JP5920154B2 - Voltage monitoring device - Google Patents
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Description
本発明は、複数の電池セルを直列に接続して構成される組電池の電圧を、キャパシタを用いて監視するフライングキャパシタ方式の電圧監視装置に関する。 The present invention relates to a flying capacitor type voltage monitoring device that uses a capacitor to monitor the voltage of an assembled battery configured by connecting a plurality of battery cells in series.
従来、ハイブリッド自動車や電気自動車に搭載される車載高圧バッテリのように、多数個の電池セルを直列に接続して構成した組電池の電圧を監視する電圧監視装置として、キャパシタを利用する装置(フライングキャパシタ方式の電圧監視装置)が知られている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, a device using a capacitor (flying device) as a voltage monitoring device for monitoring the voltage of an assembled battery formed by connecting a large number of battery cells in series, such as an in-vehicle high-voltage battery mounted on a hybrid vehicle or an electric vehicle. A capacitor-type voltage monitoring device) is known (for example, see Patent Document 1).
この種の電圧監視装置では、電池セルの両端子に接続された各入力側サンプリングスイッチをオンして、各電池セルのセル電圧を順次キャパシタに印加し、キャパシタの蓄電電圧を電池セルのセル電圧として検出する構成となっている。 In this type of voltage monitoring device, each input-side sampling switch connected to both terminals of the battery cell is turned on, the cell voltage of each battery cell is sequentially applied to the capacitor, and the stored voltage of the capacitor is used as the cell voltage of the battery cell. Is detected.
ところで、フライングキャパシタ方式の電圧監視装置では、入力側サンプリングスイッチのオンオフの切り替え時に、キャパシタに印加される電圧(セル電圧)の極性が反転することがあるが、極性反転の前後におけるキャパシタの充電時間の増加等によって、キャパシタに印加される電圧(セル電圧)の極性が反転した直後は、極性が反転しない場合に比べて、電圧検出精度が低下してしまうといった問題がある。 By the way, in the voltage monitoring device of the flying capacitor type, the polarity of the voltage (cell voltage) applied to the capacitor may be reversed when the input side sampling switch is switched on / off. Immediately after the polarity of the voltage (cell voltage) applied to the capacitor is reversed due to an increase in the voltage, there is a problem that the voltage detection accuracy is lower than when the polarity is not reversed.
本発明は上記点に鑑みて、キャパシタに印加される電圧の極性が反転した際の電圧検出精度の向上を図ることができるフライングキャパシタ方式の電圧監視装置を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a flying capacitor type voltage monitoring apparatus capable of improving the accuracy of voltage detection when the polarity of a voltage applied to a capacitor is reversed.
本発明は、複数の電池セル(V1〜V14)が直列に接続されて構成される組電池(1)の電圧を監視する電圧監視装置を対象としている。 The present invention is directed to a voltage monitoring device that monitors the voltage of a battery pack (1) configured by connecting a plurality of battery cells (V1 to V14) in series.
上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明では、複数の検出端子(B1〜B3)を有し、検出端子間の電圧を検出する電圧検出回路(24)と、少なくとも1つのキャパシタ(C1、C2)を有するキャパシタ回路(22)と、キャパシタに対して、複数の電池セルのセル電圧を順次印加する入力側スイッチ回路(21)と、キャパシタの蓄電電圧を電圧検出回路の検出端子に印加する出力側スイッチ回路(23)と、電圧検出回路にて検出した電圧を補正する電圧補正手段(25b)と、少なくともキャパシタに印加された電圧の極性が反転した際の充電特性を示す反転時充電特性が記憶された記憶手段(25a)と、を備え、電圧補正手段は、入力側スイッチ回路によりキャパシタに印加された電圧の極性が反転した場合、記憶手段に記憶された反転時充電特性に基づいて、電圧検出回路にて検出した電圧を補正することを特徴としている。 In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, a voltage detection circuit (24) having a plurality of detection terminals (B1 to B3) for detecting a voltage between the detection terminals, and at least one capacitor ( A capacitor circuit (22) having C1, C2), an input side switch circuit (21) for sequentially applying the cell voltages of a plurality of battery cells to the capacitor, and the storage voltage of the capacitor as a detection terminal of the voltage detection circuit An output side switch circuit (23) to be applied, a voltage correction means (25b) for correcting the voltage detected by the voltage detection circuit, and at the time of inversion indicating the charging characteristics when the polarity of the voltage applied to at least the capacitor is inverted Storage means (25a) in which the charging characteristics are stored, and the voltage correction means stores the memory when the polarity of the voltage applied to the capacitor by the input side switch circuit is inverted. Based on the stored inverted during charging characteristics, is characterized by correcting the voltage detected by the voltage detection circuit.
これによれば、キャパシタに印加される電圧の極性が反転した際の充電特性に基づいて、電圧検出回路の検出値を補正する構成としているので、キャパシタに印加される電圧の極性が反転した際の電圧を精度よく検出することが可能となる。 According to this, since the detection value of the voltage detection circuit is corrected based on the charging characteristics when the polarity of the voltage applied to the capacitor is reversed, the polarity of the voltage applied to the capacitor is reversed. Can be accurately detected.
なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係の一例を示すものである。 In addition, the code | symbol in the parenthesis of each means described in this column and the claim shows an example of a correspondence relationship with the specific means described in the embodiment described later.
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following embodiments, the same or equivalent parts are denoted by the same reference numerals in the drawings.
(第1実施形態)
まず、第1実施形態について説明する。本実施形態では、組電池1を構成する車載高圧バッテリを監視する監視システムに本発明の電圧監視装置2を適用している。
(First embodiment)
First, the first embodiment will be described. In the present embodiment, the
図1の概略構成図に示すように、本実施形態の監視システムは、主たる要素として、組電池1と、フライングキャパシタ方式の電圧監視装置2とを備えている。
As shown in the schematic configuration diagram of FIG. 1, the monitoring system of the present embodiment includes an assembled battery 1 and a flying capacitor type
組電池1は、例えば、インバータを介して車両走行用の電動機(走行用モータ)に電力を供給するものである。本実施形態の組電池1は、充放電の最小単位であるn個(本実施形態では14個)の電池セルV1〜V14を直列に接続して構成された直列接続体である。なお、電池セルV1〜V14としては、充放電可能なリチウムイオン電池や鉛蓄電池等が用いられる。 The assembled battery 1 supplies electric power to an electric motor for traveling (traveling motor) via an inverter, for example. The assembled battery 1 according to the present embodiment is a series connection body configured by connecting n (14 in the present embodiment) battery cells V1 to V14 that are the minimum units of charge and discharge in series. In addition, as battery cells V1-V14, the lithium ion battery which can be charged / discharged, a lead acid battery, etc. are used.
このように構成される組電池1は、各電池セルV1〜V14の電極端子(正極端子および負極端子)T1〜T15に接続された複数の検出ラインを介して電圧監視装置2が接続されている。
The assembled battery 1 configured in this way is connected to the
各電池セルV1〜V14の電極端子T1〜T15は、各電池セル間の電極端子T2〜T14、最も高電圧側の電池セル(高電圧側セル)V14の正極端子T15、および最も低電圧側の電池セル(低電圧側セル)V1の負極端子T1で構成されている。なお、組電池1を構成する電池セルの数がn個である場合、各電池セルの電極端子の数はn+1個となる。 The electrode terminals T1 to T15 of each battery cell V1 to V14 are electrode terminals T2 to T14 between the battery cells, the positive terminal T15 of the battery cell (high voltage side cell) V14 on the highest voltage side, and the electrode terminal T15 on the lowest voltage side. It is comprised by the negative electrode terminal T1 of the battery cell (low voltage side cell) V1. When the number of battery cells constituting the assembled battery 1 is n, the number of electrode terminals of each battery cell is n + 1.
次に、本実施形態に係る電圧監視装置2について説明する。本実施形態の電圧監視装置2は、ダブルフライングキャパシタ方式が採用されており、直列に接続された一対のキャパシタC1、C2を用いて、組電池1における各電池セルV1〜V14の電圧を検出する構成となっている。
Next, the
本実施形態の電圧監視装置2は、入力側スイッチ回路21、キャパシタ回路22、出力側スイッチ回路23、電圧検出回路24、マイクロコンピュータ25(以下、マイコン25と略称する。)を備えている。
The
入力側スイッチ回路21は、各電池セルV1〜V14の電極端子T1〜T15を、キャパシタ回路22における一対のキャパシタC1、C2の独立端A1、A2、および一対のキャパシタC1、C2間の接続端A3に順次接続するスイッチング回路である。この入力側スイッチ回路21を作動させることで、少なくとも1つの電池セルV1〜V14の電圧をキャパシタC1、C2に順次印加(充電)することが可能となっている。
The input
本実施形態の入力側スイッチ回路21は、各キャパシタC1、C2における独立端A1、A2、および各キャパシタC1、C2間の接続端A3に接続される複数の入力側スイッチSWi(i:1〜14)を有する。この入力側スイッチSWiは、電池セルV1〜V14の電極端子T1〜T15に、各キャパシタC1、C2の独立端A1、A2、接続端A3を接続するスイッチである。
The input
なお、本実施形態では、各入力側スイッチSWiのうち、各電池セルV1〜V14の電極端子T1〜T15を電位の低いものから順に数えたときに、第[4m−1]番目(m:正の整数)の電極端子T3、T7、T11、T15に接続される入力側スイッチSW3、SW7、SW11、SW15が、第1キャパシタC1の独立端A1に接続されている。 In the present embodiment, among the input side switches SWi, when the electrode terminals T1 to T15 of the battery cells V1 to V14 are counted in order from the lowest potential, the [4m−1] th (m: positive The input side switches SW3, SW7, SW11, SW15 connected to the electrode terminals T3, T7, T11, T15 of the integer) are connected to the independent end A1 of the first capacitor C1.
また、各入力側スイッチSWiのうち、第[4m−3]番目の電極端子T1、T5、T9、T13に接続される入力側スイッチSW1、SW5、SW9、SW13が、第2キャパシタC2の独立端A2に接続されている。 In addition, among the input side switches SWi, the input side switches SW1, SW5, SW9, and SW13 connected to the [4m-3] th electrode terminals T1, T5, T9, and T13 are independent ends of the second capacitor C2. Connected to A2.
さらに、各入力側スイッチSWiのうち、第[2m]番目の電極端子T2、T4、T6、T8、T10、T12、T14に接続される入力側スイッチSW2、SW4、SW6、SW8、SW10、SW12、SW14が、各キャパシタC1、C2の接続端A3に接続されている。 Furthermore, among the input side switches SWi, the input side switches SW2, SW4, SW6, SW8, SW10, SW12 connected to the [2m] th electrode terminals T2, T4, T6, T8, T10, T12, T14, SW14 is connected to the connection end A3 of each of the capacitors C1 and C2.
各入力側スイッチSW1〜SW15は、半導体スイッチであり、後述するマイコン25からの指令信号に応じてオンオフが切替制御される。
Each of the input side switches SW1 to SW15 is a semiconductor switch, and on / off switching is controlled according to a command signal from the
キャパシタ回路22は、直列に接続された一対のキャパシタC1、C2で構成されている。この一対のキャパシタC1、C2は、静電容量が等しいものを採用している。なお、キャパシタ回路22において、一対のキャパシタC1、C2を接続する接点が接続端A3を構成し、各キャパシタC1、C2間の接続端A3と反対側が独立端A1、A2を構成している。
The
出力側スイッチ回路23は、一対のキャパシタC1、C2における独立端A1、A2、および接続端A3を、電圧検出回路24に設けられた第1〜第3検出端子B1〜B3に接続するスイッチング回路である。
The output
この出力側スイッチ回路23を作動させることで、各キャパシタC1、C2のうち、少なくとも一方に充電された蓄電電圧(充電量)を電圧検出回路24の各検出端子B1〜B3に印加することが可能となっている。
By operating the output
本実施形態の出力側スイッチ回路23は、第1キャパシタC1の独立端A1に接続される第1出力側スイッチSW16、第2キャパシタC2の独立端A2に接続される第2出力側スイッチSW17、および各キャパシタC1、C2間の接続端A3に接続される第3出力側スイッチSW18を有する。
The output
第1出力側スイッチSW16は、第1キャパシタC1の独立端A1を電圧検出回路24の第1検出端子B1に接続するスイッチである。第2出力側スイッチSW17は、第2キャパシタC2の独立端A2を電圧検出回路24の第2検出端子B2に接続するスイッチである。また、第3出力側スイッチSW18は、各キャパシタC1、C2間の接続端A3を電圧検出回路24の第3検出端子B3に接続するスイッチである。
The first output side switch SW16 is a switch that connects the independent end A1 of the first capacitor C1 to the first detection terminal B1 of the
これら出力側スイッチSW16〜SW18は、半導体スイッチであり、後述するマイコン25からの指令信号に応じてオンオフが切替制御される。
These output-side switches SW16 to SW18 are semiconductor switches, and are switched on and off in accordance with a command signal from a
電圧検出回路24は、第1検出端子B1、第2検出端子B2、および第3検出端子B3を有し、各検出端子間の電圧を検出する電圧検出手段である。本実施形態の電圧検出回路24は、第1、第3検出端子B1、B3間の電圧を検出する第1差動電圧検出部241と、第2、第3検出端子B2、B3間の電圧を検出する第2差動電圧検出部242と、を有している。
The
なお、本実施形態の電圧検出回路24は、第1、第2差動電圧検出部241、242が、各キャパシタC1、C2それぞれに対応して設けられ、対応する前記キャパシタに蓄えられた蓄電電圧を個別に検出する構成となっている。
In the
第1差動電圧検出部241は、第1キャパシタC1に蓄えられた蓄電電圧を所定の増幅率で増幅して出力する差動増幅回路で構成され、第2差動電圧検出部242は、第2キャパシタC2に蓄えられた蓄電電圧を所定の増幅率で増幅して出力する差動増幅回路で構成されている。
The first
なお、各差動電圧検出部241、242は、図示しないAD変換器を備えており、各検出端子B1〜B3を介して入力された電圧信号(アナログ信号)を、デジタル信号に変換してマイコン25側に出力するように構成されている。
Each of the
マイコン25は、CPU、記憶手段を構成するメモリ25a等からなるマイクロコンピュータであって、メモリ25aに記憶されたプログラムに従って各種処理を実行する制御手段である。
The
マイコン25は、入力側スイッチ回路21、および出力側スイッチ回路23の作動(各スイッチのオンオフ)を制御すると共に、電圧検出回路24から出力される信号に基づいて、組電池1を構成する各電池セルV1〜V14の電圧を測定する測定処理、および各電池セルV1〜V14の電圧状態を診断する電圧診断処理等を実行するように構成されている。
The
具体的には、本実施形態のマイコン25は、入力側スイッチ回路21の各入力側スイッチを、メモリ25aに記憶された順序に従ってオンすることで、各電池セルV1〜V14の電圧をキャパシタC1、C2に印加するように構成されている。
Specifically, the
また、マイコン25は、出力側スイッチ回路23の各出力側スイッチSW16〜SW18をメモリに記憶された順序でオンすることで、キャパシタC1、C2の独立端A1、A2および接続端A3を各検出端子B1〜B3に接続して、各キャパシタC1〜C3に蓄えられた蓄電電圧を電圧検出回路24の検出端子B1〜B3に印加するように構成されている。
The
ここで、入力側スイッチ回路21の各入力側スイッチを所定の順序に従ってオンする際に、キャパシタC1、C2に印加される電圧の極性が反転する場合がある。このような極性反転は、例えば、電池セルV1、V2の電圧を検出した後、電池セルV3、V4の電圧を検出する場合に生ずる。
Here, when the input side switches of the input
具体的には、電池セルV1、V2の電圧を第1、第2キャパシタC1、C2に充電する際には、入力側スイッチ回路21の入力側スイッチSW1〜SW3が同時にオンに切り替えられる。これにより、電池セルV1の電圧が第2キャパシタC2に充電されると共に、電池セルV2の電圧が第1キャパシタC1に充電される。この際、第1キャパシタC1の独立端A1が正極性(+)となり、第2キャパシタC2の独立端A2が負極性(−)となる。
Specifically, when charging the voltages of the battery cells V1 and V2 to the first and second capacitors C1 and C2, the input side switches SW1 to SW3 of the input
一方、電池セルV3、V4の電圧を第1、第2キャパシタC1、C2に充電する際には、入力側スイッチ回路21の入力側スイッチSW3〜SW5が同時にオンに切り替えられる。これにより、電池セルV3の電圧が第1キャパシタC1に充電されると共に、電池セルV4の電圧が第2キャパシタC2に充電される。この際、第1キャパシタC1の独立端A1が負極性(−)となり、第2キャパシタC2の独立端A2が正極性(+)となる。
On the other hand, when charging the voltages of the battery cells V3 and V4 to the first and second capacitors C1 and C2, the input side switches SW3 to SW5 of the input
このようにキャパシタC1、C2の極性が反転すると、極性反転の前後におけるキャパシタC1、C2の充電時間の増加等によって、キャパシタC1、C2に印加される電圧(セル電圧)の極性が反転した直後は、極性が反転しない場合に比べて、電圧検出の精度が低下してしまうといった問題がある。 When the polarities of the capacitors C1 and C2 are reversed in this way, immediately after the polarity of the voltage (cell voltage) applied to the capacitors C1 and C2 is reversed due to an increase in charging time of the capacitors C1 and C2 before and after the polarity reversal. There is a problem in that the accuracy of voltage detection is reduced as compared with the case where the polarity is not reversed.
そこで、本実施形態のマイコン25では、キャパシタC1、C2の極性が反転した場合の各キャパシタC1、C2の充電特性である反転時充電特性、およびキャパシタC1、C2の極性が反転しない場合の各キャパシタC1、C2の充電特性である非反転時充電特性を予めメモリ25aに記憶しておき、メモリ25aに記憶された各充電特性により電圧検出回路24にて検出した電圧を補正する電圧補正処理を実行する。
Therefore, in the
ここで、反転時充電特性、および非反転時充電特性は、予め製品の検査工程やシミュレーション等における結果に基づいて設定するもので、それぞれ異なる充電特性としてメモリ25aに記憶されている。なお、各充電特性は、キャパシタC1、C2の容量や回路内の抵抗成分等に応じて設定した補正値として、メモリ25aに記憶されている。なお、本実施形態では、マイコン25における電圧補正処理を実行する構成が電圧補正手段25bを構成している。
Here, the inversion charging characteristic and the non-inversion charging characteristic are set in advance based on the results of the product inspection process, simulation, and the like, and are stored in the
次に、本実施形態の電圧監視装置2の作動を説明する。本実施形態では、一対のキャパシタC1、C2それぞれを用いて、代表的な4つの電池セルV1〜V4の電圧監視を行う場合の具体的な作動例について説明する。なお、本作動例では、電池セルV1、V2→V3、V4といったように、低電圧側の電池セルから順に監視するものとする。
Next, the operation of the
まず、マイコン25は、入力側スイッチ回路21の第1、第2入力側スイッチSW1〜SW3をオンに切り替える。
First, the
入力側スイッチSW1、SW2がオンすると、第2キャパシタC2が電池セルV1の電極端子T1、T2に接続され、第2キャパシタC2に電池セルV1の電圧が印加される。また、入力側スイッチSW2、SW3がオンすると、第1キャパシタC1が電池セルV2の電極端子T2、T3に接続され、第1キャパシタC1に電池セルV2の電圧が印加される。この際、第1キャパシタC1の独立端A1が正極性(+)となり、第2キャパシタC2の独立端A2が負極性(−)となる。 When the input side switches SW1 and SW2 are turned on, the second capacitor C2 is connected to the electrode terminals T1 and T2 of the battery cell V1, and the voltage of the battery cell V1 is applied to the second capacitor C2. When the input side switches SW2 and SW3 are turned on, the first capacitor C1 is connected to the electrode terminals T2 and T3 of the battery cell V2, and the voltage of the battery cell V2 is applied to the first capacitor C1. At this time, the independent end A1 of the first capacitor C1 has a positive polarity (+), and the independent end A2 of the second capacitor C2 has a negative polarity (−).
その後、マイコン25は、入力側スイッチ回路21の入力側スイッチSW1〜SW3をオフに切り替えると共に、出力側スイッチ回路23の各出力側スイッチSW16〜SW18をオンに切り替える。
Thereafter, the
第1、第3出力側スイッチSW16、SW18がオンすると、第1キャパシタC1が、電圧検出回路24の第1、第3検出端子B1、B3を介して第1差動電圧検出部241に接続される。そして、第1差動電圧検出部241は、電池セルV2の電圧が印加された第1キャパシタC1の電圧を増幅して、マイコン25側へ出力する。
When the first and third output switches SW16 and SW18 are turned on, the first capacitor C1 is connected to the first
また、第2、第3出力側スイッチSW17、SW18がオンすると、第2キャパシタC2が、電圧検出回路24の第2、第3検出端子B2、B3を介して第2差動電圧検出部242に接続される。そして、第2差動電圧検出部242は、電池セルV1の電圧が印加された第2キャパシタC2の電圧を増幅して、マイコン25側へ出力する。
When the second and third output switches SW17 and SW18 are turned on, the second capacitor C2 is connected to the second differential
マイコン25では、電圧検出回路24から出力された信号をメモリ25aに記憶された非反転時充電特性で補正することで、電池セルV1、V2の電圧を検出し、検出した電圧に基づいて、電池セルV1、V2の過充放電や劣化等の異常の有無を診断する。
In the
続いて、マイコン25は、入力側スイッチ回路21の第1、第2入力側スイッチSW3〜SW5をオンに切り替える。
Subsequently, the
入力側スイッチSW3、SW4がオンすると、第1キャパシタC1が電池セルV3の電極端子T3、T4に接続され、第1キャパシタC1に電池セルV3の電圧が印加される。また、入力側スイッチSW4、SW5がオンすると、第2キャパシタC2が電池セルV4の電極端子T4、T5に接続され、第2キャパシタC2に電池セルV4の電圧が印加される。この際、第2キャパシタC2の独立端A2が正極性(+)となり、第1キャパシタC1の独立端A1が負極性(−)となる。つまり、各キャパシタC1、C2に印加される電圧の極性が反転する。 When the input side switches SW3 and SW4 are turned on, the first capacitor C1 is connected to the electrode terminals T3 and T4 of the battery cell V3, and the voltage of the battery cell V3 is applied to the first capacitor C1. When the input side switches SW4 and SW5 are turned on, the second capacitor C2 is connected to the electrode terminals T4 and T5 of the battery cell V4, and the voltage of the battery cell V4 is applied to the second capacitor C2. At this time, the independent end A2 of the second capacitor C2 has a positive polarity (+), and the independent end A1 of the first capacitor C1 has a negative polarity (−). That is, the polarity of the voltage applied to each of the capacitors C1 and C2 is inverted.
その後、マイコン25は、入力側スイッチ回路21の入力側スイッチSW3〜SW5をオフに切り替えると共に、出力側スイッチ回路23の各出力側スイッチSW16〜SW18をオンに切り替える。
Thereafter, the
第1、第3出力側スイッチSW16、SW18がオンすると、第1キャパシタC1が、電圧検出回路24の第1、第3検出端子B1、B3を介して第1差動電圧検出部241に接続される。そして、第1差動電圧検出部241は、電池セルV3の電圧が印加された第1キャパシタC1の電圧を増幅して、マイコン25側へ出力する。
When the first and third output switches SW16 and SW18 are turned on, the first capacitor C1 is connected to the first
また、第2、第3出力側スイッチSW17、SW18がオンすると、第2キャパシタC2が、電圧検出回路24の第2、第3検出端子B2、B3を介して第2差動電圧検出部242に接続される。そして、第2差動電圧検出部242は、電池セルV4の電圧が印加された第2キャパシタC2の電圧を増幅して、マイコン25側へ出力する。
When the second and third output switches SW17 and SW18 are turned on, the second capacitor C2 is connected to the second differential
マイコン25では、電圧検出回路24から出力された信号をメモリ25aに記憶された反転時充電特性で補正することで、電池セルV3、V4の電圧を検出し、検出した電圧に基づいて、電池セルV3、V4の過充放電や劣化等の異常の有無を診断する。
In the
以上説明した本実施形態に係る電圧監視装置2によれば、各キャパシタC1、C2に印加される電圧の極性が反転した際の充電特性に基づいて、電圧検出回路24の検出値を補正する構成としているので、キャパシタC1、C2に印加される電圧の極性が反転した際のセル電圧を精度よく検出できる。
According to the
(第2実施形態)
次に、第2実施形態について説明する。本実施形態では、電圧監視装置2の周囲温度の変化を考慮して各電池セルV1〜V14のセル電圧を検出する構成としている点が第1実施形態と相違している。本実施形態では、第1実施形態と同様または均等な部分についての説明を省略、または簡略化して説明する。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment will be described. This embodiment is different from the first embodiment in that the cell voltage of each of the battery cells V1 to V14 is detected in consideration of the change in the ambient temperature of the
ここで、キャパシタ回路22を構成するキャパシタC1、C2は、周囲温度に応じて容量等が変化してしまう傾向があり、この容量変化等によって、電圧印加時の蓄電電圧が変化してしまう。このため、本実施形態では、マイコン25にて、電圧監視装置2の周囲温度の変化に応じて、電圧検出回路24の検出結果を補正する。
Here, the capacitors C1 and C2 constituting the
具体的には、本実施形態の電圧監視装置2は、図2の概略構成図に示すように、電圧監視装置2の周囲温度を検出する温度検出手段として、温度検出回路26を備えている。
Specifically, the
本実施形態の温度検出回路26は、温度依存性を有するダイオードのVF特性(順電圧特性:温度上昇に応じて電圧低下)を利用して、周囲温度を検出するものであり、複数のツェナダイオードを直列接続した一対の温度検知部261、および一対の温度検知部261を選択的に切り替えるマルチプレクサ262等を有して構成されている。なお、本実施形態の温度検出回路26は、温度検知部261を複数有する冗長な回路構成とすることで、故障耐性の向上を図っている。
The
マイコン25では、電圧補正処理の実行時に、電圧検出回路24から出力された信号をメモリ25aに記憶された各充電特性で補正した補正値を、さらに、温度検出回路26の検出温度に基づいて補正する。
The
具体的には、マイコン25では、温度検出回路26にて検出された周囲温度に基づいてキャパシタC1、C2の容量変化分を考慮した電圧変化量ΔVを算出し、電圧検出回路24から出力された信号をメモリ25aに記憶された各充電特性で補正した補正値を電圧変化量ΔVで補正する。
Specifically, the
その他の構成および作動は、第1実施形態と同様である。従って、本実施形態の構成によれば、第1実施形態と同様に、キャパシタC1、C2に印加される電圧の極性が反転した際のセル電圧を精度よく検出できる。 Other configurations and operations are the same as those in the first embodiment. Therefore, according to the configuration of the present embodiment, as in the first embodiment, the cell voltage when the polarity of the voltage applied to the capacitors C1 and C2 is inverted can be accurately detected.
さらに、本実施形態では、温度検出回路26にて検出された周囲温度に基づいて、メモリ25aに記憶された各充電特性で補正した補正値を補正するので、セル電圧をより精度良く検出することが可能となる。
Furthermore, in this embodiment, since the correction value corrected by each charging characteristic stored in the
(他の実施形態)
本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。例えば、以下のように種々変更可能である。
(Other embodiments)
The present invention is not limited to the embodiment described above, and can be appropriately changed within the scope described in the claims. For example, various changes can be made as follows.
(1)上述の各実施形態では、キャパシタC1、C2の極性が反転する場合、およびキャパシタC1、C2の極性が反転しない場合の双方において、マイコン25にて、電圧検出回路24から出力された信号をメモリ25aに記憶された充電特性で補正する例について説明したが、これに限定されない。例えば、キャパシタC1、C2の極性が反転する場合に限って、電圧検出回路24から出力された信号をメモリ25aに記憶された充電特性で補正するようにしてもよい。
(1) In each of the above-described embodiments, the signal output from the
(2)上述の第2実施形態では、温度検出手段を、ツェナダイオードを用いた温度検出回路26で構成する例について説明したが、温度検出手段として、他の形式の温度センサを採用してもよい。また、温度検出回路26を単一の温度検知部261で構成するようにしてもよい。
(2) In the above-described second embodiment, the example in which the temperature detection unit is configured by the
(3)上述の各実施形態では、直列に接続された一対のキャパシタC1、C2でキャパシタ回路22を構成する例を説明したが、これに限定されない。キャパシタ回路22を単一のキャパシタで構成したり、キャパシタ回路22を3つ以上のキャパシタを複数直列に接続した回路で構成したりしてもよい。
(3) In each of the above-described embodiments, the example in which the
(4)上述の各実施形態では、具体例として14個の電池セルを直列に接続して構成される組電池1に電圧監視装置2を適用する例について説明したが、電圧監視装置2の適用対象は、組電池1を構成する電池セルの個数に制限されない。
(4) In each of the above-described embodiments, the example in which the
(5)上述の各実施形態では、電圧監視装置2を車載高圧バッテリに適用する例について説明したが、車載高圧バッテリに限らず、他のバッテリに適用してもよい。
(5) In each of the above-described embodiments, the example in which the
(6)なお、上記各実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。また、上記各実施形態において、実施形態の構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されない。 (6) In each of the above-described embodiments, elements constituting the embodiment are not necessarily indispensable unless explicitly stated as essential and clearly considered essential in principle. Needless to say. Further, in each of the above embodiments, when numerical values such as the number, numerical value, quantity, range, etc. of the constituent elements of the embodiment are mentioned, it is clearly limited to a specific number when clearly indicated as essential and in principle. It is not limited to the specific number except where it is done.
1 組電池
21 入力側スイッチ回路
22 キャパシタ回路
23 出力側スイッチ回路
24 電圧検出回路
25a メモリ(記憶手段)
25b 電圧補正手段
V1〜V14 電池セル
C1、C2 キャパシタ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
25b Voltage correction means V1-V14 Battery cell C1, C2 Capacitor
Claims (4)
複数の検出端子(B1〜B3)を有し、前記検出端子間の電圧を検出する電圧検出回路(24)と、
少なくとも1つのキャパシタ(C1、C2)を有するキャパシタ回路(22)と、
前記キャパシタに対して、前記複数の電池セルのセル電圧を順次印加する入力側スイッチ回路(21)と、
前記キャパシタの蓄電電圧を前記電圧検出回路の検出端子に印加する出力側スイッチ回路(23)と、
前記電圧検出回路にて検出した電圧を補正する電圧補正手段(25b)と、
少なくとも前記キャパシタに印加された電圧の極性が反転した際の充電特性を示す反転時充電特性が記憶された記憶手段(25a)と、を備え、
前記電圧補正手段は、前記入力側スイッチ回路により前記キャパシタに印加された電圧の極性が反転した場合、前記記憶手段に記憶された前記反転時充電特性に基づいて、前記電圧検出回路にて検出した電圧を補正することを特徴とする電圧監視装置。 A voltage monitoring device that monitors the voltage of a battery pack (1) configured by connecting a plurality of battery cells (V1 to V14) in series,
A voltage detection circuit (24) having a plurality of detection terminals (B1 to B3) and detecting a voltage between the detection terminals;
A capacitor circuit (22) having at least one capacitor (C1, C2);
An input side switch circuit (21) for sequentially applying cell voltages of the plurality of battery cells to the capacitor;
An output side switch circuit (23) for applying a storage voltage of the capacitor to a detection terminal of the voltage detection circuit;
Voltage correction means (25b) for correcting the voltage detected by the voltage detection circuit;
Storage means (25a) in which charging characteristics at the time of reversal indicating charging characteristics when the polarity of the voltage applied to the capacitor is reversed are stored;
When the polarity of the voltage applied to the capacitor is inverted by the input side switch circuit, the voltage correction unit detects the voltage detection circuit based on the inversion charging characteristics stored in the storage unit. A voltage monitoring device that corrects a voltage.
前記電圧補正手段は、前記入力側スイッチ回路により前記キャパシタに印加された電圧の極性が反転しない場合、前記記憶手段に記憶された前記非反転時充電特性に基づいて、前記電圧検出回路にて検出した電圧を補正することを特徴とする請求項1に記載の電圧監視装置。 The storage means stores characteristics that are different from the charging characteristics at the time of inversion, and non-inversion charging characteristics that indicate the charging characteristics when the polarity of the capacitor is not inverted,
When the polarity of the voltage applied to the capacitor by the input-side switch circuit is not reversed, the voltage correction unit is detected by the voltage detection circuit based on the non-inversion charging characteristic stored in the storage unit. The voltage monitoring apparatus according to claim 1, wherein the voltage is corrected.
前記電圧補正手段は、前記温度検出手段にて検出された周囲温度に基づいて前記キャパシタの容量変化分を考慮した電圧変化量を算出し、前記電圧変化量により前記電圧検出回路にて検出した電圧を補正することを特徴とする請求項1または2に記載の電圧監視装置。 Temperature detection means (26) for detecting the ambient temperature;
The voltage correction means calculates a voltage change amount in consideration of the capacitance change amount of the capacitor based on the ambient temperature detected by the temperature detection means, and the voltage detected by the voltage detection circuit based on the voltage change amount The voltage monitoring device according to claim 1 or 2, wherein
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