JP6201778B2

JP6201778B2 - 電圧検出装置

Info

Publication number: JP6201778B2
Application number: JP2014007218A
Authority: JP
Inventors: 和也宮島
Original assignee: Keihin Corp
Current assignee: Astemo Ltd
Priority date: 2014-01-17
Filing date: 2014-01-17
Publication date: 2017-09-27
Anticipated expiration: 2034-01-17
Also published as: US20150207342A1; JP2015136255A; CN104793040B; CN104793040A; US9673641B2

Description

本発明は、電圧検出装置に関する。

下記特許文献１には、複数のセルコントローラとバッテリーコントローラとがシリアル通信で数珠状に接続された構成を有するものであって、シリアル通信の信頼性を向上できる蓄電池管理制御装置が開示されている。該蓄電池管理制御装置では、上述したバッテリーコントローラあるいはセルコントローラが、他のコントローラから入力されるデータの通信速度を検出する通信速度検出手段と、通信速度検出手段によって検出された通信速度に基づいて、他のコントローラから入力されるデータの受信タイミングを補正する受信タイミング補正手段とを備える。

特開２００８−２２００７４号公報

ところで、上記従来技術では、隣り合うセルコントローラの間のバスバー、ワイヤーハーネス等の経路インピーダンスの影響により、セルコントローラ間に電圧差が発生し、周波数帯によってノイズが入り、セルコントローラによるディージー通信（上記シリアル通信に相当）にエラーが発生するおそれがある。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、ノイズの影響を受けにくくし、好適にディージー通信を行うことを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明では、第１の解決手段として、電池セルを直列接続してなる電池モジュールを直列接続して構成したバッテリの前記電池モジュール毎に設けられ、前記電池セル各々の電圧を検出するための複数の電圧検出回路と、前記電池セルと前記電圧検出回路とを接続する複数の電圧検出線と、前記電圧検出回路から得られる検出情報に基づいて前記電池セルの充放電を制御する制御装置とを具備し、前記電圧検出回路は、前記電圧検出線を介して、前記電池セル各々の電圧を検出し、前記複数の電圧検出回路が通信線を介して直列に接続されると共に、直列接続された一方の端である電圧検出回路が制御装置と通信線を介して接続されている電圧検出装置であって、隣り合う前記電圧検出回路のうち、一方に接続される最低電位の電圧検出線と、他方に接続される最高電位の電圧検出線とが、隣接すると共に、第１コンデンサを介して接続されている、という手段を採用する。

本発明では、第２の解決手段として、上記第１の解決手段において、前記第１コンデンサは、周波数ノイズ特性に応じて選択されたものである、という手段を採用する。

本発明では、第３の解決手段として、上記第１または第２の解決手段において、前記電圧検出線毎に、フィルタ回路が設けられ、前記フィルタ回路は、一端が電池セルに、他端が前記電圧検出回路にそれぞれ接続されるように前記電圧検出線各々に挿入される抵抗器と、一端が前記抵抗器の他端に、他端がグランドにそれぞれ接続され、前記抵抗器毎に設けられた第２コンデンサとから構成され、前記第２コンデンサの容量は、前記第１コンデンサより大きい、前記第２コンデンサの容量は、前記第１コンデンサより大きい、という手段を採用する。

本発明では、第４の解決手段として、上記第１〜第３のいずれか１つの解決手段において、前記電圧検出回路の間を接続する前記通信線に挿入される第３コンデンサを具備し、前記第３コンデンサの容量は、前記第１コンデンサより小さい、という手段を採用する。

本発明によれば、隣り合う一方の電圧監視回路に接続される最低電位である電圧検出線と、他方の電圧検出回路に接続される最高電位である電圧検出線とが、第１コンデンサを介して接続されることによって、ノイズの影響を受けにくくし、好適にディージー通信を行うことができる。

本発明の一実施形態に係る電圧検出装置の回路図である。本発明の一実施形態に係る電圧検出装置のノイズ低減を示す試験結果（ａ）と、従来のノイズが大きな場合における試験結果（ｂ）とを示す図である。本発明の一実施形態に係る電圧検出装置における第１コンデンサＣ１の周波数特性を示す図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
本実施形態に係る電圧検出装置は、電気自動車（ＥＶ：Electric Vehicle）あるいはハイブリッド自動車（ＨＶ：Hybrid Vehicle）等の移動車両に搭載され、バッテリＢを構成する各電池モジュールＪ１〜Ｊｎの各電池セルＣの電圧状態を監視するものであり、図１に示すように、電圧検出線ＳＬ１〜ＳＬｎ、第１コンデンサＣ１、抵抗器Ｒ、第２コンデンサＣ２、第３コンデンサＣ３、電圧検出回路Ｄ１〜Ｄｎ及びマイコンＭを備える。これら第１コンデンサＣ１、第２コンデンサＣ２、抵抗器Ｒ、第３コンデンサＣ３、電圧検出回路Ｄ１〜Ｄｎ及びマイコンＭは、図示しない基板上に実装されている。

電圧検出線ＳＬ１〜ＳＬｎは、電池セルＣと電圧検出回路Ｄ１〜Ｄｎとを接続する導線である。電圧検出回路Ｄ１〜Ｄｎは、この電圧検出線ＳＬ１〜ＳＬｎを介して入力される電池セルＣ各々の電力の電圧を検出する。

第１コンデンサＣ１は、隣り合う電圧検出回路Ｄ１〜Ｄｎのうち、一方に接続される最低電位の電圧検出線（電圧検出線ＳＬ１〜ＳＬｎの１つ）と、他方に接続される最高電位の電圧検出線（電圧検出線ＳＬ１〜ＳＬｎの１つ）との間に、設けられている。上記最低電位の電圧検出線と、最高電位の電圧検出線とは、隣接して配置されている。例えば、第１コンデンサＣ１は、電圧検出回路Ｄ１に接続される最低電位である電圧検出線ＳＬ１０と、電圧検出回路Ｄ２に接続される最高電位である電圧検出線ＳＬ１１との間に設けられている。詳細については後述するが、この第１コンデンサＣ１は、周波数ノイズ特性に応じて選択されたものである。

抵抗器Ｒは、一端が電池セルＣに、他端が電圧検出回路Ｄ１〜Ｄｎにそれぞれ接続されるように電圧検出線Ｌ１〜Ｌｎ各々に挿入される。
第２コンデンサＣ２は、一端が抵抗器Ｒの他端に、他端がグランドにそれぞれ接続され、抵抗器Ｒ毎に設けられる。この第２コンデンサＣ２の容量は、第１コンデンサＣ１より大きい。
第３コンデンサＣ３は、電圧検出回路Ｄ１〜Ｄｎの間を接続する通信線ＣＬ各々に挿入される。第３コンデンサＣ３の容量は、第１コンデンサＣ１より小さい。

電圧検出回路Ｄ１〜Ｄｎは、バッテリＢの各電池モジュールＪ１〜Ｊｎに対応して設けられ、各電池セルＣの電圧を検出し、その検出結果をデジタルデータ（電圧検出データ）に変換するＡ／Ｄ変換機能やマイコンＭとの通信機能を有する専用ＩＣチップである。電圧検出回路Ｄ１〜Ｄｎは、通信線ＣＬによって直列に接続され、ディージー通信可能となっている。このような電圧検出回路Ｄ１〜Ｄｎのうち、直列接続の一方の端である電圧検出回路Ｄｎは、高電圧（例えば６０Ｖ）の電力によって稼働可能であり、低電圧（例えば５Ｖ）で稼動可能なマイコンＭとフォトカプラ等の絶縁素子（図示略）とその絶縁素子に接続される通信線とを介して接続されることによって、マイコンＭと電気的に絶縁されると共に通信可能に接続される。

マイコンＭは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）及び電気的に相互接続された各部と各種信号の送受信を行うインターフェイス回路等から構成されたＩＣチップであり、上述した絶縁素子とその絶縁素子に接続される通信線を介して電圧検出回路Ｄと通信可能に接続されている。このマイコンＭは、上記ＲＯＭに記憶された各種演算制御プログラムに基づいて各種の演算処理を行うと共に各部と通信を行うことにより電圧検出装置の全体動作を制御する。

次に、このように構成された本電圧検出装置の作用について説明する。
本電圧検出装置では、第１コンデンサＣ１を設けることで、電圧検出回路Ｄ１〜Ｄｎの間の通信ノイズ除去するこができる。つまり、隣り合う電圧検出回路の間の最低電位の電圧検出線と、最高電位の電圧検出線の経路インピーダンスの影響によって、電圧検出回路それぞれに入力される電圧の差によって発生していたノイズを除去することができる。例えば、この第１コンデンサＣ１の静電容量は、レイコンマ数μＦである。

この結果、図２（ａ）に示すように、例えば、電圧検出線Ｌ１１に含まれるノイズを低減することができる。一方、従来、図２（ｂ）に示すように、図２（ａ）と比較して、電圧検出線Ｌ１１に大きなノイズが含まれていた。また、例えば、２０ＭＨｚ帯においてノイズの影響によって通信の途絶発生していた場合、第１コンデンサＣ１として、図３に示すように、２０ＭＨｚ帯でインピーダンスが低い特性持つコンデンサが選択されて使用される。

また、第２コンデンサＣ２及び抵抗器Ｒは、本実施形態におけるフィルタ回路であり、電圧検出線ＳＬ１〜ＳＬｎにおけるアナログ信号に含まれるノイズを除去することができる。例えば、この第２コンデンサＣ２の静電容量は、数μＦである。

また、第３コンデンサＣ３は、通信線ＣＬにおけるディージー通信に含まれるノイズを除去することができる。例えば、この第２コンデンサＣ２の静電容量は、数１０００ｐＦである。

このような本実施形態によれば、隣り合う一方の電圧監視回路に接続される最低電位である電圧検出線と、他方の電圧検出回路に接続される最高電位である電圧検出線とが、第１コンデンサＣ１を介して接続されることによって、ノイズの影響を受けにくくし、好適にディージー通信を行うことができる。また、本実施形態によれば、第２コンデンサＣ２及び抵抗器Ｒからなるフィルタ回路を設けることによって、ノイズの影響を受けにくくし、好適にディージー通信を行うことができる。さらに、本実施形態によれば、第３コンデンサＣ３を設けることによって、ノイズの影響を受けにくくし、好適にディージー通信を行うことができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されることなく、例えば以下のような変形が考えられる。
上記実施形態は、第２コンデンサＣ２及び抵抗器Ｒからなるフィルタ回路と、第３コンデンサ３とを備えているが、本発明はこれに限定されない。フィルタ回路と及び第３コンデンサ３の両方については、備えていなくてもよいし、いずれか一方のみ備えるようにしてもよい。

ＳＬ１〜ＳＬｎ…電圧検出線、Ｃ１…第１コンデンサ、Ｒ…抵抗器、Ｃ２…第２コンデンサ、Ｃ３…第３コンデンサ、Ｄ１〜Ｄｎ…電圧検出回路、Ｍ…マイコン

Claims

電池セルを直列接続してなる電池モジュールを直列接続して構成したバッテリの前記電池モジュール毎に設けられ、前記電池セル各々の電圧を検出するための複数の電圧検出回路と、前記電池セルと前記電圧検出回路とを接続する複数の電圧検出線と、前記電圧検出回路から得られる検出情報に基づいて前記電池セルの充放電を制御する制御装置とを具備し、前記電圧検出回路は、前記電圧検出線を介して、前記電池セル各々の電圧を検出し、前記複数の電圧検出回路が通信線を介して直列に接続されると共に、直列接続された一方の端である電圧検出回路が制御装置と通信線を介して接続されている電圧検出装置であって、
隣り合う前記電圧検出回路のうち、一方に接続される最低電位の電圧検出線と、他方に接続される最高電位の電圧検出線とが、隣接すると共に、第１コンデンサを介して接続されていることを特徴とする電圧検出装置。
前記第１コンデンサは、周波数ノイズ特性に応じて選択されたものであることを特徴とする請求項１に記載の電圧検出装置。
前記電圧検出線毎に、フィルタ回路が設けられ、
前記フィルタ回路は、
一端が電池セルに、他端が前記電圧検出回路にそれぞれ接続されるように前記電圧検出線各々に挿入される抵抗器と、
一端が前記抵抗器の他端に、他端がグランドにそれぞれ接続され、前記抵抗器毎に設けられた第２コンデンサとから構成され、
前記第２コンデンサの容量は、前記第１コンデンサより大きいことを特徴とする請求項１または２に記載の電圧検出装置。
前記電圧検出回路の間を接続する前記通信線に挿入される第３コンデンサを具備し、
前記第３コンデンサの容量は、前記第１コンデンサより小さいことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の電圧検出装置。