JP2019075862A - Equalization circuit - Google Patents
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Abstract
【課題】精度向上を図った均等化装置を提供する。【解決手段】差動増幅回路16は、複数のセルCe1〜Ce3のうち2つの両端電圧がそれぞれ入力され、当該入力された2つの両端電圧の差分を出力する。切替スイッチSW1及びスイッチユニット12は、差動増幅回路16と複数のセルCe1〜Ce3との間に設けられる。μCOM19は、切替スイッチSW1及びスイッチユニット12を制御して、差動増幅回路16に入力される2つのセルCe1〜Ce3の組み合わせを切り替える。また、μCOM19は、差動増幅回路16に入力される2つのセルCe1〜Ce3の組み合わせと、差動増幅回路16の差電圧Vmと、に基づいて複数のセルCe1〜Ce3のうち最も両端電圧が高いセルを求め、当該最も両端電圧が高いセルの両端電圧を低くして複数のセルCe1〜Ce3の均等化を行う。【選択図】図1Provided is an equalizing device with improved accuracy. A differential amplifier circuit receives two terminal voltages of a plurality of cells Ce1 to Ce3, respectively, and outputs a difference between the two input terminal voltages. The changeover switch SW1 and the switch unit 12 are provided between the differential amplifier circuit 16 and the plurality of cells Ce1 to Ce3. The μCOM 19 controls the changeover switch SW1 and the switch unit 12 to switch the combination of the two cells Ce1 to Ce3 input to the differential amplifier circuit 16. Further, the μCOM 19 determines that the voltage between both ends of the plurality of cells Ce1 to Ce3 is based on the combination of the two cells Ce1 to Ce3 input to the differential amplifier circuit 16 and the difference voltage Vm of the differential amplifier circuit 16. A higher cell is obtained, and the voltage between both ends of the cell having the highest voltage is lowered to equalize the plurality of cells Ce1 to Ce3. [Selection diagram] Fig. 1
Description
本発明は、均等化装置に関する。 The present invention relates to an equalization device.
EVやPHEV、HEVなどは、電動モータ駆動用の高圧バッテリを有している。高圧バッテリは、二次電池(以下、セル)を数十から数百、直列接続して、数百Vの高電圧を得ている。上記セルは、製造時の電池容量、漏れ電流、劣化のばらつきに起因して、充電量(以下、SOC)に差が発生してしまう。 EVs, PHEVs, HEVs, etc. have high voltage batteries for driving electric motors. In a high voltage battery, several tens to several hundreds of secondary batteries (hereinafter, cells) are connected in series to obtain a high voltage of several hundred volts. In the above-mentioned cell, a difference occurs in the charge amount (hereinafter, SOC) due to the battery capacity at the time of manufacture, the leakage current, and the variation in deterioration.
例えば、充電時にどれか1セルのSOCが100%に達すればそれ以上の充電ができなくなる。また、放電時にどれか1セルのSOCが0%に達すればそれ以上の放電ができなくなる。このため、SOCにばらつきがあると、充電、放電効率が悪くなってしまう。そこで、各セルのSOCを均等化するセルバランス回路が提案されている(特許文献1)。 For example, if the SOC of any one cell reaches 100% at the time of charging, it can not be charged further. Further, if the SOC of any one cell reaches 0% at the time of discharge, further discharge can not be performed. For this reason, if there is variation in SOC, charge and discharge efficiency will deteriorate. Therefore, a cell balance circuit has been proposed to equalize the SOC of each cell (Patent Document 1).
特許文献1のセルバランス回路(均等化装置)は、電圧検出部により各セル電圧を検出し、インダクタンスを介して高電圧セルから低電圧セルにエネルギを移送している。
The cell balance circuit (equalization device) of
しかしながら、上述した従来の均等化装置の電圧検出部の検出精度は、±数mV程度でそれ以上の精度で均等化することができない、という問題があった。 However, there has been a problem that the detection accuracy of the voltage detection unit of the above-described conventional equalization device can not be equalized with a accuracy of more than ± several millivolts.
本発明は、以上の背景に鑑みてなされたものであり、精度向上を図った均等化装置を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above background, and it is an object of the present invention to provide an equalization apparatus with improved accuracy.
本発明の態様である均等化装置は、2つの入力端子を有し、前記2つの入力端子に組電池を構成する3つ以上の二次電池のうち2つの両端電圧がそれぞれ入力され、当該入力された2つの両端電圧の差分を出力する差動増幅回路と、前記差動増幅回路と前記組電池との間に設けられた複数のスイッチと、前記スイッチを制御して、前記差動増幅回路に入力される2つの前記二次電池の組み合わせを切り替える第1スイッチ制御部と、前記差動増幅回路に入力される2つの二次電池の組み合わせと、前記差動増幅回路の出力と、に基づいて前記組電池を構成する二次電池の両端電圧の大小関係を求め、求めた大小関係に基づいて均等化を行う均等化部と、を備えたことを特徴とする。 The equalizing device according to an aspect of the present invention has two input terminals, and two end voltages of three or more secondary batteries constituting the assembled battery are respectively input to the two input terminals, and the input A differential amplifier circuit that outputs the difference between the two end-to-end voltages, a plurality of switches provided between the differential amplifier circuit and the battery pack, and the switches, which are controlled to control the differential amplifier circuit A first switch control unit that switches a combination of two of the secondary batteries input to the first, a combination of two secondary batteries input to the differential amplifier circuit, and an output of the differential amplifier circuit. And an equalization unit that performs equalization based on the obtained magnitude relationship.
前記第1スイッチ制御部は、前記差動増幅回路に入力される2つの二次電池の一方を、前記組電池を構成する二次電池の1つである基準二次電池とし、前記2つの二次電池の他方を、前記組電池を構成する二次電池のうち前記基準二次電池を除いた全てに順次切り替えるようにしてもよい。 The first switch control unit uses one of the two secondary batteries input to the differential amplifier circuit as a reference secondary battery, which is one of the secondary batteries that constitute the assembled battery, The other of the secondary batteries may be sequentially switched to all secondary batteries constituting the assembled battery except the reference secondary battery.
前記第1スイッチ制御部は、前記差動増幅回路の出力が0のとき、前記差動増幅回路の前記2つの入力端子に入力されている前記二次電池を入れ替えるように前記スイッチを制御するようにしてもよい。 The first switch control unit controls the switch so as to switch the secondary battery input to the two input terminals of the differential amplifier circuit when the output of the differential amplifier circuit is 0. You may
前記第1スイッチ制御部は、前回の均等化を行ったときに最も両端電圧が大きいとされた二次電池を前記基準二次電池としてもよい。 The first switch control unit may use, as the reference secondary battery, a secondary battery in which a voltage between both ends is determined to be the largest when the previous equalization is performed.
第1の状態における二次電池の両端電圧を保持するコンデンサと、前記コンデンサにより保持された前記二次電池の両端電圧及び第2の状態の二次電池の両端電圧が入力を前記差動増幅回路に入力するように前記スイッチを制御する第2スイッチ制御部と、前記第2スイッチ制御部による制御時の前記差動増幅回路の出力に基づいて前記二次電池の電池状態を検出する状態検出部と、を備えてもよい。 A capacitor for holding a voltage across the secondary battery in the first state, a voltage across the secondary battery held by the capacitor, and a voltage across the secondary battery in the second state are input to the differential amplifier circuit A second switch control unit that controls the switch so as to input to the second switch control unit, and a state detection unit that detects the battery state of the secondary battery based on the output of the differential amplifier circuit at the time of control by the second switch control unit And may be provided.
以上説明したように態様によれば、2つの二次電池の両端電圧の差分に基づいて均等化を行うことにより、均等化の精度向上を図ることができる。 As described above, according to the aspect, the accuracy of equalization can be improved by performing equalization based on the difference between the voltages across the two secondary batteries.
(第1実施形態)
以下、第1実施形態におけるセル監視装置について図1を参照して説明する。本実施形態のセル監視装置1は、例えば、電気自動車に搭載され、当該電気自動車が備える図1に示す組電池2を構成する複数の二次電池としてのセルCe1〜Ce3を監視するものである。セルCe1〜Ce3は、互いに直列接続されている。
First Embodiment
The cell monitoring apparatus according to the first embodiment will be described below with reference to FIG. The
セル監視装置1は、下記に示す3つの制御を実行している。まず、セル監視装置1は、各セルCe1〜Ce3の内部抵抗を検出してセルCe1〜Ce3の状態を検出する制御を実行している。また、セル監視装置1は、セルCe1〜Ce3の両端電圧を均等化する制御を実行している。また、セル監視装置1は、CVS18を用いてセルCe1〜Ce3の両端電圧を検出し、充電時に1つでも閾値を超えるものがあれば充電を停止し、放電時に1つでも閾値を下回るもの があれば放電を停止する制御を実行している。
The
図1に示すように、セル監視装置1は、均等化回路11と、第1のコンデンサC1及び第2のコンデンサC2と、切替スイッチSW1及びスイッチユニット12と、充放電部13と、電圧検出部14と、A/D変換器15と、差動増幅回路16と、A/D変換器17と、CVS18と、マイクロコンピュータ(以下、μCOM)19と、を備えている。
As shown in FIG. 1, the
均等化回路11は、セルCe1〜Ce3の均等化を行うための回路である。均等化回路11としては、例えば、放電抵抗を用いて両端電圧の高いセルCe1〜Ce3を放電する放電式や、コンデンサなどを用いて両端電圧の高いセルCe1〜Ce3から低いセルCe1〜Ce3へ電荷を移動するチャージポンプ式などの周知の均等化回路を用いる。 The equalization circuit 11 is a circuit for performing equalization of the cells Ce1 to Ce3. The equalizing circuit 11 is, for example, a discharge type that discharges the cells Ce1 to Ce3 with high voltage across the discharge using discharge resistors, or a capacitor or the like to charge the cells Ce1 to Ce3 with high voltage across to the low cells Ce1 to Ce3. Using a known equalization circuit such as a charge pump type that moves the
第1のコンデンサC1及び第2のコンデンサC2はそれぞれ、セルCe1〜Ce3の両極電圧を保持するためのコンデンサである。第1のコンデンサC1及び第2のコンデンサC2は、複数のセルCe1〜Ce3のうち後述するスイッチユニット12により選択された一つに接続される。
The first capacitor C1 and the second capacitor C2 are capacitors for holding the bipolar voltages of the cells Ce1 to Ce3, respectively. The first capacitor C1 and the second capacitor C2 are connected to one of the plurality of cells Ce1 to Ce3 selected by the
また、第1のコンデンサC1は、一極板が後述する差動増幅回路16の2つの入力端子のうち一方である+入力に接続されている。第2のコンデンサC2は、一極板が後述する差動増幅回路16の2つの入力端子のうち他方である−入力に接続されている。
In addition, the first capacitor C1 is connected to the + input which is one of two input terminals of a
切替スイッチSW1は、c端子の接続をa端子、b端子の間で切り替えるスイッチから構成されている。a端子は、第1のコンデンサC1の一極板及び差動増幅回路16の+入力に接続され、b端子は、第2のコンデンサC2の一極板及び差動増幅回路16の−入力に接続されている。c端子は、後述する切替スイッチSW+のe+端子に接続されている。切替スイッチSW1は、第1のコンデンサC1及び第2のコンデンサC2のうち1つを選択して、切替スイッチSW+のe+端子に接続するスイッチである。
The changeover switch SW1 is configured of a switch that switches the connection of the c terminal between the a terminal and the b terminal. The a terminal is connected to the one electrode of the first capacitor C1 and the + input of the
スイッチユニット12は、2つの切替スイッチSW+、SW−から構成されている。切替スイッチSW+は、e+端子をa+、b+、c+端子の間で切り替えるスイッチから構成されている。a+〜c+端子はそれぞれ、セルCe1〜Ce3の正極に接続されている。切替スイッチSW+は、複数のセルCe1〜Ce3のうち選択した1つの正極を切替スイッチSW1で選択されたコンデンサC1、C2の一極板に接続する。
The
切替スイッチSW−は、e−端子をa−、b−、c−端子の間で切り替えるスイッチから構成されている。a−〜c−端子はそれぞれ、セルCe1〜Ce3の負極に接続されている。切替スイッチSW−は、複数のセルCe1〜Ce3のうち選択した1つの負極をコンデンサC1、C2の他極板に接続する。 The changeover switch SW- is composed of a switch for switching the e- terminal between the a-, b- and c- terminals. The a- to c- terminals are respectively connected to the negative electrodes of the cells Ce1 to Ce3. The changeover switch SW- connects one negative electrode selected among the plurality of cells Ce1 to Ce3 to the other electrode plate of the capacitors C1 and C2.
電圧検出部14は、組電池2全体の両極電圧を検出する回路である。A/D変換器15は、電圧検出部14が検出した組電池2の両極電圧をデジタル値に変換してμCOM19に供給する。
The
充放電部13は、組電池2の両極に接続され、組電池2を構成するセルCe1〜Ce3の充電、放電に際して、予め定められた充電電流Ic、放電電流Idを流すことができるように設けられている。充放電部13は、後述するμCOM19に接続されており、μCOM19からの制御信号に応じて、セルCe1〜Ce3に充電電流Icを流して充電し、セルCe1〜Ce3に放電電流Idを流して放電する。
The charge / discharge unit 13 is connected to both electrodes of the assembled battery 2 and provided so as to allow predetermined charging current Ic and discharging current Id to flow during charging and discharging of the cells Ce1 to Ce3 constituting the assembled battery 2. It is done. The charge / discharge unit 13 is connected to the
差動増幅回路16は、+入力、−入力の差電圧Vm(=出力)を出力する周知の差動増幅回路である。A/D変換器17は、差動増幅回路16が出力する差電圧Vm(=出力)をデジタル値に変換してμCOM19に供給する。
The
CVS18は、セルCe1〜Ce3の両端電圧を検出する検出回路から構成され、その検出結果を順次、μCOM19に出力している。
The
μCOM19は、周知のCPU、ROM、RAMなどを有するマイクロコンピュータから構成されている。μCOM19は、第2スイッチ制御部、状態検出部として機能し、切替スイッチSW1、スイッチユニット12のオンオフ制御や、充放電部13を制御して、セルCe1〜Ce3の内部抵抗を検出する内部抵抗の検出処理を実行する。
The μCOM 19 is constituted by a microcomputer having a known CPU, ROM, RAM and the like. The
内部抵抗の検出処理において、μCOM19は、第1の状態のとき、切替スイッチSW+のe+端子をa+端子に、切替スイッチSW−のe−端子をa−端子に接続すると共に、切替スイッチSW1のc端子をa端子に接続する。これにより、μCOM19は、第1の状態におけるセルCe1の両端電圧を第1のコンデンサC1にホールドさせる。その後、μCOM19は、第2の状態のとき、切替スイッチSW1のc端子をb端子に接続する。これにより、μCOM19は、第2の状態におけるセルCe1の両端電圧を第2のコンデンサC2にホールドさせる。そして、差動増幅回路16には、第1の状態及び第2の状態のセルCe1の両端電圧が+入力、−入力に入力される。
In the detection processing of the internal resistance, in the first state, the
ここで、第1の状態、第2の状態とは、セルCe1〜Ce3に流れる電流が異なる状態 を示す。本実施形態では、充電電流Icが流れている状態を第1の状態、放電電流Idが流れている状態を第2の状態とする。μCOM19は、電圧検出部14からの検出値に基づいて充放電部13を制御 し、セルCe1〜Ce3に充電電流Ic、放電電流Idを流す。
Here, the first state and the second state indicate states in which the currents flowing to the cells Ce1 to Ce3 are different. In the present embodiment, the state in which the charging current Ic is flowing is referred to as a first state, and the state in which the discharging current Id is flowing is referred to as a second state. The
また、μCOM19は、内部抵抗の検出処理において、差電圧Vmを取り込んでセルCe1の内部抵抗を検出して、セルCe1の状態を検出する。詳しく説明すると、本実施形態では、充電状態の時のセルCe1の両端電圧Vc1は、下記の式(1)で表される。
Vc1=Ve1+r1×Ic …(1)
Ve1:セルCe1の起電力、r1:セルCe1の内部抵抗
Further, in the detection processing of the internal resistance, the
Vc1 = Ve1 + r1 × Ic (1)
Ve1: electromotive force of the cell Ce1, r1: internal resistance of the cell Ce1
一方、放電状態のときのセルCe1の両端電圧Vd1は、下記の式(2)で表される。
Vd1=Ve1−r1×Id …(2)
On the other hand, the voltage Vd1 across the cell Ce1 in the discharge state is expressed by the following equation (2).
Vd1 = Ve1-r1 × Id (2)
よって、差動増幅回路16から出力される差電圧Vmは、Vc1−Vd1=r1×(Ic+Id)に応じた値となり、充電電流Ic及び放電電流Idが予め分かっていれば、差電圧Vmから内部抵抗r1を求めることができる。セルCe2、Ce3についても同様にして内部抵抗r2、r3を求めることができる。
Therefore, the differential voltage Vm output from the
また、μCOM19は、第1スイッチ制御部、均等化部として機能し、切替スイッチSW1、スイッチユニット12のオンオフ制御や、均等化回路11を制御して、セルCe1〜Ce3の均等化処理を実行する。
Further, the
次に、上記概略で説明したセル監視装置1の均等化処理手順の詳細について、図2のフローチャートを参照して以下説明する。まず、μCOM19は、充電の終了前に均等化処理を開始する。μCOM19は、セルCe1を基準セル(基準二次電池)とする。μCOM19は、第1のコンデンサC1にセルCe1を接続し、第2のコンデンサC2にセルCe2を接続する(ステップS1)。
Next, the details of the equalization processing procedure of the
ステップS1について詳しく説明すると、μCOM19は、第1のコンデンサC1にセルCe1を接続し、第1のコンデンサC1の両端電圧がセルCe1の両端電圧Vc1と等しくなるような所定時間待って、第2のコンデンサC2にセルCe2を接続する。このステップS1により、差動増幅回路16には、セルCe1の両端電圧Vc1が+入力に入力され、セルCe2の両端電圧Vc2が−入力に入力される。このとき、差動増幅回路16から出力される差電圧Vmは、下記の式(4)で表される。
Vm=(Vc1−Vc2)×Av …(4)
The step S1 will be described in detail. The
Vm = (Vc1-Vc2) x Av (4)
次に、μCOM19は、式(4)に示す差電圧Vmを取り込む(ステップS2)。ここで、Vc1>Vc2であれば、式(4)に示す差電圧Vmが0より大きくなる。一方、Vc1≦Vc2であれば、式(4)に示す差電圧Vmが0となり、Vc1=Vc2なのか、Vc1<Vc2なのか区別がつかない。しかも、Vc1<Vc2であった場合、どの程度の差があるのか判別できない。
Next, the
そこで、その後、μCOM19は、差動増幅回路16に入力されているセルCe1、Ce2を入れ替える(ステップS3)。ステップS3において、μCOM19は、ステップS1と同様の手順により、第1のコンデンサC1にセルCe2を接続し、第2のコンデンサC2にセルCe2を接続する。これにより、差動増幅回路16には、セルCe2の両端電圧Vc2が+入力に入力され、セルCe1の両端電圧Vc1が−入力に入力される。このとき、差動増幅回路16から出力される差電圧Vmは、下記の式(5)で表される。
Vm=(Vc2−Vc1)×Av …(5)
Then, after that, the
Vm = (Vc2-Vc1) * Av (5)
次に、μCOM19は、式(5)に示す差電圧Vmを取り込む(ステップS4)。その後、μCOM19は、ステップS1と同様の手順により、第1のコンデンサC1にセルCe1を接続し、第2のコンデンサC2にセルCe3を接続する(ステップS5)。これにより、差動増幅回路16には、セルCe1の両端電圧Vc1が+入力に入力され、セルCe3の両端電圧Vc3が−入力に入力される。このとき、差動増幅回路16から出力される差電圧Vmは、下記の式(6)で表される。
Vm=(Vc1−Vc3)×Av …(6)
Next, the
Vm = (Vc1-Vc3) × Av (6)
次に、μCOM19は、式(6)に示す差電圧Vmを取り込む(ステップS6)。その後、μCOM19は、差動増幅回路16に入力されているセルCe1、Ce3を入れ替える(ステップS7)。ステップS7において、μCOM19は、ステップS1と同様の手順により、第1のコンデンサC1にセルCe3を接続し、第2のコンデンサC2にセルCe1を接続する。これにより、差動増幅回路16には、セルCe3の両端電圧Vc3が+入力に入力され、セルCe1の両端電圧Vc1が−入力に入力される。このとき、差動増幅回路16から出力される差電圧Vmは、下記の式(7)で表される。
Vm=(Vc3−Vc1)×Av …(7)
Next, the
Vm = (Vc3-Vc1) x Av (7)
次に、μCOM19は、式(7)に示す差電圧Vmを取り込む(ステップS8)。その後、μCOM19は、取り込んだ式(4)〜(7)に示す差電圧Vmに基づいてセルCe1〜Ce3の大小関係を求める(ステップS9)。即ち、μCOM19は、ステップS2、S4で取り込んだ式(4)、(5)の差電圧Vmに基づいてVc1とVc2の大小関係を判別できる。μCOMは、式(4)の差電圧Vmが0より大きければ、Vc1>Vc2と判別し、式(5)の差電圧Vmが0より大きければ、Vc1<Vc2と判別し、式(4)、(5)の差電圧Vm=0であれば、Vc1=Vc2と判別する。
Next, the
また、μCOM19は、ステップS6、S8で取り込んだ式(6)、(7)の差電圧Vmに基づいてVc1とVc3の大小関係を判別できる。μCOMは、式(6)の差電圧Vmが0より大きければ、Vc1>Vc3と判別し、式(7)の差電圧Vmが0より大きければ、Vc1<Vc3と判別し、式(6)、(7)の差電圧Vm=0であれば、Vc1=Vc3と判別する。
Further, the
また、μCOM19は、Vc1>Vc2かつVc1>Vc3と判別したとき、ステップS2、S6で取り込んだ式(4)、(6)の差電圧Vmの大小に基づいてVc2、Vc3の大小を判別する。μCOM19は、Vc1<Vc2かつVc1<Vc3と判別したとき、ステップS4、S8で取り込んだ式(5)、(7)の差電圧Vmの大小に基づいてVc2、Vc3の大小を判別する。
When the microcomputer COM19 determines that Vc1> Vc2 and Vc1> Vc3, it determines the magnitude of Vc2 and Vc3 based on the magnitude of the differential voltage Vm of the equations (4) and (6) captured in steps S2 and S6. When it is determined that Vc1 <Vc2 and Vc1 <Vc3, the
次に、μCOM19は、ステップS9で求めたセルCe1〜Ce3の大小関係に基づいて均等化回路11を制御して均等化を行った後(ステップS10)、処理を終了する。ステップS10において、μCOM19は、両端電圧が最も高いセルを放電したり、両端電圧が最も高いセルから最も低いセルに電荷を移動させる周知の均等化を行う。
Next, the
上述した第1実施形態によれば、差動増幅回路16は、複数のセルCe1〜Ce3のうち2つの両端電圧がそれぞれ入力され、当該入力された2つの両端電圧の差分を出力する。切替スイッチSW1及びスイッチユニット12は、差動増幅回路16と複数のセルCe1〜Ce3との間に設けられる。μCOM19は、切替スイッチSW1及びスイッチユニット12を制御して、差動増幅回路16に入力される2つのセルCe1〜Ce3の組み合わせを切り替える。また、μCOM19は、差動増幅回路16に入力される2つのセルCe1〜Ce3の組み合わせと、差動増幅回路16の差電圧Vmと、に基づいて複数のセルCe1〜Ce3の大小関係を求め、求めた大小関係に基づいて均等化を行う。このように、2つのセルCe1〜Ce3の両端電圧Vc1〜Vc3の差分に基づいて均等化を行うことにより、均等化の精度向上を図ることができる。即ち、セルCe1〜Ce3の両端電圧に比べて、セルCe1〜Ce3の差電圧の方が小さいため、A/D変換の分解能が高くなり、精度よく大小関係を求めることができ、均等化の精度向上を図ることができる。
According to the first embodiment described above, the
また、上述した第1実施形態によれば、μCOM19は、差動増幅回路16に入力される2つのセルの一方を、基準セルCe1とし、2つのセルの他方を、複数のセルCe1〜Ce3のうち基準セルCe1を除いたセルCe2、Ce3に順次切り替えている。これにより、簡単に複数のセルCe1〜Ce3の大小関係を求めることができる。
Further, according to the first embodiment described above, the
また、上述した第1実施形態によれば、μCOM19は、状態検出処理において、第1のコンデンサC1に保持された第1の状態におけるセルCe1〜Ce3の両端電圧及び第2のコンデンサC2に保持された第2の状態のセルCe1〜Ce3の両端電圧が入力を差動増幅回路16に入力するように切替スイッチSW+、スイッチユニット12を制御する。μCOM19は、このときの差動増幅回路16の差電圧Vmに基づいてセルCe1〜Ce3の電池状態を検出する。これにより、差動増幅回路16を均等化用と状態検出用とで兼用することができ、コストダウンを図ることができる。
Further, according to the first embodiment described above, the
なお、上述した第1実施形態では、μCOM19による充放電部13の制御によって、二次電池Ce1〜Ce3を第1の状態(充電電流Icが流れている状態)、第2の状態(放電電流Idが流れている状態)にしていたが、これに限ったものではない。車両の負荷駆動に伴う充放電電流の変化を利用してもよい。即ち、車両の充放電電流の変化前を第1の状態、変化後を第2の状態としてもよい。
In the first embodiment described above, the secondary batteries Ce1 to Ce3 are controlled in the first state (the state in which the charging current Ic flows), the second state (the discharging current Id) by the control of the charge / discharge unit 13 by the
(第2実施形態)
次に、第2実施形態におけるセル監視装置について説明する。第1実施形態のセル監視装置と第2実施形態のセル監視装置との構成は同じであるので、構成についての詳細な説明は省略する。第1実施形態と第2実施形態との間で大きく異なる点は、μCOM19が実行する均等化処理手順である。
Second Embodiment
Next, a cell monitoring apparatus according to the second embodiment will be described. The configurations of the cell monitoring device of the first embodiment and the cell monitoring device of the second embodiment are the same, so detailed description of the configuration will be omitted. A significant difference between the first embodiment and the second embodiment is the equalization processing procedure executed by the
第1実施形態では、ステップS2、S6で取り込んだ差電圧Vmが0でなくても、差動増幅回路16に入力される2つのセルを入れ替えていた。しかしながら、ステップS2、S6で取り込んだ差電圧Vmが0でなければ、差動増幅回路16に入力された2つのセルの大小関係は判別できるため、入れ替えを行う必要がない(即ち、ステップS5、S6、S7、S8を行う必要がない)。そこで、第2実施形態では、μCOM19は、取り込んだ差電圧Vmが0のとき、差動増幅回路16に入力された2つのセルを入れ替えるようにした。
In the first embodiment, the two cells input to the
次に、上記概略で説明した第2実施形態におけるセル監視装置1の均等化処理手順の詳細について、図3のフローチャートを参照して以下説明する。まず、μCOM19は、充電の終了前に均等化処理を開始する。μCOM19は、第1実施形態のステップS1と同様に、セルCe1を基準セルとして、第1のコンデンサC1にセルCe1を接続し、第2のコンデンサC2にセルCe2を接続する(ステップS11)。
Next, details of the equalization processing procedure of the
このステップS11により、差動増幅回路16から出力される差電圧Vmは、下記の式(4)で表される。
Vm=(Vc1−Vc2)×Av …(4)
At step S11, the differential voltage Vm output from the
Vm = (Vc1-Vc2) x Av (4)
次に、μCOM19は、式(4)に示す差電圧Vmを取り込む(ステップS12)。その後、μCOM19は、ステップS12で取り込んだ差電圧Vmが0か否か判定する(ステップS13)。差電圧Vmが0であった場合(ステップS13でY)、μCOM19は、差動増幅回路16の入力を入れ替える(ステップS14)。ステップS14において、μCOM19は、第1実施形態のステップS3と同様に、第1のコンデンサC1にセルCe2を接続し、第2のコンデンサC2にセルCe1を接続する。このとき、差動増幅回路16から出力される差電圧Vmは、下記の式(5)で表される。
Vm=(Vc2−Vc1)×Av …(5)
Next, the
Vm = (Vc2-Vc1) * Av (5)
次に、μCOM19は、式(5)に示す差電圧Vmを取り込んだ後(ステップS15)、ステップS16に進む。一方、μCOM19は、差電圧Vmが0より大きい場合(ステップS13でN)、ステップS14、S15に進まずに、直ちにステップS16に進む。
Next, after the
ステップS16において、μCOM19は、第1実施形態のステップS5と同様に、第1のコンデンサC1にセルCe1を接続し、第2のコンデンサC2にセルCe3を接続する。このとき、差動増幅回路16から出力される差電圧Vmは、下記の式(6)で表される。
Vm=(Vc1−Vc3)×Av …(6)
In step S16, the
Vm = (Vc1-Vc3) × Av (6)
次に、μCOM19は、式(6)に示す差電圧Vmを取り込む(ステップS17)。その後、μCOM19は、ステップS17で取り込んだ差電圧Vmが0か否かは判定する(ステップS18)。差電圧Vmが0であった場合(ステップS18でY)、μCOM19は、差動増幅回路16の入力を入れ替える(ステップS19)。ステップS19において、μCOM19は、第1のコンデンサC1にセルCe3を接続し、第2のコンデンサC2にセルCe1を接続する。このとき、差動増幅回路16から出力される差電圧Vmは、下記の式(7)で表される。
Vm=(Vc3−Vc1)×Av …(7)
Next, the
Vm = (Vc3-Vc1) x Av (7)
次に、μCOM19は、式(7)に示す差電圧Vmを取り込んだ後(ステップS20)、ステップS21に進む。一方、μCOM19は、差電圧Vmが0より大きい場合(ステップS18でN)、ステップS19、S20に進まずに、直ちにステップS21に進む。ステップS21において、μCOM19は、第1実施形態のステップS9と同様に、取り込んだ式(4)〜(7)に示す差電圧Vmに基づいてセルCe1〜Ce3の大小関係を求める。
Next, after the
次に、μCOM19は、ステップS21で求めたセルCe1〜Ce3の大小関係に基づいて均等化回路11を制御して均等化を行った後(ステップS22)、処理を終了する。
Next, the
上述した第2実施形態によれば、μCOM19は、差動増幅回路16の差電圧Vmが0のとき、差動増幅回路16の+入力、−入力に入力されているセルCe1〜Ce3を入れ替えるようにスイッチSW+、スイッチユニット12を制御する。これにより、μCOM19は、差動増幅回路16の差電圧Vmが0より大きいときは、差動増幅回路16の入力を入れ替えないので、処理速度の向上を図ることができる。
According to the second embodiment described above, when the differential voltage Vm of the
なお、上述した第1及び第2実施形態では、セルCe1を基準セルとしていたが、これに限ったものではない。基準セルは、セルCe1〜Ce3の1つであればよく、セルCe2やセルCe3であってもよい。 In the first and second embodiments described above, the cell Ce1 is used as the reference cell, but the invention is not limited to this. The reference cell may be one of the cells Ce1 to Ce3, and may be the cell Ce2 or the cell Ce3.
(第3実施形態)
次に、第3実施形態におけるセル監視装置について説明する。第2実施形態のセル監視装置と第3実施形態のセル監視装置との構成は同じであるので、構成についての詳細な説明は省略する。
Third Embodiment
Next, a cell monitoring apparatus according to the third embodiment will be described. The configurations of the cell monitoring device of the second embodiment and the cell monitoring device of the third embodiment are the same, so detailed description of the configuration will be omitted.
また、上述した第2実施形態では、セルCe1を基準セルとしていたが、これに限ったものではない。前回の均等化により最も両端電圧が大きいと判定されたセルCe1〜Ce3を基準セルとして、差動増幅回路16の+入力に入力してもよい。これにより、差動増幅回路16の差電圧が0となる確率(即ち、ステップS13、S18でYとなる確率)が低くなり、差動増幅回路16の入力を入れ替える確立が低くなり、処理速度を速めることができる。
Further, although the cell Ce1 is used as the reference cell in the second embodiment described above, the present invention is not limited to this. The cells Ce1 to Ce3 determined to have the largest voltage at both ends by the previous equalization may be input to the positive input of the
また、上述した第1〜第3実施形態によれば、差動増幅回路16は、状態検知処理と均等化処理とで兼用して用いていたが、これに限ったものではない。状態検知処理と均等化処理とで別々の差動増幅回路16を用いてもよい。この場合、均等化処理で用いる差動増幅回路16についてはコンデンサC1、C2は必須ではない。
Further, according to the first to third embodiments described above, the
また、上述した第1〜第3実施形態では、コンデンサC1、C2を二つ設けていたが、これに限ったものではない。コンデンサとしては、第1の状態の二次電池Ce1〜Ce3をホールドするため1つあればよく、第2の状態の二次電池Ce1〜Ce3については差動増幅回路16に直接入力してもよい。
Moreover, although two capacitors C1 and C2 were provided in the first to third embodiments described above, the present invention is not limited to this. As the capacitor, only one capacitor is required to hold the secondary batteries Ce1 to Ce3 in the first state, and the secondary batteries Ce1 to Ce3 in the second state may be directly input to the
また、μCOM19は、上述した均等化処理で取り込んだ差電圧Vmと、CVS18により検出されたセルCe1〜Ce3の両端電圧Vc1〜Vc3と、を比較して、CVS18の故障検出を行うようにしてもよい。例えば、μCOM19は、セルCe1、Ce2の差電圧Vmと、CVS18によって検出されたセルCe1、Ce2の両端電圧Vc1、Vc2から求めた差と、が大きく異なったとき、CVS18の故障を検出するようにしてもよい。
Also, the
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。 The present invention is not limited to the above embodiment. That is, various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
1 セル監視装置(均等化装置)
12 スイッチユニット(スイッチ)
16 差動増幅回路
19 μCOM(第1スイッチ制御部、均等化部)
C1 第1のコンデンサ(コンデンサ)
Ce1〜Ce3 セル(二次電池)
SW+ 切替スイッチ(スイッチ)
1 cell monitoring device (equalizer)
12 Switch unit (switch)
16
C1 First capacitor (capacitor)
Ce1 to Ce3 cell (secondary battery)
SW + switch (switch)
Claims (5)
前記差動増幅回路と前記組電池との間に設けられた複数のスイッチと、
前記スイッチを制御して、前記差動増幅回路に入力される2つの前記二次電池の組み合わせを切り替える第1スイッチ制御部と、
前記差動増幅回路に入力される2つの二次電池の組み合わせと、前記差動増幅回路の出力と、に基づいて前記組電池を構成する二次電池の両端電圧の大小関係を求め、求めた大小関係に基づいて均等化を行う均等化部と、を備えたことを特徴とする均等化装置。 It has two input terminals, and the two end voltages of three or more secondary batteries constituting the assembled battery are respectively input to the two input terminals, and the difference between the two input end voltages is output. Differential amplifier circuit,
A plurality of switches provided between the differential amplifier circuit and the battery pack;
A first switch control unit that controls the switch to switch a combination of two of the secondary batteries input to the differential amplifier circuit;
Based on the combination of two secondary batteries input to the differential amplifier circuit and the output of the differential amplifier circuit, the magnitude relationship between the voltages across the secondary batteries constituting the assembled battery is determined and determined. An equalization apparatus comprising: an equalization unit that performs equalization based on a magnitude relationship.
前記コンデンサにより保持された前記二次電池の両端電圧及び第2の状態の二次電池の両端電圧が入力を前記差動増幅回路に入力するように前記スイッチを制御する第2スイッチ制御部と、
前記第2スイッチ制御部による制御時の前記差動増幅回路の出力に基づいて前記二次電池の電池状態を検出する状態検出部と、を備えたことを特徴とする請求項1〜4何れか1項に記載の均等化装置。 A capacitor for holding a voltage across the secondary battery in the first state;
A second switch control unit configured to control the switch such that the voltage across the secondary battery held by the capacitor and the voltage across the secondary battery in a second state input a signal to the differential amplifier circuit;
The state detection part which detects the battery state of the said secondary battery based on the output of the said differential amplifier circuit at the time of control by the said 2nd switch control part, It was characterized by the above-mentioned. The equalization device according to claim 1.
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