JP4616875B2 - Voltage detector - Google Patents
Voltage detector Download PDFInfo
- Publication number
- JP4616875B2 JP4616875B2 JP2007274649A JP2007274649A JP4616875B2 JP 4616875 B2 JP4616875 B2 JP 4616875B2 JP 2007274649 A JP2007274649 A JP 2007274649A JP 2007274649 A JP2007274649 A JP 2007274649A JP 4616875 B2 JP4616875 B2 JP 4616875B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- voltage
- switch
- time
- inverting input
- battery 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
Links
Images
Classifications
-
- 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
- B60L58/22—Balancing the charge of battery modules
-
- 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
- B60L58/20—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 having different nominal voltages
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
- G01R19/165—Indicating that current or voltage is either above or below a predetermined value or within or outside a predetermined range of values
- G01R19/16533—Indicating that current or voltage is either above or below a predetermined value or within or outside a predetermined range of values characterised by the application
- G01R19/16538—Indicating that current or voltage is either above or below a predetermined value or within or outside a predetermined range of values characterised by the application in AC or DC supplies
- G01R19/16542—Indicating that current or voltage is either above or below a predetermined value or within or outside a predetermined range of values characterised by the application in AC or DC supplies for batteries
-
- 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
- G01R31/327—Testing of circuit interrupters, switches or circuit-breakers
- G01R31/3277—Testing of circuit interrupters, switches or circuit-breakers of low voltage devices, e.g. domestic or industrial devices, such as motor protections, relays, rotation switches
-
- 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
-
- 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
-
- 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
- B60L2240/80—Time limits
-
- 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
- B60L2270/00—Problem solutions or means not otherwise provided for
- B60L2270/10—Emission reduction
- B60L2270/14—Emission reduction of noise
- B60L2270/142—Emission reduction of noise acoustic
-
- 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
- B60L2270/00—Problem solutions or means not otherwise provided for
- B60L2270/10—Emission reduction
- B60L2270/14—Emission reduction of noise
- B60L2270/147—Emission reduction of noise electro magnetic [EMI]
-
- 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
-
- 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)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measurement Of Current Or Voltage (AREA)
- Tests Of Electric Status Of Batteries (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Description
本発明は、組電池の電圧を検出する電圧検出装置に関する。 The present invention relates to a voltage detection device that detects a voltage of an assembled battery.
環境への配慮、低騒音化、ガソリン消費の低減のため電気自動車、燃料電池自動車及びハイブリッド自動車といった電動車両が実用化されており、これらの電動車両には、走行用モータを駆動する高圧バッテリが搭載されている。この高圧バッテリは、通常の低圧の蓄電セルを複数直列接続した組電池を用いたものであり、高圧バッテリにより、走行用モータに流れる電流が低減され、低電圧・同出力の走行用モータに比較して、電線の質量を低減することができる。 Electric vehicles such as electric vehicles, fuel cell vehicles, and hybrid vehicles have been put to practical use in consideration of the environment, noise reduction, and gasoline consumption reduction. These electric vehicles have a high-voltage battery that drives a driving motor. It is installed. This high-voltage battery uses an assembled battery in which a plurality of ordinary low-voltage storage cells are connected in series. The high-voltage battery reduces the current flowing to the traveling motor and is compared to a traveling motor with a low voltage and the same output. And the mass of an electric wire can be reduced.
ところで、高圧バッテリの劣化や故障を検出するため、蓄電セル(電池モジュール)の充電電圧を検出する電圧検出装置が開示されている。例えば、特許文献1,2には、直列接続された複数の蓄電セルの各接続点にスイッチを設け、スイッチを切り替えることにより、連続して各蓄電セルの充電電圧を差動増幅器で検出する回路が開示されている。これらの技術は、蓄電セルの充電電圧をコンデンサに蓄え、このコンデンサと差動増幅器の入力端子とを他のスイッチを用いて接続して、コンデンサの充電電圧を検出するフライングキャパシタ方式を採用している。
ところで、特許文献1,2の技術は、スイッチのオープン故障を検出するように構成されている。すなわち、特許文献1の技術ではコンデンサの電荷リセットを行い、特許文献2の技術ではコンデンサに電荷を逆方向に充電するように構成されている。この電荷リセットあるいは逆方向電圧の充電のため、特許文献1,2の技術は、蓄電セル(電池モジュール)の電圧の検出時間が増加してしまう問題点がある。
By the way, the technique of
そこで、本発明は、電池モジュールの電圧の検出時間の増加幅を低減することができる電圧検出装置を提供することを課題とする。 Then, this invention makes it a subject to provide the voltage detection apparatus which can reduce the increase width of the detection time of the voltage of a battery module.
前記課題を解決するため、本発明の電圧検出装置は、少なくとも1つ以上の蓄電セルからなる電池モジュールが複数段直列に接続されて組電池が構成され、非反転入力端及び反転入力端を備えた差動増幅器が前記各電池モジュールの電圧を検出する電圧検出装置において、前記各電池モジュールの一端と前記非反転入力端子との間に接続された第1のスイッチ及び抵抗器から構成される第1の直列回路と、前記各電池モジュールの他端と前記反転入力端子との間に接続された第2のスイッチ及び抵抗器から構成される第2の直列回路との双方を複数備え、所定番目の前記第1のスイッチ及び前記第2のスイッチのオン時間と、次にオンされる隣接段の前記第1のスイッチ及び前記第2のスイッチのオン時間とがオーバラップしていることを特徴とする。 In order to solve the above-described problem, a voltage detection device of the present invention includes a battery module including at least one storage cell connected in series in a plurality of stages to form a battery pack, and includes a non-inverting input terminal and an inverting input terminal. In the voltage detection device in which the differential amplifier detects the voltage of each battery module, a first switch and a resistor connected between one end of each battery module and the non-inverting input terminal are provided . A plurality of second series circuits including a second switch and a resistor connected between the other end of each battery module and the inverting input terminal. characterized in that the on-time of the first switch and the second switch, and then turned on is turned on of the first switch and the second switch of the adjacent stage time has overlapping And
これによれば、第1のスイッチ及び第2のスイッチと、次にオンされる隣接段の第1のスイッチ及び第2のスイッチのオン時間とが互いにオーバラップさせられ、差動増幅回路の非反転入力端及び反転入力端の両端と電池モジュールの両極とが抵抗器を介して接続された非反転入力端及び反転入力端の電位は、抵抗器により分圧される。このとき、非反転入力端及び反転入力端の間の電位差は、オーバラップさせたとしても電池モジュールの電位差に近似する。一方で、スイッチがオープン故障していると、非反転入力端及び反転入力端の何れかの電位が大きく変動する。例えば、抵抗器の抵抗値がそれぞれ等しいとき、電池モジュールの1/2の電圧だけ上昇又は低下する。すなわち、差動増幅器の出力電圧が電池モジュールの1/2の電圧だけ上昇又は低下するので、スイッチのオープン故障を検出することができる。 According to this, a first switch and a second switch, then turned on by ON of the first switch and the second switch adjacent stage times and allowed to overlap each other, non-differential amplifier circuit The potentials of the non-inverting input terminal and the inverting input terminal in which both ends of the inverting input terminal and the inverting input terminal are connected to both poles of the battery module via a resistor are divided by the resistor. At this time, the potential difference between the non-inverting input terminal and the inverting input terminal approximates the potential difference of the battery module even if they are overlapped. On the other hand, when the switch has an open failure, the potential of either the non-inverting input terminal or the inverting input terminal varies greatly. For example, when the resistance values of the resistors are equal to each other, the voltage increases or decreases by half the voltage of the battery module. That is, since the output voltage of the differential amplifier increases or decreases by a half voltage of the battery module, an open failure of the switch can be detected.
言い換えれば、任意に選択した電池モジュールに対応する第1のスイッチ及び第2のスイッチをON状態にしたときに、選択した電池モジュールの電圧を検出することができるが、隣接段の電池モジュールに対応する第1のスイッチ及び第2のスイッチをオーバラップさせてON状態にすることにより、スイッチのオープン故障を検出することができるのであるから、電池モジュールの電圧の検出時間の増加幅を低減することができる。 In other words, the voltage of the selected battery module can be detected when the first switch and the second switch corresponding to the arbitrarily selected battery module are turned on, but it corresponds to the battery module in the adjacent stage. Since the open failure of the switch can be detected by overlapping the first switch and the second switch to be in the ON state, the increase in the detection time of the voltage of the battery module is reduced. Can do.
また、前記電圧検出装置において、前記差動増幅器は、前記非反転入力端及び前記反転入力端の両端にコンデンサが接続され、複数の前記第1のスイッチ及び前記第2のスイッチを順次ON状態にすることで、前記各電池モジュールの電圧で前記コンデンサを同方向にチャージする。 In the voltage detection device, a capacitor is connected to both ends of the non-inverting input terminal and the inverting input terminal of the differential amplifier, and a plurality of the first switch and the second switch are sequentially turned on. Thus, the capacitor is charged in the same direction with the voltage of each battery module .
また、前記電圧検出装置において、前記電池モジュール相互の接続点は、前記差動増幅器の非反転入力端及び反転入力端の両方に前記直列回路を介して接続され、前記接続点と、前記差動増幅器の入力端子の一方、及び前記接続点と前記差動増幅器の入力端子の他方との間にはそれぞれの前記直列回路を備えることができる。 In the voltage detection device, the connection point between the battery modules is connected to both the non-inverting input terminal and the inverting input terminal of the differential amplifier via the series circuit, and the connection point and the differential The series circuit may be provided between one input terminal of the amplifier and between the connection point and the other input terminal of the differential amplifier.
また、前記入力端子の両端にコンデンサが接続された電圧検出装置において、前記オーバラップ後の検出電圧が前記オーバラップ前の検出電圧に対して変化しているときに、前記第1のスイッチ及び前記第2のスイッチの何れかが故障であると判定する故障判定手段を備えることができる。ここで、オーバラップ後とは、オーバラップを解除した後のことであり、オーバラップ時間を含まない。 In the voltage detection apparatus in which capacitors are connected to both ends of the input terminal, when the detection voltage after the overlap changes with respect to the detection voltage before the overlap, the first switch and the Failure determination means for determining that any of the second switches is in failure can be provided . In here, and after overlap, and in that after releasing the overlap, it does not include the overlap time.
前記故障判定手段を備えた電圧検出装置において、他の電池モジュールの電圧に対して所定電圧以上の変化があったときに前記故障と判定する故障判定手段を備えることができる。すなわち、差動増幅器の入力端子間電圧が電池モジュールの電圧の1/2程度変化するか否かによって、スイッチのオープン故障が検出される。また、この1/2程度の電圧だけ上昇するか低下するかによって、スイッチ対の何れのスイッチがオープン故障しているか判定することができる。 The voltage detection apparatus including the failure determination unit may include a failure determination unit that determines that the failure occurs when there is a change of a predetermined voltage or more with respect to the voltage of another battery module. That is, an open failure of the switch is detected depending on whether or not the voltage between the input terminals of the differential amplifier changes by about ½ of the voltage of the battery module. Also, it can be determined which switch in the switch pair has an open failure depending on whether the voltage is increased or decreased by about a half of this voltage.
前記電圧検出装置において、昇順と降順との双方の順番で、前記各電池モジュールの電圧を前記非反転入力端と前記反転入力端との間に印加することが好ましい。これによれば、組電池の最端部の電池モジュールに対応するスイッチがオープン故障したときでも、隣接段のみの電池モジュールに対応する第1のスイッチ及び第2のスイッチのオン時間をオーバラップ動作させて電圧検出を行うことができる。すなわち、組電池の両端部の電池モジュールに対応する第1のスイッチ及び第2のスイッチのオン時間をオーバラップ動作させて、差動増幅器の入力端子に過大電圧を印加させる必要がなくて済む。 In the voltage detection device, it is preferable that the voltage of each battery module is applied between the non-inverting input terminal and the inverting input terminal in both ascending order and descending order. According to this, even when the switch corresponding to the battery module at the extreme end of the assembled battery has an open failure, the on-time of the first switch and the second switch corresponding to the battery module only in the adjacent stage is overlapped. Thus, voltage detection can be performed. That is, it is not necessary to apply an excessive voltage to the input terminals of the differential amplifier by causing the ON times of the first switch and the second switch corresponding to the battery modules at both ends of the assembled battery to overlap.
前記電圧検出装置において、第1の直列回路及び第2の直列回路は、前記抵抗器が前記各電池モジュールに接続され、前記第1のスイッチ及び前記第2のスイッチが前記差動増幅器に接続され、前記第1のスイッチ及び前記抵抗器の接続点と前記第2のスイッチ及び前記抵抗器の接続点との間に他のコンデンサを備えることができる。これによれば、抵抗器と他のコンデンサとがローパスフィルタとして機能し、ノイズが減衰される。また、サンプリング周波数の1/2以上の周波数を除去すれば、A/D変換するときのエイリアシングが抑制される。 In the voltage detection device, the first series circuit and the second series circuit are configured such that the resistor is connected to each battery module, and the first switch and the second switch are connected to the differential amplifier. Further, another capacitor may be provided between the connection point of the first switch and the resistor and the connection point of the second switch and the resistor . According to this, the resistor and the other capacitor acts as a low pass filter, noise is attenuated. Further, if a frequency of 1/2 or more of the sampling frequency is removed, aliasing during A / D conversion is suppressed.
前記電圧検出装置において、前記各電池モジュールの電圧差が所定値以下であることを確認してから前記オーバラップを行うことができる。これによれば、電池モジュールの電位差が大きくて、オープン故障の判定が困難になることが回避される。 In the voltage detection device, the overlap can be performed after confirming that the voltage difference between the battery modules is equal to or less than a predetermined value. According to this, it is avoided that it is difficult to determine an open failure due to a large potential difference between the battery modules.
本発明によれば、電池モジュールの電圧の検出時間の増加幅を低減することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the increase width of the detection time of the voltage of a battery module can be reduced.
(第1実施形態)
本発明の一実施形態である電圧検出システムについて説明する。図1の回路図において、電圧検出システム100は、組電池10及び電圧検出装置20を備え、組電池10は充電電圧VM1,VM2,VM3,VM4,…の複数の電池モジュール10a,10b,10c,10d,…が直列接続されて構成され、電圧検出装置20は複数の抵抗器R1,R2,…と、スイッチS1,S2,…と、コンデンサC1と、差動増幅器DA(Differential Amplifier)と、スイッチ制御手段30とを備えている。このとき、電池モジュール10aの陽極の電位をV0とし、電池モジュール10aの陰極及び電池モジュール10bの陽極の電位をV1とし、以下同様に、電池モジュール10d陰極の電位をV4としている。すなわち、V0−V1=VM1であり、V1−V2=VM2である。また、電池モジュール10a,10b,10c,10d,…は、少なくとも1つ以上の蓄電セルが直列接続されて構成されている。なお、抵抗器R1,R2,R3,…は、各々同一の抵抗値を有している。
(First embodiment)
A voltage detection system according to an embodiment of the present invention will be described. In the circuit diagram of FIG. 1, the
電池モジュール10aの陽極には抵抗器R1とスイッチS1との直列回路が接続され、陰極には抵抗器R2とスイッチS2との直列回路が接続されている。また、電池モジュール10bの陽極には抵抗器R3とスイッチS3との直列回路が接続され、陰極には抵抗器R4とスイッチS4との直列回路が接続されている。以下同様に、電池モジュール10c,10d,…の両極には、抵抗器R5,R6,…とスイッチS5,S6,…の直列回路が接続されている。言い換えれば、電池モジュール10a,10b,10c,…の両極には、抵抗器R1,R2,R3,…とスイッチS1,S2,S3,…との直列回路が各々接続されている。
A series circuit of a resistor R1 and a switch S1 is connected to the anode of the
また、スイッチS1,S2,S3,…の抵抗器R1,R2,R3,…に接続されている側を一端としたとき、奇数番目のスイッチS1,S3,S5,…の他端が互いに接続され、この接続点が差動増幅器DAの非反転入力端(+)に接続されている。また、偶数番目のスイッチS2,S4,…の他端が互いに接続され、この接続点が差動増幅器DAの反転入力端(−)に接続されている。さらに、コンデンサC1が、非反転入力端(+)と反転入力端(−)との間に接続されている。スイッチ制御手段30は、スイッチS1,S2,S3,…を後記するタイミングチャートでON/OFF制御するものである。 In addition, when one end is connected to the resistors R1, R2, R3,... Of the switches S1, S2, S3,..., The other ends of the odd-numbered switches S1, S3, S5,. The connection point is connected to the non-inverting input terminal (+) of the differential amplifier DA. The other ends of the even-numbered switches S2, S4,... Are connected to each other, and this connection point is connected to the inverting input terminal (−) of the differential amplifier DA. Further, a capacitor C1 is connected between the non-inverting input terminal (+) and the inverting input terminal (−). The switch control means 30 performs ON / OFF control of the switches S1, S2, S3,.
スイッチ制御手段30は、フォトMOSリレーで構成されるスイッチS1,S2,…の開閉(ON状態/OFF状態)を制御するものであり、図2のタイミングチャートのタイミングで制御する。
スイッチS1,S2は、時刻t0から時刻t3までの時間でON状態に制御され、スイッチS3,S4は、時刻t2から時刻t6までの時間でON状態に制御され、スイッチS5,S6は、時刻t5から時刻t9までの時間でON状態に制御され、スイッチS7,S8は時刻t8から時刻t11までの時間でON状態に制御される。つまり、スイッチS1,S2,S3,S4が時刻t2から時刻t3までの時間でON状態に制御され、スイッチS3,S4,S5,S6が時刻t5から時刻t6までの時間でON状態に制御され、S5,S6,S7,S8が時刻t8から時刻t9までの時間でON状態に制御される。すなわち、時刻t2から時刻t3までの時間、時刻t5から時刻t6までの時間、及び時刻t8から時刻t9までの時間でスイッチングのON状態がオーバラップする。
The switch control means 30 controls the opening / closing (ON state / OFF state) of the switches S1, S2,... Composed of photo MOS relays, and controls at the timing shown in the timing chart of FIG.
The switches S1 and S2 are controlled to be in an ON state at a time from time t0 to time t3, the switches S3 and S4 are controlled to be in an ON state at a time from time t2 to time t6, and the switches S5 and S6 are controlled at a time t5. From time t9 to time t9, and the switches S7 and S8 are controlled to time ON from time t8 to time t11. That is, the switches S1, S2, S3, and S4 are controlled to be in the ON state at the time from the time t2 to the time t3, and the switches S3, S4, S5, and S6 are controlled to be in the ON state at the time from the time t5 to the time t6. S5, S6, S7, and S8 are controlled to be ON in the time from time t8 to time t9. That is, the switching ON state overlaps with the time from time t2 to time t3, the time from time t5 to time t6, and the time from time t8 to time t9.
例えば、スイッチS1,S2,S3,S4がON状態に制御される時刻t2から時刻t3までの時間においては、電池モジュール10aの陽極の電位V0と陰極の電位V1とが、抵抗器R1及び抵抗器R3で分圧されて、分圧された電位(V0+V1)/2が差動増幅器DAの非反転入力端(+)に印加される。一方、電池モジュール10bの陽極の電位V1と陰極の電位V2とが抵抗器R2及び抵抗器R4で分圧されて、分圧された電位(V1+V2)/2が差動増幅器DAの反転入力端(−)に印加される。これにより、差動増幅器DAの入力端子間には、(V0+V1)/2−(V1+V2)/2=(V0−V2)/2の電位差が印加され、電池モジュール10a及び電池モジュール10bの平均電圧(VM1+VM2)/2に等しい電圧が検出される。すなわち、VM1=VM2=VMであれば、電池モジュール10a及び電池モジュール10bの電圧VMが検出される。また、コンデンサC1の両端にも電圧差(V0−V2)/2が印加され、スイッチS1,S2,S3,S4がオーバラップしない期間(時刻t3〜時刻t5)も差動増幅器DAの入力端子間には、電位差(V0−V2)/2が印加される。
For example, during the period from time t2 to time t3 when the switches S1, S2, S3, and S4 are controlled to be in the ON state, the anode potential V0 and the cathode potential V1 of the
(スイッチ3がオープン故障のとき 降順)
図3は、図1の回路図に電池モジュール10a,10b,…の読み順(降順)でセル電圧を検出するための電流経路(実線矢印、破線矢印)を加えたものである。
まず、スイッチ3がオープン故障しているときについて図2,図3を参照して説明する。図2において、時刻t0から時刻t2までにおいては、スイッチS1,S2のみがON状態に設定される。これにより、図3に示される電池モジュール10aの充電電圧VM1が差動増幅器DAの非反転入力端(+)と反転入力端(−)との間に入力され、例えば、時刻t1のタイミングで、この充電電圧VM1が検出される。
(When
3 is obtained by adding a current path (solid line arrow, broken line arrow) for detecting the cell voltage in the reading order (descending order) of the
First, the case where the
次に、時刻t2から時刻t3までの時間においては、スイッチS3がオープン故障しているため、スイッチS1,S2,S4がON状態に設定される。図3の実線矢印で示されるように、電池モジュール10aの陽極の電位V0が差動増幅器DAの非反転入力端(+)に印加される。ところが、図3の破線矢印で示されるように、電池モジュール10bの陽極と陰極との間で、抵抗器R2,R4の直列回路が接続され、反転入力端(−)の電位は、電池モジュール10bの陽極の電位V1と陰極の電位V2との中間の電位(V1+V2)/2に分圧される。すなわち、差動増幅器DAの入力端子間電圧V01は、VM1=VM2=…=VMとして、V0−(V1+V2)/2=1.5VMとなる。すなわち、オーバラップしたときの入力端子間電圧V01は、VM1=VM2=…=VMの条件の下に、1.5VMと近似することができる。
Next, in the time from time t2 to time t3, the switch S3 has an open failure, so the switches S1, S2, and S4 are set to the ON state. As indicated by the solid line arrow in FIG. 3, the potential V0 of the anode of the
そして、時刻t3から時刻t5までの時間においては、スイッチS3,S4のみがON状態に制御されるが、スイッチS3がオープン故障であるので、スイッチS4のみがON状態に設定される。これにより、差動増幅器DAの反転入力端(−)が電位V2に維持され、非反転入力端(+)はオープン状態となる。すなわち、非反転入力端(+)と反転入力端(−)との間の電位差は、直前にコンデンサC1に充電されていた充電電圧1.5VMが維持される。そして、時刻t4でこの充電電圧1.5VMが異常電圧として検出され、オープン故障であることが判定できる。 In the period from time t3 to time t5, only the switches S3 and S4 are controlled to be in the ON state. However, since the switch S3 has an open failure, only the switch S4 is set to the ON state. As a result, the inverting input terminal (−) of the differential amplifier DA is maintained at the potential V2, and the non-inverting input terminal (+) is in an open state. In other words, the potential difference between the non-inverting input terminal (+) and the inverting input terminal (−) is maintained at the charging voltage of 1.5 VM that was charged in the capacitor C1 immediately before. At time t4, this charging voltage 1.5VM is detected as an abnormal voltage, and it can be determined that there is an open failure.
時刻t5から時刻t6までの時間においては、スイッチS4,S5,S6がON状態に設定され、反転入力端(−)が(V2+V3)/2の電圧に設定され、非反転入力端(+)が電位V2に設定される。このため、差動増幅器DAの非反転入力端(+)と反転入力端(−)との間の電圧V01は、V2−(V2+V3)/2=(2V2−V2−V3)/2=0.5VMとなる。 During the period from time t5 to time t6, the switches S4, S5, and S6 are set to the ON state, the inverting input terminal (−) is set to a voltage of (V2 + V3) / 2, and the non-inverting input terminal (+) is set. The potential V2 is set. Therefore, the voltage V01 between the non-inverting input terminal (+) and the inverting input terminal (−) of the differential amplifier DA is V2− (V2 + V3) / 2 = (2V2−V2−V3) / 2 = 0. 5VM.
時刻t6から時刻t8までの時間においては、スイッチS5,S6がON状態に設定され、非反転入力端(+)と反転入力端(−)との間の電位差は、電池モジュール10cの充電電圧VM3に設定される。そして、時刻t7のタイミングで、この充電電圧VM3が検出される。
During the period from time t6 to time t8, the switches S5 and S6 are set to the ON state, and the potential difference between the non-inverting input terminal (+) and the inverting input terminal (−) is the charging voltage VM3 of the
時刻t8から時刻t9までの時間においては、スイッチS5,S6,S7,S8がON状態に設定され、非反転入力端(+)が(V2+V3)/2に設定され、反転入力端(−)が(V3+V4)/2に設定される。このため、非反転入力端(+)と反転入力端(−)との間の電位差は、(V4−V2)/2=VMとなる。 During the period from time t8 to time t9, the switches S5, S6, S7, and S8 are set to the ON state, the non-inverting input terminal (+) is set to (V2 + V3) / 2, and the inverting input terminal (−) is set. It is set to (V3 + V4) / 2. Therefore, the potential difference between the non-inverting input terminal (+) and the inverting input terminal (−) is (V4−V2) / 2 = VM.
時刻t9から時刻t11までの時間においては、スイッチS7,S8及び図示しないS9,S10がON状態に設定され、非反転入力端(+)と反転入力端(−)との間の電位差は、電池モジュール10dの充電電圧VM4に設定される。そして、時刻t10のタイミングで、この充電電圧VM4が検出される。
During the time from time t9 to time t11, the switches S7 and S8 and S9 and S10 (not shown) are set to the ON state, and the potential difference between the non-inverting input terminal (+) and the inverting input terminal (−) The charging voltage VM4 of the
したがって、時刻t1で充電電圧VM1が検出され、時刻t4でスイッチS3のオープン故障が検出され、時刻t7で充電電圧VM3が検出され、時刻t10で充電電圧VM4が検出される。なお、時刻t2から時刻t3までのオーバラップ時間においても、オープン故障の検出が可能である。すなわち、電池モジュール10aから電池モジュール10bの方向である降順にスキャンすることにより、電池モジュール10a,10c,…の充電電圧を検出すると共に、スイッチS3のオープン故障が判定できる。
Accordingly, the charging voltage VM1 is detected at time t1, the open failure of the switch S3 is detected at time t4, the charging voltage VM3 is detected at time t7, and the charging voltage VM4 is detected at time t10. Note that an open failure can be detected even in the overlap time from time t2 to time t3. That is, by scanning in descending order, which is the direction from the
(スイッチS4がオープン故障の場合 降順)
図4は、スイッチS4がオープン故障した場合であって、スイッチS1,S2,S3,S4がON状態に制御された状態を示す。
すなわち、差動増幅器DAの非反転入力端(+)には、実線矢印で示されるように、電池モジュール10aの両極の電位V0,V1を抵抗器R1,R3で分圧した電圧(V0+V1)/2が印加される。一方、非反転入力端子(−)には、破線矢印で示されるように、電池モジュール10aの陰極の電位であり、電池モジュール10bの陽極の電位である電圧V1が印加される。したがって、差動増幅器DAの入力端子間の電位差V01は、(V0+V1)/2−V1={(V1+VM)+V1−2V1}・2=0.5VMとなる。したがって、スイッチS3がオープン故障になったときは、電位差V01が1.5VMに上昇するが、S4がオープン故障すると電位差V01が0.5VMに低下する。
(If switch S4 has an open failure, descending order)
FIG. 4 shows a state where the switch S4 has an open failure and the switches S1, S2, S3 and S4 are controlled to be in the ON state.
That is, at the non-inverting input terminal (+) of the differential amplifier DA, as indicated by the solid line arrow, the voltage (V0 + V1) / V, which is obtained by dividing the potentials V0, V1 of the
図5のタイミングチャートを用いて動作を説明する。時刻t0から時刻t2までの時間と時刻t8から時刻t11までの時間は図2と同様である。
時刻t2からt3までの時間においては、スイッチS4がオープン故障であるので、スイッチS1,S2,S3がON状態に設定される。これによれば、前記したように、コンデンサC1の両端の電圧であり、差動増幅器DAの入力端子間の電位差V01は、0.5VMに低下する。
The operation will be described with reference to the timing chart of FIG. The time from time t0 to time t2 and the time from time t8 to time t11 are the same as in FIG.
In the time from time t2 to t3, since the switch S4 has an open failure, the switches S1, S2, and S3 are set to the ON state. According to this, as described above, it is the voltage across the capacitor C1, and the potential difference V01 between the input terminals of the differential amplifier DA is reduced to 0.5 VM.
時刻t3から時刻t5までの時間においては、スイッチS3,S4がON状態に制御され、スイッチS4がオープン故障であるので、スイッチS3のみがON状態に設定される。一方、スイッチS2がオープン状態に遷移するので、差動増幅器DAの非反転入力端(+)と反転入力端(−)との電位差V01は、時刻t2から時刻t3までの時間にコンデンサC1に充電された電圧0.5VMに維持される。そして時刻t4において、この電圧0.5VMが検出される。 In the time from time t3 to time t5, the switches S3 and S4 are controlled to be in the ON state, and the switch S4 has an open failure, so that only the switch S3 is set to the ON state. On the other hand, since the switch S2 transitions to the open state, the potential difference V01 between the non-inverting input terminal (+) and the inverting input terminal (−) of the differential amplifier DA is charged in the capacitor C1 during the period from time t2 to time t3. The maintained voltage is maintained at 0.5 VM. At time t4, this voltage 0.5VM is detected.
時刻t5から時刻t6までの時間においては、スイッチS3,S4,S5,S6がオン状態に制御され、スイッチS3,S5,S6がON状態に設定される。これにより、非反転入力端子(+)は、電池モジュール10bの陽極の電位V1と陰極の電位V2との中間の電位(V1+V2)/2に設定される。一方、反転入力端(−)の電位は電池モジュール10bの陰極の電位V3に設定される。このため、差動増幅器DAの非反転入力端(+)と反転入力端(−)との電位差V01は、(V1+V2)/2−V3=1.5VMとなり、上昇する。
During the period from time t5 to time t6, the switches S3, S4, S5, and S6 are controlled to be in the on state, and the switches S3, S5, and S6 are set to the on state. Thus, the non-inverting input terminal (+) is set to an intermediate potential (V1 + V2) / 2 between the anode potential V1 and the cathode potential V2 of the
時刻t6から時刻t8までの時間においては、スイッチS5,S6のみがON状態に設定される。これにより、差動増幅器DAの非反転入力端(+)と反転入力端(−)との電位差V01は、電池モジュール10cの両端の電位差VM3が印加され、時刻t7において、この充電電圧VM3が検出される。
During the period from time t6 to time t8, only the switches S5 and S6 are set to the ON state. As a result, the potential difference V01 between the non-inverting input terminal (+) and the inverting input terminal (−) of the differential amplifier DA is applied to the potential difference VM3 between both ends of the
(スイッチS1がオープン故障のとき 昇順)
図6を用いて、複数段の電池モジュール10a,10b,…の端部の電極に接続されるスイッチS1がオープン故障した場合であって、スイッチS1,S2,S3,S4がON状態に制御され、スイッチS2,S3,S4がON状態に設定されたときの動作について説明する。この場合は、電池モジュール10d,10c,10b,10aの読み順(昇順)で充電電圧を逆方向に検出する必要がある。
(When switch S1 is open failure, ascending order)
Referring to FIG. 6, the switch S1 connected to the electrodes at the ends of the
差動増幅器DAの非反転入力端(+)には、実線矢印のように電池モジュール10aの陰極の電位V1が入力され、反転入力端(−)には、破線矢印のように電池モジュール10aの陰極の電位V1と電池モジュール10bの陰極の電位V2との中間の電位(V1+V2)/2が印加される。したがって、差動増幅器DAの入力端子間の電位差V01は、V1−(V1+V2)/2=0.5VMとなり、電位差V01が減少する。
The non-inverting input terminal (+) of the differential amplifier DA is inputted with the cathode potential V1 of the
図7のタイミングチャートを用いてスキャンの順番が逆方向である昇順のときの動作を説明する。時刻t0から時刻t3までの時間がスイッチS7,S8がON状態に制御され、時刻t2から時刻t6までの時間がスイッチS5,S6がON状態に制御され、時刻t5から時刻t9までがスイッチS3,S4がON状態に制御され、時刻t8から時刻t11までがスイッチS1,S2がON状態に制御される。 The operation in the ascending order in which the scanning order is the reverse direction will be described using the timing chart of FIG. The time from time t0 to time t3 is controlled so that the switches S7 and S8 are ON, the time from time t2 to time t6 is controlled to be ON, and the time from time t5 to time t9 is the switch S3. S4 is controlled to be in an ON state, and switches S1 and S2 are controlled to be in an ON state from time t8 to time t11.
時刻t0から時刻t2までの時間においては、スイッチS7,S8がON状態に設定されるので、差動増幅器DAの非反転入力端(+)には、電池モジュール10dの陽極の電位V3が入力され、反転入力端(−)には、電池モジュール10dの陰極の電位V4が入力される。したがって、入力端子間の電位差V01は、V3−V4=VM4であり、時刻t1において、この充電電圧VM4が検出される。
During the period from time t0 to time t2, the switches S7 and S8 are set to the ON state, and therefore the potential V3 of the anode of the
時刻t2から時刻t3までの時間においては、スイッチS5,S6,S7,S8がON状態に制御される。差動増幅器DAの非反転入力端(+)には、電池モジュール10cの陽極の電位V2と電池モジュール10cの陰極の電位V3との中間の電位(V2+V3)/2が印加される。反転入力端(−)には、電池モジュール10dの陽極の電位V3と陰極の電位V4との中間の電位(V3+V4)/2が印加される。したがって、差動増幅器DAの入力端子間の電位差V01は、VM1=VM2=…=VMのとき、(V2−V4)/2=VMが印加される。
During the time from time t2 to time t3, the switches S5, S6, S7, and S8 are controlled to be in the ON state. An intermediate potential (V2 + V3) / 2 between the anode potential V2 of the
時刻t3から時刻t5までの時間においては、スイッチS5,S6がON状態に設定され、差動増幅器DAの非反転入力端(+)が電池モジュール10cの陽極の電位V2に設定され、反転入力端(−)が電池モジュール10cの陰極の電位V3に設定される。したがって、入力端子間の電位差V01は、V3−V2=VM3が入力され、時刻t4において、電位差VM3が検出される。
During the period from time t3 to time t5, the switches S5 and S6 are set to the ON state, the non-inverting input terminal (+) of the differential amplifier DA is set to the potential V2 of the anode of the
時刻t5から時刻t6までの時間においては、スイッチS3,S4,S5,S6がON状態に設定される。差動増幅器DAの非反転入力端(+)には、電池モジュール10bの陽極の電位V1と陰極の電位V2との中間の電位(V1+V2)/2に設定される。また、反転入力端(−)は、電池モジュール10cの陽極の電位V2と電池モジュール10cの陰極の電位V3との中間の電位(V2+V3)/2に設定される。したがって、入力端子間の電位差V01は、(V3−V1)/2=VMとなる。
In the time from time t5 to time t6, the switches S3, S4, S5 and S6 are set to the ON state. The non-inverting input terminal (+) of the differential amplifier DA is set to an intermediate potential (V1 + V2) / 2 between the anode potential V1 and the cathode potential V2 of the
時刻t6から時刻t8までの時間においては、スイッチS3,S4がON状態に設定されている。差動増幅器DAの非反転入力端(+)は、電池モジュール10bの陽極の電位V1に設定され、反転入力端(−)は、電池モジュール10bの陰極の電位V2に設定される。したがって、入力端子間の電位差V01は、V1−V2=VM2に設定され、時刻t7において、電池モジュール10bの電位差VM2が検出される。
During the period from time t6 to time t8, the switches S3 and S4 are set to the ON state. The non-inverting input terminal (+) of the differential amplifier DA is set to the anode potential V1 of the
時刻t8から時刻t9までの時間においては、スイッチS1,S2,S3,S4がON状態に制御されるが、スイッチS1がオープン故障しているので、スイッチS2,S3,S4のみがON状態に設定される。このとき、差動増幅器DAの非反転入力端(+)は、電池モジュール10bの陽極の電位V1に設定され、反転入力端(−)は、電池モジュール10bの陽極の電位V1と陰極の電位V2との中間の電位(V1+V2)/2に設定される。したがって、入力端子間の電位差V01は、V1−(V1+V2)/2=(V1−V2)/2=0.5VMに遷移する。
During the period from time t8 to time t9, the switches S1, S2, S3, and S4 are controlled to be in the ON state. Is done. At this time, the non-inverting input terminal (+) of the differential amplifier DA is set to the anode potential V1 of the
時刻t9から時刻t11までの時間においては、スイッチS1,S2がON状態に制御され、スイッチS2のみがON状態に設定される。これにより、差動増幅器DAの入力端子間の電位差V01は、直前にコンデンサC1に充電された電圧0.5VMに維持される。したがって、時刻t10にこの電圧を検出することにより、スイッチS1の異常状態が判定される。 During the period from time t9 to time t11, the switches S1 and S2 are controlled to be in the ON state, and only the switch S2 is set to be in the ON state. As a result, the potential difference V01 between the input terminals of the differential amplifier DA is maintained at the voltage 0.5VM charged in the capacitor C1 immediately before. Therefore, the abnormal state of switch S1 is determined by detecting this voltage at time t10.
すなわち、昇順のスキャンにおいては、電池モジュール10d,10c,10bの充電電圧VM4,VM3,VM2は正常に検出され、電池モジュール10aの充電電圧VM1が検出されるべきタイミングで電池モジュール10aの充電電圧VM1と異なる異常電圧が検出され、スイッチS1のオープン故障が判定される。
That is, in the ascending scan, the charging voltages VM4, VM3, VM2 of the
(比較例1)
降順のみ、あるいは昇順のみでスキャンを行う場合の問題点について、図8の比較例を用いて説明する。
図8の組電池は11段の電池モジュール10a、10b,…10kを備え、電圧検出装置は、抵抗器R1,R2,…R22と、スイッチS1、S2,…S22とを備えている。例えば、電池モジュール10aから電池モジュール10kまでの充電電圧をスキャンする場合、電池モジュール10aに対応するスイッチS1,S2と電池モジュール10kに対応するスイッチS21,S22とをオーバラップしてON制御する必要がある。
(Comparative Example 1)
A problem when scanning is performed only in descending order or only in ascending order will be described with reference to a comparative example in FIG.
8 includes eleven
このとき、スイッチS1がオープン故障していると、スイッチS2,S21,S22がON状態に設定される。差動増幅器DAの非反転入力端(+)には、実線矢印のように、電池モジュール10kの陽極の電位V10が印加され、反転入力端(−)には、破線矢印のように、電池モジュール10aの陰極の電位V1と電池モジュール10kの陰極の電位V11の中間の電位(V1+V11)/2が印加される。したがって、差動増幅器DAの入力端子間の電位差V01は、
V01={V10−(V1+V11)/2}={(V11+VM)−((V11+10VM)+V11)/2}=−4VM
と絶対値が高い電圧が差動増幅器DAの入力端子間に印加され、特に、より多段の場合は、差動増幅器DAが破壊するおそれがある。一方、電池モジュール10kから電池モジュール10aまでの方向に、昇順でスキャンする場合には、前記したように、隣接するスイッチS1,S2,S3,S4が同時にON状態に制御され、1.5VMが最大電圧となり、多段になっても差動増幅器DAが破壊するおそれは無い。したがって、すべての電池モジュール10a,10b,…,10kをスキャンするためには、昇順及び降順の双方でスキャンする必要がある。
At this time, if the switch S1 has an open failure, the switches S2, S21, and S22 are set to the ON state. The positive potential V10 of the anode of the
V01 = {V10− (V1 + V11) / 2} = {(V11 + VM) − ((V11 + 10VM) + V11) / 2} = − 4VM
A voltage having a high absolute value is applied between the input terminals of the differential amplifier DA. In particular, in the case of more stages, the differential amplifier DA may be destroyed. On the other hand, when scanning in ascending order from the
(比較例2)
次に、オーバラップさせないで電池モジュール10a,10b,…の充電電圧を検出する方法を説明する。
図9はその回路図であり、非反転入力端(+)、及び反転入力端(−)に印加される電圧を説明するための矢印が示されていない点が図8と異なる。図10はそのタイミングチャートである。
(Comparative Example 2)
Next, a method for detecting the charging voltage of the
FIG. 9 is a circuit diagram thereof, which is different from FIG. 8 in that arrows for explaining voltages applied to the non-inverting input terminal (+) and the inverting input terminal (−) are not shown. FIG. 10 is a timing chart thereof.
時刻t0からt2までの時間においては、スイッチS1,S2がON状態に設定される。これにより、差動増幅器DAの非反転入力端(+)には電池モジュール10aの陽極の電位V0が印加され、反転入力端(−)には電池モジュール10aの陰極の電位V1が印加される。したがって、入力端子間には、電位差V01=V0−V1=VM1が印加され、時刻t1でこの電圧が検出される。時刻t3から時刻t5までの時間においては、電池モジュール10bの充電電圧VM2が差動増幅器DAの入力端子間に印加され、時刻t4において、この電圧が検出される。以下同様に、電池モジュール10jの充電電圧VM11が検出される。
During the time from time t0 to t2, the switches S1 and S2 are set to the ON state. Thus, the anode potential V0 of the
(第2実施形態)
第1実施形態で説明したように、オープン故障していないスイッチをオーバラップさせたときであっても電池モジュール10a,10b,10c,…の充電電圧VMが差動増幅器DAの入力端子間に印加される。このため、オーバラップさせたときの充電電圧VM1,VM2,VM3,…を検出しても、電池モジュール10a,10b,…の充電電圧VM1,VM2,VM3,…を検出することができる。
(Second Embodiment)
As described in the first embodiment, the charging voltage VM of the
例えば、図11のように、スイッチS1,S2,S3,S4がON状態に設定されたときの差動増幅器DAの非反転入力端(+)の電位は、(V0+V1)/2に設定され、反転入力端(−)の電位は、(V1+V2)/2に設定される。したがって、差動増幅器DAの入力端子間の電位差V01は、(V0−V2)/2=(VM1+VM2)/2となる。このときVM1=VM2=VMであれば、前記したようにV01=VMとなるが、電池モジュール10a,10bの充電電圧がアンバランスなときは、オープン故障していない通常の電圧検出精度が低下する問題点がある。例えば、VM1≫VM2のときは、電池モジュール10aの充電電圧VM1の約1/2の電圧を測定電圧としてしまう問題点がある。
For example, as shown in FIG. 11, the potential of the non-inverting input terminal (+) of the differential amplifier DA when the switches S1, S2, S3, and S4 are set to the ON state is set to (V0 + V1) / 2. The potential of the inverting input terminal (−) is set to (V1 + V2) / 2. Therefore, the potential difference V01 between the input terminals of the differential amplifier DA is (V0−V2) / 2 = (VM1 + VM2) / 2. At this time, if VM1 = VM2 = VM, V01 = VM as described above. However, when the charging voltages of the
このため、予め電池モジュール10a,10b,…の充電電圧VM1,VM2,…の測定を行い、電池モジュール10a,10b,…相互間の電位差が一定であることを検出してから、オーバラップスイッチングを行い、スイッチS1,S2,…のオープン故障を検出する。
図12のフローチャートにおいて、オーバラップスイッチングを行わないで、電池モジュール10a,10b,…の電圧測定を行う(SP1)。そして、電池モジュール10a,10b,…相互間の電位差が所定範囲内であるか否かを判定する(SP2)。所定範囲内であれば(SP2でYes)、オーバラップスイッチングを行って、電池モジュール10a,10b,…の電圧測定を行い(SP3)、処理を終了する。一方、所定範囲内でなければ(SP2でNo)、処理を終了する。
For this reason, the charging voltages VM1, VM2,... Of the
In the flowchart of FIG. 12, voltage measurement of the
(変形例)
本発明は前記した実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のような種々の変形が可能である。
(1)前記実施形態は、各電池モジュール10a,10b,…と差動増幅器DAとの間を抵抗器R1,R2,…とスイッチS1,S2,…との直列回路のみで接続したが、抵抗器R1とスイッチS1との接続点と、抵抗器R2とスイッチS2との接続点との間に高周波ノイズ防止用のコンデンサC0を接続することができる。コンデンサC0を各電池モジュール10a,10b,…に対応するように接続した場合の回路図を図13に示す。これにより、差動増幅器DAの出力電圧をA/D変換するときのエイリアシングによる誤差を防止することができる。
(2)前記各実施形態は、コンデンサC1の両端と差動増幅器の入力端子間との間を直結していたが、図14のように、2つのスイッチSA,SBを介して接続することもできる。電圧検知システム100bは、組電池10と電圧検出装置20bとを備え、スイッチS1,S2,…、及びスイッチSA,SBを用いて、組電池10と差動増幅器DAとを絶縁している。すなわち、スイッチS1,S2,…の何れかをON状態にしてコンデンサC1に充電されたときに、スイッチSA,SBをOFF状態にし、差動増幅器DAでコンデンサC1の充電電圧を検出するときにスイッチSA,SBをON状態にすることにより、組電池10と差動増幅器DAとを絶縁している。
(Modification)
The present invention is not limited to the embodiments described above, and various modifications such as the following are possible.
(1) In the above embodiment, the
(2) In each of the above embodiments, the both ends of the capacitor C1 and the input terminal of the differential amplifier are directly connected, but they may be connected via two switches SA and SB as shown in FIG. it can. The voltage detection system 100b includes an assembled battery 10 and a voltage detection device 20b, and insulates the assembled battery 10 and the differential amplifier DA using the switches S1, S2,... And the switches SA and SB. That is, when any of the switches S1, S2,... Is turned on and the capacitor C1 is charged, the switches SA and SB are turned off and the differential amplifier DA detects the charging voltage of the capacitor C1. By turning on SA and SB, the assembled battery 10 and the differential amplifier DA are insulated.
10 組電池
10a,10b,10c,… 電池モジュール
20,20a,20b 電圧検出装置
30 スイッチ制御手段
100,100a,100b 電圧検出システム
R1,R2,… 抵抗器
S1,S2,… スイッチ
C1.C0 コンデンサ
DA 差動増幅器
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10
Claims (7)
前記各電池モジュールの一端と前記非反転入力端子との間に接続された第1のスイッチ及び抵抗器から構成される第1の直列回路と、
前記各電池モジュールの他端と前記反転入力端子との間に接続された第2のスイッチ及び抵抗器から構成される第2の直列回路との双方を複数備え、
所定番目の前記第1のスイッチ及び前記第2のスイッチのオン時間と、次にオンされる隣接段の前記第1のスイッチ及び前記第2のスイッチのオン時間とがオーバラップしていることを特徴とする電圧検出装置。 A voltage in which a battery module including at least one storage cell is connected in series in a plurality of stages to form a battery pack, and a differential amplifier having a non-inverting input terminal and an inverting input terminal detects a voltage of each battery module. In the detection device,
Wherein a first series circuit composed of a first switch and a resistor connected between one end and the non-inverting input terminal of each battery module,
A plurality of second series circuits each including a second switch and a resistor connected between the other end of each battery module and the inverting input terminal,
And a predetermined second ON of said first switch and said second switch time, that subsequently turned on is turned on of the first switch and the second switch adjacent stage time and is overlapped A voltage detection device.
複数の前記第1のスイッチ及び前記第2のスイッチを順次ON状態にすることで、前記各電池モジュールの電圧で前記コンデンサを同方向にチャージすることを特徴とする請求項1に記載の電圧検出装置。 In the differential amplifier, capacitors are connected to both ends of the non-inverting input terminal and the inverting input terminal ,
2. The voltage detection according to claim 1, wherein the capacitor is charged in the same direction by a voltage of each of the battery modules by sequentially turning on the plurality of first switches and the second switches. apparatus.
前記第1のスイッチ及び前記抵抗器の接続点と前記第2のスイッチ及び前記抵抗器の接続点との間に他のコンデンサを備えることを特徴とする請求項1乃至請求項5の何れか1項に記載の電圧検出装置。 In the first series circuit and the second series circuit, the resistor is connected to each battery module, the first switch and the second switch are connected to the differential amplifier,
Any of claims 1 to 5, characterized in that it comprises another capacitor between the connection point of the first switch and the resistor connecting point between the second switch and the resistor 1 The voltage detection device according to item.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007274649A JP4616875B2 (en) | 2007-10-23 | 2007-10-23 | Voltage detector |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007274649A JP4616875B2 (en) | 2007-10-23 | 2007-10-23 | Voltage detector |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2009103546A JP2009103546A (en) | 2009-05-14 |
JP4616875B2 true JP4616875B2 (en) | 2011-01-19 |
Family
ID=40705356
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2007274649A Expired - Fee Related JP4616875B2 (en) | 2007-10-23 | 2007-10-23 | Voltage detector |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4616875B2 (en) |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5634694B2 (en) * | 2009-09-24 | 2014-12-03 | 本田技研工業株式会社 | Voltage detector |
JP5353915B2 (en) | 2011-02-01 | 2013-11-27 | 株式会社デンソー | Battery voltage monitoring device |
JP5606997B2 (en) * | 2011-07-27 | 2014-10-15 | 株式会社東芝 | Battery cell monitoring circuit, battery cell module, automobile equipped with battery cell module |
JP2014126437A (en) | 2012-12-26 | 2014-07-07 | Denso Corp | Battery monitoring device |
JP6697869B2 (en) * | 2015-12-02 | 2020-05-27 | 株式会社デンソーテン | State determination device and state determination method |
JP7391696B2 (en) * | 2020-02-07 | 2023-12-05 | リンナイ株式会社 | temperature acquisition device |
Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001178008A (en) * | 1999-12-20 | 2001-06-29 | Nec Corp | Cell balance adjusting method and circuit thereof, irregular cell voltage detecting circuit, and method therefor |
JP2002281681A (en) * | 2001-03-22 | 2002-09-27 | Denso Corp | Monitoring method for battery pack dc voltage detector |
JP2003014792A (en) * | 2001-04-27 | 2003-01-15 | Denso Corp | Voltage detector for flying capacitor type combined battery |
JP2003084015A (en) * | 2001-09-11 | 2003-03-19 | Denso Corp | Flying capacitor battery pack voltage detecting circuit and driving method for it |
JP2003254998A (en) * | 2002-03-04 | 2003-09-10 | Yazaki Corp | Cell voltage measuring method of battery pack and its device |
WO2004086065A1 (en) * | 2003-03-24 | 2004-10-07 | Sanken Electric Co. Ltd. | Voltage measurement device |
JP2005283258A (en) * | 2004-03-29 | 2005-10-13 | Sanken Electric Co Ltd | Voltage measuring device |
JP2007010316A (en) * | 2005-06-28 | 2007-01-18 | Toyota Motor Corp | Flying capacitor type voltage detection device |
JP2007225484A (en) * | 2006-02-24 | 2007-09-06 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Laminated voltage measuring device and breaking detection technique therewith |
JP2007240299A (en) * | 2006-03-08 | 2007-09-20 | Yazaki Corp | Flying capacitor system voltage measuring device |
-
2007
- 2007-10-23 JP JP2007274649A patent/JP4616875B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001178008A (en) * | 1999-12-20 | 2001-06-29 | Nec Corp | Cell balance adjusting method and circuit thereof, irregular cell voltage detecting circuit, and method therefor |
JP2002281681A (en) * | 2001-03-22 | 2002-09-27 | Denso Corp | Monitoring method for battery pack dc voltage detector |
JP2003014792A (en) * | 2001-04-27 | 2003-01-15 | Denso Corp | Voltage detector for flying capacitor type combined battery |
JP2003084015A (en) * | 2001-09-11 | 2003-03-19 | Denso Corp | Flying capacitor battery pack voltage detecting circuit and driving method for it |
JP2003254998A (en) * | 2002-03-04 | 2003-09-10 | Yazaki Corp | Cell voltage measuring method of battery pack and its device |
WO2004086065A1 (en) * | 2003-03-24 | 2004-10-07 | Sanken Electric Co. Ltd. | Voltage measurement device |
JP2005283258A (en) * | 2004-03-29 | 2005-10-13 | Sanken Electric Co Ltd | Voltage measuring device |
JP2007010316A (en) * | 2005-06-28 | 2007-01-18 | Toyota Motor Corp | Flying capacitor type voltage detection device |
JP2007225484A (en) * | 2006-02-24 | 2007-09-06 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Laminated voltage measuring device and breaking detection technique therewith |
JP2007240299A (en) * | 2006-03-08 | 2007-09-20 | Yazaki Corp | Flying capacitor system voltage measuring device |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2009103546A (en) | 2009-05-14 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4589888B2 (en) | Battery voltage measurement circuit and battery ECU | |
JP4616875B2 (en) | Voltage detector | |
CN102201812B (en) | Cyclic A/D converter | |
JP2002139522A (en) | Laminated voltage measuring device | |
KR20090084854A (en) | System and method to measure series-connected cell voltages | |
JPWO2013161067A1 (en) | Battery monitoring device and battery system monitoring device | |
JP3738721B2 (en) | Battery voltage detection circuit | |
JP2002139523A (en) | Laminated voltage measuring device | |
JP4047558B2 (en) | Battery voltage detector | |
JP4835570B2 (en) | Voltage detection device for battery pack | |
JP2010060323A (en) | Method and device for detecting ground fault of battery cell unit of automobile | |
JP5169949B2 (en) | Voltage detector | |
JP4605047B2 (en) | Laminate voltage measuring device | |
JP2016070787A (en) | Battery monitoring system | |
JP4756302B2 (en) | Flying capacitor type assembled battery voltage detector | |
JP5049903B2 (en) | Battery voltage measuring device and battery pack system using the same | |
JP4760837B2 (en) | Voltage detector | |
JP2002286766A (en) | Voltage detection method and voltage detection device | |
JP6137073B2 (en) | Voltage monitoring device | |
CN113874738B (en) | Leakage detection device, leakage detection method, and electric vehicle | |
US9347998B2 (en) | System and method for measuring battery voltage | |
JP2002289263A (en) | Flying-capacitor type battery pack voltage detecting device | |
US20230288491A1 (en) | Battery monitoring device | |
JP5157634B2 (en) | Voltage measuring apparatus and voltage measuring method | |
JP7040112B2 (en) | Voltage monitoring device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20100222 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20100309 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20100428 |
|
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: 20101012 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20101022 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4616875 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131029 Year of fee payment: 3 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |