JP6902545B2 - 1つのスイッチを用いる、セルと制御配線電子機器との間の接続性チェック - Google Patents
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Description
再充電可能なエネルギ貯蔵装置などのエネルギセル、たとえばウルトラャパシタ、スーパーキャパシタ、リチウムイオンキャパシタ、バッテリ、燃料電池などは、通常、より高い直流電圧に達するよう、直列に配置される。
1.XはモジュールXの−電極への接続部である。
3.X−は、モジュールXの負電極の、平衡回路への接続部である。
セルモジュール12.1,12.2,12.3,12.4の各々は、監視および制御回路15.1…15.4それぞれと、スイッチSW.1,…SW.4と、インダクタなどのフィルタF.1…F.4と、フィルタ回路FC.1…FC.4とを含む。たとえば、マイクロコントローラとして実施される監視および制御回路(15.1…15.4)は、モジュールに関連付けられるセルのセルモジュール電圧を測定するように適合される。各モジュールは、通常、フィルタ回路(FC.1….FC.4)がアナログ入力P+に接続され、フィルタF.1….F.4が監視および制御回路(15.1…15.4)のアナログ入力P−に接続されている。
個々の再充電可能なエネルギ貯蔵セルまたは複数の再充電可能なエネルギ貯蔵セルへの接続部を含み、これらの接続部は、個々の再充電可能なエネルギ貯蔵セルまたは複数の再充電可能なエネルギ貯蔵セルがモジュールに接続されることを可能にし、各再充電可能なセルモジュールはさらに、
接続チェックに使用するための制御可能なスイッチと、
セルモジュール電圧を測定することに対して適合された監視および制御回路と、
少なくとも1つのフィルタ回路とを含み、
再充電可能なエネルギ貯蔵システムはさらに、
再充電可能なエネルギ貯蔵セルの端子と各モジュール内の監視および制御回路との間の単一の共通接続部を備え、
再充電可能なエネルギ貯蔵システムは、再充電可能なエネルギ貯蔵システムのすべての接続が損なわれていない場合、制御可能なスイッチが開いているときと制御可能なスイッチが閉じているときとで監視および制御回路を介する電圧測定値に変化がないように適合されており、制御可能なスイッチの開閉時に監視および制御回路によって測定された電圧測定値における偏差は不良接続の表示である。
不良接続は、単一の共通接続部における不良接続とセルの端子における不良接続とから選択される。
個々の再充電可能なエネルギ貯蔵セルまたは複数の再充電可能なエネルギ貯蔵セルが再充電可能なエネルギ貯蔵セルモジュールに接続されるための接続部と、
接続チェックに使用するための制御可能なスイッチと、
セルモジュール電圧を測定することに対して適合された監視および制御回路とを含み、
再充電可能なエネルギ貯蔵システムはさらに、
再充電可能なエネルギ貯蔵セルの端子と各モジュール内の監視および制御回路との間の単一の共通接続部を備え、この方法では、各モジュールに関して、
スイッチが1つのモジュールにおいて開かれ、
モジュール内でセル電圧を測定して第1の測定値を与え、
スイッチを閉じ、
セル電圧を測定して第2の測定値を与え、
第1の測定値と第2の測定値との間に電圧差が存在するかどうかを判定する。
単一の共通接続部における不良接続、およびセルの端末における不良接続のいずれかであり得る。
・セルと測定電子機器との間の接続をチェックするだけでなく、セル間の接続もチェックする
・接続テストを、セル電圧=0ボルト、たとえばウルトラキャパシタを伴うモジュールで行うことができ、ウルトラキャパシタまたはバッテリを備えたシステムをチェックすることができる。ウルトラキャパシタは電圧がLレベル、0Vにさえなり得るが、その全電圧範囲内で開いた接続の全範囲において制御できる。本発明のフィルタ回路は、不良接続または誤接続があるときに充電されるので、0ボルトから最大許容セル電圧までの全範囲を検出することができる。
・能動平衡化スイッチを接続チェックに使用できる
・起動時にセル間の接続を監視することにより、セキュリティを強化する。
・電子機器への壊れた接続は、ヒューズ制御でもあり得る(ヒューズが監視および制御装置に配置されている場合)
本発明は、特定の実施形態に関して、および特定の図面を参照して説明されるが、本発明はそれに限定されず、特許請求の範囲によってのみ限定される。記載された図面は概略的なものに過ぎず、限定的ではない。図面において、要素のいくつかのサイズは、説明のために誇張されており、縮尺通りに描かれていない場合がある。寸法および相対的な寸法は、本発明の実施に対する実際の低減に対応していない。
・すべての監視および制御回路はスイッチSWが開いている状態でセル電圧を測定し、
・接続チェックのために、監視および制御回路15は短時間の間スイッチSWを閉じる。スイッチSWは制御可能であるので、スイッチ活性化時間は制御可能である。有利なことに、スイッチ活性化時間はあまり長くない。ウルトラキャパシタのような再充電可能なエネルギ貯蔵セルを含むモニタセルまたは1つ以上のバッテリセルの容量は非常に大きいので、スイッチSWが閉じられている、測定が行われるのに必要な時間の間、開いたスイッチでの電圧測定と閉じたスイッチでの電圧測定との間に有意差は観察されない。スイッチSWを閉じる必要がある短い時間の間、バッテリまたはウルトラキャパシタなどの再充電可能なエネルギ貯蔵セルの充電は無視できる。したがって、制御可能なスイッチSWは、再充電可能なエネルギ貯蔵セルがかなりの量に充電されるような時間の間、すなわち検出可能な電圧変化のために、オンのままにされる必要はない。典型的な値は、最大充電電流が200mAである状態でスイッチが400μ秒間閉じられることであろう。そのような小さな充電エネルギは、再充電可能なエネルギ貯蔵セルのセル電圧に変化をもたらさないであろう。
・すべての接続が損なわれていない場合、実際のセル電圧が測定され、スイッチSWが開いているときおよび接続チェックのためにSWが閉じられているときに監視回路を通じた電圧測定に変化はない。
例1.電子機器への接続が不良である場合。たとえば図4を参照されたい(共通配線3.(2..3)。
・接続チェックのため、すべてのスイッチSWが同時に閉じられる。前述したように、電圧Vはセル電圧よりも高くなければならない。
・すべてのSWが開いているとき:セル9.1セル9.2の電圧は、それらの監視および制御回路15.1,15.2.を介して正しく測定される。セル9.3の測定電圧はLレベルであり、正しくない。セル9.3より上の電圧は、それらの監視および制御回路15.4およびそれ以上を介して正確に測定される。
・すべてのSWが開いているとき:セル9.1の電圧は、監視および制御回路15.1を介して正しく測定される。セル9.2の測定電圧は、監視および制御ユニット15.2によって測定される通りではLレベルであり、正しくない。セル9.2より上の電圧は、それらの監視および制御回路15.3および15.4およびそれ以上を介して正確に測定される。
直列状態の一連の再充電可能なエネルギ貯蔵セルモジュールを備え、各セルモジュールは、
個々の再充電可能なエネルギ貯蔵セルまたは複数の再充電可能なエネルギ貯蔵セルと、
接続チェックに使用するための制御可能なスイッチと、
セルモジュール電圧を測定することに対して適合された監視および制御回路と、
少なくとも1つのフィルタ回路とを含み、
再充電可能なエネルギ貯蔵システムはさらに、
再充電可能なエネルギ貯蔵セルの端子と各モジュール内の監視および制御回路との間の単一の共通接続部を備える。
1つのモジュールにおいてスイッチを開き、
モジュール内でセル電圧を測定して第1の測定値を与え、
スイッチを閉じ、
セル電圧を測定して第2の測定値を与え、
第1の測定値と第2の測定値との間に電圧差が存在するかどうかを判定する。差は、不良接続の表示である。
欠陥セル番号を格納するか、
欠陥セルの報告を生成するか、または
アラームを作動させる。
Claims (22)
- 再充電可能なエネルギ貯蔵システムであって、
直列状態の一連の再充電可能なエネルギ貯蔵セルモジュールを備え、各セルモジュールは、
個々の再充電可能なエネルギ貯蔵セルまたは複数の再充電可能なエネルギ貯蔵セルに接続するための接続部と、
接続チェックに使用するための制御可能なスイッチと、
セルモジュール電圧を測定することに対して適合された監視および制御回路と、
フィルタ回路とを含み、
前記再充電可能なエネルギ貯蔵システムはさらに、
再充電可能なエネルギ貯蔵セルの端子と各モジュール内の前記監視および制御回路との間の単一の共通接続部を備え、
前記再充電可能なエネルギ貯蔵システムは、前記再充電可能なエネルギ貯蔵システムのすべての接続が損なわれていない場合、前記スイッチが開いているときと前記スイッチが閉じているときとで前記監視および制御回路を介する電圧測定値に変化がないように適合されており、前記スイッチの開閉時に前記監視および制御回路によって測定された電圧測定値における偏差は不良接続の表示であり、不良接続の場合には前記スイッチは閉じられ前記フィルタ回路が充電され、
前記セルモジュールのすべての前記スイッチが同時に閉じられ、前記セルモジュールのすべての前記監視および制御回路が、前記スイッチが開いた状態で、セル電圧を測定する、再充電可能なエネルギ貯蔵システム。 - 再充電可能なエネルギ貯蔵システムであって、
直列状態の一連の再充電可能なエネルギ貯蔵セルモジュールを備え、各セルモジュールは、
個々の再充電可能なエネルギ貯蔵セルまたは複数の再充電可能なエネルギ貯蔵セルに接続するための接続部と、
接続チェックに使用するための制御可能なスイッチと、
セルモジュール電圧を測定することに対して適合された監視および制御回路と、
フィルタ回路とを含み、
前記再充電可能なエネルギ貯蔵システムはさらに、
再充電可能なエネルギ貯蔵セルの端子と各モジュール内の前記監視および制御回路との間の単一の共通接続部を備え、
前記再充電可能なエネルギ貯蔵システムは、前記再充電可能なエネルギ貯蔵システムのすべての接続が損なわれていない場合、前記スイッチが開いているときと前記スイッチが閉じているときとで前記監視および制御回路を介する電圧測定値に変化がないように適合されており、前記スイッチの開閉時に前記監視および制御回路によって測定された電圧測定値における偏差は不良接続の表示であり、不良接続の場合には前記スイッチは閉じられ前記フィルタ回路が充電され、
前記不良接続は、前記単一の共通接続部における不良接続とセルの端子における不良接続とから選択される、再充電可能なエネルギ貯蔵システム。 - 再充電可能なエネルギ貯蔵システムであって、
直列状態の一連の再充電可能なエネルギ貯蔵セルモジュールを備え、各セルモジュールは、
個々の再充電可能なエネルギ貯蔵セルまたは複数の再充電可能なエネルギ貯蔵セルに接続するための接続部と、
接続チェックに使用するための制御可能なスイッチと、
セルモジュール電圧を測定することに対して適合された監視および制御回路と、
フィルタ回路とを含み、
前記再充電可能なエネルギ貯蔵システムはさらに、
再充電可能なエネルギ貯蔵セルの端子と各モジュール内の前記監視および制御回路との間の単一の共通接続部を備え、
前記再充電可能なエネルギ貯蔵システムは、前記再充電可能なエネルギ貯蔵システムのすべての接続が損なわれていない場合、前記スイッチが開いているときと前記スイッチが閉じているときとで前記監視および制御回路を介する電圧測定値に変化がないように適合されており、前記スイッチの開閉時に前記監視および制御回路によって測定された電圧測定値における偏差は不良接続の表示であり、不良接続の場合には前記スイッチは閉じられ前記フィルタ回路が充電され、
電源をさらに備え、前記電源は、各モジュールの入力および前記スイッチに接続され、
前記制御可能なスイッチは、前記電源から、前記スイッチが配置されている前記モジュールに関連付けられる前記セルに、電荷を転送するためのものである、再充電可能なエネルギ貯蔵システム。 - 前記電源と各モジュールの前記入力およびそのスイッチとの間にガルバーニ絶縁をさらに備える、請求項3に記載の再充電可能なエネルギ貯蔵システム。
- 前記制御可能なスイッチは、モジュールがいつ均衡を取られることになるかを制御するためのものである、請求項1〜4のいずれか1項に記載の再充電可能なエネルギ貯蔵システム。
- 前記単一の共通接続部は、再充電可能なエネルギ貯蔵セルの端子と、異なるモジュール内の2つの監視および制御回路の2つのアナログ入力との間に接続される、請求項1〜5のいずれか1項に記載の再充電可能なエネルギ貯蔵システム。
- 前記スイッチとモジュールのアナログ入力との間に接続されるフィルタをさらに備える、請求項1〜6のいずれか1項に記載の再充電可能なエネルギ貯蔵システム。
- 前記フィルタは、前記スイッチと、前記スイッチが位置する前記モジュールへのアナログ入力との間に接続されたインダクタである、請求項7に記載の再充電可能なエネルギ貯蔵システム。
- 電圧偏差が不良接続を示す大きさを有するか否かを評価するように構成された、請求項1〜8のいずれか1項に記載の再充電可能なエネルギ貯蔵システム。
- 前記制御可能なスイッチの閉時間が設定される、請求項1〜9のいずれか1項に記載の再充電可能なエネルギ貯蔵システム。
- 再充電可能なエネルギ貯蔵システムにおいて接続性チェックを実行する方法であって、前記再充電可能なエネルギ貯蔵システムは、直列状態の一連の再充電可能なエネルギ貯蔵セルモジュールを備え、各セルモジュールは、
個々の再充電可能なエネルギ貯蔵セルまたは複数の再充電可能なエネルギ貯蔵セルへの接続部と、
接続チェックに使用するためのスイッチと、
セルモジュール電圧を測定することに対して適合された監視および制御回路と、
フィルタ回路とを含み、
前記再充電可能なエネルギ貯蔵システムはさらに、
再充電可能なエネルギ貯蔵セルの端子と各モジュール内の前記監視および制御回路との間の単一の共通接続部を備え、前記方法では、各モジュールに関して、
前記スイッチが1つのモジュールにおいて開かれ、
前記モジュール内でセル電圧を測定して第1の測定値を与え、
前記スイッチを閉じ、前記スイッチが閉じられると、不良接続が検出される場合には、前記フィルタ回路が充電され、
セル電圧を測定して第2の測定値を与え、
前記第1の測定値と前記第2の測定値との間に電圧差が存在するかどうかを判定する、再充電可能なエネルギ貯蔵システムにおいて接続性チェックを実行し、
前記セルモジュールのすべての前記スイッチが同時に閉じられ、前記セルモジュールのすべての前記監視および制御回路が、前記スイッチが開いた状態で、セル電圧を測定する、方法。 - 再充電可能なエネルギ貯蔵システムにおいて接続性チェックを実行する方法であって、前記再充電可能なエネルギ貯蔵システムは、直列状態の一連の再充電可能なエネルギ貯蔵セルモジュールを備え、各セルモジュールは、
個々の再充電可能なエネルギ貯蔵セルまたは複数の再充電可能なエネルギ貯蔵セルへの接続部と、
接続チェックに使用するためのスイッチと、
セルモジュール電圧を測定することに対して適合された監視および制御回路と、
フィルタ回路とを含み、
前記再充電可能なエネルギ貯蔵システムはさらに、
再充電可能なエネルギ貯蔵セルの端子と各モジュール内の前記監視および制御回路との間の単一の共通接続部を備え、前記方法では、各モジュールに関して、
前記スイッチが1つのモジュールにおいて開かれ、
前記モジュール内でセル電圧を測定して第1の測定値を与え、
前記スイッチを閉じ、前記スイッチが閉じられると、不良接続が検出される場合には、前記フィルタ回路が充電され、
セル電圧を測定して第2の測定値を与え、
前記第1の測定値と前記第2の測定値との間に電圧差が存在するかどうかを判定する、再充電可能なエネルギ貯蔵システムにおいて接続性チェックを実行し、
前記不良接続は、前記単一の共通接続部における不良接続とセルの端子における不良接続とから選択される、方法。 - 再充電可能なエネルギ貯蔵システムにおいて接続性チェックを実行する方法であって、前記再充電可能なエネルギ貯蔵システムは、直列状態の一連の再充電可能なエネルギ貯蔵セルモジュールを備え、各セルモジュールは、
個々の再充電可能なエネルギ貯蔵セルまたは複数の再充電可能なエネルギ貯蔵セルへの接続部と、
接続チェックに使用するためのスイッチと、
セルモジュール電圧を測定することに対して適合された監視および制御回路と、
フィルタ回路とを含み、
前記再充電可能なエネルギ貯蔵システムはさらに、
再充電可能なエネルギ貯蔵セルの端子と各モジュール内の前記監視および制御回路との間の単一の共通接続部を備え、前記方法では、各モジュールに関して、
前記スイッチが1つのモジュールにおいて開かれ、
前記モジュール内でセル電圧を測定して第1の測定値を与え、
前記スイッチを閉じ、前記スイッチが閉じられると、不良接続が検出される場合には、前記フィルタ回路が充電され、
セル電圧を測定して第2の測定値を与え、
前記第1の測定値と前記第2の測定値との間に電圧差が存在するかどうかを判定する、再充電可能なエネルギ貯蔵システムにおいて接続性チェックを実行し、
電源を各モジュールの入力およびそのスイッチに接続することをさらに備え、
前記スイッチは、前記電源から、前記スイッチが配置されている前記モジュールに関連付けられる前記セルに、電荷を転送するためのものである、方法。 - 前記電源と各モジュールの前記入力およびそのスイッチとの間にガルバーニ絶縁を設けることをさらに備える、請求項13に記載の方法。
- 差は不良接続を示し、あるアクションが実行される、請求項11〜14のいずれか1項に記載の方法。
- 前記アクションは、欠陥セル番号の報告またはアラームの活性化である、請求項15に記載の方法。
- モジュールがいつ均衡を取られることになるかを制御するために前記スイッチを動作させることをさらに備える、請求項11〜16のいずれか1項に記載の方法。
- 再充電可能なエネルギ貯蔵セルの端子と異なるモジュール内の2つの監視および制御回路の2つのアナログ入力との間に前記単一の共通接続部を接続することをさらに備える、請求項11〜17のいずれか1項に記載の方法。
- 前記スイッチとモジュールのアナログ入力との間にフィルタを接続することをさらに備える、請求項11〜18のいずれか1項に記載の方法。
- 前記スイッチと前記スイッチが位置する前記モジュールへのアナログ入力との間に接続されたインダクタを接続することによって、前記フィルタを設けることをさらに備える、請求項19に記載の方法。
- 処理エンジン上で実行されると、請求項11〜20のいずれか1項に記載の方法を実行する、ソフトウェアコードセグメントを備えるコンピュータプログラム製品。
- 請求項21に記載のコンピュータプログラム製品を格納する不揮発性信号記憶装置。
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