JP2011041422A - Battery pack control unit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、組電池の充放電を制御する組電池制御装置に関する。 The present invention relates to an assembled battery control device that controls charging and discharging of an assembled battery.
従来、組電池、例えば、電気自動車あるいはハイブリッド自動車用の組電池では、組電池の総電圧を検出する回路、各電池の電圧を検出する回路、そして組電池の複数箇所の温度を測定する回路をそれぞれ備えており、それぞれの回路の診断によって、またはそれら検出回路の出力を比較することによって、故障の有無を検知している。 Conventionally, in an assembled battery, for example, an assembled battery for an electric vehicle or a hybrid vehicle, a circuit that detects the total voltage of the assembled battery, a circuit that detects the voltage of each battery, and a circuit that measures the temperature of a plurality of locations of the assembled battery Each is provided, and the presence or absence of a failure is detected by diagnosis of each circuit or by comparing outputs of the detection circuits.
しかしながら、従来の技術では故障の有無については検知しているが、故障の程度や、検知された故障が車両制御に対してどのような影響を及ぼすのまでは考慮されていない。例えば、故障を検知した時点で単純に組電池の使用を禁止してしまうと、ハイブリッド車においては車両走行時の燃費を悪化させてしまう。また、電気自動車の場合には、故障を検知したら車両を即停止させることになり、ユーザーの利便性が著しく損なわれる。また、システム構成によってはハイブリッド車でも同様に、車両を停止しなければならないことがある。 However, although the conventional technology detects whether or not there is a failure, it does not take into account the extent of the failure or how the detected failure affects the vehicle control. For example, if the use of an assembled battery is simply prohibited at the time when a failure is detected, the fuel efficiency during vehicle travel in a hybrid vehicle is deteriorated. In the case of an electric vehicle, if a failure is detected, the vehicle is immediately stopped, and the convenience for the user is significantly impaired. Also, depending on the system configuration, it may be necessary to stop the vehicle in a hybrid vehicle as well.
請求項1の発明に係る組電池制御装置は、複数のセルから成る組電池の、電池状態を表す物理量を検出する検出手段と、検出手段の異常状態を診断する診断手段と、検出手段で検出された物理量に基づいて、組電池の充電状態を推定する推定手段と、診断手段により異常と診断されたときに、組電池が使用可能な充電状態の範囲を表す許容充放電範囲を異常状態に応じて設定する設定手段と、推定手段で推定された充電状態が許容充放電範囲に収まるように、組電池の充放電を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする。
An assembled battery control device according to the invention of
本発明によれば、電池状態を検出する検出手段の異常状態に応じて、組電池の充放電制御を行うことができる。 According to the present invention, charge / discharge control of an assembled battery can be performed according to an abnormal state of a detection unit that detects a battery state.
以下、図を参照して本発明を実施するための形態について説明する。図1は、本実施形態の組電池制御装置を説明するブロック図である。組電池制御装置は、複数のセルから成る組電池1を制御するバッテリコントローラ80、負荷システム90、電流遮断装置70、電流センサ30および温度センサとしてのサーミスタ100を備えている。図1に示す例はハイブリッド自動車用の組電池制御装置を示したものであり、負荷システム90はインバータ92やモータ93などで構成される。もちろん、本発明に係る組電池制御装置は、ハイブリッド自動車用に限らず電気自動車等の電気車にも適用が可能である。
Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram illustrating the assembled battery control device of the present embodiment. The assembled battery control device includes a
バッテリコントローラ80は主に組電池1の監視装置として機能するものであり、セル電圧検出回路81、総電圧検出回路82、マイコン6、温度検出回路83および電流検出回路86を備えている。温度検出回路83には、組電池1に設けられたサーミスタ100からの検出信号が入力される。84,85は総電圧検出端子である。
The
図2(a)は温度検出回路83とサーミスタ100を示す図である。Rtはサーミスタ100の抵抗値を表している。サーミスタ100は、温度測定対象であるセルと接触しそのセルと同一温度となる位置及び固定方法で設置され、ハーネスによって温度検出回路83が設けられた回路基板まで配線される。温度検出回路83はバッテリコントローラ80の回路基板側に設けられた温度測定用インターフェース回路であり、サーミスタ100の一端をプルアップする直列抵抗Rsと、抵抗Rsを短絡させるスイッチSW1と、RCフィルタを構成する抵抗RlpfおよびコンデンサClpfとを備えている。
FIG. 2A is a diagram showing the
通常、スイッチSW1はオフ状態となっており、抵抗Rsとサーミスタ100の直列接続に電圧Vccが印加されている。電圧Vccは抵抗Rsとサーミスタ100の抵抗Rthとによって分圧される。サーミスタ100の電圧値Vtは、RCフィルタを介してマイコン6のアナログ入力に入力され、温度に変換される。抵抗RlpfおよびコンデンサClpfで構成されるRCフィルタは、アナログ入力に入力される電圧値Vtの高周波ノイズを抑制する。また、スイッチSW1はマイコン6のポート出力からの信号によりオンオフ制御される。なお、サーミスタ及び温度測定用インターフェース回路を複数設ける場合もある。
Normally, the switch SW1 is in an off state, and the voltage Vcc is applied to the series connection of the resistor Rs and the
電流センサ30は組電池1の出入電流(充電電流、放電電流)を検出するものであり、例えば、ホール素子を用いた電流センサが使用される。電流センサ30からの検出信号は電流検出回路86に入力される。
The
本実施形態では、バッテリコントローラ80は、インバータ92のコントローラであるマイコン91との間でCAN(Control Area Network)20を介して通信を行う。バッテリコントローラ80は、検出回路81〜83で検出した情報を、CAN20を介して上位コントローラとして位置づけられるマイコン91に送信する。マイコン91は、バッテリコントローラ80からの情報(総電圧、充放電電流値、組電池温度)に基づいて組電池1の充電状態(SOC:State of charge)を推定するとともに、許容充放電範囲を決定する。また、インバータ92を制御して組電池1の充放電を制御する。
In the present embodiment, the
セル電圧検出回路81では、組電池1を構成する各セルの電圧を測定する。測定されたセル電圧情報は、マイコン6からの要求によりマイコン6へ送られ、さらに上位のマイコン91へ送信される。また、セル電圧検出回路81には、後述するように、各セルの充電量を放電により調整する容量調整回路が設けられている。本実施の形態では、容量調整実施の有無を上位のマイコン91が判断する構成となっているので、マイコン6は、マイコン91の指示により容量調整回路による各セルの容量調整を行わせる。
The cell
図3は、セル電圧検出回路81の一例を示す図である。組電池1を構成する複数のセルはいくつかのセルグループに分けられており、各セルグループに対応して集積回路ICが設けられている。図3では組電池1に含まれるセルグループの内、上位の2つのセルグループが表示されている。一つは、図示上側の4つのセルBC1〜BC4から成るセルグループであり、これらのセルはIC1によって管理される。下側の6つのセルBC1〜BC6から成るセルグループはIC2によって管理されている。
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of the cell
IC1、IC2のCV1〜CV6端子はセルのセル電圧を計測するための端子であり、各ICは6セルまで計測することができる。6セルを監視するIC2の場合、CV1〜CV6端子の電圧計測ラインには、端子保護及び容量調整の放電電流制限のための抵抗RCVがそれぞれ設けられている。各電圧計測ラインはセンシング線LSを介して各セルBC1の正極または負極に接続されている。例えば、セルBC1のセル電圧を計測する場合には、CV1−CV2端子間の電圧を計測する。また、セルBC6のセル電圧を計測する場合には、CV6−GNDS端子間の電圧を計測する。電圧計測ライン間には、コンデンサCv,Cinがノイズ対策として設けられている。 The CV1 to CV6 terminals of IC1 and IC2 are terminals for measuring the cell voltage of the cell, and each IC can measure up to 6 cells. In the case of IC2 for monitoring 6 cells, the voltage measurement lines of the CV1 to CV6 terminals are respectively provided with resistors RCV for terminal protection and capacity adjustment discharge current limitation. Each voltage measurement line is connected to the positive electrode or the negative electrode of each cell BC1 via a sensing line LS. For example, when measuring the cell voltage of the cell BC1, the voltage between the CV1 and CV2 terminals is measured. Further, when measuring the cell voltage of the cell BC6, the voltage between the CV6 and GNDS terminals is measured. Capacitors Cv and Cin are provided between the voltage measurement lines as noise countermeasures.
組電池1の性能を最大限に活用するためには、全セルのセル電圧を均等化する必要がある。例えば、セル電圧のばらつきが大きい場合、回生充電時に最も高いセルが上限電圧に達した時点で回生動作を停止する必要がある。この場合、その他のセルのセル電圧は上限に達していないにもかかわらず、回生動作を停止して、ブレーキとしてエネルギーを消費することになる。このようなことを防止するために、各ICは、マイコン6からのコマンドでセルの容量調整のための放電を行う。
In order to make the best use of the performance of the assembled
IC1、IC2において、BS1〜BS6がセル容量調整用のバランシングスイッチである。例えば、IC1のセルBC1の放電を行う場合には、バランシングスイッチBS3をオンする。そうすると、セルBC1の正極→抵抗RCV→CV1端子→バランシングスイッチBS3→BR3端子→抵抗RB→セルBC1の負極の経路でバランシング電流が流れる。RBまたはRBBはバランシング用の抵抗である。 In IC1 and IC2, BS1 to BS6 are balancing switches for cell capacity adjustment. For example, when discharging the cell BC1 of the IC1, the balancing switch BS3 is turned on. Then, the balancing current flows through the path of the positive electrode of the cell BC1, the resistor RCV, the CV1 terminal, the balancing switch BS3, the BR3 terminal, the resistor RB, and the negative electrode of the cell BC1. RB or RBB is a resistance for balancing.
602,604はセル電圧検出回路81とマイコン6との通信を行う通信系であり、フォトカプラPHにより電気的に絶縁されている。IC1,IC2は、マイコン6から送信されたコマンド信号に応じて、セル電圧等の測定データをマイコン6へ送信したり、バランシング動作を行ったりする。
図4はIC内部ブロックの一部を示す図であり、6つのセルBC1〜BC6が接続されるIC2を例に示した。IC2には、マルチプレクサ120,アナログデジタル変換器122A,IC制御回路123,差動増幅器262、放電制御回路132、定電圧回路134等が設けられている。
FIG. 4 is a diagram showing a part of an IC internal block, and shows an example of IC2 to which six cells BC1 to BC6 are connected. The
セルBC1〜BC6の端子電圧は、CV1端子〜CV6端子およびGNDS端子を介してマルチプレクサ120に入力される。マルチプレクサ120はCV1端子〜CV6端子およびGNDS端子のいずれかを選択して、端子間電圧を差動増幅器262に入力する。差動増幅器262の出力は、アナログデジタル変換器122Aによりデジタル値に変換される。デジタル値に変換された端子間電圧はIC制御回路123に送られ、内部のデータ保持回路(不図示)に保持される。
The terminal voltages of the cells BC1 to BC6 are input to the
CV1〜CV6,GNDS端子に入力される各セルBC1〜BC6の端子電圧は、IC2のグランド電位に対して直列接続されたセルの端子電圧に基づく電位でバイアスされている。上記差動増幅器262により上記バイアス電位の影響が除去され、各セルBC1〜BC6の端子電圧に基づくアナログ値がアナログデジタル変換器122Aに入力される。
The terminal voltages of the cells BC1 to BC6 input to the CV1 to CV6 and GNDS terminals are biased with a potential based on the terminal voltage of the cells connected in series to the ground potential of the IC2. The influence of the bias potential is removed by the differential amplifier 262, and an analog value based on the terminal voltages of the cells BC1 to BC6 is input to the analog-to-
SB1〜SB6はバランシングスイッチであり、図3に示す例では、バランシングスイッチBS1,BS3,BS5にはPMOSスイッチが用いられ、バランシングスイッチBS2,BS4,BS6にはNMOSスイッチが用いられている。これらのバランシングスイッチSB1〜SB6の開閉は、放電制御回路132によって制御される。上位コントローラであるマイコン6からの指令に基づいて、IC制御回路123から放電制御回路132に、放電させるべきセルに対応したバランシングスイッチを導通させるための指令信号が送られる。IC制御回路123は、マイコン6から各セルBC1〜BC6に対応した放電時間の指令を通信により受け、放電動作を実行する。
SB1 to SB6 are balancing switches. In the example shown in FIG. 3, PMOS switches are used for the balancing switches BS1, BS3, BS5, and NMOS switches are used for the balancing switches BS2, BS4, BS6. Opening and closing of these balancing switches SB1 to SB6 is controlled by a
図5はバッテリコントローラ80の総電圧検出回路82を説明する図である。図1に示した総電圧検出回路82は、分圧抵抗10、バッファ回路3および4、定電圧回路2および差動増幅回路5で構成される。なお、本実施の形態では、マイコン6はADコンバータを内蔵するタイプが使用されているが、総電圧検出回路82の検出信号を、ADコンバータを介してマイコンに入力するような構成であっても良い。
FIG. 5 is a diagram for explaining the total
組電池1に並列に接続される分圧抵抗10は、直列に接続された抵抗11、12、13および14によって構成される。本実施形態の形態では、高抵抗値の抵抗11,14はRHに設定され、電圧測定(および分圧)用の抵抗である抵抗12,13はRLに設定されている。従って、組電池1とバッテリコントローラ80との間は、凡そRH/2の絶縁抵抗で絶縁されていることになる。また、抵抗11および抵抗12により計測される電圧の分圧比はRL/(RH+RL)となる。
The
定電圧回路2は、出力が低インピーダンスなものを用い、抵抗12と抵抗13の中間点に接続される。本実施の形態では、単電源で動作し、V_biasを入力とするバッファ回路で構成している。抵抗11と抵抗12との接続点は、バッファ回路3を介して差動増幅回路5の正相入力側に、すなわちバッファ回路3および抵抗51を介して差動増幅器50の正相入力端子に接続されている。一方、抵抗13と抵抗14との接続点は、バッファ回路4を介して差動増幅回路5の逆相入力側に、すなわちバッファ回路4および抵抗53を介して差動増幅器50の逆相入力端子に接続されている。なお、抵抗51,53の値はRaに、抵抗52,54の値はRbにそれぞれ設定されている。
The
差動増幅回路5の出力側は、基準電圧源(例えばツェナーダイオード)8を基準電圧とするマイコン6のA/D入力端子61に接続されており、マイコン6で組電池1の総電圧が測定される。なお、バッファ回路3、4および差動増幅回路5で使用される演算増幅器も、定電圧回路2で使用されている演算増幅器と同様に単電源で動作するものであり、本実施の形態ではこれら4個の演算増幅器が1個のパッケージに内蔵されたものが用いられている。
The output side of the
マイコン6のA/D入力端子62には定電圧回路2の出力電圧が入力され、A/D入力端子63にはバッファ回路3の出力電圧が入力され、A/D入力端子64にはバッファ回路4の出力電圧が入力され、各電圧がマイコン6によってそれぞれ検出される。一例として、マイコン6の各A/D入力端子のフルスケールは基準電圧源8の電圧VRであり、Nビットの分解能を持つ。よって、A/D入力端子61で検出した電圧のデジタル値D61から、次式(1)によって組電池1の総電圧Eoが計算できる。
Eo=(D61/2N)×VR×(Ra/Rb)×RL/(RH+RL) …(1)
The output voltage of the
Eo = (D61 / 2 N ) × VR × (Ra / Rb) × RL / (RH + RL) (1)
なお、精度向上のため、上記演算の前に、デジタル値をゲイン補正値Dgとオフセット補正値Doにて補正するようにしても良い。その場合に得られる補正デジタル値D610は、次式(1.1)で表される。
D610=D61×Dg+Do …(1.1)
In order to improve accuracy, the digital value may be corrected with the gain correction value Dg and the offset correction value Do before the above calculation. The corrected digital value D610 obtained in that case is expressed by the following equation (1.1).
D610 = D61 × Dg + Do (1.1)
また、A/D入力端子63,64で検出した各電圧のデジタル値D63,D64を用いて、次式(2)により組電池1の総電圧(Eo’と記す)を計算することもできる。総電圧Eoは差分増幅回路5の出力電圧V1に基づく総電圧測定値であり、一方、総電圧Eo’は差分増幅回路5を通さずに検出された電圧V3,V4に基づく総電圧測定値である。総電圧Eoと総電圧Eo’とは構成により精度が異なるので、区別して考える。
Eo’=(D63−D64)/2N×VR×RL/(RH+RL) …(2)
Further, the total voltage (denoted as Eo ′) of the assembled
Eo ′ = (D63−D64) / 2 N × VR × RL / (RH + RL) (2)
なお、各A/D入力端子62、63,64で検出した各デジタル値D62,D63,D64に基づき、電圧V2,V3,V4は次式(3)、(4)、(5)によりそれぞれ計算できる。
V2=(D62/2N)×VR …(3)
V3=(D63/2N)×VR …(4)
V4=(D64/2N)×VR …(5)
The voltages V2, V3, and V4 are calculated by the following equations (3), (4), and (5) based on the digital values D62, D63, and D64 detected at the A /
V2 = (D62 / 2N ) × VR (3)
V3 = (D63 / 2 N ) × VR (4)
V4 = (D64 / 2 N ) × VR (5)
(動作説明)
次に、各マイコン6および91の動作について説明する。図6および図7はマイコン6の動作を説明するフローチャートである。マイコン6は、総電圧検出回路82の四箇所の電圧値V1〜V4を所定周期(例えば、500ms周期)で測定し、通信手段であるCAN20を介して負荷システム90内のマイコン91へ送信する。また、それとは別に、温度センサ100で電池温度を検出するとともに、その検出結果に基づいて温度センサ100の状態を診断する。温度検出値および温度センサ100の診断結果は、CAN20を介してマイコン91へ送信される。
(Description of operation)
Next, operations of the
図6に示すフローチャートは、電圧測定(セル電圧および総電圧)動作および容量調整動作を示したものである。車両のキーオン動作によりマイコン6が起動し、図6に示す一連の処理がスタートする。ステップS100では、初期化処理が行われる。初期化処理としては、例えば、マイコンの各種ポートの設定や外部記憶装置などの診断などがある。ステップS110では、図5に示す5箇所のA/D入力端子61〜65における測定を行い、各電圧値を計算する。ステップS120では、算出された電圧値V1〜V4を、CANを介して上位のマイコン91へ伝達する。
The flowchart shown in FIG. 6 shows voltage measurement (cell voltage and total voltage) operation and capacity adjustment operation. The
ステップS130では、セル電圧検出回路81で検出された各セル電圧をセル電圧検出回路81から収集し、CAN通信により上位コントローラであるマイコン91へ送信する。ステップS140では、上位のマイコン91から容量調整の要求があったか否かを判定する。ステップS140において要求があったと判定されると、ステップS150に進んで該当セルの容量調整を容量調整回路により行う。一方、ステップS140でNOと判定された場合には、ステップS150をスキップしてステップS160へ進む。
In step S130, each cell voltage detected by the cell
ステップS160では、車両停止のキーオフ信号を受信したか否かを判定する。ステップS160においてNOと判定されると、ステップS110へ戻る。すなわち、キーオフ信号を受信するまでは、ステップS110からステップS150までの処理が繰り返し実行される。一方、キーオフ信号が受信されると、ステップS160からステップS170へ進みシャットダウン処理を行う。なお、このシャットダウン処理においても、ステップS100の場合と同様の診断処理(マイコンや外部記憶装置などの診断)を行うようにしても良い。 In step S160, it is determined whether a vehicle stop key-off signal has been received. If NO is determined in step S160, the process returns to step S110. That is, the processing from step S110 to step S150 is repeatedly executed until the key-off signal is received. On the other hand, when the key-off signal is received, the process proceeds from step S160 to step S170 to perform a shutdown process. In this shutdown process, the same diagnosis process (diagnosis of a microcomputer, an external storage device, etc.) as in step S100 may be performed.
上述したように、マイコン6は図6に示す動作と並行して、図7に示す温度測定および温度測定系の診断動作を行う。なお、温度測定動作および診断動作は、総電圧測定動作と同一周期で行われる必要はない。
As described above, the
図7は、温度測定および温度測定系の診断に関する動作を説明するフローチャートである。温度測定系の診断は、温度測定が所定の回数(本実施の形態では10回)行われる毎に実行される。ステップS200では、温度測定のカウント数NをN=0に設定する。ステップS202では、図2に示すサーミスタ100の電圧値Vtを測定し、測定された電圧値Vtを温度(T0)に変換する。その温度T0の情報はCANを介してマイコン91へ送信される。
FIG. 7 is a flowchart for explaining operations related to temperature measurement and diagnosis of the temperature measurement system. The diagnosis of the temperature measurement system is executed every time the temperature measurement is performed a predetermined number of times (10 times in the present embodiment). In step S200, the temperature measurement count N is set to N = 0. In step S202, the voltage value Vt of the
ステップS204では、温度測定の回数を表すNがN=10となったか否かを判定する。ステップS204においてN=10と判定されるとステップS206へ進み、ステップS206からステップS220までの診断動作に関する処理を行う。一方、温度測定回数Nが10に達しておらずステップS204でNOと判定された場合には、ステップS222へ進む。 In step S204, it is determined whether N representing the number of temperature measurements is N = 10. If it is determined in step S204 that N = 10, the process proceeds to step S206, and processing relating to the diagnostic operation from step S206 to step S220 is performed. On the other hand, if the temperature measurement count N does not reach 10 and it is determined NO in step S204, the process proceeds to step S222.
ステップS204からステップS222へ進んだ場合には、ステップS226において回数Nの値を1だけ増加させる。続くステップS224では、キーオフ信号を上位コントローラから受信したか否かを判定する。ステップS224においてキーオフ信号を受信したと判定されると、一連の処理を終了し、キーオフ信号が受信されていないと判定されるとステップS202へ進み、再び温度測定を行う。 When the process proceeds from step S204 to step S222, the value of the number of times N is increased by 1 in step S226. In a succeeding step S224, it is determined whether or not a key-off signal is received from the host controller. If it is determined in step S224 that the key-off signal has been received, the series of processes is terminated. If it is determined that the key-off signal has not been received, the process proceeds to step S202, and temperature measurement is performed again.
一方、温度測定の回数Nが10となってステップS204からステップS206に進んだ場合には、ステップS206において、サーミスタ100の電圧値Vtを測定し温度に変換する。このときの温度をT1とする。次に、ステップS208においてスイッチSW1を所定時間twだけオン状態とする。スイッチSW1をオン状態とすると、抵抗Rsを介さずに電圧Vccがサーミスタ100に印加される。その結果、抵抗値Rtのサーミスタ100に流れる電流が大きくなって発熱量が増加し、サーミスタ100の温度が上昇する。
On the other hand, if the number N of temperature measurements is 10 and the process proceeds from step S204 to step S206, the voltage value Vt of the
ステップS210では、再度電圧値Vtを測定し温度に変換する。このときの温度をT2とする。温度上昇ΔT=T2−T1は、サーミスタ100の放熱状態によって異なる。図2(a)に示すようにサーミスタ100が正常な取り付け状態にある場合には、サーミスタ100は、静止空気と比べると熱伝導性に優れ、かつ熱容量が大きいセルに密着するように設けられている。すなわち、セルとの間の熱抵抗Rthが小さく、温度上昇ΔTも比較的小さい。一方、組み付け不良や振動の影響等によりサーミスタ100の取り付け位置がずれて、図2(b)に示すようにセルから離れた状態になると、セルとの間の熱抵抗Rth’が大きくなって温度上昇ΔTが増加する。
In step S210, the voltage value Vt is measured again and converted to temperature. The temperature at this time is T2. The temperature rise ΔT = T2−T1 varies depending on the heat dissipation state of the
ステップS212では、温度上昇ΔTが、取り付け状態の異常判定閾値Tthよりも大きいか否かを判定する。ステップS212でΔT>Tthと判定されると、すなわち、取り付け状態が異常であると判定されるとステップS214に進み、故障モードフラグF3を、温度精度悪化を表す1に設定する。一方、ステップS212でΔT>Tthでないと判定されると、すなわち、取り付け状態は正常であると判定されると、ステップS216に進み、故障モードフラグF3を、正常を表す0に設定する。これらの故障モードフラグF3は、上位コントローラであるマイコン91に送信され、マイコン91における診断処理に利用される。 In step S212, it is determined whether or not the temperature increase ΔT is larger than the attachment abnormality determination threshold Tth. If it is determined in step S212 that ΔT> Tth, that is, if it is determined that the attachment state is abnormal, the process proceeds to step S214, and the failure mode flag F3 is set to 1 representing deterioration in temperature accuracy. On the other hand, if it is determined in step S212 that ΔT> Tth is not satisfied, that is, if it is determined that the attachment state is normal, the process proceeds to step S216, and the failure mode flag F3 is set to 0 indicating normal. These failure mode flags F3 are transmitted to the microcomputer 91, which is a host controller, and used for diagnosis processing in the microcomputer 91.
ステップS214またステップS216における故障モードフラグF3の設定が終了すると、ステップS218に進んで、温度測定回数を表すNを初期値(N=0)に戻し、ステップS220において所定時間twだけ待つ。このステップS220の処理は、ステップS208の処理による温度上昇ΔTを解消して、温度センサ100が元の温度に戻るのを待つための処理である。
When the setting of the failure mode flag F3 in step S214 or step S216 is completed, the process proceeds to step S218, where N indicating the number of temperature measurements is returned to the initial value (N = 0), and in step S220, the process waits for a predetermined time tw. The process of step S220 is a process for eliminating the temperature increase ΔT caused by the process of step S208 and waiting for the
ステップS222では、温度測定の回数Nを1だけ増加させる。ステップS224では、前述したように、キーオフ信号を上位コントローラから受信したか否かを判定し、キーオフ信号が受信された場合には一連の処理を終了し、キーオフ信号が受信されない場合にはステップS202へ戻り、再び温度測定を行う。このようにして、組電池1の温度測定と、温度測定系の診断、具体的にはサーミスタ100の取り付け状態に関する診断を行う。
In step S222, the temperature measurement count N is increased by one. In step S224, as described above, it is determined whether or not the key-off signal is received from the host controller. When the key-off signal is received, the series of processes is terminated, and when the key-off signal is not received, step S202 is performed. Return to, and measure the temperature again. In this manner, the temperature measurement of the assembled
なお、上述した例では、温度測定が10回行われる度に診断を1回行うようにしているが、例えば、キーオフ時(つまり1キーサイクルで1回)に診断を実施して、その診断結果を不揮発メモリに保存し、次のキーオン時にその診断結果を読み取って制御に反映させるようにしても良い。また、サーミスタ100の代わりに温度センサ自身が発熱体として機能しないセンサを使用した場合であっても、発熱体を別に設けることで、サーミスタ100の場合と同様に取り付け状態を診断することが可能である。
In the above example, the diagnosis is performed once every time the temperature measurement is performed ten times. For example, the diagnosis is performed at the time of key-off (that is, once in one key cycle), and the diagnosis result is obtained. May be stored in a non-volatile memory, and the diagnosis result may be read and reflected in the control at the next key-on. In addition, even when a temperature sensor that does not function as a heating element is used instead of the
続いて、マイコン91にて行われる診断動作および制御動作について、図8〜10のフローチャートを用いて説明する。マイコン91では、マイコン6からのデータに基づいて総電圧測定系(総電圧検出回路82)の診断を行うとともに、総電圧測定系の診断結果および温度測定系の診断結果に基づいて、負荷システム90および電流遮断装置70の制御を行う。
Next, diagnostic operations and control operations performed by the microcomputer 91 will be described using the flowcharts of FIGS. The microcomputer 91 diagnoses the total voltage measurement system (total voltage detection circuit 82) based on the data from the
図8は、マイコン91の動作のメインフローを示すフローチャートである。車両のキーオンによりマイコン91が起動し、ステップS300において初期化処理を行う。ステップS300では、例えば、マイコンの各種ポートの設定を行うとともに、マイコンや外部記憶装置などの診断を行うようにしても良い。ステップS302では、電圧値V1〜V4、温度T0および故障モードフラグF3を、マイコン6から受信する。ステップS304では、セル電圧検出回路81で検出された各セルの電圧を、マイコン6から受信する。ステップS305では、受信した情報に基づいて、総電圧測定系の診断を行う。
FIG. 8 is a flowchart showing a main flow of the operation of the microcomputer 91. The microcomputer 91 is activated by key-on of the vehicle, and an initialization process is performed in step S300. In step S300, for example, various ports of the microcomputer may be set, and diagnosis of the microcomputer and the external storage device may be performed. In step S302, voltage values V1 to V4, temperature T0, and failure mode flag F3 are received from the
(ステップS305の処理の詳細説明)
図10は、ステップS305における処理の詳細を示すフローチャートである。まず、ステップS400において、電圧値V2の値が正常範囲か否かを判定する。本実施の形態では、定電圧回路2の電圧値をV_biasに設定しているので、例えばV_bias±10%の範囲を電圧値V2の正常範囲とする。ステップS400において正常と判定されるとステップS410へ進み、電圧値V2が正常範囲を外れている場合にはステップS402へ進む。
(Detailed description of processing in step S305)
FIG. 10 is a flowchart showing details of the processing in step S305. First, in step S400, it is determined whether or not the voltage value V2 is in the normal range. In this embodiment, since the voltage value of the
ステップS402へ進んだ場合には、定電圧回路2の故障であると診断する。また、電圧値V2が正常範囲を外れている場合には、算出された総電圧測定値EoおよびEo’に関しても信頼性が無いので、ステップS404へ進んで、故障モードフラグF1として精度ゼロを表す数値2を保存する。
When the process proceeds to step S402, it is diagnosed that the
一方、ステップS400において電圧値V2が正常範囲にあると判定された場合には、ステップS410に進んで、電圧値V3が電圧値V2に対して正常範囲内か否かを判定する。ここでは、電圧値V3と電圧値V2との差がVL以上かつVH以下の範囲にある場合、すなわちVL≦V3−V2≦VHを正常範囲と定義する。ステップS410で正常範囲と判定されるとステップS420に進み、正常範囲でないと判定されるとステップS422へ進む。 On the other hand, when it is determined in step S400 that the voltage value V2 is in the normal range, the process proceeds to step S410, and it is determined whether or not the voltage value V3 is in the normal range with respect to the voltage value V2. Here, when the difference between the voltage value V3 and the voltage value V2 is in the range of VL or more and VH or less, that is, VL ≦ V3−V2 ≦ VH is defined as the normal range. If it is determined in step S410 that it is in the normal range, the process proceeds to step S420, and if it is determined that it is not in the normal range, the process proceeds to step S422.
ステップS420では、電圧値V4が電圧値V2に対して正常範囲内か否かを判定する。この場合も、電圧値V2と電圧値V4との差がVL≦V3−V2≦VHを満足していれば、正常範囲と判定する。ステップS420で正常範囲と判定されるとステップS430に進み、正常範囲でないと判定されるとステップS422へ進む。 In step S420, it is determined whether or not the voltage value V4 is within a normal range with respect to the voltage value V2. Also in this case, if the difference between the voltage value V2 and the voltage value V4 satisfies VL ≦ V3−V2 ≦ VH, the normal range is determined. If it is determined in step S420 that the range is normal, the process proceeds to step S430. If it is determined that the range is not normal, the process proceeds to step S422.
ステップS410またはステップS420で正常範囲でないと判定されてステップS422に進んだ場合には、バッテリコントローラ80に設けられている分圧抵抗11〜14、分圧回路3,4の故障と判断する。故障としては、(a) 分圧抵抗12または分圧抵抗13の開放または短絡故障、(b) 分圧抵抗11または分圧抵抗14の開放故障、(c) バッファ回路3またはバッファ回路4の故障、のいずれかが考えられる。いずれにしても、このような故障が発生した場合には、算出された総電圧測定値EoおよびEo’に関して信頼性が無いので、ステップS406へ進んで、故障モードフラグF1として精度ゼロを表す数値2を保存する。
If it is determined in step S410 or step S420 that the range is not within the normal range and the process proceeds to step S422, it is determined that the voltage dividing resistors 11 to 14 and the voltage dividing circuits 3 and 4 provided in the
ステップS420で正常範囲と判定されてステップS430に進んだ場合には、ステップS430において、2つの総電圧測定値Eo,Eo’に整合性があるか否かを判定する。ここでは、総電圧測定値Eoと総電圧測定値Eo’の差の絶対値がVx以上であれば整合性が無く、異常であると判定し、Vx未満の場合には整合性が有り、正常であると判定する。Vxの値は、必要な測定精度に基づき設計し、例えば組電池のSOC=50%での総電圧の1割程度(SOC=50%で、350Vであれば、Vx=35V)とする。 If it is determined in step S420 that the range is normal and the process proceeds to step S430, it is determined in step S430 whether the two total voltage measurement values Eo and Eo 'are consistent. Here, if the absolute value of the difference between the total voltage measurement value Eo and the total voltage measurement value Eo ′ is greater than or equal to Vx, it is determined that there is no consistency and is abnormal, and if it is less than Vx, there is consistency and normal. It is determined that The value of Vx is designed based on the required measurement accuracy, and is, for example, about 10% of the total voltage of the assembled battery with SOC = 50% (SOC = 50%, 350x with Vx = 35V).
ステップS430で整合性無しと判定された場合には、ステップS432に進んで差動増幅回路5の故障と判断する。この場合、差動増幅回路5の出力(V1)に基づいて算出される総電圧測定値Eoの精度は信頼できないが、差動増幅回路5に入る前の電圧値V3,V4に基づいて算出された総電圧測定値Eo’の値は信頼できると判断される。ただし、構成によっては総電圧測定値Eo’の精度が劣る場合があるので、ステップS436において、故障モードフラグF1に精度悪化を表す数値1を保存する。一方、総電圧測定値Eoと総電圧測定値Eo’の差の絶対値がVx未満の場合には、ステップS430において整合性有りと判定され、ステップS434へ進む。ステップS434では、故障モードフラグF1に正常を表す数値ゼロを保存する。
If it is determined in step S430 that there is no consistency, the process proceeds to step S432, and it is determined that the
このようにして総電圧測定系の診断(図10に示す一連の処理)が終了したならば、図8のステップS308へ進む。ステップS308以降の処理においては、以上の診断結果を4種類に分類し、それぞれに応じた制御を行う。本実施の形態では、(1)フラグF1、F3のいずれもがゼロの場合(F1=F3=0)、(2)フラグF1がゼロでフラグF3が1の場合(F1=0,F3=1)、(3)フラグF1が1の場合、(4)フラグF1が2の場合の4種類に分類する。 When the diagnosis of the total voltage measurement system (a series of processes shown in FIG. 10) is thus completed, the process proceeds to step S308 in FIG. In the processing after step S308, the above diagnosis results are classified into four types, and control corresponding to each is performed. In this embodiment, (1) when both the flags F1 and F3 are zero (F1 = F3 = 0), (2) when the flag F1 is zero and the flag F3 is 1 (F1 = 0, F3 = 1) ), (3) When the flag F1 is 1, (4) it is classified into four types when the flag F1 is 2.
まず、ステップS308では、故障モードフラグF1,F3についてF1=F3=0であるか否かを判定する。ステップS308でYES(F1=F3=0)と判定されるとステップS320へ進み、NOと判定されるとステップS310へ進む。 First, in step S308, it is determined whether or not F1 = F3 = 0 for the failure mode flags F1 and F3. If it is determined as YES (F1 = F3 = 0) in step S308, the process proceeds to step S320, and if it is determined NO, the process proceeds to step S310.
ステップS330では、F1=F3=0であって総電圧測定系および温度測定系は正常に動作しているので、電池使用可能か否かを表す故障モードフラグF2を、電池使用可能を表す1に設定する。この場合、総電圧測定系および温度測定系は正常に動作しており、総電圧測定値Eoも電池温度測定値T0も信頼できるので、それらに基づいて算出される組電池1のSOCの誤差も小さいと判断される。よって、ステップS322では、許容充放電範囲を通常の許容範囲A0に設定する。ステップS324では、総電圧測定値Eo、電池温度測定値T0および電流センサ30で検出された電流値に基づいてSOCを推定する。
In step S330, since F1 = F3 = 0 and the total voltage measurement system and the temperature measurement system are operating normally, the failure mode flag F2 indicating whether or not the battery can be used is set to 1 indicating that the battery can be used. Set. In this case, the total voltage measurement system and the temperature measurement system are operating normally, and the total voltage measurement value Eo and the battery temperature measurement value T0 are reliable. Judged to be small. Therefore, in step S322, the allowable charge / discharge range is set to the normal allowable range A0. In step S324, the SOC is estimated based on the total voltage measurement value Eo, the battery temperature measurement value T0, and the current value detected by the
一方、ステップS308においてNOと判定された場合には、ステップS310に進んで故障モードフラグF1がF1=2となっているか否かを判定する。F1=2の状態とは、上述したように定電圧回路2が故障して電圧測定値の精度が落ちている状態(精度ゼロの状態)と判断された場合である。よって、ステップS310でYES(F1=2)と判定された場合には、ステップS330に進んで、故障モードフラグF2を、電池使用不能を表すゼロに設定する。この場合、電池使用不能の情報がマイコン91から上位のコントローラ(車両コントローラ)に送信される。車両コントローラは、例えば、組電池1の使用を停止して(シャットダウンして)、組電池1を使用しない走行モード等に移行させる。また、電池使用不能の情報を上位へ送信した後に、ステップS330から後述するステップS342に進んでシャットダウン処理を実行するようにしても良い。
On the other hand, if NO is determined in step S308, the process proceeds to step S310 to determine whether or not the failure mode flag F1 is F1 = 2. The state of F1 = 2 is a case where it is determined that the
ステップS310でNOと判定された場合、すなわち、故障モードフラグF1,F3の少なくとも一方が1である場合には、ステップS312に進み、故障モードフラグF2を1(電池使用可能)に設定する。故障モードフラグF1,F3の少なくとも一方が1であるということは、総電圧測定値Eoおよび温度測定値T0の少なくとも一方に精度悪化が生じていることを意味している。すなわち、測定値EoおよびT0を用いてSOCを推定した場合、SOCの推定誤差が大きくなってしまう。そこで、ステップS314では、許容充放電範囲を通常の許容範囲A0よりも狭い許容範囲A1に設定する。なお、狭い許容範囲A1に設定する理由は後述する。 If NO is determined in step S310, that is, if at least one of the failure mode flags F1 and F3 is 1, the process proceeds to step S312 and the failure mode flag F2 is set to 1 (battery usable). That at least one of the failure mode flags F1 and F3 is 1 means that at least one of the total voltage measurement value Eo and the temperature measurement value T0 has deteriorated in accuracy. That is, when the SOC is estimated using the measured values Eo and T0, the estimation error of the SOC becomes large. Therefore, in step S314, the allowable charge / discharge range is set to an allowable range A1 that is narrower than the normal allowable range A0. The reason for setting the narrow allowable range A1 will be described later.
ステップS316では、故障モードフラグF1がF1=0か否かを判定する。F1=0の場合、すなわち総電圧測定系は正常であると判断される場合、総電圧測定値Eoは信頼性を有している。そこで、ステップS324へ進んで総電圧測定値Eoおよび温度測定値T0を使用してSOC推定を行う。一方、ステップS316でNO(F1=1)と判定された場合には、差動増幅回路5の故障が生じていて総電圧測定値Eoに信頼性が無いと判断されるので、電圧値V3、V4に基づき算出される総電圧測定値Eo’と温度測定値T0とを使用してSOC推定を行う。それにより、総電圧測定値Eoを用いる場合に比べてもSOC推定の誤差を小さくすることができる。よって、ステップS318において総電圧測定値Eo’と温度測定値T0とに基づくSOC推定を行い、図9のステップS340へ進む。
In step S316, it is determined whether or not the failure mode flag F1 is F1 = 0. When F1 = 0, that is, when it is determined that the total voltage measurement system is normal, the total voltage measurement value Eo is reliable. Therefore, the process proceeds to step S324, and SOC estimation is performed using the total voltage measurement value Eo and the temperature measurement value T0. On the other hand, if NO (F1 = 1) is determined in step S316, it is determined that the total voltage measurement value Eo is not reliable because the
図9のステップS340では、ステップS304で受信した各セルの電圧値を比較し、容量調整が必要なセルがあるか否かを判定する。ステップS340でYESと判定された場合には、容量調整の指示をマイコン6へ送信した後に、ステップS344へ進む。一方、ステップS340でNOと判定された場合には、ステップS344へ進み、車両停止のキーオフ信号を受信したか否かを判定する。ステップS344においてキーオフ信号を受信したと判定されると、ステップS346へ進んでシャットダウン処理を実行し、キーオフ信号が受信されない場合には図8のステップS302へ戻る。すなわち、キーオフ信号を受信するまで、以上のステップS302からステップS344までの処理が繰り返し実行される。なお、ステップS346においても、ステップS300の場合と同様の診断処理が行われる場合がある。
In step S340 of FIG. 9, the voltage value of each cell received in step S304 is compared to determine whether there is a cell that requires capacity adjustment. If YES is determined in step S340, a capacity adjustment instruction is transmitted to the
負荷システム90のマイコン91は、上述した(1)〜(4)の4つの分類に応じて算出されたSOC推定に基づいて、それぞれの許容充放電範囲を逸脱しない範囲で、インバータ駆動のための放電電流制御や、回生による充電電流制御を行う。
The microcomputer 91 of the
分類(1)の場合には、F1=F3=0と差動増幅回路5も温度測定系も正常であるので、総電圧測定値Eoと温度測定値T0に基づいてSOCを推定するとともに、通常の許容充放電範囲A0を逸脱しない範囲で充放電制御を行う。
In the case of classification (1), since F1 = F3 = 0 and the
分類(2)の場合には、F1=0,F3=1であって差動増幅回路5は正常であるが温度測定系が悪化しているので、SOC推定は、総電圧測定値Eoと温度測定値T0に基づいて行う。しかし、温度測定値T0には温度測定系悪化による誤差が生じているので、SOC推定値にも誤差が生じている。そのため、後述するような理由により、通常の許容充放電範囲A0よりも狭い範囲A1を許容充放電範囲に設定する。
In the case of the classification (2), F1 = 0 and F3 = 1 and the
分類(3) の場合には、F1=1であるので、差動増幅回路5の悪化により総電圧測定値Eoに誤差が生じている。そのため、SOCの推定には、総電圧測定値Eoに代えて、差動増幅回路5に入力される前の電圧値V3,V4に基づく総電圧測定値Eo’を用いる。フラグF3は0または1であるが、いずれにしても総電圧測定値Eo’を使用することでSOC推定に誤差が含まれているので、通常の許容充放電範囲A0よりも狭い範囲A1を許容充放電範囲に設定する。
In the case of classification (3), since F1 = 1, an error occurs in the total voltage measurement value Eo due to deterioration of the
分類(4) の場合には、F1=2であって、定電圧回路2が故障していて精度ゼロと判断されるので、電池使用不能とする。
In the case of classification (4), F1 = 2, and it is determined that the
ここで、分類(2),(3)の場合に、許容充放電範囲を通常の許容充放電範囲A0よりも狭い範囲A1に設定する理由について説明する。ここでは、範囲A0が10〜90%であって、範囲A1を20〜80%のように狭く設定する場合を例に説明する。F1=F3=0である分類(1)の場合には、測定値Eo,T0は精度が良いので、算出されるSOC推定値も精度が高い。そのため、範囲A0の上限(90%)または下限(10%)まで充放電を行っても、過放電や過充電を招くことがない。 Here, the reason why the allowable charge / discharge range is set to the range A1 narrower than the normal allowable charge / discharge range A0 in the case of the classifications (2) and (3) will be described. Here, the case where the range A0 is 10 to 90% and the range A1 is set to be narrow such as 20 to 80% will be described as an example. In the case of classification (1) in which F1 = F3 = 0, the measured values Eo and T0 have high accuracy, and thus the calculated SOC estimated value has high accuracy. Therefore, even if charging / discharging is performed up to the upper limit (90%) or the lower limit (10%) of the range A0, overdischarge and overcharge are not caused.
一方、分類(2),(3)の場合のようにSOC推定値に誤差が生じている場合には、SOC推定値として90%が算出された場合であっても、実際のSOCに対してずれが生じていて、例えば、実際のSOCが95%のようになっていることもある。そのような場合には、許容充放電範囲A0で制御しているにもかかわらず、実際のSOCが上限の90%を越えて過放電になってしまうおそれがある。 On the other hand, when there is an error in the estimated SOC value as in classifications (2) and (3), even if 90% is calculated as the estimated SOC value, There may be a deviation, for example, the actual SOC may be 95%. In such a case, there is a risk that the actual SOC exceeds 90% of the upper limit and overdischarge occurs despite the control within the allowable charge / discharge range A0.
しかし、上述のようにSOC推定値に誤差が生じている場合であっても、許容充放電範囲を20〜80%のように狭く設定すれば、SOC推定値がこの範囲の上限80%になった場合でも実際のSOCは85%程度となる。そのため、従来の範囲A0における上限(90%)を越えることがなく、安全に組電池1の充放電制御を行うことができる。また、このような制御を行うことで、組電池1の使用を可能な限り継続することができ、組電池1が使用不可となることで車両の燃費が低下するのを抑えることができる。
However, even if there is an error in the estimated SOC value as described above, if the allowable charge / discharge range is set as narrow as 20 to 80%, the estimated SOC value becomes 80% of the upper limit of this range. Even in such a case, the actual SOC is about 85%. Therefore, the charge / discharge control of the assembled
なお、測定精度が悪化する程度は、回路構成に応じて事前に見積もることができるので、従来の許容充放電範囲A0に対して範囲A1の幅をどれだけ狭めるかは、その見積もりに応じて決定すれば良い。また、許容充放電範囲A0の上下限の両方を狭めるように設定したが、いずれか一方のみを狭めるように設定するようにしても良い。 Since the degree to which the measurement accuracy deteriorates can be estimated in advance according to the circuit configuration, how much the range A1 is narrowed with respect to the conventional allowable charge / discharge range A0 is determined according to the estimation. Just do it. Moreover, although both the upper and lower limits of the allowable charge / discharge range A0 are set to be narrowed, only one of them may be set to be narrowed.
[変形例]
SOCの算出には総電圧、充放電電流および電池温度に基づいて行われる。上述した実施の形態では、総電圧測定系および電池温度測定系の診断方法と、許容充放電範囲への診断結果の反映方法について説明したが、以下に述べる変形例では、電流検出系の診断結果も考慮して許容充放電範囲の設定を行うようにした。
[Modification]
The SOC is calculated based on the total voltage, charge / discharge current, and battery temperature. In the above-described embodiment, the diagnosis method of the total voltage measurement system and the battery temperature measurement system and the reflection method of the diagnosis result in the allowable charge / discharge range have been described. However, in the modification described below, the diagnosis result of the current detection system In consideration of the above, the allowable charge / discharge range was set.
上述したように、電流センサ30にホール素子を使用した場合、電流センサ30はオフセット誤差をもつ特性がある。そこで、マイコン91は、車両起動直後の、すなわち、電流遮断装置70(図1参照)が開放状態で電流値がゼロだとわかっているときの、電流センサ30のセンサ出力値をオフセットとして記憶する。この記憶されたオフセット値の大きさが所定値S1以内である場合には、電流検出値をそのオフセット値でオフセット補正し、許容充放電範囲については変更しない。すなわち、上述した分類(1)〜(3)の許容充放電範囲をそのまま使用しつつ、オフセット補正した電流値を用いてSOC推定を行う。
As described above, when a Hall element is used for the
また、記憶されたオフセット値の大きさが、所定値S1から所定値S2(S2>S1)の範囲内に収まる場合には、電流検出値をそのオフセット値でオフセット補正し、許容充放電範囲については上述した分類(1)〜(3)の範囲をさらに制限する。すなわち、分類(1)〜(3)において許容充放電範囲がA0の場合にはより狭い範囲B0に制限し、許容充放電範囲がA1の場合にはより狭い範囲B1に制限する。もちろん、範囲A0の場合は範囲A1に変更し、総電圧診断および温度診断によって既に範囲A1に制限されている場合には範囲A1をそのまま使用するようにしても良い。 Further, when the stored offset value falls within the range from the predetermined value S1 to the predetermined value S2 (S2> S1), the current detection value is offset-corrected by the offset value, and the allowable charge / discharge range is determined. Further restricts the range of the above-mentioned classifications (1) to (3). That is, in the classifications (1) to (3), when the allowable charge / discharge range is A0, the range is limited to a narrower range B0, and when the allowable charge / discharge range is A1, the range is limited to a narrower range B1. Of course, the range A0 may be changed to the range A1, and the range A1 may be used as it is when it is already limited to the range A1 by the total voltage diagnosis and the temperature diagnosis.
さらに、記憶されたオフセット値の大きさが所定値S2よりも大きい場合には、電流検出部30の故障と判断し、図8のステップS330の場合と同じように電池使用不可と設定し、組電池1の使用を禁止する。
Further, when the stored offset value is larger than the predetermined value S2, it is determined that the
なお、例えばシステムの構成上、負荷システム90内にも電流センサを設けている場合には、充放電許容範囲を制限せずに継続して組電池1を使用しても良い。また、ここでは、電流センサの検出結果を許容充放電範囲に反映させる方法の一例として、オフセット値の範囲を、2つの所定値S1、S2を用いて3つに分類したが、分類の仕方はこれに限るものではない。また、所定値S1,S2は電流センサ30の特性等に基づいて設定される。
For example, when the current sensor is also provided in the
上述した実施の形態では、図1に示すようにバッテリコントローラ80と負荷システム90とが分離していて、マイコン6とマイコン91との間でCAN通信する構成としたが、それらを統合し、一つのマイコンで制御するような構成としても良い。その場合、図6〜9で示すフローチャートの処理や制御は全て同一マイコンが実施することになる。
In the above-described embodiment, the
また、上述した例では、SOC推定値の誤差に応じて許容充放電範囲(許容SOC範囲)を変更したが、許容充放電範囲とは別に、許容充放電電力または許容充放電電流を制限するようにしても良い。組電池1の充放電を行う際には、組電池1の総電圧および電流値等から、受け入れ可能または取り出し可能な電力値(充放電可能電力値)または電流値(充放電可能電流値)を推定し、推定された充放電可能電力値または充放電可能電流値を超過しないように、組電池1の充放電を制御している。
In the above-described example, the allowable charge / discharge range (allowable SOC range) is changed according to the error in the estimated SOC value. However, the allowable charge / discharge power or the allowable charge / discharge current is limited separately from the allowable charge / discharge range. Anyway. When charging / discharging the
上述したように、本実施の形態では総電圧測定系や電流センサ30の診断を行っているので、その診断結果を上述した充放電制御に利用するようにしても良い。すなわち、総電圧測定系および電流センサ30の故障の程度および内容に応じて、充放電電力値または充放電電流値を制限することで、その時点の組電池1の充放電可能電力値または充放電可能電流値を越えた過大な負荷が掛かるのを防止することが出来る。例えば、充放電可能電力値または充放電可能電流値を、故障の程度および内容に応じて小さく設定し、それらを越えないように充放電を制御する。
As described above, since the diagnosis of the total voltage measurement system and the
以上説明したように、本実施の形態の組電池制御装置は、組電池1の電池状態を表す物理量(総電圧、温度、電流値)を総電圧測定系(総電圧検出回路82)、温度測定系(温度センサ100,温度検出回路83)、および電流測定系(電流センサ30,電流検出回路86)で検出する。これらの測定系の検出状態(故障状態)はマイコン6,91によって診断される。マイコン91は、測定系で検出された上記物理量に基づいて組電池1の充電状態(SOC)を推定し、診断結果に基づいて、組電池1が使用可能な充電状態の範囲を表す許容充放電範囲を設定する。そして、マイコン91は、推定された充電状態が許容充放電範囲に収まるように、組電池1の充放電を制御する。その結果、従来のように故障が検出されたら、ただちに組電池1の使用を禁止するのではなく、故障の程度に応じて安全に組電池1の制御を行うことで、燃費とユーザーの利便性を高めるという効果を得ることができる。
As described above, the assembled battery control device according to the present embodiment uses a physical quantity (total voltage, temperature, current value) representing the battery state of the assembled
上述した各実施形態はそれぞれ単独に、あるいは組み合わせて用いても良い。それぞれの実施形態での効果を単独あるいは相乗して奏することができるからである。また、本発明の特徴を損なわない限り、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではない。 Each of the embodiments described above may be used alone or in combination. This is because the effects of the respective embodiments can be achieved independently or synergistically. In addition, the present invention is not limited to the above embodiment as long as the characteristics of the present invention are not impaired.
1:組電池、2:定電圧回路、3,4:バッファ回路、5:差動増幅回路、6,91:マイコン、10:分圧抵抗、11〜14,51〜54:抵抗、30:電流センサ、50:差動増幅器、70:電流遮断装置、80:バッテリコントローラ、81:セル電圧検出回路、82:総電圧検出回路、83:温度検出回路、86:電流検出回路、90:負荷システム、92:インバータ、93:モータ、100:サーミスタ、BC1〜BC6:セル、SW1:スイッチ 1: assembled battery, 2: constant voltage circuit, 3, 4: buffer circuit, 5: differential amplifier circuit, 6, 91: microcomputer, 10: voltage dividing resistor, 11-14, 51-54: resistor, 30: current Sensor: 50: Differential amplifier, 70: Current interrupt device, 80: Battery controller, 81: Cell voltage detection circuit, 82: Total voltage detection circuit, 83: Temperature detection circuit, 86: Current detection circuit, 90: Load system, 92: Inverter, 93: Motor, 100: Thermistor, BC1 to BC6: Cell, SW1: Switch
Claims (8)
前記検出手段の異常状態を診断する診断手段と、
前記検出手段で検出された物理量に基づいて、前記組電池の充電状態を推定する推定手段と、
前記診断手段により異常と診断されたときに、前記組電池が使用可能な充電状態の範囲を表す許容充放電範囲を前記異常状態に応じて設定する設定手段と、
前記推定手段で推定された充電状態が前記許容充放電範囲に収まるように、前記組電池の充放電を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする組電池制御装置。 Detecting means for detecting a physical quantity representing a battery state of an assembled battery composed of a plurality of cells;
Diagnosing means for diagnosing an abnormal state of the detecting means;
Estimating means for estimating the state of charge of the assembled battery based on the physical quantity detected by the detecting means;
Setting means for setting an allowable charging / discharging range representing a range of a charging state in which the assembled battery can be used when the diagnosis unit diagnoses an abnormality according to the abnormal state;
And a control unit that controls charging / discharging of the assembled battery so that the state of charge estimated by the estimating unit falls within the allowable charging / discharging range.
前記設定手段は、正常時の許容充放電範囲に対して範囲を狭めるように、該許容充放電範囲の上限および下限の少なくとも一方を変更することを特徴とする組電池制御装置。 The assembled battery control device according to claim 1,
The assembled battery control device, wherein the setting means changes at least one of an upper limit and a lower limit of the allowable charge / discharge range so as to narrow the range relative to a normal allowable charge / discharge range.
前記制御手段は、前記診断手段により異常と診断されたときに、前記組電池の充放電電力または充放電電流を制限することを特徴とする組電池制御装置。 The assembled battery control device according to claim 1 or 2,
The assembled battery control device, wherein the control means limits charge / discharge power or charge / discharge current of the assembled battery when an abnormality is diagnosed by the diagnosis means.
前記電池状態を表す物理量には、組電池の総電圧、温度および電流値の3つの少なくとも一つが含まれていることを特徴とする組電池制御装置。 In the assembled battery control apparatus as described in any one of Claims 1-3,
The assembled battery control apparatus characterized in that the physical quantity representing the battery state includes at least one of a total voltage, a temperature, and a current value of the assembled battery.
前記検出手段は、前記組電池の総電圧を分圧抵抗により分圧して得られた電圧値を、増幅回路により増幅して検出する総電圧検出回路を備え、
前記診断手段は、前記増幅回路の出力電圧に基づいて算出される第1の総電圧と、前記増幅回路の入力電圧に基づいて算出される第2の総電圧とを比較して、前記総電圧検出回路の異常状態を診断することを特徴とする組電池制御装置。 In the assembled battery control apparatus as described in any one of Claims 1-4,
The detection means includes a total voltage detection circuit that amplifies and detects a voltage value obtained by dividing the total voltage of the assembled battery by a voltage dividing resistor,
The diagnostic means compares the first total voltage calculated based on the output voltage of the amplifier circuit with the second total voltage calculated based on the input voltage of the amplifier circuit, and compares the total voltage An assembled battery control device that diagnoses an abnormal state of a detection circuit.
前記推定手段は、前記第1の総電圧と前記第2の総電圧とが異なる場合には、前記第2の総電圧に基づいて前記組電池の充電状態を推定することを特徴とする組電池制御装置。 In the assembled battery control device according to claim 5,
When the first total voltage and the second total voltage are different from each other, the estimation unit estimates a state of charge of the assembled battery based on the second total voltage. Control device.
前記検出手段は、前記組電池の温度を検出するサーミスタを備え、
前記診断手段は、前記サーミスタの通電電流値を変化させたときの温度変化に基づいて、前記サーミスタによる温度検出状態を診断することを特徴とする組電池制御装置。 In the assembled battery control apparatus as described in any one of Claims 1-4,
The detection means includes a thermistor for detecting the temperature of the assembled battery,
The assembled battery control device, wherein the diagnosis means diagnoses a temperature detection state by the thermistor based on a temperature change when an energization current value of the thermistor is changed.
前記検出手段は、前記組電池の充放電電流を検出する電流センサを備え、
前記診断手段は、前記充放電電流がゼロの前記電流センサのオフセット値に基づいて、該電流センサの検出状態を診断することを特徴とする組電池制御装置。 In the assembled battery control apparatus as described in any one of Claims 1-4,
The detection means includes a current sensor for detecting a charge / discharge current of the assembled battery,
The assembled battery control device, wherein the diagnosis unit diagnoses a detection state of the current sensor based on an offset value of the current sensor in which the charge / discharge current is zero.
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