧を下回った場合には、セルモニタ部ＣＭＵは電池管理部ＢＭＵに緊急停止警報を発する。緊急停止レベル電圧は、電池セルの過放電の発生を確実に防止するため、過放電時の電圧レベルから十分なマージンを有する、過放電の閾値電圧レベルよりも大きい電圧値を設定することが望ましい。
電池管理部ＢＭＵは、セルモニタ部ＣＭＵからの緊急停止警報に応じ、緊急停止動作を発動する。具体的には、電池管理部ＢＭＵは、リレーＲＥＬ１及びＲＥＬ２を開け、組電池ａｓｓｙからインバータＩＮＶへの電源供給を遮断する。これにより、電池セルの出力電圧降下が停止する。また、電池管理部ＢＭＵは、エンジンコントロール部ＥＣＵに、緊急停止動作の実行を通知する。エンジンコントロール部ＥＣＵは、運転席に設けられた表示装置などに、緊急停止動作が発動されたことを表示する。これにより、電池セルの過放電の発生を確実に防止することができる。
次いで、電気自動車を減速させる場合について説明する。電気自動車を減速させる場合には、エンジンコントロール部ＥＣＵが、例えばブレーキペダルの踏みこみなどの運転者の操作を検知し、電気自動車を減速させるための減速指令をインバータＩＮＶ及び電池管理部ＢＭＵに発する。インバータＩＮＶは、エンジンコントロール部ＥＣＵからの減速指令に応じ、動作モードが交流→直流変換モードに切り替わる。電池管理部ＢＭＵは、エンジンコントロール部ＥＣＵからの減速指令に応じ、リレーＲＥＬ１及びＲＥＬ２を閉じる。モータジェネレータＭＧは、ドライブシャフトなどを介して伝達されるタイヤの回転力により、発電を行う。発電により生じる回転抵抗は、ドライブシャフトなどを介して、制動力として駆動輪に伝達される。これにより、電気自動車は減速する。この制動手法は、一般に回生ブレーキ動作と称される。回生ブレーキ動作により生じた交流電圧は、インバータＩＮＶに供給される。インバータＩＮＶは、モータジェネレータＭＧからの交流電圧を直流電圧に変換し、組電池ａｓｓｙに供給する。これにより、組電池ａｓｓｙは、回生ブレーキ動作で回収された電圧により充電される。
回生ブレーキ動作時には組電池ａｓｓｙが充電されるので、各電池セルの出力電圧は上昇する。よって、電池セルの過充電を防止する措置が必要である。そのため、電圧監視システムＶＭＳは、走行時の各電池セルの出力電圧を常時監視する。セルモニタ部ＣＭＵは、回生ブレーキ動作開始時の各電池セルの出力電圧が充電上限電圧以下であるか否かを判定する。充電上限電圧よりも大きな出力電圧を有する電池セルが存在する場合には、セルモニタ部ＣＭＵは過充電警報を電池管理部ＢＭＵに発する。電池管理部ＢＭＵは、過充電警報に応じてリレーＲＥＬ１及びＲＥＬ２を開け、組電池ａｓｓｙが充電されることを防止する。
また、回生ブレーキ動作による充電中においても、セルモニタ部ＣＭＵは、電池セルの出力電圧の監視を継続する。そして、出力電圧が充電上限電圧に到達した電池セルが発見された場合には、セルモニタ部ＣＭＵは過充電警報を電池管理部ＢＭＵに発する。電池管理部ＢＭＵは、過充電警報に応じてリレーＲＥＬ１及びＲＥＬ２を開け、組電池ａｓｓｙが充電されることを防止する。これにより、組電池ａｓｓｙの過充電を防止できる。
上述では、電池セルの電圧が正常に検出できることを前提として、電圧監視システムＶＭＳの動作を説明したが、実際には電池セルの出力電圧を正常に検出できない場合が有る。例えば、電圧監視モジュールＶＭＭ１〜ＶＭＭｎと組電池ａｓｓｙとの間の配線が断線してしまうと、断線箇所の電圧が異常降下又は異常上昇してしまい、セルモニタ部ＣＭＵは正常な電圧算出ができなくなる。このような断線が発生した場合には、電圧監視システムＶＭＳの目的である電池セルの出力電圧の監視ができなくなるため、断線故障を検出することが求められる。
そのため、セルモニタ部ＣＭＵには、出力電圧の値の適正範囲が予め記憶されている。算出した電池セルの出力電圧値が適正範囲から逸脱している場合には、セルモニタ部ＣＭＵは断線故障が発生したものと判定する。そして、セルモニタ部ＣＭＵは、断線故障の発生を電池管理部ＢＭＵに通知する。電池管理部ＢＭＵは、断線故障発生の通知に応じ、リレーＲＥＬ１及びＲＥＬ２開けて、インバータＩＮＶと組電池ａｓｓｙの接続を切断する。これにより、システムに更なる障害が発生することを防止する。また、電池管理部ＢＭＵは、断線故障の発生をエンジンコントロール部ＥＣＵに通知する。エンジンコントロール部ＥＣＵは、運転席に設けられた表示装置などに断線故障の発生を表示し、運転者に故障発生を報知する。以上のように、電圧監視システムＶＭＳは、断線故障の発生を検出することも可能である。
なお、電圧監視システムＶＭＳの構成及び動作は例示に過ぎない。従って、例えば、セルモニタ部ＣＭＵ及び電池管理部ＢＭＵは、１つの回路ブロックに統合することが可能である。また、セルモニタ部ＣＭＵと電池管理部ＢＭＵが分担する機能の全部又は一部を相互に代替することが可能である。さらに、セルモニタ部ＣＭＵ、電池管理部ＢＭＵ及びエンジンコントロール部ＥＣＵは、１つの回路ブロックに統合することが可能である。また、エンジンコントロール部ＥＣＵは、セルモニタ部ＣＭＵ及び電池管理部ＢＭＵの機能の全部又は一部を代替することが可能である。
実施の形態１
以下、本発明の実施の形態１にかかる電圧監視モジュール１００について説明する。電圧監視モジュール１００は、図１〜３に示す電圧監視モジュールＶＭＭ１〜ＶＭＭｎのそれぞれに相当する。図４は、実施の形態１にかかる電圧監視モジュール１００の要部の構成を示す回路図である。なお、図４では、説明の簡略化のため、電圧監視モジュール１００の構成及び動作を理解するために必要な構成を表示している。具体的には、図４では電源回路ＶＭＭ＿Ｓを省略し、入力端子Ｖ１〜Ｖ３、セルバランス入力端子ＶＢ１及びＶＢ２に関わる回路素子、回路ブロックのみを表示している。
電圧監視モジュール１００は、図３に示す電圧監視モジュールＶＭＭ１と比べ、選択回路ＳＥＬ２が追加された構成を有する。電圧監視モジュール１００と電池モジュールＥＭ１との間には、フィルタ回路１０１及び保護回路１０２が挿入される。
フィルタ回路１０１は、フィルタ用抵抗Ｒｆ１〜Ｒｆｍ及びフィルタ用容量Ｃ１〜Ｃｍを有する。図４では、説明の簡略化のため、フィルタ用抵抗Ｒｆ１〜Ｒｆ３、フィルタ用容量Ｃ１〜Ｃ３のみを表示している。電池セルＥＣ１の高電位側端子は、フィルタ用抵抗Ｒｆ１を介して、入力端子Ｖ１と接続される。電池セルＥＣ１の低電位側端子及び電池セルＥＣ２の高電位側端子は、フィルタ用抵抗Ｒｆ２を介して、入力端子Ｖ２と接続される。電池セルＥＣ２の低電位側端子は、フィルタ用抵抗Ｒｆ３を介して、入力端子Ｖ３と接続される。フィルタ用容量Ｃ３１〜Ｃ３３は、それぞれ入力端子Ｖ１〜Ｖ３とグランドとの間に接続される。これにより、フィルタ回路１０１はＲＣフィルタとして機能し、電圧監視モジュール１００への高周波ノイズ流入を防止する。
保護回路１０２は、保護ダイオードＤ１〜Ｄｍを有する。図４では、説明の簡略化のため、保護ダイオードＤ１〜Ｄ３のみを表示している。保護ダイオードＤ１〜Ｄ３は、それぞれ入力端子Ｖ１〜Ｖ３とグランドとの間に接続される。これにより、入力端子Ｖ１〜Ｖ３に過電圧が印加された場合、保護ダイオードＤ１〜Ｄ３が降伏することで、電圧監視モジュール１００への過電圧の印加を防止する。
セルバランス回路ＣＢは、ＮｃｈトランジスタＮＭ１〜ＮＭｍを有する。ＮｃｈトランジスタＮＭ１〜ＮＭｍは、それぞれ図３のセルバランス回路ＣＢ１〜ＣＢｍに相当する。ＮｃｈトランジスタＮＭ１〜ＮＭｍのドレインは、それぞれセルバランス入力端子ＶＢ１〜ＶＢｍと接続される。ＮｃｈトランジスタＮＭ１〜ＮＭｍのソースは、それぞれ入力端子Ｖ２〜Ｖ（ｍ＋１）と接続される。ＮｃｈトランジスタＮＭ１〜ＮＭｍのゲートは、制御回路ＣＯＮと接続される。ＮｃｈトランジスタＮＭ１〜ＮＭｍは、制御回路ＣＯＮからの制御信号ＳＩＧ＿ＣＢによりオン／オフする。
選択回路ＳＥＬ１は、図４の選択回路ＶＭＣ＿ＳＥＬに相当する。選択回路ＳＥＬ１のスイッチＳＷａ＿１〜ＳＷａ＿ｍ及びＳＷｂ＿１〜ＳＷｂ＿ｍは、制御回路ＣＯＮからの制御信号ＳＩＧ＿Ｓ１によりオン／オフする。選択回路ＳＥＬ１は、選択回路ＶＭＣ＿ＳＥＬと同様の動作を行い、電池セルの通常測定電圧を測定する。選択回路ＳＥＬ１のその他の構成は、選択回路ＶＭＣ＿ＳＥＬと同様であるので、説明を省略する。
選択回路ＳＥＬ２は、スイッチＳＷｃ＿１〜ＳＷｃ＿ｍ及びスイッチＳＷｄ＿１〜ＳＷｄ＿ｍを有する。スイッチＳＷｃ＿１〜ＳＷｃ＿ｍの一端は、それぞれセルバランス入力端子ＶＢ１〜ＶＢｍと接続される。スイッチＳＷｃ＿１〜ＳＷｃ＿ｍの他端はＡ／ＤコンバータＡＤＣと接続され、Ａ／ＤコンバータＡＤＣに高電位側電圧ＶＨを出力する。スイッチＳＷｄ＿１〜ＳＷｄ＿（ｍ−１）ｍの一端は、それぞれセルバランス入力端子ＶＢ２〜ＶＢｍと接続される。スイッチＳＷｄ＿ｍの一端は、入力端子Ｖ（ｍ＋１）と接続される。換言すれば、スイッチＳＷｄ＿ｍは、入力端子Ｖ（ｍ＋１）をセルバランス入力端子の代用として用いている。スイッチＳＷｄ＿１〜ＳＷｄ＿ｍの他端は、Ａ／ＤコンバータＡＤＣと接続され、Ａ／ＤコンバータＡＤＣに低電位側電圧ＶＬを出力する。
ここで、ｊを１〜ｍの整数とすると、電池セルＥＣｊの通常測定電圧を測定する場合には、スイッチＳＷｃ＿ｊ及びＳＷｄ＿ｊが同時にオンとなる。これにより、電池セルＥＣｊの高電位側端子からの電圧が、高電位側電圧ＶＨとしてＡ／ＤコンバータＡＤＣに供給される。同様に、電池セルＥＣｊの低電位側端子からの電圧が、低電位側電圧ＶＬとしてＡ／ＤコンバータＡＤＣに供給される。なお、Ａ／ＤコンバータＡＤＣは、図４のＡ／ＤコンバータＶＭＣ＿ＡＤＣに対応する。
制御回路ＣＯＮは、図４の制御回路ＶＭＣ＿ＣＯＮに対応する。制御回路ＣＯＮは、制御信号ＳＩＧ＿ＣＢ、ＳＩＧ＿Ｓ１及びＳＩＧ＿Ｓ２により、ＮｃｈトランジスタＮＭ１〜ＮＭｍ、選択回路ＳＥＬ１及びＳＥＬ２のそれぞれの動作を制御する。
レジスタＶＭＣ＿ＲＥＧ及び通信回路ＶＭＭ＿Ｃは、図４と同様であるので、説明を省略する。また、電圧監視モジュール１００のその他の構成は、電圧監視モジュールＶＭＭ１と同様であるので、説明を省略する。
続いて、電圧監視モジュール１００の動作について説明する。以下では、代表例として、電池セルＥＣ１の電圧を測定する際の動作について説明する。図５は、電圧監視モジュール１００の動作を示すフローチャートである。
まず、制御回路ＣＯＮは、制御信号ＳＩＧ＿Ｓ１により、スイッチＳＷａ＿１及びＳＷｂ＿１をオンにする（ステップＳ１０１）。この状態で、入力端子Ｖ１と入力端子Ｖ２との間の電圧を測定する（ステップＳ１０２）。
具体的には、Ａ／ＤコンバータＡＤＣが、入力端子Ｖ１及び入力端子Ｖ２の電圧を参照し、それぞれデジタル値である電圧値Ｖ１＿ｄ及びＶ２＿ｄに変換する。Ａ／ＤコンバータＡＤＣは、電圧値Ｖ１＿ｄ及びＶ２＿ｄを、レジスタＶＭＣ＿ＲＥＧに書き込む。レジスタＶＭＣ＿ＲＥＧは、制御回路ＣＯＮからの制御信号ＳＩＧ＿Ｒに応じて、電圧値Ｖ１＿ｄ及びＶ２＿ｄを、図１に示すセルモニタ部ＣＭＵに出力する。セルモニタ部ＣＭＵは、電圧値Ｖ１＿ｄから電圧値Ｖ２＿ｄを減じて、電池セルＥＣ１の通常測定電圧ΔＶを算出する。
ここで、フィルタ用容量Ｃ１の不具合により、フィルタ用容量Ｃ１にリーク電流Ｉｃが流れる場合について検討する。図６は、フィルタ用容量Ｃ１を介してリーク電流が流れる場合の電圧監視モジュール１００の電圧測定を示す回路図である。リーク電流Ｉｃが流れると、フィルタ用抵抗Ｒｆ１で電圧降下が発生する。フィルタ用抵抗Ｒｆ１で生じる電圧降下ＶＲｆ１は、Ｒｆ１×Ｉｃとなる。電池セルＥＣ１の高電位側端子の電圧をＶ＋、低電位側端子の電圧をＶ−とすると、入力端子Ｖ１の電圧は、以下の式（６）で表される。

Ｖ１＝Ｖ＋−Ｒｆ１×Ｉｃ ・・・（６）
よって、通常測定電圧ΔＶは、以下の式（７）で表される。

ΔＶ＝Ｖ＋−Ｖ−−Ｒｆ１×Ｉｃ ・・・（７）
一方、電池セルＥＣ１の電圧Ｖ＿ＥＣ１は、以下の式（８）で表される。

Ｖ＿ＥＣ１＝Ｖ＋−Ｖ− ・・・（８）
よって、通常測定電圧ΔＶは、リーク電流が無い場合の電圧と比べて、Ｒｆ１×Ｉｃだけ低くなってしまう。その結果、セルモニタ部ＣＭＵは、電池セルＥＣ１の本来の電圧であるＶ＿ＥＣ１よりもＲｆ３１×Ｉｃだけ低い通常測定電圧ΔＶを算出してしまう。
同様に、保護ダイオードＤ１の不具合により、保護ダイオードＤ１にリーク電流Ｉｄが流れる場合について検討する。図７は、保護ダイオードＤ１を介してリーク電流が流れる場合の電圧監視モジュール１００の電圧測定を示す回路図である。図７に示すように、リーク電流Ｉｄが流れると、フィルタ用抵抗Ｒｆ１で電圧降下が発生する。フィルタ用抵抗Ｒｆ１で生じる電圧降下ＶＲｆ１は、Ｒｆ１×Ｉｄとなる。このとき、入力端子Ｖ１の電圧は、以下の式（９）で表される。

ＶＲｆ１＝Ｖ＋−Ｒｆ１×Ｉｄ ・・・（９）
よって、通常測定電圧ΔＶは、以下の式（１０）で表される。

ΔＶ＝Ｖ＋−Ｖ−−Ｒｆ１×Ｉｄ ・・・（１０）
よって、通常測定電圧ΔＶは、リーク電流が無い場合の電圧と比べて、Ｒｆ１×Ｉｄだけ低くなってしまう。その結果、セルモニタ部ＣＭＵは、電池セルＥＣ１の本来の電圧であるＶ＿ＥＣ１よりもＲｆ１×Ｉｄだけ低い通常測定電圧ΔＶを算出してしまう。
つまり、入力端子に接続される外付け回路の素子を介してリーク電流が生じている場合、セルモニタ部ＣＭＵは、電池セルの本来の電圧よりも低い通常測定電圧を算出してしまうこととなる。
次いで、制御回路ＣＯＮは、制御信号ＳＩＧ＿Ｓ１により、スイッチＳＷａ＿１及びＳＷｂ＿１をオフにする（ステップＳ１０３）。その後、制御回路ＣＯＮは、制御信号ＳＩＧ＿Ｓ２により、スイッチＳＷｃ＿１及びＳＷｄ＿１をオンにする（ステップＳ１０４）。この状態で、セルバランス入力端子ＶＢ１とセルバランス入力端子ＶＢ２との間の電圧を測定する（ステップＳ１０５）。
具体的には、Ａ／ＤコンバータＡＤＣが、セルバランス入力端子ＶＢ１からの高電位側電圧ＶＨ及びセルバランス入力端子ＶＢ２からの低電位側電圧ＶＬを参照し、それぞれデジタル値である電圧値ＶＢ１＿ｄ及びＶＢ２＿ｄに変換する。Ａ／ＤコンバータＡＤＣは、電圧値ＶＢ１＿ｄ及びＶＢ２＿ｄを、レジスタＶＭＣ＿ＲＥＧに書き込む。レジスタＶＭＣ＿ＲＥＧは、制御回路ＣＯＮからの制御信号ＳＩＧ＿Ｒに応じて、電圧値ＶＢ１＿ｄ及びＶＢ２＿ｄを、図１に示すセルモニタ部ＣＭＵに出力する。セルモニタ部ＣＭＵは、電圧値ＶＢ１＿ｄから電圧値ＶＢ２＿ｄを減じて、電池セルＥＣ１の冗長測定電圧ΔＶＢを算出する。その後、スイッチＳＷｃ＿１及びＳＷｄ＿１をオフにする（ステップＳ１０６）。
次いで、セルモニタ部ＣＭＵは、リーク電流が発生しているか否かを判断する。セルモニタ部ＣＭＵは、通常測定電圧ΔＶと冗長測定電圧ΔＶＢとを比較し、電池セルＥＣ１の通常測定電圧ΔＶと冗長測定電圧ΔＶＢとに規定値以上の差が有るか否かを判断する（ステップＳ１０７）。上述のように、リーク電流が発生している場合には通常測定電圧ΔＶが低下する。よって、通常測定電圧ΔＶと冗長測定電圧ΔＶＢとが一致しない場合には、リーク電流の発生を検出することができる。
電池セルＥＣ１の通常測定電圧ΔＶと冗長測定電圧ΔＶＢの差が規定値以上である場合には、電池管理部ＢＭＵにリーク検出信号を出力する（ステップＳ１０８）。電池管理部ＢＭＵは、リーク検出信号に基づき、エンジンコントロール部ＥＣＵに、電圧監視異常警報を発する。エンジンコントロール部ＥＣＵは、運転席に設けられた表示装置などに、電圧監視に異常が生じたことを表示し、運転者に電池セルの電圧監視に不具合が生じたことを報知する。これにより、運転者は、走行停止や故障修理のための措置を行うことが可能となる。
また、エンジンコントロール部ＥＣＵは、電池セルの電圧監視に不具合が生じたことに応じて、電池セルの損傷を防止する措置をとることもできる。具体的には、不具合の検出が充電中である場合には、電池セルの電圧が正常に測定できない。そのため、このまま充電を行うと、電圧を正常に測定できない電池セルが過充電される恐れがある。この場合、エンジンコントロール部ＥＣＵは、外部充電電圧ＣＨＡＲＧＥが供給を遮断することで、過充電の発生を防止できる。
一方、電池セルＥＣ１の通常測定電圧ΔＶと冗長測定電圧ΔＶＢの差が規定値よりも小さい場合には、電池セルＥＣ１の電圧測定を終了する。その後、上述のステップＳ１０１〜Ｓ１０７と同様の手順で、電池セルＥＣ２の電圧測定を開始する。その後、電池セルＥＣ３〜ＥＣｍについても、順に電圧を測定する。
以上より、本構成によれば、電池セルの電圧監視に伴い、リーク電流の発生による電池セル電圧監視の不具合を検出することができる電圧監視モジュールを提供することができる。また、内部の回路構成を変更するだけで、端子数を増やすことなく、電池セル電圧監視の不具合を検出することができる。
さらに、電圧監視モジュール１００では、入力端子Ｖ１〜Ｖ（ｍ＋１）及びセルバランス入力端子ＶＢ１〜ＶＢｍを用いて電池セル電圧測定を行うので、各端子のオープン／ショート点検も併せて行うことが可能である。さらにまた、選択回路ＳＥＬ１及びＳＥＬ２のスイッチを切り替えて電池セルの電圧を測定するので、選択回路ＳＥＬ１及びＳＥＬ２の不具合を検出することも可能である。
なお、本実施の形態では、通常測定電圧ΔＶ及び冗長測定電圧ΔＶＢの測定を１回ずつ行ったが、測定方法はこの例に限られない。例えば、通常測定電圧ΔＶ及び冗長測定電圧ΔＶＢの測定をそれぞれ複数回行い、セルモニタ部ＣＭＵにより、移動平均を算出することも可能である。この場合、通常測定電圧ΔＶを複数回行い、セルモニタ部ＣＭＵは平均通常測定電圧ΔＶ＿ａｖｅを算出する。また、冗長測定電圧ΔＶＢを複数回行い、セルモニタ部ＣＭＵは平均冗長測定電圧ΔＶＢ＿ａｖｅを算出する。そして、ステップＳ１０６と同様に、平均通常測定電圧ΔＶ＿ａｖｅと平均冗長測定電圧ΔＶＢ＿ａｖｅとを比較することにより、リーク発生を検出することも可能である。この場合、通常測定電圧ΔＶ又は冗長測定電圧ΔＶＢの値がノイズの擾乱によって変動した場合に、誤ってリーク発生を検出することを防止することができる。
実施の形態２
次に、本発明の実施の形態２にかかる電圧監視モジュール２００について説明する。電圧監視モジュール２００は、電圧監視モジュール１００の変形例である。図８は、実施の形態２にかかる電圧監視モジュール２００の要部の構成を示す回路図である。なお、図８では、説明の簡略化のため、図４と同様に、電圧監視モジュール２００の構成及び動作を理解するために必要な構成を表示している。具体的には、図８では電源回路ＶＭＭ＿Ｓを省略し、入力端子Ｖ１〜Ｖ３、セルバランス入力端子ＶＢ１及びＢＢ２に関わる回路素子、回路ブロックのみを表示している。
電圧監視モジュール２００は、電圧監視モジュール１００の選択回路ＳＥＬ２を、検出回路ＤＥＴに置換した構成を有する。検出回路ＤＥＴは、オフセット付きコンパレータＣＯＭＰ＿１〜ＣＯＭＰ＿ｍ、レベルシフタＬＳ＿１〜ＬＳ＿ｍ及びＯＲ回路ＯＲを有する。
オフセット付きコンパレータＣＯＭＰ＿１〜ＣＯＭＰ＿ｍは、それぞれ入力端子Ｖ１〜Ｖｍの電圧とセルバランス入力端子ＶＢ１〜ＶＢｍの電圧とを比較する。オフセット付きコンパレータＣＯＭＰ＿１〜ＣＯＭＰ＿ｍは、それぞれオフセット電圧Ｖｏが設定されている。ここでは、オフセット付きコンパレータＣＯＭＰ＿１を代表例として説明する。オフセット付きコンパレータＣＯＭＰ＿１は、入力端子Ｖ１の電圧とセルバランス入力端子ＶＢ１の電圧とに間に、オフセット電圧Ｖｏ以上の差が有る場合には、Ｈｉｇｈレベルを出力する。オフセット付きコンパレータＣＯＭＰ＿１は、入力端子Ｖ１の電圧とセルバランス入力端子ＶＢ１の電圧との差が、オフセット電圧Ｖｏよりも小さい場合には、Ｌｏｗレベルを出力する。オフセット付きコンパレータＣＯＭＰ＿２〜ＣＯＭＰ＿ｍの動作は、オフセット付きコンパレータＣＯＭＰ＿１と同様である。
レベルシフタＬＳ＿１〜ＬＳ＿ｍは、それぞれオフセット付きコンパレータＣＯＭＰ＿１〜ＣＯＭＰ＿ｍの出力と、ＯＲ回路ＯＲの入力と、の間に接続される。レベルシフタＬＳ＿１〜ＬＳ＿ｍは、オフセット付きコンパレータＣＯＭＰ＿１〜ＣＯＭＰ＿ｍのそれぞれの出力からの出力信号の電圧レベルを上昇させる。
ＯＲ回路ＯＲは、オフセット付きコンパレータＣＯＭＰ＿１〜ＣＯＭＰ＿ｍからの出力信号が入力される。ＯＲ回路ＯＲの出力は、セルモニタ部ＣＭＵと接続される。ＯＲ回路ＯＲは、オフセット付きコンパレータＣＯＭＰ＿１〜ＣＯＭＰ＿ｍからの出力信号に応じて、セルモニタ部ＣＭＵに、リーク検出信号ＡＬＭを出力する。具体的には、オフセット付きコンパレータＣＯＭＰ＿１〜ＣＯＭＰ＿ｍからの出力信号のいずれかがＨｉｇｈレベルである場合には、Ｈｉｇｅレベル信号をリーク検出信号ＡＬＭとして出力する。
電圧監視モジュール２００のその他の構成は、電圧監視モジュール１００と同様であるので、説明を省略する。
続いて、電圧監視モジュール２００の動作について説明する。以下では、代表例として、電池セルＥＣ１の電圧を測定する際の動作について説明する。図９は、電圧監視モジュール２００の動作を示すフローチャートである。
ステップＳ２０１〜Ｓ２０３は、図５のステップＳ１０１〜Ｓ１０３と同様であるので、説明を省略する。その後、ステップＳ２０１〜Ｓ２０３と同様の手順で、電池セルＥＣ２〜ＥＣｍの電圧を測定する（ステップＳ２０４）。
次いで、セルモニタ部ＣＭＵは、制御回路ＣＯＮに対し、リーク検出指令を発する（ステップＳ２０５）。制御回路ＣＯＮは、制御信号ＳＩＧ＿Ｃにより、オフセット付きコンパレータＣＯＭＰ＿１〜ＣＯＭＰ＿ｍをオンにする（ステップＳ２０６）。これにより、オフセット付きコンパレータＣＯＭＰ＿１〜ＣＯＭＰ＿ｍからの出力信号のいずれかがＨｉｇｈレベルであるか、すなわちＯＲ回路ＯＲの出力がＨｉｇｈであるかが判断される（ステップＳ２０７）。
ここで、フィルタ用容量Ｃ１の不具合により、フィルタ用容量Ｃ１にリーク電流Ｉｃが流れる場合について検討する。図１０は、フィルタ用容量Ｃ１を介してリーク電流が流れる場合の電圧監視モジュール２００の電圧測定を示す回路図である。リーク電流Ｉｃが流れると、フィルタ用抵抗Ｒｆ１で電圧降下が発生する。フィルタ用抵抗Ｒｆ１で生じる電圧降下ＶＲｆ１は、Ｒｆ１×Ｉｃとなる。このとき、入力端子Ｖ１の電圧は、以下の式（１１）で表される。

Ｖ１＝Ｖ＋−Ｒｆ１×Ｉｃ ・・・（１１）
一方、セルバランス入力端子ＶＢ１の電圧は、以下の式（１２）で表される。

ＶＢ１＝Ｖ＋ ・・・（１２）
よって、コンパレータＣＯＭＰ＿１が入力端子Ｖ１の電圧とセルバランス入力端子ＶＢ１の電圧とを比較することで、フィルタ用容量Ｃ１にリーク電流が流れていることを検出できる。これは、フィルタ用容量Ｃ２〜Ｃｍにリーク電流が流れる場合についても同様である。
同様に、保護ダイオードＤ１の不具合により、保護ダイオードＤ１にリーク電流Ｉｄが流れる場合について検討する。図１１は、保護ダイオードＤ１を介してリーク電流が流れる場合の電圧監視モジュール２００の電圧測定を示す回路図である。図１１に示すように、リーク電流Ｉｄが流れると、フィルタ用抵抗Ｒｆ１で電圧降下が発生する。フィルタ用抵抗Ｒｆ１で生じる電圧降下ＶＲｆ１は、Ｒｆ１×Ｉｄとなる。このとき、入力端子Ｖ１の電圧は、以下の式（１３）で表される。

Ｖ１＝Ｖ＋−Ｒｆ１×Ｉｄ ・・・（１３）
よって、通常測定電圧ΔＶは、以下の式（１４）で表される。

ＶＢ１＝Ｖ＋ ・・・（１４）
よって、コンパレータＣＯＭＰ＿１が入力端子Ｖ１の電圧とセルバランス入力端子ＶＢ１の電圧とを比較することで、保護ダイオードＤ１にリーク電流が流れていることを検出できる。これは、保護ダイオードＤ２〜Ｄｍにリーク電流が流れる場合についても同様である。
つまり、入力端子に接続される外付け回路の素子を介してリーク電流が生じている場合、検出回路ＤＥＴは、リーク電流の発生を検出し、セルモニタ部ＣＭＵに通知することが可能である。
オフセット付きコンパレータＣＯＭＰ＿１〜ＣＯＭＰ＿ｍからの出力信号のいずれかがＨｉｇｈレベルである場合には、ＯＲ回路ＯＲから、Ｈｉｇｅレベル信号がリーク検出信号ＡＬＭとして、セルモニタ部ＣＭＵに出力される。これにより、セルモニタ部ＣＭＵは、リークの発生を検出することができる。この場合、セルモニタ部ＣＭＵは、電池管理部ＢＭＵにリーク検出信号を出力する（ステップＳ２０８）。電池管理部ＢＭＵは、リーク検出信号に基づき、エンジンコントロール部ＥＣＵに、電圧監視異常警報を発する。エンジンコントロール部ＥＣＵは、運転席に設けられた表示装置などに、電圧監視に異常が生じたことを表示し、運転者に電池セルの電圧監視に不具合が生じたことを報知する。これにより、運転者は、走行停止や故障修理のための措置を行うことが可能となる。
また、エンジンコントロール部ＥＣＵは、電池セルの電圧監視に不具合が生じたことに応じて、電池セルの損傷を防止する措置をとることもできる。具体的には、不具合の検出が充電中である場合には、電池セルの電圧が正常に測定できない。そのため、このまま充電を行うと、電圧を正常に測定できない電池セルが過充電される恐れがある。この場合、エンジンコントロール部ＥＣＵは、外部充電電圧ＣＨＡＲＧＥが供給を遮断することで、過充電の発生を防止できる。
一方、オフセット付きコンパレータＣＯＭＰ＿１〜ＣＯＭＰ＿ｍからの出力信号のいずれもＬｏｗレベルである場合には、ＯＲ回路ＯＲからＬｏｗレベル信号がリーク検出信号ＡＬＭとして、セルモニタ部ＣＭＵに出力される。この場合、電池セルの電圧監視に不具合は無いので、電圧監視処理を終了する。
以上より、本構成によれば、電圧監視モジュール１００と同様に、リーク電流の発生による電池セル電圧監視の不具合を検出することができる電圧監視モジュールを提供することができる。
また、電圧監視モジュール２００は、Ａ／ＤコンバータＡＤＣ、レジスタＶＭＣ＿ＲＥＧ及び通信回路ＶＭＭ＿Ｃを介することなく、検出回路ＤＥＴからセルモニタ部ＣＭＵにリーク発生を通知できる。従って、電圧監視モジュール２００Ａ／ＤコンバータＡＤＣ、レジスタＶＭＣ＿ＲＥＧ及び通信回路ＶＭＭ＿Ｃの故障等の影響を受けることなく、リーク電流の発生を検出できる。すなわち、本構成によれば、より冗長性に優れる電池セル電圧監視の不具合検出を実現することが可能である。
さらに、電圧監視モジュール２００では、選択回路ＳＥＬ２を用いた電池セルＥＣ１〜ＥＣｍの測定を行う必要がない。その結果、電圧監視モジュール１００に比べて、高速にリーク発生を検出できるとともに、消費電力を低減することができる。
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、上述の実施の形態にかかるに設けられた保護ダイオードは、入力端子に外付けされているが、セルバランス入力端子に外付けされてもよい。
また、保護ダイオードは、電圧センサモジュール内部に設けることも可能である。この際、保護ダイオードを入力端子及びセルバランス入力端子のいずれか又は両方に接続することが可能である。
この出願は、２０１１年３月３１日に出願された日本出願特願２０１１−７９８６４を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
３１、ＡＤＣ Ａ／Ｄコンバータ
３２、ＶＭＣ＿ＲＥＧ レジスタ
３３、ＶＭＭ＿Ｃ 通信回路
３４、ＣＯＮ、ＶＭＣ＿ＣＯＮ 制御回路
１００、２００、３００ 電圧監視モジュール
１０１、３０１ フィルタ回路
１０２、３０２ 保護回路
ＡＬＭ リーク検出信号
ａｓｓｙ 組電池
ＢＭＵ 電池管理部
Ｃ３１〜Ｃ３３ フィルタ用容量
ＣＨＡＲＧＥ 外部充電電圧
ＣＭＵ セルモニタ部
ＣＯＭＰ＿１〜ＣＯＭＰ＿ｍ オフセット付きコンパレータ
ＣＯＮ 制御回路
Ｄ１〜Ｄｍ 保護ダイオード
Ｄ３１〜Ｄ３３ 保護ダイオード
ＤＥＴ 検出回路
ＥＣ１〜ＥＣｍ、ＥＣ３１、ＥＣ３２ 電池セル
ＥＣＵ エンジンコントロール部
ＥＭ１〜ＥＭｎ 電圧モジュール
Ｉｃ、Ｉｄ リーク電流
ＩＮＳ１、ＩＮＳ２ 絶縁素子
ＩＮＶ インバータ
ＬＳ＿１〜ＬＳ＿ｍ レベルシフタ
ＭＧ モータジェネレータ
ＮＭ１〜ＮＭｍ Ｎｃｈトランジスタ
ＯＲ ＯＲ回路
ＲＥＬ１、ＲＥＬ２ リレー
Ｒｆ１-Ｒｆ３ フィルタ用抵抗
Ｒｆ１〜Ｒｆｍ 、Ｒｆ３１〜Ｒｆ３３ フィルタ用抵抗
ＣＢ１〜ＣＢｍ セルバランス回路
ＳＥＬ１、ＳＥＬ２ 選択回路
ＳＩＧ＿Ｃ、ＳＩＧ＿Ｒ、ＳＩＧ＿Ｓ１、ＳＩＧ＿Ｓ２、ＳＩＧ＿ＣＢ 制御信号
ＳＷ３１〜ＳＷ３３、ＳＷａ＿１-ＳＷａ＿ｍ、ＳＷｂ＿１-ＳＷｂ＿ｍ、ＳＷｃ＿１〜ＳＷｃ＿ｍ スイッチ
Ｔｉｎ 通信入力端子
Ｔｏｕｔ 通信出力端子
Ｖ１〜Ｖｍ、Ｖ３１〜Ｖ３３ 入力端子
ＶＢ１〜ＶＢｍ セルバランス入力端子
ＶＣＣ 電源端子
ＶＨ 高電位側電圧
ＶＬ 低電位側電圧
ＶＭＣ 電圧測定回路
ＶＭＣ＿ＡＤＣ コンバータ
ＶＭＣ＿ＳＥＬ 選択回路
ＶＭＭ＿Ｓ 電源回路
ＶＭＭ１〜ＶＭＭｎ 電圧監視モジュール
ＶＭＳ 電圧監視システム
ΔＶ 通常測定電圧
ΔＶＢ 冗長測定電圧

Claims (13)

  1. 電池セルの高電位側端子と外付け抵抗を介して接続される第１の入力端子と、
    前記電池セルの前記高電位側端子と接続される第１の端子と、
    前記第１の入力端子と接続される第１のスイッチと、
    前記第１のスイッチのオン／オフを制御する制御回路と、を備え、
    前記第１のスイッチと固定電圧との間に接続され、前記第１の入力端子を介して前記第１のスイッチに入力される電圧の変動を抑制する素子が接続され、
    前記制御回路が前記第１のスイッチをオンすることにより、前記第１の入力端子から前記第１のスイッチを介して出力される第１の電圧と、前記第１の端子から出力される第２の電圧と、が比較される、
    電圧監視モジュール。
  2. 前記第１の端子と接続され、前記制御回路によりオン／オフが制御される第２のスイッチを更に備え、
    前記制御回路が前記第１のスイッチ及び前記第２のスイッチをオンすることにより、前記第１の電圧と、前記第１の端子から前記第２のスイッチを介して出力される前記第２の電圧と、が比較されることを特徴とする、
    請求項１に記載の電圧監視モジュール。
  3. 前記固定電圧は、前記電池セルの前記高電位側端子の電圧よりも低いことを特徴とする、
    請求項２に記載の電圧監視モジュール。
  4. 前記第１のスイッチに入力される電圧の変動を抑制する前記素子は、前記第１の入力端子と前記外付け抵抗との間のノードと前記固定電圧との間に接続される容量であることを特徴とする、
    請求項２又は３に記載の電圧監視モジュール。
  5. 前記第１のスイッチに入力される電圧の変動を抑制する前記素子は、カソードが前記第１の入力端子と前記外付け抵抗との間のノードと接続され、アノードが前記固定電圧との間に接続されるダイオードであることを特徴とする、
    請求項３に記載の電圧監視モジュール。
  6. 前記第１のスイッチに入力される電圧の変動を抑制する前記素子は、カソードが前記第１の入力端子と前記第１のスイッチとの間のノードと接続され、アノードが前記固定電圧との間に接続されるダイオードであることを特徴とする、
    請求項３に記載の電圧監視モジュール。
  7. 前記第１の電圧と前記第２の電圧とを比較するコンパレータを更に備え、
    前記コンパレータの出力に応じて、外部に検出信号を出力することを特徴とする、
    請求項２乃至６のいずれか一項に記載の電圧監視モジュール。
  8. 前記第１の電圧と前記第２の電圧との差が、所定値以上である場合に検出信号を出力することを特徴とする、
    請求項７に記載の電圧監視モジュール。
  9. 複数の前記第１の入力端子、前記第１の端子、前記第１及び前記第２のスイッチと、
    複数の前記第１及び前記第２のスイッチのそれぞれから出力される前記第１の電圧と前記第２の電圧とを比較する複数の前記コンパレータと、を備え、
    前記複数の前記コンパレータのいずれかの出力がハイである場合に、前記検出信号を出力することを特徴とする、
    請求項７又は８に記載の電圧監視モジュール。
  10. 入力が前記複数の前記コンパレータの出力と接続され、出力から前記検出信号を出力するＯＲ回路を更に備えることを特徴とする、
    請求項９に記載の電圧監視モジュール。
  11. 前記電池セルの低電位側端子と接続される第２の入力端子及び第２の端子と、
    前記第２の入力端子と接続され、前記制御回路によりオン／オフが制御される第３のスイッチと、
    前記第２の端子と接続され、前記制御回路によりオン／オフが制御される第４のスイッチと、を更に備え、
    前記制御回路は、前記第１のスイッチ及び前記第３のスイッチを共にオン／オフし、前記第２のスイッチ及び前記第４のスイッチを共にオン／オフすることにより、前記第１の電圧と前記第２の入力端子から前記第３のスイッチを介して出力される電圧との差である第３の電圧と、前記第２の電圧と前記第２の端子から前記第４のスイッチを介して出力される電圧との差である第４の電圧と、が比較されることを特徴とする、
    請求項２乃至６のいずれか一項に記載の電圧監視モジュール。
  12. 請求項１１に記載の電圧監視モジュールと、
    前記電池セルの電圧をモニタするセルモニタ部と、を備え、
    前記セルモニタ部は、前記第３の電圧と前記第４の電圧とが異なる場合に検出信号を出力することを特徴とする、
    電圧監視システム。
  13. 前記セルモニタ部は、前記第３の電圧と前記第４の電圧との差が、所定値以上である場合に検出信号を出力することを特徴とする、
    請求項１２に記載の電圧監視システム。
JP2013507106A 2011-03-31 2012-02-24 電圧監視モジュール及びこれを用いた電圧監視システム Expired - Fee Related JP5658354B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013507106A JP5658354B2 (ja) 2011-03-31 2012-02-24 電圧監視モジュール及びこれを用いた電圧監視システム

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011079864 2011-03-31
JP2011079864 2011-03-31
JP2013507106A JP5658354B2 (ja) 2011-03-31 2012-02-24 電圧監視モジュール及びこれを用いた電圧監視システム
PCT/JP2012/001286 WO2012132220A1 (ja) 2011-03-31 2012-02-24 電圧監視モジュール及びこれを用いた電圧監視システム

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPWO2012132220A1 JPWO2012132220A1 (ja) 2014-07-24
JP5658354B2 true JP5658354B2 (ja) 2015-01-21

Family

ID=46930016

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013507106A Expired - Fee Related JP5658354B2 (ja) 2011-03-31 2012-02-24 電圧監視モジュール及びこれを用いた電圧監視システム

Country Status (6)

Country Link
US (2) US9945910B2 (ja)
EP (1) EP2693597B1 (ja)
JP (1) JP5658354B2 (ja)
KR (1) KR101948344B1 (ja)
CN (1) CN103444046B (ja)
WO (1) WO2012132220A1 (ja)

Families Citing this family (56)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5775935B2 (ja) * 2011-10-20 2015-09-09 日立オートモティブシステムズ株式会社 電池システムの監視装置およびこれを備えた蓄電装置
DE102012211088A1 (de) * 2012-06-28 2014-01-02 Robert Bosch Gmbh Batteriesystem und Kraftfahrzeug mit Batteriesystem
JP6200139B2 (ja) * 2012-09-21 2017-09-20 矢崎総業株式会社 均等化装置
WO2014057724A1 (ja) * 2012-10-10 2014-04-17 住友建機株式会社 ショベル及びショベルの制御方法
JP5999048B2 (ja) * 2012-10-24 2016-09-28 トヨタ自動車株式会社 蓄電システム
JP5870899B2 (ja) * 2012-10-30 2016-03-01 株式会社デンソー 電池監視装置
WO2014075630A1 (en) * 2012-11-19 2014-05-22 Shenzhen Byd Auto R & D Company Limited Protective device and protective system for battery assembly
JP5673657B2 (ja) 2012-12-03 2015-02-18 トヨタ自動車株式会社 蓄電システム
JP5673658B2 (ja) 2012-12-03 2015-02-18 トヨタ自動車株式会社 蓄電システム
BR112015012706A2 (pt) 2012-12-03 2017-07-11 Toyota Motor Co Ltd sistema de armazenamento de eletricidade
KR101589198B1 (ko) * 2013-02-19 2016-01-28 주식회사 엘지화학 셀 밸런싱 회로의 고장 진단 장치 및 방법
JP6056553B2 (ja) * 2013-03-01 2017-01-11 株式会社デンソー 電池監視装置
JP6201395B2 (ja) * 2013-04-19 2017-09-27 株式会社ケーヒン 電圧検出装置
JP5850017B2 (ja) * 2013-10-15 2016-02-03 株式会社デンソー バッテリ監視装置
KR101619603B1 (ko) * 2014-08-13 2016-05-10 현대자동차주식회사 차량의 배터리 안전장치 및 그의 작동 방법
WO2016067486A1 (ja) * 2014-10-28 2016-05-06 三洋電機株式会社 状態監視部を内蔵する集積回路およびその集積回路を備えた電源装置
KR101673249B1 (ko) * 2014-11-19 2016-11-07 현대오트론 주식회사 배터리 관리 시스템의 단선 진단 장치 및 방법
KR101628847B1 (ko) * 2014-11-25 2016-06-09 현대오트론 주식회사 배터리 관리 시스템의 단선 진단 장치 및 방법
KR101664594B1 (ko) * 2014-11-26 2016-10-10 현대자동차주식회사 차량 부품 절연파괴 진단 시스템 및 그 방법
KR101647693B1 (ko) * 2014-11-27 2016-08-23 현대오트론 주식회사 풀다운 회로를 이용한 배터리 관리 시스템의 단선 진단 장치 및 방법
KR101628859B1 (ko) * 2014-12-12 2016-06-21 현대오트론 주식회사 배터리 관리 시스템의 배터리 셀 진단 회로 및 진단 장치
CN104655959B (zh) * 2015-01-29 2019-02-22 北京新能源汽车股份有限公司 电动汽车下电后高压余电的检测装置
DE102015202567A1 (de) 2015-02-12 2016-08-18 Robert Bosch Gmbh Batteriesystem mit einer Batterie und mehreren Messeinheiten zum Messen einer mittels mindestens einer Batteriezelle der Batterie bereitgestellte Spannung und Verfahren zum Messen einer mittels mindestens einer Batteriezelle einer Batterie bereitgestellte Spannung
JP6544681B2 (ja) * 2015-03-31 2019-07-17 株式会社ケーヒン 電池電圧検出装置
US10339081B2 (en) 2015-05-09 2019-07-02 Medtronic, Inc. Methods and devices that utilize hardware to move blocks of operating parameter data from memory to a register set
EP3162513B1 (en) * 2015-10-30 2019-04-17 Black & Decker Inc. High power brushless motor
WO2017130258A1 (ja) * 2016-01-28 2017-08-03 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 管理装置、及び蓄電システム
WO2017163991A1 (ja) 2016-03-22 2017-09-28 日本電気株式会社 監視装置、監視システムおよび監視方法
CN106183823A (zh) * 2016-07-08 2016-12-07 北汽福田汽车股份有限公司 车辆、高压控制***及其控制方法
WO2018051574A1 (ja) * 2016-09-13 2018-03-22 三洋電機株式会社 管理装置および電源システム
CN106199457A (zh) * 2016-09-29 2016-12-07 福州福光电子有限公司 蓄电池组中开路电池的在线快速检测装置和方法
JP6798224B2 (ja) * 2016-09-30 2020-12-09 株式会社Ｇｓユアサ 蓄電装置、蓄電システム、蓄電装置の状態判定方法
EP3327455B1 (en) * 2016-11-28 2020-10-21 NXP USA, Inc. Leakage current determination
DE102016224492A1 (de) * 2016-12-08 2018-06-14 Volkswagen Aktiengesellschaft Verfahren zum Betreiben einer Traktionsbatterie für ein Kraftfahrzeug und Batteriemanagementvorrichtung hierfür
JP7118071B2 (ja) * 2016-12-30 2022-08-15 華為技術有限公司 バッテリ漏れ電流検査方法、装置及び回路
CN106786944B (zh) 2016-12-31 2020-12-18 华为技术有限公司 一种串联电池组单体电池的采样电路、均衡电路及***
JP6607217B2 (ja) * 2017-03-03 2019-11-20 トヨタ自動車株式会社 ハイブリッド自動車
KR102150147B1 (ko) * 2017-05-24 2020-09-01 주식회사 엘지화학 배터리 모듈 균등화 장치 및 방법
CN107336606B (zh) * 2017-07-07 2020-03-13 上海蓝鹇信息科技有限公司 一种基于人工智能的电动车全自动自检***
WO2019099213A1 (en) * 2017-11-15 2019-05-23 Nova Semiconductor, Inc. Methods and systems for managing multi-cell batteries
US11216370B2 (en) * 2018-02-20 2022-01-04 Medtronic, Inc. Methods and devices that utilize hardware to move blocks of operating parameter data from memory to a register set
JP2019175755A (ja) * 2018-03-29 2019-10-10 セイコーエプソン株式会社 回路装置、制御装置、受電装置及び電子機器
CN112564238B (zh) * 2018-06-28 2023-03-28 宁德时代新能源科技股份有限公司 电池组管理***及其控制方法
US11056891B2 (en) * 2018-07-18 2021-07-06 Nxp Usa, Inc. Battery stack monitoring and balancing circuit
US11228059B2 (en) * 2018-11-08 2022-01-18 GM Global Technology Operations LLC Battery with multiple sets of output terminals and adjustable capacity
US11152813B2 (en) 2018-11-08 2021-10-19 GM Global Technology Operations LLC Control systems and methods for battery with adjustable capacity
DE112019006217T5 (de) 2018-12-14 2021-09-02 Rohm Co. Ltd. Lampensteuervorrichtung
US11235748B2 (en) 2019-03-01 2022-02-01 GM Global Technology Operations LLC Use of adjustable battery system within a vehicle with an HV battery or fuel cell system
FR3094920B1 (fr) * 2019-04-09 2021-10-01 Ateq Dispositif pour systeme electronique de controle de la pression des pneus d’un vehicule automobile.
KR20200137509A (ko) 2019-05-30 2020-12-09 주식회사 엘지화학 배터리 팩의 결함 검출 장치 및 방법
KR102343295B1 (ko) * 2019-11-05 2021-12-24 현대모비스 주식회사 누설전류 검출 기능을 구비한 bms 반도체 장치 및 그것의 누설전류 검출 방법
KR102428906B1 (ko) * 2019-11-11 2022-08-04 현대모비스 주식회사 저전압 및 고전압 배터리를 통합 관리하는 배터리 관리 시스템 및 그것의 통신 방법
DE102020123183A1 (de) 2020-09-04 2022-03-10 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft System eines Energiespeichers und Fahrzeug
US11469607B2 (en) 2021-01-22 2022-10-11 Ford Global Technologies, Llc Vehicle battery leakage detection
US20220255335A1 (en) * 2021-02-11 2022-08-11 The Boeing Company Systems and Methods for Fail-Safe Battery Protection Independent from Battery Management System
FR3134631A1 (fr) * 2022-04-19 2023-10-20 Psa Automobiles Sa Surveillance de la tension mesurée d’une batterie principale d’un véhicule pendant une recharge en mode 2 ou 3

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002247771A (ja) * 2001-02-16 2002-08-30 Nissan Motor Co Ltd 強電系バッテリの電圧センサ
JP2003061254A (ja) * 2001-08-08 2003-02-28 Sanyo Electric Co Ltd 組電池の電圧検出装置
JP2003114243A (ja) * 2001-10-02 2003-04-18 Denso Corp 組電池電圧検出回路
JP2009089488A (ja) * 2007-09-28 2009-04-23 Hitachi Ltd 車両用直流電源装置
JP2011061927A (ja) * 2009-09-08 2011-03-24 Hitachi Ltd 電池制御装置および電力装置
JP2012147587A (ja) * 2011-01-12 2012-08-02 Lapis Semiconductor Co Ltd 半導体回路、電池監視システム、診断プログラム、及び診断方法
JP2012159407A (ja) * 2011-02-01 2012-08-23 Denso Corp 電池電圧監視装置

Family Cites Families (81)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3714567A (en) * 1971-05-12 1973-01-30 Canadian Patents Dev Detector-demodulator for modulated (reversed) ac and dc signals
CA1047112A (en) * 1976-03-09 1979-01-23 Majesty (Her) The Queen In Right Of Canada, As Represented By The Minister Of National Defence Battery alarm
JPS58123B2 (ja) 1976-04-10 1983-01-05 古河電気工業株式会社 感温電線
US4316185A (en) * 1980-07-17 1982-02-16 General Electric Company Battery monitor circuit
US4506253A (en) * 1983-01-03 1985-03-19 General Signal Corporation Supervisory and control circuit for alarm system
JP2593253B2 (ja) * 1991-05-29 1997-03-26 富士通株式会社 電流測定回路
US5418401A (en) * 1991-10-29 1995-05-23 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Power supply apparatus for a vehicle having batteries of different voltages which are charged according to alternator speed
KR950001354B1 (ko) * 1992-01-27 1995-02-17 삼성전자주식회사 배터리(battery) 단일전원 이동시스템의 기능 제어장치
JPH05236650A (ja) * 1992-02-20 1993-09-10 Asahi Optical Co Ltd 電源装置
US5760587A (en) * 1995-06-28 1998-06-02 Ford Global Technologies, Inc. Battery measurement method
JP3270327B2 (ja) * 1996-05-24 2002-04-02 セイコーインスツルメンツ株式会社 過充放電検出回路
US5867008A (en) * 1996-06-05 1999-02-02 Double-Time Battery Corporation Overcharge protection circuitry for rechargeable battery pack
US6362627B1 (en) * 1998-03-06 2002-03-26 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Voltage measuring instrument with flying capacitor
JP3580123B2 (ja) * 1998-03-20 2004-10-20 富士通株式会社 バッテリ装置
US6163131A (en) * 1998-04-02 2000-12-19 The Procter & Gamble Company Battery having a built-in controller
WO2000007256A1 (en) * 1998-07-27 2000-02-10 Gnb Technologies Apparatus and method for carrying out diagnostic tests on batteries and for rapidly charging batteries
JP3430083B2 (ja) * 1999-10-21 2003-07-28 本田技研工業株式会社 電池電圧測定装置
JP3600211B2 (ja) * 2000-02-22 2004-12-15 三洋電機株式会社 電源装置の漏電検出回路
JP4421070B2 (ja) * 2000-04-10 2010-02-24 パナソニック株式会社 積層電圧計測装置
JP3681624B2 (ja) * 2000-08-31 2005-08-10 富士通株式会社 充電回路、充放電回路、及び電池パック
JP3791767B2 (ja) * 2001-03-27 2006-06-28 株式会社デンソー フライングキャパシタ式電圧検出回路
JP3594562B2 (ja) * 2001-03-30 2004-12-02 三洋電機株式会社 電源装置の漏電検出回路
JP4131394B2 (ja) * 2003-02-19 2008-08-13 株式会社デンソー 組電池の電圧検出装置
WO2004086065A1 (ja) * 2003-03-24 2004-10-07 Sanken Electric Co. Ltd. 電圧測定装置
JP4179205B2 (ja) * 2004-03-29 2008-11-12 サンケン電気株式会社 電圧測定装置
JP4293942B2 (ja) * 2004-05-28 2009-07-08 三洋電機株式会社 電動車両用漏電検出回路および電動車両用漏電検出方法
JP4326415B2 (ja) * 2004-07-06 2009-09-09 三洋電機株式会社 車両用の電源装置
US7091728B2 (en) * 2004-08-27 2006-08-15 Gencsus Voltage isolated detection apparatus and method
US20060043933A1 (en) * 2004-08-31 2006-03-02 Latinis Gary R Battery voltage monitor
US7679317B2 (en) * 2005-02-15 2010-03-16 Research In Motion Limited Systems and methods for charging a chargeable USB device
US7161355B1 (en) * 2005-06-30 2007-01-09 Yazaki Corporation Voltage detection device and insulation detecting apparatus for non-grounded power supply including the voltage detection device
JP2007040842A (ja) * 2005-08-03 2007-02-15 Matsushita Electric Ind Co Ltd 電圧計測装置及び電動工具
JP4231038B2 (ja) * 2005-08-22 2009-02-25 株式会社ケーヒン 高電圧測定装置
JP4241714B2 (ja) * 2005-11-17 2009-03-18 パナソニック電工株式会社 電動工具用の電池パック
JP4597905B2 (ja) * 2006-05-01 2010-12-15 矢崎総業株式会社 電圧検出装置
JP4785627B2 (ja) * 2006-06-08 2011-10-05 三洋電機株式会社 電動車両用漏電検出回路および電動車両用漏電検出方法
JP4241787B2 (ja) * 2006-09-06 2009-03-18 日立ビークルエナジー株式会社 組電池総電圧検出およびリーク検出装置
KR100846710B1 (ko) * 2006-09-07 2008-07-16 삼성에스디아이 주식회사 배터리 관리 시스템 및 그의 구동 방법
US7679369B2 (en) * 2006-10-06 2010-03-16 Enerdel, Inc. System and method to measure series-connected cell voltages using a flying capacitor
KR100839382B1 (ko) * 2006-10-16 2008-06-20 삼성에스디아이 주식회사 배터리 관리 시스템 및 그의 구동 방법
JP4989205B2 (ja) * 2006-12-05 2012-08-01 三洋電機株式会社 電動車両用の漏電検出方法
JP5076812B2 (ja) * 2006-12-18 2012-11-21 日産自動車株式会社 異常診断装置
JP4864730B2 (ja) 2007-01-05 2012-02-01 ルネサスエレクトロニクス株式会社 電池電圧監視装置
US20080197910A1 (en) * 2007-02-16 2008-08-21 Denso Corporation Input processing circuit and switch input circuit using the same
US8253419B2 (en) * 2007-04-03 2012-08-28 Koninklijke Philips Electronics N.V. Battery voltage monitoring system for monitoring the battery voltage of a series arrangement of more than two batteries
KR100968350B1 (ko) * 2007-08-08 2010-07-08 주식회사 엘지화학 배터리의 누설전류 감지 장치 및 방법
JP4881819B2 (ja) * 2007-09-07 2012-02-22 オンセミコンダクター・トレーディング・リミテッド 電池電圧検出回路
JP4942602B2 (ja) * 2007-09-26 2012-05-30 三洋電機株式会社 車両用の電源装置
DE102007049528B4 (de) * 2007-10-15 2009-06-25 Panasonic Electronic Devices Europe Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Messung von Zellenspannungen in einer Mehrzahl von in Reihe geschalteten Akkumulatorzellen
JP5469813B2 (ja) 2008-01-29 2014-04-16 株式会社日立製作所 車両用電池システム
EP2291670B1 (en) * 2008-06-27 2021-04-21 Clarios Advanced Solutions LLC Cell diagnostic system and method
EP2322945B1 (en) * 2008-08-11 2014-11-26 LG Chem, Ltd. Apparatus and method for sensing battery leakage current, and battery driving apparatus and battery pack comprising the apparatus
JP5334500B2 (ja) * 2008-08-29 2013-11-06 三洋電機株式会社 車両用の電源装置
KR100958795B1 (ko) * 2008-09-01 2010-05-18 주식회사 엘지화학 배터리 누설전류 감지 장치 및 방법, 및 상기 장치를 포함하는 배터리 구동 장치 및 배터리 팩
JP4770894B2 (ja) * 2008-09-03 2011-09-14 日本テキサス・インスツルメンツ株式会社 電圧検出装置
DE102009000396B4 (de) * 2009-01-23 2019-03-14 Robert Bosch Gmbh Spannungserfassung von Batteriezellen
KR101114317B1 (ko) * 2009-03-23 2012-02-14 에스케이이노베이션 주식회사 배터리 전압의 영향을 받지 않는 절연저항 측정회로
JP5133926B2 (ja) * 2009-03-26 2013-01-30 株式会社日立製作所 車両用電池システム
JP5627246B2 (ja) * 2009-04-03 2014-11-19 三洋電機株式会社 電池システム、電動車両及び電池制御装置
US8222907B2 (en) 2009-04-08 2012-07-17 Analog Devices, Inc. Architecture and method to determine leakage impedance and leakage voltage node
JP5390925B2 (ja) * 2009-04-24 2014-01-15 パナソニック株式会社 電池パック
US8258792B2 (en) * 2009-05-11 2012-09-04 Semiconductor Components Industries, Llc. Monitoring system and method
JP5529877B2 (ja) * 2009-09-28 2014-06-25 日立ビークルエナジー株式会社 電池システム
US8547064B2 (en) * 2010-01-14 2013-10-01 Texas Instruments Incorporated Battery cell tab monitor
US8598897B2 (en) * 2010-01-26 2013-12-03 Maxim Integrated Products, Inc. Isolation monitoring system and method utilizing a variable emulated inductance
JP5847995B2 (ja) * 2010-04-27 2016-01-27 ラピスセミコンダクタ株式会社 半導体装置
DE102010034510A1 (de) * 2010-08-16 2012-02-16 Atmel Automotive Gmbh Schaltung zur Überwachung von in Reihe geschalteten Akkumulatorzellen
JP5152310B2 (ja) * 2010-12-03 2013-02-27 株式会社デンソー 組電池の電圧検出装置
US8788226B2 (en) * 2011-03-22 2014-07-22 DHC, Speciality Corp. Battery tester with high precision
WO2012132178A1 (ja) * 2011-03-28 2012-10-04 三洋電機株式会社 バッテリシステム、電動車両、移動体、電力貯蔵装置および電源装置
JP2012208067A (ja) * 2011-03-30 2012-10-25 Keihin Corp 電池電圧検出装置
JP5801605B2 (ja) * 2011-05-16 2015-10-28 ラピスセミコンダクタ株式会社 比較回路、半導体装置、電池監視システム、充電禁止方法、及び充電禁止プログラム
JP5718731B2 (ja) * 2011-05-31 2015-05-13 ルネサスエレクトロニクス株式会社 電圧監視システム及び電圧監視モジュール
US20130027049A1 (en) * 2011-07-28 2013-01-31 Tesla Motors, Inc. Method for Determining Battery Pack Isolation Resistance Via Dual Bus Monitoring
JP5767077B2 (ja) * 2011-10-24 2015-08-19 株式会社ケーヒン 漏電検出装置
JP5932488B2 (ja) * 2012-05-30 2016-06-08 ルネサスエレクトロニクス株式会社 電圧監視モジュール及び電圧監視システム
JP5928509B2 (ja) * 2014-03-12 2016-06-01 トヨタ自動車株式会社 電池監視装置
JP6753715B2 (ja) * 2016-07-20 2020-09-09 株式会社東芝 漏電検出装置および漏電検出方法
FI127776B (en) * 2018-02-08 2019-02-15 Akkurate Oy SYSTEM FOR DETERMINING THE INTERNAL BATTERY LEAKER FLOW INDICATOR
US10901045B2 (en) * 2018-03-16 2021-01-26 Infineon Technologies Ag Battery diagnostics system and method using second path redundant measurement approach
IT201800005828A1 (it) * 2018-05-29 2019-11-29 Procedimento di funzionamento di sistemi di gestione di batterie, dispositivo e veicolo corrispondenti

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002247771A (ja) * 2001-02-16 2002-08-30 Nissan Motor Co Ltd 強電系バッテリの電圧センサ
JP2003061254A (ja) * 2001-08-08 2003-02-28 Sanyo Electric Co Ltd 組電池の電圧検出装置
JP2003114243A (ja) * 2001-10-02 2003-04-18 Denso Corp 組電池電圧検出回路
JP2009089488A (ja) * 2007-09-28 2009-04-23 Hitachi Ltd 車両用直流電源装置
JP2011061927A (ja) * 2009-09-08 2011-03-24 Hitachi Ltd 電池制御装置および電力装置
JP2012147587A (ja) * 2011-01-12 2012-08-02 Lapis Semiconductor Co Ltd 半導体回路、電池監視システム、診断プログラム、及び診断方法
JP2012159407A (ja) * 2011-02-01 2012-08-23 Denso Corp 電池電圧監視装置

Also Published As

Publication number Publication date
EP2693597B1 (en) 2023-10-25
EP2693597A1 (en) 2014-02-05
CN103444046B (zh) 2016-06-08
CN103444046A (zh) 2013-12-11
KR101948344B1 (ko) 2019-02-14
JPWO2012132220A1 (ja) 2014-07-24
US9945910B2 (en) 2018-04-17
US20130335095A1 (en) 2013-12-19
US10895603B2 (en) 2021-01-19
EP2693597A4 (en) 2014-09-10
US20180217206A1 (en) 2018-08-02
KR20140010417A (ko) 2014-01-24
WO2012132220A1 (ja) 2012-10-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5658354B2 (ja) 電圧監視モジュール及びこれを用いた電圧監視システム
JP5932488B2 (ja) 電圧監視モジュール及び電圧監視システム
JP5730161B2 (ja) 電圧監視回路及びそのテスト方法、電圧監視システム
JP5753764B2 (ja) 電池システム監視装置およびこれを備えた蓄電装置
KR101256952B1 (ko) 셀 밸런싱부의 고장 진단 장치 및 방법
JP5798887B2 (ja) 蓄電システム
KR101234059B1 (ko) 셀 밸런싱부의 고장 진단 장치 및 방법
US8655535B2 (en) Electric vehicle and method for controlling same
US8970062B2 (en) Automotive power source apparatus and vehicle equipped with the power source apparatus
JP5839047B2 (ja) 監視システムおよび車両
KR101326508B1 (ko) 고전압 배터리시스템 전류센서의 고장진단방법
JPWO2013057820A1 (ja) 電池システムの監視装置およびこれを備えた蓄電装置
US20170125995A1 (en) Electricity storage system
JP5092812B2 (ja) 組電池の監視装置および故障診断方法
WO2012029522A1 (ja) 電池システム、電動車両、移動体、電力貯蔵装置、電源装置及び電池制御装置
JP6972027B2 (ja) 管理装置、及び蓄電システム
JPWO2017208740A1 (ja) 管理装置および電源システム
KR20160047633A (ko) 절연저항 측정장치 및 이를 포함하는 차량용 고전압 전원 분배 장치
JP6251136B2 (ja) 電池システム監視装置およびこれを備えた蓄電装置
US9395416B2 (en) Method for determining a charge state of a battery
JP2014223004A (ja) 蓄電システム

Legal Events

Date Code Title Description
A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20140603

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20140718

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20141104

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20141127

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5658354

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees