JP6950314B2

JP6950314B2 - Battery pack

Info

Publication number: JP6950314B2
Application number: JP2017137020A
Authority: JP
Inventors: 勇一郎須藤; 順一波多野; 皓子安谷屋
Original assignee: Toyota Industries Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 2017-07-13
Filing date: 2017-07-13
Publication date: 2021-10-13
Anticipated expiration: 2037-07-13
Also published as: JP2019022275A

Description

本発明は、電池パックに関する。 The present invention relates to a battery pack.

電池パックは、並列接続した複数の電池モジュールと、複数の電池モジュール夫々の動作を制御する制御部とを備える。複数の電池モジュールは、二次電池と、該二次電池に直列接続したモジュールスイッチとを夫々備える。以下の説明において二次電池を単に電池と記載する場合がある。 The battery pack includes a plurality of battery modules connected in parallel and a control unit that controls the operation of each of the plurality of battery modules. Each of the plurality of battery modules includes a secondary battery and a module switch connected in series to the secondary battery. In the following description, the secondary battery may be simply referred to as a battery.

電池の充電時、制御部は、モジュールスイッチを閉じるスイッチ閉信号を各電池モジュールへ出力する。また、制御部は、複数の電池モジュールの全ての電池に対する電流指令値を示す電流指令信号を充電器へ出力する。スイッチ閉信号に従いモジュールスイッチが閉じ、充電器が電流指令信号に従い複数の電池モジュールの全ての電池に電流を供給すると、複数の電池モジュール夫々の電池は充電される。 When the battery is charged, the control unit outputs a switch closing signal for closing the module switch to each battery module. Further, the control unit outputs a current command signal indicating a current command value for all the batteries of the plurality of battery modules to the charger. When the module switch closes according to the switch close signal and the charger supplies current to all the batteries of the plurality of battery modules according to the current command signal, the batteries of the plurality of battery modules are charged.

また、複数の電池モジュール夫々のモジュールスイッチの閉固着の有無を判定する場合、制御部は、スイッチ開信号を各電池モジュールへ出力する。また、制御部は、複数の電池モジュールの全ての電池に対して通電が検出可能な検出可能指令値を示す電流指令信号を充電器へ出力する。ある電池モジュールにおいて、充電器が電流指令信号に従い電流を電池に供給し、モジュールスイッチがスイッチ開信号に従い開いた場合、電池の通電は検出されず、制御部は、当該モジュールスイッチは閉固着していないと判定する。一方、ある電池モジュールにおいて、充電器が電流指令信号に従い電流を電池に供給し、モジュールスイッチがスイッチ開信号に従い開かず閉じている場合、電池の通電が検出され、制御部は、当該モジュールスイッチは閉固着していると判定する。 Further, when determining whether or not the module switches of the plurality of battery modules are closed and stuck, the control unit outputs a switch open signal to each battery module. Further, the control unit outputs a current command signal indicating a detectable command value that can detect energization of all the batteries of the plurality of battery modules to the charger. In a certain battery module, when the charger supplies current to the battery according to the current command signal and the module switch opens according to the switch open signal, the energization of the battery is not detected, and the control unit closes and sticks the module switch. Judge that there is no. On the other hand, in a certain battery module, when the charger supplies a current to the battery according to the current command signal and the module switch is closed without opening according to the switch open signal, the energization of the battery is detected, and the control unit determines that the module switch is It is determined that the battery is closed and fixed.

なお、関連する技術として、特許文献１〜３に記載の技術が知られている。 As related techniques, the techniques described in Patent Documents 1 to 3 are known.

特開２０１４−２３９６３０号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2014-239630 特開２００３−２０９９０７号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2003-209907 特開２０１７−０７９４９６号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2017-079496

しかしながら、電池が低温である場合には、電池の内部抵抗は大きくなるため、ドロップ電圧が大きくなる。このため、複数の電池モジュールのモジュールスイッチの内、１つのモジュールスイッチのみが閉固着していた場合に、充電器が電流指令信号に従い検出可能指令値に相当する電流を供給すると、電池の電圧が過充電電圧を超える虞がある。電池の電圧が過充電電圧を超えると、該電池は故障する虞がある。 However, when the temperature of the battery is low, the internal resistance of the battery increases, so that the drop voltage increases. Therefore, when only one of the module switches of the plurality of battery modules is closed and fixed, and the charger supplies a current corresponding to the detectable command value according to the current command signal, the voltage of the battery is increased. There is a risk of exceeding the overcharge voltage. If the voltage of the battery exceeds the overcharge voltage, the battery may fail.

本発明の一側面に係る目的は、電池が低温である場合にモジュールスイッチの閉固着を過充電電圧に至ることなく検出できる電池パックを提供することである。 An object of one aspect of the present invention is to provide a battery pack capable of detecting the closing and sticking of a module switch when the battery is at a low temperature without reaching an overcharge voltage.

本発明に係る一つの形態である電池パックは、並列接続した複数の電池モジュール、電流指令値算出部、及び閉固着判定部を備える。複数の電池モジュールは、電池と、電池に直列接続したモジュールスイッチとを夫々含む。電流指令値算出部は、複数の電池モジュールの全ての電池に対する電流指令値であって、複数の電池モジュール夫々のモジュールスイッチの内、１つの電池モジュールのモジュールスイッチのみが閉じた場合に１つの電池モジュールの電池の電圧が過充電電圧を超えない電流指令値を電池の温度に従い算出する。閉固着判定部は、複数の電池モジュールの全てのモジュールスイッチが閉じた場合に複数の電池モジュールの全ての電池に対して通電が検出可能な検出可能指令値を電流指令値が下回る場合に、複数の電池モジュール夫々のモジュールスイッチにスイッチ開信号を出力し、充電器へ出力する電流指令信号を電流指令値から検出可能指令値へ向けて任意の段数で上げて、複数の電池モジュール夫々のモジュールスイッチの閉固着の有無を判定する。 A battery pack according to one embodiment of the present invention includes a plurality of battery modules connected in parallel, a current command value calculation unit, and a closed sticking determination unit. Each of the plurality of battery modules includes a battery and a module switch connected in series with the battery. The current command value calculation unit is a current command value for all the batteries of the plurality of battery modules, and one battery when only the module switch of one battery module is closed among the module switches of each of the plurality of battery modules. The current command value that the voltage of the battery of the module does not exceed the overcharge voltage is calculated according to the temperature of the battery. A plurality of closed sticking determination units are used when the current command value is lower than the detectable command value that can detect energization of all the batteries of the plurality of battery modules when all the module switches of the plurality of battery modules are closed. The switch open signal is output to each module switch of each battery module, and the current command signal output to the charger is raised from the current command value to the detectable command value by an arbitrary number of stages, and the module switches of each of the plurality of battery modules Judges whether or not the battery is closed and stuck.

一実施形態に従った電池パックによれば、電池が低温である場合にモジュールスイッチの閉固着を過充電電圧に至ることなく検出できる。 According to the battery pack according to one embodiment, when the battery is at a low temperature, the closing and sticking of the module switch can be detected without reaching the overcharge voltage.

実施形態に従った電池パックの構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the battery pack according to embodiment. 実施形態に従った、モジュールスイッチの閉固着判定処理の例示的フロー図である。It is an exemplary flow diagram of the closed sticking determination process of a module switch according to an embodiment. 電池の温度と過充電電圧を超えない電流指令値との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the temperature of a battery, and the current command value which does not exceed an overcharge voltage.

以下図面に基づいて実施形態について詳細を説明する。
図１は、実施形態に従った電池パックの構成例を示す図である。図１には、電池パック１が充電器２に接続された状態が示されている。なお、電池パック１は、充電器２を外して、車両等の負荷（図示せず）に接続し得る。 Hereinafter, embodiments will be described in detail based on the drawings.
FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a battery pack according to an embodiment. FIG. 1 shows a state in which the battery pack 1 is connected to the charger 2. The battery pack 1 can be connected to a load (not shown) of a vehicle or the like by removing the charger 2.

図１に示す構成例では、電池パック１は、複数の電池モジュール１１−１〜１１−Ｎ（Ｎは２以上の整数）及び制御部１２を備える。以下の説明において電池モジュール１１−１〜１１−Ｎを特に区別にしない場合には、電池モジュール１１と記載する場合がある。 In the configuration example shown in FIG. 1, the battery pack 1 includes a plurality of battery modules 11-1 to 11-N (N is an integer of 2 or more) and a control unit 12. In the following description, when the battery modules 11-1 to 11-N are not particularly distinguished, they may be referred to as the battery module 11.

複数の電池モジュール１１は並列接続する。各電池モジュール１１は、電池１１１、電流センサ１１２、電圧センサ１１３、温度センサ１１４、モジュールスイッチ１１５、及び監視部１１６を備える。 The plurality of battery modules 11 are connected in parallel. Each battery module 11 includes a battery 111, a current sensor 112, a voltage sensor 113, a temperature sensor 114, a module switch 115, and a monitoring unit 116.

電池１１１は、例えば、鉛蓄電池、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池、又は電気二重層コンデンサ等である。電池モジュール１１に含まれる電池１１１の数は任意の数であってもよい。 The battery 111 is, for example, a lead storage battery, a lithium ion battery, a nickel hydrogen battery, an electric double layer capacitor, or the like. The number of batteries 111 included in the battery module 11 may be any number.

電流センサ１１２は、例えば、ホール素子又はシャント抵抗により構成される。電流センサ１１２は、電池１１１に流れた電流を計測し、計測値を監視部１１６へ出力する。
電圧センサ１１３は、例えば、ＩＣ（Integrated Circuit）により構成される。電圧センサ１１３は、電池１１１の電圧を計測し、計測値を監視部１１６へ出力する。 The current sensor 112 is composed of, for example, a Hall element or a shunt resistor. The current sensor 112 measures the current flowing through the battery 111 and outputs the measured value to the monitoring unit 116.
The voltage sensor 113 is composed of, for example, an IC (Integrated Circuit). The voltage sensor 113 measures the voltage of the battery 111 and outputs the measured value to the monitoring unit 116.

温度センサ１１４は、電池１１１の温度を計測し、計測値を監視部１１６へ出力する。なお、図１に示す温度センサ１１４に代えて、複数の電池モジュールの内の任意の電池モジュール１１の電池１１１の温度を計測する１つ以上の温度センサ（図示せず）が電池パック１内に備えられてもよく、制御部１２は、該１つ以上の温度センサの計測値を取得するように構成してもよい。 The temperature sensor 114 measures the temperature of the battery 111 and outputs the measured value to the monitoring unit 116. Instead of the temperature sensor 114 shown in FIG. 1, one or more temperature sensors (not shown) for measuring the temperature of the battery 111 of any battery module 11 among the plurality of battery modules are contained in the battery pack 1. It may be provided, and the control unit 12 may be configured to acquire the measured values of the one or more temperature sensors.

モジュールスイッチ１１５は、例えば、機械式リレーやトランジスタ等により構成される。モジュールスイッチ１１５は、電池１１１に直列接続する。
監視部１１６は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、マルチコアＣＰＵ、又はプログラマブルなデバイス（ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）やＰＬＤ（Programmable Logic Device）等）により構成される。監視部１１６は、制御部１２と通信し、該監視部１１６を備える電池モジュール１１の監視及び制御を司る。例えば、監視部１１６は、電流センサ１１２、電圧センサ１１３、及び温度センサ１１４の計測値を取得し、該計測値を制御部１２へ出力する。また、監視部１１６は、制御部１２からスイッチ閉信号を受け取ると、モジュールスイッチ１１５を閉じ、制御部１２からスイッチ開信号を受け取ると、モジュールスイッチ１１５を開く。 The module switch 115 is composed of, for example, a mechanical relay, a transistor, or the like. The module switch 115 is connected in series with the battery 111.
The monitoring unit 116 is composed of, for example, a CPU (Central Processing Unit), a multi-core CPU, or a programmable device (FPGA (Field Programmable Gate Array), PLD (Programmable Logic Device), or the like). The monitoring unit 116 communicates with the control unit 12 and controls the monitoring and control of the battery module 11 including the monitoring unit 116. For example, the monitoring unit 116 acquires the measured values of the current sensor 112, the voltage sensor 113, and the temperature sensor 114, and outputs the measured values to the control unit 12. Further, the monitoring unit 116 closes the module switch 115 when it receives the switch close signal from the control unit 12, and opens the module switch 115 when it receives the switch open signal from the control unit 12.

制御部１２は、電流指令値算出部１２１及び閉固着判定部１２２を含む。制御部１２は、例えば、ＣＰＵ、マルチコアＣＰＵ、又はプログラマブルなデバイス（ＦＰＧＡやＰＬＤ等）により構成される。制御部１２は、電池パック１全体の制御を司る。制御部１２は、各電池モジュール１１の監視部１１６と通信し、電池パック１に接続した充電器２と通信する。 The control unit 12 includes a current command value calculation unit 121 and a closed sticking determination unit 122. The control unit 12 is composed of, for example, a CPU, a multi-core CPU, or a programmable device (FPGA, PLD, etc.). The control unit 12 controls the entire battery pack 1. The control unit 12 communicates with the monitoring unit 116 of each battery module 11 and communicates with the charger 2 connected to the battery pack 1.

複数の電池モジュールの電池１１１を充電する場合、制御部１２は、モジュールスイッチ１１５を閉じるスイッチ閉信号を各電池モジュール１１の監視部１１６へ出力する。また、制御部１２は、複数の電池モジュール１１の全ての電池１１１に対する所定の電流指令値を示す電流指令信号を充電器２へ出力する。スイッチ閉信号に従い各電池モジュール１１のモジュールスイッチ１１５が閉じ、電流指令信号に従い充電器２が電流を全ての電池１１１に供給すると、各電池モジュール１１の電池１１１は充電される。 When charging the batteries 111 of a plurality of battery modules, the control unit 12 outputs a switch closing signal for closing the module switch 115 to the monitoring unit 116 of each battery module 11. Further, the control unit 12 outputs a current command signal indicating a predetermined current command value to all the batteries 111 of the plurality of battery modules 11 to the charger 2. When the module switch 115 of each battery module 11 closes according to the switch closing signal and the charger 2 supplies the current to all the batteries 111 according to the current command signal, the battery 111 of each battery module 11 is charged.

また、各電池モジュール１１のモジュールスイッチ１１５の閉固着の有無を判定する場合、制御部１２は、図２に示すような処理を実行する。図２は、実施形態に従った、モジュールスイッチの閉固着判定処理の例示的フロー図である。なお、モジュールスイッチ１１５の閉固着の有無の判定は、電池１１１の充電開始前に実行され得る。 Further, when determining whether or not the module switch 115 of each battery module 11 is closed or stuck, the control unit 12 executes the process as shown in FIG. FIG. 2 is an exemplary flow diagram of the closing / sticking determination process of the module switch according to the embodiment. The determination of whether or not the module switch 115 is closed or stuck can be executed before the start of charging the battery 111.

ステップＳ１０１において、電流指令値算出部１２１は、電池モジュール１１の電池１１１の電圧が過充電電圧を超えない電流指令値を電池１１１の温度に従い算出する。
例えば、複数の電池モジュール１１の電池１１１に充電器２が所定の電流を供給した場合、１つ当たりの電池１１１に流れる電流は、開いているモジュールスイッチ１１５の数が少ない程小さくなる。そして、１つ当たりの電池１１１に流れる電流は、全てのモジュールスイッチ１１５が閉じている場合に最小になる。したがって、全てのモジュールスイッチ１１５に対して閉固着の有無を漏れなく判定するためには、電流指令値は、検出可能指令値以上であることが望ましい。検出可能指令値は、全てのモジュールスイッチ１１５が閉固着した場合に全ての電池１１１に対して通電が検出可能な電流指令値であり、電流センサ１１２の計測誤差を考慮して予め設定される。例えば、電流センサ１１２の計測誤差の規格値が±０．５「Ａ」である場合、電流センサ１１２が、該電流センサ１１２に直列接続した電池１１１に対して通電を検出可能な検出可能電流値は、１．０［Ａ］を超える値である。そこで、複数の電池モジュール１１の全ての電池１１１に対して通電が検出可能な検出可能指令値は、１．０×Ｎ［Ａ］（検出可能電流値×電池モジュール１１の数）を上回る値に設定される。 In step S101, the current command value calculation unit 121 calculates the current command value at which the voltage of the battery 111 of the battery module 11 does not exceed the overcharge voltage according to the temperature of the battery 111.
For example, when the charger 2 supplies a predetermined current to the batteries 111 of the plurality of battery modules 11, the current flowing through each battery 111 becomes smaller as the number of open module switches 115 is smaller. Then, the current flowing through each battery 111 is minimized when all the module switches 115 are closed. Therefore, it is desirable that the current command value is equal to or higher than the detectable command value in order to determine whether or not the module switches 115 are closed and stuck without omission. The detectable command value is a current command value that can detect energization of all the batteries 111 when all the module switches 115 are closed and fixed, and is preset in consideration of the measurement error of the current sensor 112. For example, when the standard value of the measurement error of the current sensor 112 is ± 0.5 “A”, the current sensor 112 can detect the energization of the battery 111 connected in series with the current sensor 112. Is a value exceeding 1.0 [A]. Therefore, the detectable command value at which energization can be detected for all the batteries 111 of the plurality of battery modules 11 exceeds 1.0 × N [A] (detectable current value × number of battery modules 11). Set.

しかしながら、電池１１１が低温である場合、電池１１１の内部抵抗は大きくなり、該内部抵抗に起因するドロップ電圧も大きくなる。この結果、１つのモジュールスイッチ１１５のみが閉固着している場合には、閉固着したモジュールスイッチ１１５に直列接続する電池１１１に検出可能指令値に相当する電流が充電器２から流れ、該電池１１１の電圧は、過充電電圧を超える虞がある。 However, when the battery 111 has a low temperature, the internal resistance of the battery 111 increases, and the drop voltage due to the internal resistance also increases. As a result, when only one module switch 115 is closed and fixed, a current corresponding to a detectable command value flows from the charger 2 to the battery 111 connected in series to the closed and fixed module switch 115, and the battery 111 The voltage of may exceed the overcharge voltage.

そこで、電流指令値算出部１２１は、複数の電池モジュール１１夫々のモジュールスイッチ１１５の内、１つの電池モジュール１１のモジュールスイッチ１１５のみが閉じた場合に、該１つの電池モジュール１１の電池１１１の電圧が過充電電圧を超えない電流指令値を電池１１１の温度に従い算出する。該電流指令値は、例えば、電流指令値＝（過充電電圧−電池１１１の開放電圧）／電池１１１の内部抵抗値、から求めることができる。なお、過充電電圧とは、それ以上の電圧では電池が劣化すると判断される電圧閾値である。 Therefore, the current command value calculation unit 121 determines the voltage of the battery 111 of the one battery module 11 when only the module switch 115 of one battery module 11 is closed among the module switches 115 of each of the plurality of battery modules 11. Calculates the current command value that does not exceed the overcharge voltage according to the temperature of the battery 111. The current command value can be obtained from, for example, current command value = (overcharge voltage-open circuit voltage of battery 111) / internal resistance value of battery 111. The overcharge voltage is a voltage threshold value at which it is judged that the battery deteriorates at a voltage higher than that.

図３は、電池の温度と過充電電圧を超えない電流指令値との関係を示す図である。図３に示すように、複数の電池モジュール１１夫々のモジュールスイッチ１１５の内、１つの電池モジュール１１のモジュールスイッチ１１５のみが閉じた場合に該１つの電池モジュール１１の電池１１１の電圧が過充電電圧を超えない電流指令値は、電池１１１の温度が低下するに従って小さくなる。したがって、電池１１１が第１の温度のときに電流指令値算出部１２１が算出する電流指令値は、電池１１１が第１の温度より高い第２の温度のときに電流指令値算出部１２１が算出する電流指令値よりも小さい。 FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the battery temperature and the current command value that does not exceed the overcharge voltage. As shown in FIG. 3, when only the module switch 115 of one battery module 11 is closed among the module switches 115 of each of the plurality of battery modules 11, the voltage of the battery 111 of the one battery module 11 is the overcharge voltage. The current command value that does not exceed the above value decreases as the temperature of the battery 111 decreases. Therefore, the current command value calculated by the current command value calculation unit 121 when the battery 111 is at the first temperature is calculated by the current command value calculation unit 121 when the battery 111 is at a second temperature higher than the first temperature. It is smaller than the current command value to be used.

しかしながら、図３に示すように、電池１１１が低温になると、電流指令値算出部１２１が算出した電流指令値が検出可能指令値を下回る場合が生じ得る。検出可能指令値を下回る電流指令値に相当する電流を充電器２が複数の電池モジュール１１の全ての電池１１１に供給した場合、電流センサ１１２の計測値に変化は生じたものの、該計測値が電流センサｓ１１２の検出可能電流値を下回る電池モジュール１１が存在し得る。すなわち、閉固着の有無を判定できないモジュールスイッチ１１５が生じ得る。 However, as shown in FIG. 3, when the temperature of the battery 111 becomes low, the current command value calculated by the current command value calculation unit 121 may be lower than the detectable command value. When the charger 2 supplies all the batteries 111 of the plurality of battery modules 11 with a current corresponding to a current command value lower than the detectable command value, the measured value of the current sensor 112 changes, but the measured value is changed. There may be a battery module 11 that is below the detectable current value of the current sensor s112. That is, there may be a module switch 115 in which the presence or absence of closed sticking cannot be determined.

このように、電流指令値は、１つの電池モジュール１１において電池１１１に対する通電が検出可能な検出可能電流値よりも大きく、かつ、１つの電池モジュール１１のモジュールスイッチ１１５のみが閉じた場合に該１つの電池モジュール１１の電池１１１の電圧が過充電電圧を超えない値である。しかしながら、電流指令値は、複数の電池モジュール１１の全ての電池１１１に対して通電が検出可能な検出可能指令値を下回る値であり得る。そこで、ステップＳ１０２において、閉固着判定部１２２は、電流指令値算出部１２１が算出した電流指令値が検出可能指令値を下回るか否かを判定する。 As described above, when the current command value is larger than the detectable current value at which the energization of the battery 111 in one battery module 11 can be detected and only the module switch 115 of one battery module 11 is closed, the 1 The voltage of the battery 111 of the two battery modules 11 is a value that does not exceed the overcharge voltage. However, the current command value may be a value lower than the detectable command value at which energization of all the batteries 111 of the plurality of battery modules 11 can be detected. Therefore, in step S102, the closed sticking determination unit 122 determines whether or not the current command value calculated by the current command value calculation unit 121 is less than the detectable command value.

電流指令値算出部１２１が算出した電流指令値が検出可能指令値以上である場合（ステップＳ１０２で“ＮＯ”）、閉固着判定部１２２は、全てのモジュールスイッチ１１５に対して閉固着の有無を判定することが可能である。そこで、閉固着判定部１２２はステップＳ１０３の処理に進む。 When the current command value calculated by the current command value calculation unit 121 is equal to or greater than the detectable command value (“NO” in step S102), the closed sticking determination unit 122 determines whether or not all module switches 115 are closed and stuck. It is possible to judge. Therefore, the closed / fixed determination unit 122 proceeds to the process of step S103.

ステップＳ１０３において、閉固着判定部１２２は、複数の電池モジュール１１夫々のモジュールスイッチ１１５にスイッチ開信号を出力する。また、閉固着判定部１２２は、検出可能指令値を示す電流指令信号を充電器２へ出力する。各電池モジュール１１のモジュールスイッチ１１５は、閉固着していない限り、スイッチ開信号に従って開く。また、充電器２は、電流指令信号が示す検出可能指令値に相当する電流を複数の電池モジュール１１の電池１１１に供給する。 In step S103, the closed / stuck determination unit 122 outputs a switch open signal to the module switches 115 of each of the plurality of battery modules 11. Further, the closed sticking determination unit 122 outputs a current command signal indicating a detectable command value to the charger 2. The module switch 115 of each battery module 11 opens according to the switch open signal unless it is closed and fixed. Further, the charger 2 supplies a current corresponding to the detectable command value indicated by the current command signal to the batteries 111 of the plurality of battery modules 11.

ステップＳ１０４〜ステップＳＳ１０８の繰り返し処理において、閉固着判定部１２２は、複数の電池モジュール１１夫々のモジュールスイッチ１１５に対して閉固着の有無を判定する。すなわち、ステップＳ１０５において、閉固着判定部１２２は、電流センサ１１２の計測値に基づいて、電池１１１に電流が流れたか否かを電池モジュール１１毎に判定する。電流センサ１１２の計測値が０［Ａ］から計測誤差の範囲内で所定値以上変化していない場合、閉固着判定部１２２は、該電流センサ１１２が計測した電池１１１に直列接続したモジュールスイッチ１１５は閉固着していないと判定する（ステップＳ１０６）。また、電流センサ１１２の計測値が検出可能電流値を超える場合には、該電流センサ１１２が計測した電池１１１に直列接続したモジュールスイッチ１１５は閉固着していると判定する（ステップＳ１０７）。 In the iterative process of steps S104 to SS108, the closed / fixed determination unit 122 determines whether or not the module switches 115 of each of the plurality of battery modules 11 are closed / fixed. That is, in step S105, the closed sticking determination unit 122 determines for each battery module 11 whether or not a current has flowed through the battery 111 based on the measured value of the current sensor 112. When the measured value of the current sensor 112 does not change by a predetermined value or more within the range of the measurement error from 0 [A], the closed sticking determination unit 122 is connected to the battery 111 measured by the current sensor 112 in series with the module switch 115. Is determined not to be closed and fixed (step S106). If the measured value of the current sensor 112 exceeds the detectable current value, it is determined that the module switch 115 connected in series to the battery 111 measured by the current sensor 112 is closed and fixed (step S107).

一方、電流指令値算出部１２１が算出した電流指令値が検出可能指令値を下回る場合（ステップＳ１０２で“ＹＥＳ”）、全てのモジュールスイッチ１１５に対して閉固着の有無を判定するために、閉固着判定部１２２はステップＳ１０９の処理に進む。 On the other hand, when the current command value calculated by the current command value calculation unit 121 is lower than the detectable command value (“YES” in step S102), all module switches 115 are closed in order to determine whether or not they are closed. The sticking determination unit 122 proceeds to the process of step S109.

ステップＳ１０９において、閉固着判定部１２２は、複数の電池モジュール１１夫々のモジュールスイッチ１１５にスイッチ開信号を出力する。また、閉固着判定部１２２は、電流指令値算出部１２１が算出した電流指令値を示す電流指令信号を充電器２へ出力する。各電池モジュール１１のモジュールスイッチ１１５は、閉固着していない限り、スイッチ開信号に従って開く。また、充電器２は、受け取った電流指令信号が示す電流指令値に相当する電流を複数の電池モジュールの電池１１１に供給する。 In step S109, the closed / stuck determination unit 122 outputs a switch open signal to the module switches 115 of each of the plurality of battery modules 11. Further, the closed sticking determination unit 122 outputs a current command signal indicating the current command value calculated by the current command value calculation unit 121 to the charger 2. The module switch 115 of each battery module 11 opens according to the switch open signal unless it is closed and fixed. Further, the charger 2 supplies a current corresponding to the current command value indicated by the received current command signal to the batteries 111 of the plurality of battery modules.

ステップＳ１１０において、閉固着判定部１２２は、全ての電池モジュール１１のモジュールスイッチ１１５に対して閉固着の有無が判定できたか否か確認する。すなわち、閉固着判定部１２２は、閉固着の有無を各モジュールスイッチ１１５に対して判定できたか否かを確認する。仮に、電流センサ１１２の計測値が０［Ａ］から計測誤差の範囲内で所定値以上変化していない場合には、該電流センサ１１２が計測した電池１１１に直列接続したモジュールスイッチ１１５は閉固着していないと判定可能である。また、仮に、電流センサ１１２の計測値が検出可能電流値を超える場合には、該電流センサ１１２が計測した電池１１１に直列接続したモジュールスイッチ１１５は閉固着していると判定可能である。 In step S110, the closed / stuck determination unit 122 confirms whether or not the presence / absence of closed / stuck can be determined for the module switches 115 of all the battery modules 11. That is, the closed sticking determination unit 122 confirms whether or not the presence or absence of the closed sticking can be determined for each module switch 115. If the measured value of the current sensor 112 does not change by a predetermined value or more within the range of the measurement error from 0 [A], the module switch 115 connected in series to the battery 111 measured by the current sensor 112 is closed and fixed. It can be determined that it has not been done. If the measured value of the current sensor 112 exceeds the detectable current value, it can be determined that the module switch 115 connected in series to the battery 111 measured by the current sensor 112 is closed and fixed.

確認の結果、全ての電池モジュール１１のモジュールスイッチ１１５に対して閉固着の有無が判定できた場合（ステップＳ１１０で“ＹＥＳ”）、閉固着判定部１２２は、ステップＳ１０４〜ステップＳＳ１０８の繰り返しの処理に進む。そして、閉固着判定部１２２は、複数の電池モジュール１１夫々のモジュールスイッチ１１５に対して閉固着の有無を判定する。 As a result of the confirmation, when it can be determined whether or not the module switches 115 of all the battery modules 11 are closed and stuck (“YES” in step S110), the closed sticking determination unit 122 repeats the processes of steps S104 to SS108. Proceed to. Then, the closed / fixed determination unit 122 determines the presence / absence of closed / fixed with respect to the module switches 115 of each of the plurality of battery modules 11.

一方、確認の結果、全ての電池モジュール１１のモジュールスイッチ１１５に対して閉固着の有無が判定できない場合（ステップＳ１１０で“ＮＯ”）、閉固着判定部１２２は、ステップＳ１１１の処理に進む。 On the other hand, as a result of the confirmation, when it is not possible to determine the presence or absence of closed sticking to the module switches 115 of all the battery modules 11 (“NO” in step S110), the closed sticking determination unit 122 proceeds to the process of step S111.

ステップＳ１１１において、閉固着判定部１２２は、電流指令値算出部１２１が算出した電流指令値に所定の加算値を加算する。そして、閉固着判定部１２２は、加算後の電流指令値を示す電流指令信号を充電器２へ出力する。充電器２は、受け取った電流指令信号が示す電流指令値に相当する電流を複数の電池モジュールの電池１１１に供給する。閉固着判定部１２２は、ステップＳ１１０に戻り、全ての電池モジュール１１のモジュールスイッチ１１５に対して閉固着の有無が判定できたか否か再び確認する。 In step S111, the closed sticking determination unit 122 adds a predetermined addition value to the current command value calculated by the current command value calculation unit 121. Then, the closed sticking determination unit 122 outputs a current command signal indicating the added current command value to the charger 2. The charger 2 supplies a current corresponding to the current command value indicated by the received current command signal to the batteries 111 of the plurality of battery modules. The closed sticking determination unit 122 returns to step S110 and reconfirms whether or not the presence or absence of the closed sticking can be determined for the module switches 115 of all the battery modules 11.

こうして、閉固着判定部１２２は、複数の電池モジュール１１の全てのモジュールスイッチ１１５の閉固着の有無が判定できるまで、ステップＳ１１０及びステップＳ１１１の処理を繰り返す。具体的には、閉固着判定部１２２は、充電器２へ出力する電流指令信号を、電流指令値算出部１２１が算出した電流指令値から検出可能指令値へ向けて任意の段数で上げて、複数の電池モジュール１１夫々のモジュールスイッチ１１５の閉固着の有無を判定する。電流指令信号を上げる段数は、１以上の任意の数であってよく、ステップＳ１１０及びステップＳ１１１の処理に対して予め設定された繰り返し回数に従って決定されてもよい。なお、所定の加算値は、電流指令信号を上げる段数に従って決定されてもよい。 In this way, the closed / fixed determination unit 122 repeats the processes of steps S110 and S111 until it can determine the presence / absence of closed / fixed of all the module switches 115 of the plurality of battery modules 11. Specifically, the closed sticking determination unit 122 raises the current command signal output to the charger 2 from the current command value calculated by the current command value calculation unit 121 toward the detectable command value by an arbitrary number of steps. It is determined whether or not the module switches 115 of each of the plurality of battery modules 11 are closed and stuck. The number of stages for raising the current command signal may be any number of 1 or more, and may be determined according to a preset number of repetitions for the processes of steps S110 and S111. The predetermined addition value may be determined according to the number of stages for raising the current command signal.

このように、制御部１２は、電池１１１の電圧が過充電電圧を超えない電流指令値を電池１１１の温度に従い算出し、算出した電流指令値に相当する電流が充電器２から電池１１１に供給された場合にモジュールスイッチ１１５の閉固着の有無を判定する。したがって、実施形態に従った電池パックによれば、電池が低温である場合にモジュールスイッチの閉固着の有無を判定できる。 In this way, the control unit 12 calculates a current command value at which the voltage of the battery 111 does not exceed the overcharge voltage according to the temperature of the battery 111, and supplies a current corresponding to the calculated current command value from the charger 2 to the battery 111. If this is the case, it is determined whether or not the module switch 115 is closed and stuck. Therefore, according to the battery pack according to the embodiment, it is possible to determine whether or not the module switch is closed and stuck when the battery is at a low temperature.

また、制御部１２は、算出した電流指令値が検出可能指令値を下回る場合には、電流指令値を任意の段数で検出可能指令値へ向けて上げて、全てのモジュールスイッチ１１５の閉固着の有無を判定する。したがって、実施形態に従った電池パックによれば、電池が低温である場合にモジュールスイッチの閉固着の有無の判定漏れを防ぐことができる。また、実施形態に従った電池パックによれば、電池が低温である場合に、電池の電圧が過充電電圧を超えるのを防ぐことができる。 Further, when the calculated current command value is lower than the detectable command value, the control unit 12 raises the current command value toward the detectable command value at an arbitrary number of stages, and all the module switches 115 are closed and fixed. Determine the presence or absence. Therefore, according to the battery pack according to the embodiment, it is possible to prevent omission of determination as to whether or not the module switch is closed and stuck when the battery is at a low temperature. Further, according to the battery pack according to the embodiment, it is possible to prevent the voltage of the battery from exceeding the overcharge voltage when the battery is at a low temperature.

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。
例えば、ステップＳ１０１において、電流指令値算出部１２１は、電池１１１の温度に加えて電池１１１の開放電圧（ＯＣＶ（Open circuit voltage））（又は充電容量（ＳＯＣ（State of charge）））及び電池１１１の劣化状態の内の少なくとも一方に従い電流指令値を算出してもよい。電池１１１の開放電圧は、電圧センサ１１３により計測される。電池１１１の充電容量は、電池１１１の開放電圧から求まる。また、電池１１１の劣化状態は、電池１１１の使用年数や充放電回数等から求まる。 The present invention is not limited to the above embodiments, and various improvements and changes can be made without departing from the gist of the present invention.
For example, in step S101, the current command value calculation unit 121 adds the temperature of the battery 111 to the open circuit voltage (OCV (Open circuit voltage)) (or charge capacity (SOC (State of charge))) of the battery 111 and the battery 111. The current command value may be calculated according to at least one of the deteriorated states of. The open circuit voltage of the battery 111 is measured by the voltage sensor 113. The charge capacity of the battery 111 can be obtained from the open circuit voltage of the battery 111. Further, the deteriorated state of the battery 111 can be obtained from the years of use of the battery 111, the number of charge / discharge cycles, and the like.

図３に示すように、複数の電池モジュール１１夫々のモジュールスイッチ１１５の内、１つの電池モジュール１１のモジュールスイッチ１１５のみが閉じた場合に該１つの電池モジュール１１の電池１１１の電圧が過充電電圧を超えない電流指令値は、電池１１１の開放電圧（又は充電容量）が大きくなるに従って小さくなる。したがって、電池１１１の開放電圧が第１の電圧のときに電流指令値算出部１２１が算出する電流指令値は、電池１１１の開放電圧が第１の電圧より低い第２の電圧のときに電流指令値算出部１２１が算出する電流指令値よりも小さい。 As shown in FIG. 3, when only the module switch 115 of one battery module 11 is closed among the module switches 115 of each of the plurality of battery modules 11, the voltage of the battery 111 of the one battery module 11 is the overcharge voltage. The current command value that does not exceed the above value decreases as the open circuit voltage (or charge capacity) of the battery 111 increases. Therefore, the current command value calculated by the current command value calculation unit 121 when the open circuit voltage of the battery 111 is the first voltage is the current command when the open circuit voltage of the battery 111 is a second voltage lower than the first voltage. It is smaller than the current command value calculated by the value calculation unit 121.

また、図３に示すように、複数の電池モジュール１１夫々のモジュールスイッチ１１５の内、１つの電池モジュール１１のモジュールスイッチ１１５のみが閉じた場合に該１つの電池モジュール１１の電池１１１の電圧が過充電電圧を超えない電流指令値は、電池１１１の劣化状態が大きくなるに従って小さくなる。したがって、電池１１１の劣化状態が第１の状態のときに電流指令値算出部１２１が算出する電流指令値は、劣化状態が第１の状態より劣化していない第２の状態のときに電流指令値算出部１２１が算出する電流指令値よりも小さい。 Further, as shown in FIG. 3, when only the module switch 115 of one battery module 11 is closed among the module switches 115 of each of the plurality of battery modules 11, the voltage of the battery 111 of the one battery module 11 is excessive. The current command value that does not exceed the charging voltage becomes smaller as the deterioration state of the battery 111 increases. Therefore, the current command value calculated by the current command value calculation unit 121 when the deteriorated state of the battery 111 is the first state is the current command when the deteriorated state is not deteriorated from the first state in the second state. It is smaller than the current command value calculated by the value calculation unit 121.

こうした実施形態に従った電池パックによれば、電池が低温であることに加えて、電池の開放電圧が大きかったり、電池の劣化状態が大きい場合でもモジュールスイッチの閉固着の有無を判定できる。また、こうした実施形態に従った電池パックによれば、電池が低温であることに加えて、電池の開放電圧が大きかったり、電池の劣化状態が大きい場合でも、モジュールスイッチの閉固着の有無の判定漏れを防ぐことできる。 According to the battery pack according to such an embodiment, in addition to the low temperature of the battery, it is possible to determine whether or not the module switch is closed or stuck even when the open circuit voltage of the battery is large or the deteriorated state of the battery is large. Further, according to the battery pack according to the embodiment, it is determined whether or not the module switch is closed or stuck even when the battery has a low temperature, the open circuit voltage of the battery is large, or the deteriorated state of the battery is large. Leakage can be prevented.

１電池パック
２充電器
１１電池モジュール
１２制御部
１１１電池
１１２電流センサ
１１３電圧センサ
１１４温度センサ
１１５モジュールスイッチ
１１６監視部
１２１電流指令値算出部
１２２閉固着判定部 1 Battery pack 2 Charger 11 Battery module 12 Control unit 111 Battery 112 Current sensor 113 Voltage sensor 114 Temperature sensor 115 Module switch 116 Monitoring unit 121 Current command value calculation unit 122 Closed sticking determination unit

Claims

A plurality of battery modules connected in parallel, the plurality of battery modules including a battery and a module switch connected in series to the battery, respectively.
The current command value for all the batteries of the plurality of battery modules, which is larger than the detectable current value that can detect the energization of the battery in one battery module, and the module of each of the plurality of battery modules. A current command value that calculates the current command value according to the temperature of the battery so that the voltage of the battery of the one battery module does not exceed the overcharge voltage when only the module switch of one battery module is closed. Calculation unit and
Each of the plurality of battery modules is provided with a closed / fixed determination unit for determining the presence / absence of closed / fixed of the module switch.
Detection that the current command value calculated by the current command value calculation unit can detect energization of all the batteries of the plurality of battery modules when all the module switches of the plurality of battery modules are closed. when the fall below the enable command value, the stuck closed determination unit,
The first step of outputting a switch open signal to the module switch of each of the plurality of battery modules and outputting a current command signal indicating the current command value calculated by the current command value calculation unit to the charger is executed. ,
In the state where the first step is executed, the second step of determining whether or not the module switch of each of the plurality of battery modules is closed or stuck is executed.
When there is no switch module determined to be closed and fixed in the second step, the current command signal is transmitted from the current command value calculated by the current command value calculation unit to the detectable command value in an arbitrary number of stages. While raising the battery module, a third step of determining whether or not the module switch of each of the plurality of battery modules is closed or stuck is executed.
Battery pack, wherein a call.

The battery pack according to claim 1.
When the current command value calculated by the current command value calculation unit is equal to or greater than the detectable command value, the closed sticking determination unit outputs a switch open signal to the module switch of each of the plurality of battery modules. A battery pack characterized in that a current command signal indicating the detectable command value is output to the charger to determine whether or not the module switch of each of the plurality of battery modules is closed or stuck.

The battery pack according to claim 1 or 2.
The current command value calculated by the current command value calculation unit when the battery is at the first temperature is calculated by the current command value calculation unit when the battery is at a second temperature higher than the first temperature. A battery pack characterized in that it is smaller than the current command value.

The battery pack according to claim 1 or 2.
The current command value calculated by the current command value calculation unit when the open circuit voltage of the battery is the first voltage is the current when the open circuit voltage of the battery is a second voltage lower than the first voltage. A battery pack characterized in that it is smaller than the current command value calculated by the command value calculation unit.

The battery pack according to claim 1 or 2.
The current command value calculated by the current command value calculation unit when the deteriorated state of the battery is the first state is the current when the deteriorated state is not deteriorated from the first state in the second state. A battery pack characterized in that it is smaller than the current command value calculated by the command value calculation unit.