(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の蓄電池を直列接続して組電池ブロックを形成し、複数の組電池ブロックを並列又は直並列に接続すると共に、各組電池ブロックそれぞれに組電池ブロックの動作状態を電流及び電圧、温度の検出によって管理する電池ＥＣＵが設けられてなる電池電源装置の総充放電電流を検出する電流検出方法であって、並列接続された組電池ブロックに設けられた各電池ＥＣＵそれぞれが検出した組電池ブロックの充放電回路の電流をアナログデータ状態で加算することにより総充放電電流を検出することを特徴とする電池電源装置の電流検出方法。
【請求項２】
複数の蓄電池を直列接続して組電池ブロックを形成し、複数の組電池ブロックを並列又は直並列に接続すると共に、各組電池ブロックそれぞれに組電池ブロックの動作状態を電流及び電圧、温度の検出によって管理する電池ＥＣＵを設けて構成され、各電池ＥＣＵはそれぞれ組電池ブロックの充放電回路に配設された電流センサからの電流検出出力を処理して増幅する増幅回路と、増幅回路からの出力をＡ／Ｄ変換して組電池ブロックの動作状態管理に用いる前記電流の検出値として出力するＡ／Ｄ変換回路とを備えてなる電池電源装置であって、各電池ＥＣＵの前記増幅回路の出力を並列接続されている組電池ブロックで加算して総充放電電流値を検出する加算手段が設けられてなることを特徴とする電池電源装置。
【請求項３】
加算手段は、並列接続された各組電池ブロックに設けられた電池ＥＣＵの増幅回路の出力値を集めて加算するように構成されてなる請求項２に記載の電池電源装置。
【請求項４】
加算手段は、各電池ＥＣＵに加算回路として設けられ、任意の電池ＥＣＵをマスターとして、スレーブとする他の電池ＥＣＵの増幅回路の出力値をマスター電池ＥＣＵの加算回路に集めて加算するように構成されてなる請求項２に記載の電池電源装置。
【請求項５】
マスター電池ＥＣＵは、加算回路により加算された総充放電電流値をＡ／Ｄ変換して動作状態の管理データとするように構成されてなる請求項４に記載の電池電源装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の蓄電池を直列接続した組電池ブロックを複数個並列又は直並列に接続すると共に各組電池ブロックの動作状態を管理する電池ＥＣＵを設けて構成された電池電源装置とその電流検出方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電気自動車やハイブリッド車など大きな電力が要求される電力源として適用される電池電源装置は、複数（例えば、６個）の蓄電池を直列接続して電池モジュールを構成し、更に、複数（例えば、３０個）の電池モジュールを直列接続して組電池ブロックを構成し、この組電池ブロックの動作状態を管理するために、組電池ブロックの電圧、電流、温度を検出し、その検出結果に応じて異常検出や各種制御を行う電池ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）を設けて構成されている。大型車など更に大きな電力が要求される場合には、前記組電池ブロックと前記電池ＥＣＵとを組み合わせた組電池システムを直列又は並列又は直並列に接続することが構想されている。
【０００３】
図３は、６個の組電池システムを直並列に接続して大きな電力要求に対応させた電池電源装置の構成を示すものである。各組電池システムは、それぞれ組電池ブロック２１と電池ＥＣＵ２２とを組み合わせた同一の構成である。直並列に接続された各組電池ブロック２１は正極充放電端子２３と負極充放電端子２４に接続され、各組電池ブロック２１の動作状態はそれぞれ電池ＥＣＵ２２によって監視、制御される。
【０００４】
組電池ブロック２１には、前記電池モジュール毎の電圧、組電池ブロック２１の充放電電流、電池モジュール毎の電池温度、組電池ブロック２１の環境温度をそれぞれ検出するセンサが設けられており、各センサの検出出力はそれぞれ電池ＥＣＵ２２に入力される。電池ＥＣＵ２２は入力された電圧、電流、温度の検出出力をもとにそれぞれ管理する組電池ブロック２１の動作状態や異常発生を監視すると共に、温度検出出力をもとに組電池ブロック２１に設けられた送風ファン等の冷却手段を制御する。また、入力された電圧、電流、温度の検出出力からＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ  ｏｆ  Ｃｈａｒｇｅ＝電池容量に対する蓄電された電気量）を演算する。このＳＯＣや電圧等の検出出力などは組電池ブロック２１の動作状態データとして外部出力され、ハイブリッド車などの場合では車両ＥＣＵに入力され、電池電源装置に対する充放電制御に利用される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記構成のように複数の組電池ブロックを直並列に接続した電池電源装置を電源として利用するハイブリッド車などの負荷となる側では、電池電源装置の総充放電電流Ｉを求めたい要求がある。
【０００６】
総充放電電流Ｉは、電池電源装置の正極充放電端子２３又は負極充放電端子２４につながる充放電回路に大電流用の特殊な電流センサを配設することによって検出することができるが、高価な電流センサだけでなく電流センサの検出出力を処理、増幅するために処理回路を新たに設ける必要があり、コストアップにつながる。
【０００７】
また、各組電池ブロック２１にはそれぞれ電流センサ２５が設けられており、各電池ＥＣＵ２２それぞれによって各組電池ブロック２１毎に個別の充放電電流が検出されている。従って、並列接続された組電池ブロック２１の充放電電流を加算すると、総充放電電流Ｉを求めることができる。しかし、この電流検出は前述したようにＳＯＣの演算などに用いられるため、電池ＥＣＵ２２に入力されると、図４に示すように、電流センサ２５の検出出力は増幅回路１６によって処理、増幅された後、Ａ／Ｄ変換回路１７によりＡ／Ｄ変換され、デジタル処理するマイコン１８に入力されている。Ａ／Ｄ変換された電流データは各組電池システムＡ１〜Ａ６間で同期がとれないため、単純に加算して総充放電電流Ｉを求めることは困難である。
【０００８】
本発明が目的とするところは、複数の組電池ブロックそれぞれに設けられた電流検出の機能を活用して総充放電電流を求めることを可能にした電池電源装置とその電流検出方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本願第１発明は、複数の蓄電池を直列接続して組電池ブロックを形成し、複数の組電池ブロックを並列又は直並列に接続すると共に、各組電池ブロックそれぞれに組電池ブロックの動作状態を電流及び電圧、温度の検出によって管理する電池ＥＣＵが設けられてなる電池電源装置の総充放電電流を検出する電流検出方法であって、並列接続された組電池ブロックに設けられた各電池ＥＣＵそれぞれが検出した組電池ブロックの充放電回路の電流をアナログデータ状態で加算することにより総充放電電流を検出することを特徴とするものである。
【００１０】
上記電流検出方法によれば、電池電源装置の総充放電電流が流れる回路に電流検出手段を設けることなく、並列接続された組電池ブロックの充放電回路の電流を加算することによって求めることができる。各組電池ブロックの充放電回路の電流は、各電池ＥＣＵがそれぞれ管理する組電池ブロックの充放電電流を電流センサにより検出し、電流検出出力を処理、増幅した後、Ａ／Ｄ変換してＳＯＣの演算等の用に利用している。Ａ／Ｄ変換された後の電流データを精度良く加算することは難しいが、Ａ／Ｄ変換される前のアナログデータの状態であれば精度良く加算することができ、並列接続された組電池ブロックについて電池ＥＣＵが検出した充放電電流を加算すると電池電源装置の総充放電電流を得ることができる。
【００１１】
また、本願第２発明は、複数の蓄電池を直列接続して組電池ブロックを形成し、複数の組電池ブロックを並列又は直並列に接続すると共に、各組電池ブロックそれぞれに組電池ブロックの動作状態を電流及び電圧、温度の検出によって管理する電池ＥＣＵを設けて構成され、各電池ＥＣＵはそれぞれ組電池ブロックの充放電回路に配設された電流センサからの電流検出出力を処理して増幅する増幅回路と、増幅回路からの出力をＡ／Ｄ変換して組電池ブロックの動作状態管理に用いる前記電流の検出値として出力するＡ／Ｄ変換回路とを備えてなる電池電源装置であって、各電池ＥＣＵの前記増幅回路の出力を並列接続されている組電池ブロックで加算して総充放電電流値を検出する加算手段が設けられてなることを特徴とするものである。
【００１２】
各電池ＥＣＵはそれぞれ管理する組電池ブロックの充放電電流を電流センサにより検出し、その検出出力を処理、増幅した後、Ａ／Ｄ変換してＳＯＣの演算等に用いる電流検出機能を備えている。各電池ＥＣＵのＡ／Ｄ変換された後のデジタルデータを精度良く加算することは困難であるが、増幅回路のアナログデータを精度良く加算することは容易なので、並列接続された組電池ブロックの各電池ＥＣＵについて増幅回路の出力データを加算すると、電池電源装置の総充放電電流を得ることができる。
【００１３】
上記構成において、加算手段は、並列接続された各組電池ブロックに設けられた電池ＥＣＵの増幅回路の出力値を集めて加算することができるが、各電池ＥＣＵに加算回路として設け、任意の電池ＥＣＵをマスターとして、スレーブとする他の電池ＥＣＵの増幅回路の出力値をマスター電池ＥＣＵの加算回路に集めて加算するように構成することにより、各電池ＥＣＵを同一の構成にすることができ、複数にある電池ＥＣＵを区分する生産管理の無駄を排除することができ、配線接続によってマスター電池ＥＣＵの加算回路に出力値を集めることができる。
【００１４】
上記マスター電池ＥＣＵは、加算回路により加算された総充放電電流値をＡ／Ｄ変換して動作状態の管理データとして利用することができ、また電池電源装置を電源とする負荷側に総充放電電流のデータを提供することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明し、本発明の理解に供する。尚、以下に示す実施形態は本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
【００１６】
本実施形態は、モータとエンジンとを走行駆動源として併用するハイブリッド車、特に大型ハイブリッド車の走行駆動用電源に適用した電池電源装置について示すものである。大型ハイブリッド車が必要とする大きな負荷電力に対応させるために、本実施形態に係る電池電源装置は、図１に示すように、６個の組電池ブロック１ａ〜１ｆを用いて、組電池ブロック１ａと組電池ブロック１ｂ、組電池ブロック１ｃと組電池ブロック１ｄ、組電池ブロック１ｅと組電池ブロック１ｆとをそれぞれ直列接続し、更に直列接続された３組を並列に接続した直並列接続により、大きな出力電圧と出力電流が供給できるように構成されている。
【００１７】
前記組電池ブロック１ａ〜１ｆは、ニッケル−水素蓄電池を６個直列接続した電池モジュールを更に４０個直列接続したもので、電流センサ及び電圧センサ、温度センサ等の検出手段や電池を冷却するための冷却ファンを設けて構成されている。各組電池ブロック１ａ〜１ｆにはそれぞれ電池ＥＣＵ２ａ〜２ｆが接続され組電池システムＡ〜Ｆに構成される。組電池システムＡ〜Ｆは全て同一の構成であるが、これらの間を接続する配線接続によって組電池システムＡをマスターとし、他の組電池システムＢ〜Ｆをスレーブとする構成がなされている。
【００１８】
組電池システムＡ〜Ｆにおいて、電池ＥＣＵ２ａ〜２ｆは、電流センサ及び電圧センサ、温度センサによって検出される組電池ブロック１ａ〜１ｆの充放電電流及び電圧、電池モジュール単位での電圧及び温度、組電池ブロック１ａ〜１ｆを冷却する空気温度（環境温度）をもとに組電池ブロック１ａ〜１ｆの動作状態を監視し、冷却ファンの回転を制御すると共に、電圧、電流、温度の検出値から電池容量に対して蓄電された電気量であるＳＯＣを演算し、これが適正な状態に維持されるような充電及び放電が得られるように車両側の制御装置である車両ＥＣＵに要求する。また、電圧、電流、温度のデータやＳＯＣの演算結果は動作状態情報として前記車両ＥＣＵに出力される。
【００１９】
図２は、電池ＥＣＵ２ａ〜２ｆにおける電流検出のための構成を示すもので、組電池ブロック１ａ〜１ｆの充放電回路に配設された電流センサ５からの検出出力を処理して増幅する増幅回路７と、増幅回路７からの出力をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換回路８と、増幅回路７からの出力を外部出力するための外部出力端子１４と、増幅回路７からの出力と外部入力端子１５、１６からの入力とを加算する加算回路１０とを備えている。前記Ａ／Ｄ変換回路８から出力されるデジタル変換された電流データはマイコン９に入力され、組電池ブロック１ａ〜１ｆの電流検出及びＳＯＣ演算の用に供される。
【００２０】
前記外部出力端子１４及び外部入力端子１５、１６への接続は、図１に示すようになされる。マスターとする組電池システムＡの電池ＥＣＵ２ａでは外部出力端子１４は接続のない開放状態とし、スレーブとする組電池システムＢ〜Ｆのうち、並列接続された組電池システムＣ、Ｅについては、外部入力端子１５、１６は接続のない開放状態とし、外部出力端子１４を組電池システムＡの電池ＥＣＵ２ａの外部入力端子１５、１６にそれぞれ接続する。組電池システムＡ、Ｃ、Ｅとそれに直列接続されている組電池システムＢ、Ｄ、Ｆとは充放電電流は共通なので、組電池システムＢ，Ｄ，Ｆの電池ＥＣＵ２ｂ，２ｄ，２ｆに設けられた加算回路１０は使用せず、外部出力端子１４及び外部入力端子１５、１６は開放されたままである。
【００２１】
この接続構成により、電池ＥＣＵ２ｃによって組電池ブロック１ｃ及び組電池ブロック１ｄの充放電電流を検出した電流値Ｉ2 と、電池ＥＣＵ２ｅによって組電池ブロック１ｅ及び組電池ブロック１ｆの充放電電流を検出した電流値Ｉ3 とは、外部出力端子１４から電池ＥＣＵ２ａの外部入力端子１５、１６に入力される。電池ＥＣＵ２ａの加算回路１０は、自らの増幅回路７から出力された組電池ブロック１ａ及び組電池ブロック１ｂの充放電電流を検出した電流値Ｉ1 と、前記電流値Ｉ2 及び電流値Ｉ3 とを加算する。電流値Ｉ1 ＋Ｉ2 ＋Ｉ3 ＝総充放電電流Ｉなので、総充放電電流Ｉを検出するために別途電流センサやその処理、増幅回路を設けることなく総充放電電流Ｉを求めることができる。
【００２２】
また、全ての電池ＥＣＵ２ａ〜２ｆは同一の構成であり、それらの間の配線接続によってマスターとする電池ＥＣＵ２ａによって総充放電電流Ｉが演算される。従って、複数の組電池システムＡ〜Ｆを用いて電池電源装置を構成するときに、同一構成の組電池システムＡ〜Ｆを必要数集めて、それらの間を配線接続するだけでよく、電池ＥＣＵ２ａ〜２ｆを区別することなく互換性があるので、生産管理や保守サービスに要する無駄な管理費用を削減することができる。
【００２３】
上記のように電池ＥＣＵ２ａの加算回路１０によって算出された総充放電電流Ｉはアナログデータとして出力することもできるが、Ａ／Ｄ変換してマイコン９に入力し、管理データとすることやデジタルデータとして車両ＥＣＵに出力することもできる。
【００２４】
尚、上記構成では直列接続された上位側の電池ＥＣＵ２ａ，２ｃ，２ｅによって加算による総充放電電流Ｉの演算を行っているが、下位側の電池ＥＣＵ２ｂ，２ｄ，２ｆに加算のための配線接続を行うようにしても同様の結果が得られることは言うまでもない。
【００２５】
【発明の効果】
以上の説明の通り本発明によれば、複数の組電池ブロックを並列又は直並列に接続した電池電源装置における総充放電電流を電流検出手段を設けることなく、並列接続された組電池ブロックの充放電回路の電流を加算することによって求めることができる。各組電池ブロックの充放電回路の電流は、各電池ＥＣＵがそれぞれ管理する組電池ブロックの充放電電流を電流センサにより検出し、電流検出出力を処理、増幅した後、Ａ／Ｄ変換してＳＯＣの演算等の用に利用している。Ａ／Ｄ変換された後の電流データを精度良く加算することは難しいが、Ａ／Ｄ変換される前のアナログデータの状態であれば精度良く加算することができ、並列接続された組電池ブロックについて電池ＥＣＵが検出した充放電電流を加算すると電池電源装置の総充放電電流を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態に係る電池電源装置の構成を示すブロック図。
【図２】電池ＥＣＵによる電流検出の構成を示すブロック図。
【図３】従来技術に係る電池電源装置の構成を示すブロック図。
【図４】従来の電池ＥＣＵによる電流検出の構成を示すブロック図。
【符号の説明】
１ａ〜１ｆ  組電池ブロック
２ａ〜２ｆ  電池ＥＣＵ
５  電流センサ
７  増幅回路
８  Ａ／Ｄ変換回路
１０  加算回路
【図１】
0003936179.tif 000002
【図２】
0003936179.tif 000003
【図３】
0003936179.tif 000004
【図４】
0003936179.tif 000005