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図面 (7)

課題

分圧回路の複数の抵抗により分圧された電圧を用いて直列接続される複数の電池の電圧を計測する電池監視装置において、分圧回路が故障していることを判断する。

解決手段

直列に接続される電池B1〜B3のそれぞれの電圧を複数の抵抗R1〜R6により分圧する分圧回路2と、分圧回路2により分圧された電圧を用いて電池B1〜B3の電圧を計測する計測部3と、計測部3で計測された電池B1〜B3の電圧に基づいて分圧回路2の故障を判断する判断部4とを備えて電池監視装置1を構成し、判断部4は、電池B1の電圧Vaが電池B1〜B3の電圧の平均値Vaveより高く、電池B2の電圧Vbが平均値Vaveより低い場合で、かつ、平均値Vaveと電圧Vaとの差と、平均値Vaveと電圧Vbとの差と、の差が閾値Vth1以下である場合、分圧回路2が故障していると判断する。

概要

背景

電池監視装置として、直列に接続される複数の電池のそれぞれの電圧を複数の抵抗により分圧する分圧回路と、分圧回路により分圧された電圧を用いて複数の電池の電圧を計測する計測部とを備えるものがある。

関連する技術として、例えば、特許文献1がある。

概要

分圧回路の複数の抵抗により分圧された電圧を用いて直列接続される複数の電池の電圧を計測する電池監視装置において、分圧回路が故障していることを判断する。直列に接続される電池B1〜B3のそれぞれの電圧を複数の抵抗R1〜R6により分圧する分圧回路2と、分圧回路2により分圧された電圧を用いて電池B1〜B3の電圧を計測する計測部3と、計測部3で計測された電池B1〜B3の電圧に基づいて分圧回路2の故障を判断する判断部4とを備えて電池監視装置1を構成し、判断部4は、電池B1の電圧Vaが電池B1〜B3の電圧の平均値Vaveより高く、電池B2の電圧Vbが平均値Vaveより低い場合で、かつ、平均値Vaveと電圧Vaとの差と、平均値Vaveと電圧Vbとの差と、の差が閾値Vth1以下である場合、分圧回路2が故障していると判断する。

目的

本発明の一側面に係る目的は、分圧回路の複数の抵抗により分圧された電圧を用いて直列接続される複数の電池の電圧を計測する電池監視装置において、分圧回路が故障していることを判断することである

効果

実績

技術文献被引用数
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牽制数
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請求項1

直列に接続される複数の電池のそれぞれの電圧を複数の抵抗により分圧する分圧回路と、前記分圧回路により分圧された電圧を用いて前記複数の電池の電圧を計測する計測部と、前記計測部で計測された前記電池の電圧に基づいて前記分圧回路の故障を判断する判断部と、を備え、前記判断部は、隣り合う2つの前記電池のうちの一方の電池の電圧が前記複数の電池の電圧の平均値より高く、他方の電池の電圧が前記平均値より低い場合で、かつ、前記一方の電池の電圧と前記平均値との差と、前記平均値と前記他方の電池の電圧との差と、の差が第1の閾値以下である場合、前記分圧回路が故障していると判断することを特徴とする電池監視装置

請求項2

請求項1に記載の電池監視装置であって、前記電池は、単位充電率あたりの電圧の変化量が小さいプラトー領域と、単位充電率あたりの電圧の変化量が大きい非プラトー領域とを含む充電率電圧特性を有し、前記判断部は、前記一方若しくは前記他方の電池の電圧が前記非プラトー領域にある場合で、かつ、前記電圧が非プラトー領域にある電池の単位充電率あたりの電圧の変化量と、前記電圧が非プラトー領域にある電池とは異なる電池の単位充電率あたりの電圧の変化量との差が第2の閾値以下である場合、または、前記一方若しくは前記他方の電池の電圧が前記非プラトー領域にある場合で、かつ、前記電圧が非プラトー領域にある電池の単位充電率あたりの電圧の変化量が第3の閾値以下である場合、前記分圧回路が故障していると判断することを特徴とする電池監視装置。

請求項3

請求項2に記載の電池監視装置であって、前記判断部は、前記電圧が非プラトー領域にある電池とは異なる電池の単位充電率あたりの電圧の変化量として、前記平均値の変化量を用いることを特徴とする電池監視装置。

請求項4

請求項2または請求項3に記載の電池監視装置であって、前記判断部は、前記一方または前記他方の電池の電圧が前記非プラトー領域にない場合、前記一方または前記他方の電池の電圧が前記非プラトー領域に入るように前記電池を充放電させることを特徴とする電池監視装置。

請求項5

直列に接続される複数の電池のそれぞれの電圧を複数の抵抗により分圧する分圧回路と、前記分圧回路により分圧された電圧を用いて前記複数の電池の電圧を計測する計測部と、前記計測部で計測された前記電池の電圧に基づいて前記分圧回路の故障を判断する判断部と、を備え、前記電池は、単位充電率あたりの電圧の変化量が小さいプラトー領域と、単位充電率あたりの電圧の変化量が大きい非プラトー領域とを含む充電率−電圧特性を有し、前記判断部は、隣り合う2つの前記電池のうちの一方の電池の電圧と他方の電池の電圧との差が第4の閾値以上であり、かつ、前記一方または前記他方の電池の電圧が前記非プラトー領域にある場合で、かつ、前記電圧が非プラトー領域にある電池の単位充電率あたりの電圧の変化量と、前記電圧が非プラトー領域にある電池とは異なる電池の単位充電率あたりの電圧の変化量との差が第2の閾値以下である場合、または、隣り合う2つの前記電池のうちの一方の電池の電圧と他方の電池の電圧との差が前記第4の閾値以上であり、かつ、前記一方または前記他方の電池の電圧が前記非プラトー領域にある場合で、かつ、前記電圧が非プラトー領域にある電池の単位充電率あたりの電圧の変化量が第3の閾値以下である場合、前記分圧回路が故障していると判断することを特徴とする電池監視装置。

技術分野

0001

本発明は、電池電圧監視する電池監視装置に関する。

背景技術

0002

電池監視装置として、直列に接続される複数の電池のそれぞれの電圧を複数の抵抗により分圧する分圧回路と、分圧回路により分圧された電圧を用いて複数の電池の電圧を計測する計測部とを備えるものがある。

0003

関連する技術として、例えば、特許文献1がある。

先行技術

0004

特開2000−199771号公報

発明が解決しようとする課題

0005

しかしながら、上記電池監視装置では、経年劣化により一部の抵抗の抵抗値が増加あるいは低下するなどの分圧回路の故障が発生すると、電圧の計測精度が低下するという懸念がある。そのため、上記電池監視装置では、分圧回路の故障を判断することにより、ユーザに分圧回路の修理を促すことが必要である。

0006

本発明の一側面に係る目的は、分圧回路の複数の抵抗により分圧された電圧を用いて直列接続される複数の電池の電圧を計測する電池監視装置において、分圧回路が故障していることを判断することである。

課題を解決するための手段

0007

本発明に係る一つの形態である電池監視装置は、直列に接続される複数の電池のそれぞれの電圧を複数の抵抗により分圧する分圧回路と、分圧回路により分圧された電圧を用いて複数の電池の電圧を計測する計測部と、計測部で計測された電池の電圧に基づいて分圧回路の故障を判断する判断部とを備える。

0008

判断部は、隣り合う2つの電池のうちの一方の電池の電圧が複数の電池の電圧の平均値より高く、他方の電池の電圧が平均値より低い場合で、かつ、一方の電池の電圧と平均値との差と、平均値と他方の電池の電圧との差と、の差が第1の閾値以下である場合、分圧回路が故障していると判断する。

0009

隣り合う2つの電池の接続点に接続される分圧回路の一対の抵抗のうちの一方の抵抗の抵抗値が他方の抵抗の抵抗値に比べて経年劣化などにより増加あるいは低下している場合、その抵抗値の増加分あるいは低下分、隣り合う2つの電池のうちの一方の電池の電圧が高くなり、他方の電池の電圧が低くなる。すなわち、一方の電池の電圧の変化量と他方の電池の電圧の変化量とが互いにほぼ同じになる。そのため、一方の電池の変化前の電圧及び他方の電池の変化前の電圧を、複数の電池の電圧の平均値とみなすと、一方の電池の電圧と平均値との差と、平均値と他方の電池の電圧との差との差が第1の閾値以下である場合、一対の抵抗のうちの一方の抵抗の抵抗値が他方の抵抗の抵抗値に比べて増加あるいは低下していると判断することができる。すなわち、本発明に係る一つの形態である電池監視装置によれば、抵抗の抵抗値増加あるいは低下により分圧回路が故障していることを判断することができる。

0010

また、電池は、単位充電率あたりの電圧の変化量が小さいプラトー領域と、単位充電率あたりの電圧の変化量が大きい非プラトー領域とを含む充電率電圧特性を有し、判断部は、一方若しくは他方の電池の電圧が非プラトー領域にある場合で、かつ、電圧が非プラトー領域にある電池の単位充電率あたりの電圧の変化量と、電圧が非プラトー領域にある電池とは異なる電池の単位充電率あたりの電圧の変化量との差が第2の閾値以下である場合、または、一方若しくは他方の電池の電圧が非プラトー領域にある場合で、かつ、電圧が非プラトー領域にある電池の単位充電率あたりの電圧の変化量が第3の閾値以下である場合、分圧回路が故障していると判断するように構成してもよい。

0011

抵抗の抵抗値増加あるいは低下により、隣り合う2つの電池のうちの一方の電池の電圧が高くなり、他方の電池の電圧が低くなることで、一方若しくは他方の電池の電圧が非プラトー領域にあると計測される場合、隣り合う2つの電池の真の電圧はほぼ同じであるため、一方若しくは他方の電池の電圧が非プラトー領域にあると計測されるにも関わらず、電圧が非プラトー領域にある電池の単位充電率あたりの電圧の変化量と、電圧が非プラトー領域にある電池とは異なる電池の単位充電率あたりの電圧の変化量とが互いにほぼ同じになる、または、電圧が非プラトー領域にある電池の単位充電率あたりの電圧の変化量が非プラトー領域における電圧の変化量と比べて小さくなる。

0012

一方、電池の充電率の違いにより、隣り合う2つの電池のうちの一方の電池の電圧が高くなり、他方の電池の電圧が低くなり、一方若しくは他方の電池の電圧が非プラトー領域にあると計測される場合、電圧が非プラトー領域にある単位充電率あたりの電圧の変化量が、電圧が非プラトー領域にある電池とは異なる電池の単位充電率あたりの電圧の変化量より大きくなる、または、電圧が非プラトー領域にある電池の単位充電率あたりの電圧の変化量がプラトー領域における電圧の変化量と比べて大きくなる。

0013

そのため、電圧が非プラトー領域にある電池の単位充電率あたりの電圧の変化量と、電圧が非プラトー領域にある電池とは異なる電池の単位充電率あたりの電圧の変化量との差が第2の閾値以下である場合、または、電圧が非プラトー領域にある電池の単位充電率あたりの電圧の変化量が第3の閾値以下である場合、隣り合う2つの電池のうちの一方の電池の電圧が高くなり、他方の電池の電圧が低くなっていることが、電池の充電率の違いによるものではなく、抵抗の抵抗値増加あるいは低下によるものであることを判断することができる。すなわち、本発明に係る一つの形態である電池監視装置では、電圧が非プラトー領域にある電池の単位充電率あたりの電圧の変化量と、電圧が非プラトー領域にある電池とは異なる電池の単位充電率あたりの電圧の変化量との差が第2の閾値以下である場合、または、電圧が非プラトー領域にある電池の単位充電率あたりの電圧の変化量が第3の閾値以下である場合、分圧回路が故障していると判断するため、電池の充電率の違いによる分圧回路の故障の誤判断を低減することができ、分圧回路の故障判断の精度を上げることができる。

0014

また、判断部は、電圧が非プラトー領域にある電池とは異なる電池の単位充電率あたりの電圧の変化量として、平均値の変化量を用いるように構成してもよい。

0015

これにより、複数の電池の充電率がバラつくことによって、各電池の電圧の変化量がバラついていたとしても、平均値を用いることでバラツキが均され、分圧回路の故障判断の精度を上げることができる。

0016

また、判断部は、一方若しくは他方の電池の電圧が非プラトー領域にない場合、一方若しくは他方の電池の電圧が非プラトー領域に入るように電池を充放電させるように構成してもよい。

0017

これにより、電池の電圧が非プラトー領域に入るまで電池の充放電を成り行きに任せる場合に比べて、次の処理(一方若しくは他方の電池の単位充電率あたりの電圧の変化量と、単位充電率あたりの平均値の変化量との差が第2の閾値以下であるか否かの判断処理、または、一方若しくは他方の電池の単位充電率あたりの電圧の変化量が第3の閾値以下であるか否かの判断処理)に早く移行することができる。

0018

また、本発明に係る一つの形態である電池監視装置は、直列に接続される複数の電池のそれぞれの電圧を複数の抵抗により分圧する分圧回路と、分圧回路により分圧された電圧を用いて複数の電池の電圧を計測する計測部と、計測部で計測された電池の電圧に基づいて分圧回路の故障を判断する判断部とを備える。

0019

電池は、単位充電率あたりの電圧の変化量が小さいプラトー領域と、単位充電率あたりの電圧の変化量が大きい非プラトー領域とを含む充電率−電圧特性を有している。

0020

判断部は、隣り合う2つの電池のうちの一方の電池の電圧と他方の電池の電圧との差が第4の閾値以上である場合で、かつ、一方若しくは他方の電池の電圧が非プラトー領域にある場合で、かつ、電圧が非プラトー領域にある電池の単位充電率あたりの電圧の変化量と、電圧が非プラトー領域にある電池とは異なる電池の単位充電率あたりの電圧の変化量との差が第2の閾値以下である場合、または、隣り合う2つの電池のうちの一方の電池の電圧と他方の電池の電圧との差が第4の閾値以上であり、かつ、一方若しくは他方の電池の電圧が非プラトー領域にある場合で、かつ、電圧が非プラトー領域にある電池の単位充電率あたりの電圧の変化量が第3の閾値以下である場合、分圧回路が故障していると判断する。

0021

隣り合う2つの電池の接続点に接続される分圧回路の一対の抵抗のうちの一方の抵抗の抵抗値が他方の抵抗の抵抗値に比べて経年劣化などにより増加あるいは低下している場合、その抵抗値の増加分あるいは低下分、隣り合う2つの電池のうちの一方の電池の電圧が高くなり、他方の電池の電圧が低くなる。すなわち、一方の電池の電圧と他方の電池の電圧との差が大きくなる。

0022

また、抵抗の抵抗値増加あるいは低下により、隣り合う2つの電池のうちの一方の電池の電圧が高くなり、他方の電池の電圧が低くなることで、一方若しくは他方の電池の電圧が非プラトー領域にあると計測される場合、隣り合う2つの電池の真の電圧はほぼ同じであるため、一方若しくは他方の電池の電圧が非プラトー領域にあると計測されるにも関わらず、電圧が非プラトー領域にある電池の単位充電率あたりの電圧の変化量と、圧が非プラトー領域にある電池とは異なる電池の単位充電率あたりの電圧の変化量とが互いにほぼ同じになる、または、電圧が非プラトー領域にある電池の単位充電率あたりの電圧の変化量が非プラトー領域における電圧の変化量と比べて小さくなる。

0023

一方、電池の充電率の違いにより、隣り合う2つの電池のうちの一方の電池の電圧が高くなり、他方の電池の電圧が低くなり、一方若しくは他方の電池の電圧が非プラトー領域にあると計測される場合、電圧が非プラトー領域にある電池の単位充電率あたりの電圧の変化量が、電圧が非プラトー領域にある電池とは異なる電池の単位充電率あたりの電圧の変化量より大きくなる、または、電圧が非プラトー領域にある電池の単位充電率あたりの電圧の変化量がプラトー領域における電圧の変化量と比べて大きくなる。

0024

そのため、一方の電池の電圧と他方の電池の電圧との差が第4の閾値以上である場合で、かつ、一方若しくは他方の電池の電圧が非プラトー領域にある場合で、かつ電圧が非プラトー領域にある電池の単位充電率あたりの電圧の変化量と、電圧が非プラトー領域にある電池とは異なる電池の単位充電率あたりの電圧の変化量との差が第2の閾値以下である場合、または、電圧が非プラトー領域にある電池の単位充電率あたりの電圧の変化量が第3の閾値以下である場合、隣り合う2つの電池のうちの一方の電池の電圧が高くなり、他方の電池の電圧が低くなっていることが、電池の充電率の違いによるものではなく、抵抗の抵抗値増加あるいは低下によるものであることを判断することができる。すなわち、本発明に係る一つの形態である電池監視装置では、一方の電池の電圧と他方の電池の電圧との差が第4の閾値以上である場合で、かつ、電圧が非プラトー領域にある電池の単位充電率あたりの電圧の変化量と、電圧が非プラトー領域にある電池とは異なる電池の単位充電率あたりの電圧の変化量との差が第2の閾値以下である場合、または、電圧が非プラトー領域にある電池の単位充電率あたりの電圧の変化量が第3の閾値以下である場合、分圧回路が故障していると判断するため、電池の充電率の違いによる分圧回路の故障の誤判断を低減することができ、分圧回路の故障判断の精度を上げることができる。

発明の効果

0025

本発明によれば、分圧回路の複数の抵抗により分圧された電圧を用いて直列接続される複数の電池の電圧を計測する電池監視装置において、分圧回路が故障していることを判断することができる。

図面の簡単な説明

0026

実施例1の電池監視装置の一例を示す図である。
実施例1の判断部の動作の一例を示すフローチャートである。
実施例2の電池監視装置の一例を示す図である。
充電率−電圧特性の一例を示す図である。
実施例2の判断部の動作の一例を示すフローチャートである。
実施例3の判断部の動作の一例を示すフローチャートである。

実施例

0027

下図面に基づいて実施形態について詳細を説明する。
<実施例1>
図1は、実施例1の電池監視装置の一例を示す図である。

0028

図1に示す電池監視装置1は、互いに直列接続される電池B1〜B3のそれぞれの電圧を監視する。なお、電池監視装置1が監視する電池の数は3つに限定されない。また、電池B1〜B3を区別しない場合、単に、電池Bとする。また、電池監視装置1及び電池B1〜B3は、例えば、電動フォークリフトプラグインハイブリッド車などの電動モータ動力を利用して走行する車両に搭載されるものとする。

0029

また、電池監視装置1は、分圧回路2と、計測部3と、判断部4とを備える。
分圧回路2は、電池B1〜B3のそれぞれの電圧を分圧して計測部3に出力するものであって、抵抗R1〜R6を備える。なお、抵抗R1〜R6を区別しない場合、単に、抵抗Rとする。

0030

すなわち、抵抗R1の一方の端子が電池B1の正極端子に接続され、抵抗R1の他方の端子が抵抗R2を介して電池B3の負極端子及び計測部3のグランド端子P4に接続され、抵抗R1、R2の接続点が計測部3の入力端子P1に接続されている。これにより、電池B1の正極端子の電位、すなわち、電池B1〜B3の合計電圧が抵抗R1、R2により分圧され抵抗R2にかかる電圧V12が入力端子P1、グランド端子P4を介して計測部3に入力される。

0031

また、抵抗R3の一方の端子が電池B1の負極端子及び電池B2の正極端子に接続され、抵抗R3の他方の端子が抵抗R4を介して電池B3の負極端子及び計測部3のグランド端子P4に接続され、抵抗R3、R4の接続点が計測部3の入力端子P2に接続されている。これにより、電池B1の負極端子及び電池B2の正極端子の電位、すなわち、電池B2〜B3の合計電圧が抵抗R3、R4により分圧され抵抗R4にかかる電圧V34が入力端子P2、グランド端子P4を介して計測部3に入力される。

0032

また、抵抗R5の一方の端子が電池B2の負極端子及び電池B3の正極端子に接続され、抵抗R5の他方の端子が抵抗R6を介して電池B3の負極端子及び計測部3のグランド端子P4に接続され、抵抗R5、R6の接続点が計測部3の入力端子P3に接続されている。これにより、電池B2の負極端子及び電池B3の正極端子の電位、すなわち、電池B3の電圧が抵抗R5、R6により分圧され、抵抗R6にかかる電圧V56が入力端子P3、グランド端子P4を介して計測部3に入力される。

0033

計測部3は、IC(IntegratedCircuit)、CPU(Central Processing Unit)、またはプログラマブルデバイスFPGA(Field Programmable Gate Array)やPLD(Programmable Logic Device))などにより構成され、分圧回路2により分圧された電圧V12、V34、V56を用いて電池B1〜B3の電圧を計測する。例えば、抵抗R1〜R6のそれぞれの抵抗値を互いに同じにする場合、計測部3は、(電圧V12−電圧V34)×2を計算することにより電池B1の電圧V1を求め、(電圧V34−電圧V56)×2を計算することにより電池B2の電圧V2を求め、電圧V56×2を計算することにより電池B3の電圧V3を求める。

0034

判断部4は、IC、CPU、またはプログラマブルなデバイスなどにより構成され、計測部3により計測された電圧V1〜V3を用いて分圧回路2が故障しているか否かを判断する。

0035

図2は、実施例1の判断部4の動作の一例を示すフローチャートである。
まず、判断部4は、分圧回路2の故障判断処理を開始すると、電池B1〜B3の電圧V1〜V3の平均値Vaveを算出する(ステップS1)。例えば、判断部4は、(電圧V1+電圧V2+電圧V3)/3を計算することにより平均値Vaveを算出する。

0036

次に、判断部4は、隣り合う2つの電池Bの一方の電池Bの電圧Va及び他方の電池Bの電圧Vbが平均値Vave以上であると判断すると、または、電圧Va、Vbが平均値Vave以下であると判断すると(ステップS2:No)、分圧回路2の故障判断処理を終了する。

0037

一方、判断部4は、電圧Vaが平均値Vaveより高く、かつ、電圧Vbが平均値Vaveより低いと判断すると(ステップS2:Yes)、電圧Vaと平均値Vaveとの差ΔVaを算出するとともに、平均値Vaveと電圧Vbとの差ΔVbを算出する(ステップS3)。例えば、判断部4は、電圧Vaから平均値Vaveを減算することにより差ΔVaを算出するとともに、平均値Vaveから電圧Vbを減算することにより差ΔVbを算出する。

0038

次に、判断部4は、差ΔVaと差ΔVbとの差の絶対値が閾値Vth1(第1の閾値)より大きいと判断すると(ステップS4:No)、分圧回路2の故障判断処理を終了する。例えば、閾値Vth1は、ゼロ+α(抵抗Rの製造誤差や計測部3の計測誤差、電池B1〜B3の充電率のバラツキなどが考慮された値)とする。

0039

一方、判断部4は、差ΔVaの絶対値と差ΔVbの絶対値との差が閾値Vth1以下であると判断すると(ステップS4:Yes)、分圧回路2が故障していると判断する(ステップS5)。

0040

ここで、隣り合う2つの電池Bを電池B1、B2とし、経年劣化などにより抵抗R3の抵抗値が抵抗R1、R2、R4〜R6の抵抗値に比べて増加あるいは低下した場合を想定する。

0041

この場合、抵抗R3の抵抗値の増加分、電池B1の実際の電圧V1に比べて電圧V1が高く計測されるとともに、抵抗R3の抵抗値の増加分、電池B2の実際の電圧V2に比べて電圧V2が低く計測される。または、抵抗R3の抵抗値の低下分、電池B1の実際の電圧V1に比べて電圧V1が低く計測されるとともに、抵抗R3の抵抗値の低下分、電池B2の実際の電圧V2に比べて電圧V2が高く計測される。すなわち、電池B1の電圧V1の変化分と電池B2の電圧V2の変化分が互いに略同じになる。そのため、電池B1〜B3の電圧V1〜V3の平均値Vaveを電池B1の実際の電圧V1及び電池B2の実際の電圧V2とみなす場合、電池B1の電圧V1と平均値Vaveとの差ΔVaと、平均値Vaveと電池B2の電圧V2との差ΔVbと、の差の絶対値が閾値Vth1以下である場合、抵抗R3、R4のどちらか一方の抵抗Rの抵抗値が増加あるいは低下していると判断することができる。

0042

そこで、実施例1の電池監視装置1では、隣り合う2つの電池Bのうちの一方の電池Bの電圧Vaと平均値Vaveとの差ΔVaの絶対値と、平均値Vaveと他方の電池Bの電圧Vbとの差ΔVbの絶対値と、の差が閾値Vth1以下である場合、隣り合う2つの電池Bの接続点に接続される一対の抵抗Rのうちの一方の抵抗Rの抵抗値が他方の抵抗Rの抵抗値に比べて増加あるいは低下していると判断することができる。すなわち、実施例1の電池監視装置1によれば、抵抗Rの抵抗値増加あるいは低下により分圧回路2が故障していることを判断することができる。

0043

<実施例2>
図3は、実施例2の電池監視装置の一例を示す図である。なお、図3に示す電池監視装置1において、図1に示す電池監視装置1と同じ構成には同じ符号を付し、その説明を省略する。

0044

図3に示す電池監視装置1において、図1に示す電池監視装置1と異なる点は、電池B1〜B3の充放電(充電または放電)を制御する制御部5をさらに備えている点である。なお、制御部5は、CPUまたはプログラマブルなデバイスなどにより構成される。

0045

また、制御部5は、判断部4から充電要求または放電要求を受信すると、電池B1〜B3の充電または放電を制御する。例えば、制御部5は、判断部4から充電要求を受信すると、外部の充電器などに充電要求を送ることで外部の充電器から電池B1〜B3に電力を供給させ、判断部4から放電要求を受信すると、車両全体を制御する上位制御部に放電要求を送ることで電池B1〜B3から車両に搭載される負荷に電力を供給させる。

0046

図4は、充電率−電圧特性の一例を示す図である。なお、図4に示す直交座標横軸は電池Bの充電率[%]を示し、縦軸は電池Bの電圧[V]を示し、実線は電池Bの充電率と電池Bの電圧との対応関係を示す充電率−電圧特性を示している。なお、外部の充電器から電池B1〜B3に流れる充電電流及び電池B1〜B3から負荷に流れる放電電流をそれぞれ一定とする場合、図4に示す直交座標の横軸のパラメータを「充電率」から「時間」に変えてもよい。

0047

図4に示すように、電池Bは、単位充電率あたりの電圧の変化量が小さいプラトー領域と、単位充電率あたりの電圧の変化量が大きい非プラトー領域とを含む充電率−電圧特性を有しているものとする。例えば、プラトー領域とは、電池Bの単位充電率あたりの電圧の増加量が閾値Vp1より小さいときの電池Bの充電率の最小値から最大値までの領域、または、電池Bの単位充電率あたりの電圧の減少量が閾値Vp2より小さいときの電池Bの充電率の最小値から最大値までの領域とする。また、非プラトー領域とは、電池Bの単位充電率あたりの電圧の増加量が閾値Vp1以上であるときの電池Bの充電率の最小値から最大値までの領域、または、電池Bの単位充電率あたりの電圧の減少量が閾値Vp2以上であるときの電池Bの充電率の最小値から最大値までの領域とする。非プラトー領域は、電池Bの満充電側及び完全放電側にそれぞれ存在する。満充電側の非プラトー領域においては、満充電に近づくに連れて単位充電率あたりの電圧の増加量が大きくなり、完全放電側の非プラトー領域においては、完全放電に近づくに連れて単位充電率あたりの電圧の減少量が大きくなる。

0048

隣り合う2つの電池Bの接続点に接続される一対の抵抗Rのうちの一方の抵抗Rの抵抗値が他方の抵抗値より増加あるいは低下していない状態で、かつ、電池B1〜B3のそれぞれの充電率が互いに異なる状態で、かつ、隣り合う2つの電池Bのうちの一方の電池Bの電圧Vaが電池B1〜B3の電圧の平均値Vaveより高く、他方の電池Bの電圧Vbが平均値Vaveより低い状態、かつ、一方の電池Bの電圧Vaが非プラトー領域に入っているときにおいて、電池B1〜B3を充電または放電する場合、単位充電率あたりの電圧Vaの変化量は、単位充電率あたりの平均値Vaveの変化量よりも大きくなる。また、他方の電池Bの電圧Vbが非プラトー領域に入っているときにおいて、電池B1〜B3を充電または放電する場合には、単位充電率あたりの電圧Vbの変化量は、単位充電率あたりの平均値Vaveの変化量よりも大きくなる。さらに、2つの電池Bの電圧Va,Vbが非プラトー領域に入っているときにおいて、電池B1〜B3を充電または放電する場合には、より満充電あるいは完全放電に近い電池Bの単位充電率あたりの電圧の変化量が、単位充電率あたりの平均値Vaveの変化量よりも大きくなる。

0049

一方、隣り合う2つの電池Bの接続点に接続される一対の抵抗Rのうちの一方の抵抗Rの抵抗値が他方の抵抗値より増加あるいは低下している状態で、かつ、電池B1〜B3のそれぞれの充電率が互いに同じ状態で、かつ、隣り合う2つの電池Bのうちの一方の電池Bの電圧Vaが平均値Vaveより高く、他方の電池Bの電圧Vbが平均値Vaveより低い状態、かつ、一方の電池Bの電圧Vaあるいは他方の電池Bの電圧Vbが非プラトー領域に入っているときにおいて、電池B1〜B3を充電または放電する場合、電圧が非プラトー領域に入っている電池Bの単位充電率あたりの電圧Va(電圧Vb)の変化量は、単位充電率あたりの平均値Vaveの変化量とほぼ同じになる。

0050

そのため、電圧が非プラトー領域に入っている電池Bの単位充電率あたりの電圧Va(電圧Vb)の変化量と、単位充電率あたりの平均値Vaveの変化量との差が略ゼロか否かを判断することにより、電圧Vaが平均値Vaveより高く、電圧Vbが平均値Vaveより低い状態である原因が、電池B1〜B3のそれぞれの充電率が互いに異なることによるものなのか、または、抵抗Rの抵抗値の増加あるいは低下によるものなのかを切り分けることができる。

0051

そこで、実施例2の電池監視装置1では、隣り合う2つの電池Bのいずれかの電圧が非プラトー領域に入っているときで、かつ、電池B1〜B3を充電または放電させているときの電圧が非プラトー領域に入っている電池Bの単位充電率あたりの電圧Va(電圧Vb)の変化量と、単位充電率あたりの平均値Vaveの変化量との差、または、隣り合う2つの電池Bのいずれかの電圧が非プラトー領域に入っているときで、かつ、電池B1〜B3を充電または放電させているときの電圧が非プラトー領域に入っている電池Bの単位充電率あたりの電圧Va(電圧Vb)の変化量を用いて、充電率の違いにより電圧Vaが平均値Vaveより高く、電圧Vbが平均値Vaveより低いのか、または、抵抗Rの抵抗値の違いにより電圧Vaが平均値Vaveより高く、電圧Vbが平均値Vaveより低いのかを判断する。

0052

図5は、実施例2の判断部4の動作の一例を示すフローチャートである。なお、図5に示すステップS1〜S5は、図2に示すステップS1〜S5と同様であるため、その説明を省略する。

0053

判断部4は、差ΔVaと差ΔVbとの差の絶対値が閾値Vth1以下であると判断した後(ステップS4:Yes)、隣り合う2つの電池Bのいずれかの電圧が充電率−電圧特性の非プラトー領域に入っていないと判断すると(ステップS6:No)、隣り合う2つの電池Bのいずれかの電圧Va,Vbが非プラトー領域に入るように電池B1〜B3を充放電させ、再度、隣り合う2つの電池Bのいずれかの電圧Va,Vbが非プラトー領域に入っているか否かを判断する(ステップS7)。これにより、隣り合う2つの電池Bのいずれかの電圧Va,Vbが非プラトー領域に入るまで電池B1〜B3の充放電を成り行きに任せる場合に比べて、次のステップS8以降の処理に早く移行することができる。

0054

次に、判断部4は、隣り合う2つの電池Bのいずれかの電圧Va,Vbが非プラトー領域に入っていると判断すると(ステップS6:Yes)、電池B1〜B3を充電または放電しているとき、電圧が非プラトー領域に入っている電池Bの単位充電率あたりの電圧Va(電圧Vb)の変化量Vc1と、単位充電率あたりの平均値Vaveの変化量Vd1とを算出する(ステップS8)。なお、電池B1〜B3を充電しているときに求められる平均値Vaveは、電圧Vaを用いて算出されてもよいし、電圧Vaを用いずに算出されてもよい。また、電池B1〜B3を放電しているときに求められる平均値Vaveは、電圧Vbを用いて算出されてもよいし、電圧Vbを用いずに算出されてもよい。

0055

例えば、判断部4は、電池B1〜B3を一定時間充電したときの電圧Va(電圧Vb)の変化量を充電率の変化量で除算した結果を変化量Vc1とし、電池B1〜B3を一定時間充電したときの平均値Vaveの変化量を充電率の変化量で除算した結果を変化量Vd1とする。

0056

次に、判断部4は、変化量Vc1と変化量Vd1との差の絶対値が閾値Vth2(第2の閾値)より大きいと判断すると、または、変化量Vc1が閾値Vth3(第3の閾値)より大きいと判断すると(ステップS9:No)、分圧回路2の故障判断処理を終了する。なお、例えば、閾値Vth2は、ゼロ+α(抵抗Rの製造誤差や計測部3の計測誤差、電池B1〜B3の充電率のバラツキなどが考慮された値)とする。。また、例えば、閾値Vth3は、プラトー領域と非プラトー領域との閾である値Vp1及び閾値Vp2に基づいて設定してもよいし、電池Bの充電率−電圧特性において、電圧が非プラトー領域に入っている電池Bの充電率と対応する点における電圧の変化量となるように随時設定してもよい。

0057

一方、判断部4は、変化量Vc1と変化量Vd1との差の絶対値が閾値Vth2以下であると判断すると、または、変化量Vc1が閾値Vth3以下であると判断すると(ステップS9:Yes)、分圧回路2が故障していると判断する(ステップS5)。これにより、ステップS4において、差ΔVaと差ΔVbとの差の絶対値が閾値Vth1(第1の閾値)以下であると判断した要因が、抵抗Rの抵抗値増加によるものであると判断することができる。

0058

なお、ステップS7を省略してもよい。このようにステップS7を省略する場合、隣り合う2つの電池Bのいずれかの電圧が充電率−電圧特性の非プラトー領域に入っていないと判断すると(ステップS6:No)、電池B1〜B3の充放電を成り行きに任せ、隣り合う2つの電池Bのいずれかの電圧が充電率−電圧特性の非プラトー領域に入っていると判断すると(ステップS6:Yes)、ステップS8に移行する。

0059

また、ステップS8では変化量Vd1として、単位充電率あたりの平均値の変化量を用いたが、これに限られない。例えば、変化量Vc1の算出に用いた、電圧が非プラトー領域に入っている電池Bとは異なる電池Bの単位充電率あたりの電圧の変化量を変化量Vd1としてもよい。仮に、隣り合う2つの電池Bの一方の電池Bの電圧Vaが非プラトー領域に入っていると判断した場合には、隣り合う2つの電池Bの他方の電池Bの単位充電率あたりの電圧Vbの変化量や、隣り合う2つの電池Bとは異なる電池Bの単位充電率あたりの電圧の変化量を変化量Vd1とする。

0060

上述したように、抵抗Rの抵抗値増加あるいは低下により、隣り合う2つの電池Bのうちの一方の電池Bの電圧Vaが高くなり、他方の電池Bの電圧Vbが低くなる場合、電圧が非プラトー領域に入っている電池Bの単位充電率あたりの電圧の変化量と、単位充電率あたりの平均値Vaveの変化量とが互いにほぼ同じになる、または、電圧が非プラトー領域に入っている電池Bの単位充電率あたりの電圧の変化量が非プラトー領域における電圧の変化量と比べて小さくなる。

0061

一方、電池Bの充電率の違いにより、隣り合う2つの電池Bのうちの一方の電池Bの電圧Vaが高くなり、他方の電池Bの電圧Vbが低くなる場合、電圧が非プラトー領域に入っている電池Bの単位充電率あたりの電圧の変化量が、単位充電率あたりの平均値Vaveの変化量より大きくなる、または、電圧が非プラトー領域に入っている電池Bの単位充電率あたりの電圧の変化量がプラトー領域における電圧の変化量と比べて大きくなる。

0062

そのため、電圧が非プラトー領域に入っている電池Bの単位充電率あたりの電圧の変化量と、単位充電率あたりの平均値Vaveの変化量との差の絶対値が閾値Vth2以下である場合、または、電圧が非プラトー領域に入っている電池Bの単位充電率あたりの電圧の変化量が第3の閾値以下である場合、隣り合う2つの電池Bのうちの一方の電池Bの電圧Vaが高くなり、他方の電池Bの電圧Vbが低くなっていることが、電池Bの充電率の違いによるものではなく、抵抗Rの抵抗値増加あるいは低下によるものであることを判断することができる。

0063

そこで、実施例2の電池監視装置1では、隣り合う2つの電池Bのうちの一方の電池Bの電圧Vaと平均値Vaveとの差ΔVaと、平均値Vaveと他方の電池Bの電圧Vbとの差ΔVbと、の差の絶対値が閾値Vth1以下である場合で、かつ、電圧が非プラトー領域に入っている電池Bの単位充電率あたりの電圧の変化量と、単位充電率あたりの平均値Vaveの変化量との差の絶対値が閾値Vth2以下である場合、または、電圧が非プラトー領域に入っている電池Bの単位充電率あたりの電圧の変化量が閾値Vth3以下である場合、分圧回路2が故障していると判断するため、電池Bの充電率の違いによる分圧回路2の故障の誤判断を低減することができ、分圧回路2の故障判断の精度を上げることができる。

0064

<実施例3>
図6は、実施例3の判断部4の動作の一例を示すフローチャートである。なお、実施例3の電池監視装置1は、図3に示す電池監視装置1と同様である。また、図6に示すステップS5〜S9は、図5に示すステップS5〜S9と同様であり、その説明を省略する。

0065

まず、判断部4は、分圧回路2の故障判断処理を開始すると、隣り合う2つの電池Bのうちの一方の電池Bの電圧Vaと他方の電池Bの電圧Vbとの差ΔVeの絶対値を算出する(ステップS10)。

0066

次に、判断部4は、差ΔVeの絶対値が閾値Vth4(第4の閾値)より小さいと判断すると(ステップS11:No)、分圧回路2の故障判断処理を終了する。なお、閾値Vth4は、ゼロ+α(抵抗Rの製造誤差や計測部3の計測誤差、電池B1〜B3の充電率のバラツキなどが考慮された値)とする。

0067

一方、判断部4は、差ΔVeが閾値Vth4以上であると判断すると(ステップS11:Yes)、ステップS6に移行する。

0068

ここで、隣り合う2つの電池Bを電池B1、B2とし、経年劣化などにより抵抗R3の抵抗値が抵抗R1、R2、R4〜R6の抵抗値に比べて増加あるいは低下した場合を想定する。

0069

この場合、抵抗R3の抵抗値の増加分、電池B1の実際の電圧V1に比べて電圧V1が高く計測されるとともに、抵抗R3の抵抗値の増加分、電池B2の実際の電圧V2に比べて電圧V2が低く計測される。または、抵抗R3の抵抗値の低下分、電池B1の実際の電圧V1に比べて電圧V1が低く計測されるとともに、抵抗R3の抵抗値の低下分、電池B2の実際の電圧V2に比べて電圧V2が高く計測される。すなわち、電池B1の電圧V1と電池B2の電圧V2との差ΔVeの絶対値が大きくなる。そのため、電池B1の電圧V1と電池B2の電圧V2との差ΔVeの絶対値が閾値Vth4以上である場合、抵抗R3、R4のどちらか一方の抵抗Rの抵抗値が増加あるいは低下していると判断することができる。

0070

また、実施例2において説明したように、抵抗Rの抵抗値増加により、隣り合う2つの電池Bのうちの一方の電池Bの電圧Vaが高くなり、他方の電池Bの電圧Vbが低くなる場合、かつ、一方の電池Bの電圧Vaあるいは他方の電池Bの電圧Vbが非プラトー領域に入っているとき、電圧が非プラトー領域に入っている電池Bの単位充電率あたりの電圧の変化量と、単位充電率あたりの平均値Vaveの変化量とが互いにほぼ同じになる、または、電圧が非プラトー領域に入っている電池Bの単位充電率あたりの電圧の変化量が非プラトー領域における電圧の変化量と比べて小さくなる。

0071

一方、電池Bの充電率の違いにより、隣り合う2つの電池Bのうちの一方の電池Bの電圧Vaが高くなり、他方の電池Bの電圧Vbが低くなる場合、かつ、一方の電池Bの電圧Vaあるいは他方の電池Bの電圧Vbが非プラトー領域に入っているとき、電圧が非プラトー領域に入っているとき、電圧が非プラトー領域に入っている電池Bの単位充電率あたりの電圧の変化量が、単位充電率あたりの平均値Vaveの変化量より大きくなる、または、一方若しくは他方の電池Bの単位充電率あたりの電圧の変化量がプラトー領域における電圧の変化量と比べて大きくなる。

0072

そのため、電圧が非プラトー領域に入っている電池Bの単位充電率あたりの電圧の変化量と、単位充電率あたりの平均値Vaveの変化量との差の絶対値が閾値Vth2以下である場合、または、電圧が非プラトー領域に入っている電池Bの単位充電率あたりの電圧の変化量が第3の閾値以下である場合、隣り合う2つの電池Bのうちの一方の電池Bの電圧Vaが高くなり、他方の電池Bの電圧Vbが低くなっていることが、電池Bの充電率の違いによるものではなく、抵抗Rの抵抗値増加によるものであることを判断することができる。

0073

そこで、実施例3の電池監視装置1では、差ΔVeの絶対値が閾値Vth4以上である場合で、かつ、電圧が非プラトー領域に入っている電池Bの単位充電率あたりの電圧の変化量と、単位充電率あたりの平均値Vaveの変化量との差の絶対値が閾値Vth2以下である場合、または、電圧が非プラトー領域に入っている電池Bの単位充電率あたりの電圧の変化量が閾値Vth3以下である場合、分圧回路2が故障していると判断するため、電池Bの充電率の違いによる分圧回路2の故障の誤判断を低減することができ、分圧回路2の故障判断の精度を上げることができる。

0074

また、本発明は、以上の実施の形態に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変更が可能である。

0075

1電池監視装置
2分圧回路
3計測部
4 判断部
5 制御部
B1〜B3電池
R1〜R6 抵抗

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